EP3670713A1

EP3670713A1 - Verwendung von elektrospinn-verfahren zum konservieren und restaurieren von kulturgütern und vorrichtung dafür

Info

Publication number: EP3670713A1
Application number: EP18215153.0A
Authority: EP
Inventors: Oliver ZINN
Original assignee: Prescon AG
Current assignee: Prescon AG
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-24
Also published as: WO2020127994A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Elektrospinn-Verfahren (E-Spinning) zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern, ein Verfahren zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern mit Hilfe von E-Spinning sowie eine Vorrichtung zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern.

Description

[Gebiet der Technik]

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Elektrospinn-Verfahren (E-Spinning) zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern, wie zum Beispiel Archivalien, ein Verfahren zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern mit Hilfe von E-Spinning sowie eine Vorrichtung zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern.

[Allgemeine Einleitung]

In vielen Archiven und Bibliotheken sind große Teile der Bestände davon bedroht, durch von in Papier freigesetzten Säuren beschädigt oder gar zerstört zu werden. Zur Erhaltung von Archiven, Sammlungen und Bibliotheksbeständen ist es daher erforderlich, die Säuren im Papier zu neutralisieren und gleichzeitig eine sogenannte alkalische Reserve zu schaffen, d.h. im Papier eine hinreichende Menge einer Substanz zu verankern, die auch zukünftige Säurefreisetzung im Papier neutralisiert. Ebenso ist es erforderlich bei bereits eingesetztem oder fortgeschrittenem Säureschaden die Papiersubstanz zu festigen, um die Gebrauchstauglichkeit zu erhalten oder wieder herzustellen. Weiterhin ist es erforderlich, bestehende Schäden, wie z.B. Risse und Fehlstellen zu schließen oder zu ergänzen, um ein weiteres Fortschreiten solcher Schädigungen zu unterbinden. Neben der Festigung und Entsäuerung von Papier besteht auch ein großer Bedarf an weiteren Maßnahmen zur Konservierung und Restaurierung von anderen Kulturgütern, wie z.B. Gemälden, Grafiken, Karten, Plänen, Textilien, Leinwänden oder weiteren Museumsbeständen.

[Stand der Technik]

Die bisherigen Behandlungsverfahren zur Entsäuerung basieren auf Tränkverfahren, bei denen die Dokumente in ein wässriges oder lösungsmittelhaltiges Bad getaucht und mit einer Wirksubstanz behandelt werden. Die Tränkung der Dokumente in einer Lösung, insbesondere in wässrigen Lösungen, hat jedoch eine Reihe an Nebenwirkungen zur Folge. Beispielsweise können die Papierfasern aufquellen und das Volumen der Dokumente kann durch den Behandlungsprozess wachsen. Die Verwendung von nicht-wässrigen Lösungen weist den Nachteil auf, dass eine ungenügende Leimung geleistet wird. Unter dem Begriff Leimung ist in diesem Zusammenhang das Hinzufügen von Zellulose im Behandlungsbad/Behandlungsprozess zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften zu verstehen.
Neben der Entsäuerung sind weitere konservatorische und restauratorische Verfahren zur Behandlung von Archivalien bekannt, wie z.B. das Schließen von Rissen an beschädigten Dokumenten durch Auftragen, Kaschieren und/oder Hinterlegen von bzw. mit z.B. Japanpapier oder technischen Derivaten davon. Derartige restauratorische Verfahren weisen jedoch häufig den Nachteil auf, dass Schriften überdeckt werden. Außerdem handelt es sich bei solchen Verfahren um aufwendige manuelle Prozesse.
Ferner ist es bekannt, zur Dekontamination eine intensive Trockenreinigung mit Schwämmen und Pinseln durchzuführen. Bei dieser Reinigung wird die Menge von z.B. Schimmelpilzsporen und weiteren Schimmelpilzbestandteilen in einer Sicherheitswerkbank mechanisch reduziert. Diese Dekontaminationsmethode gilt zwar als effektive Maßnahme zur oberflächlichen Reduktion von z.B. Schimmelpilzstrukturen. Allerdings ist auch diese Trockenreinigung blattweise sehr zeitaufwendig und damit kostenintensiv. Zudem haben sich die mit der Trockenreinigung befassten Personen wirksam vor den freigesetzten Schimmelpilzbestandteilen und Sporen zu schützen. Des Weiteren wird bei der mechanischen Reduktion von Schimmelpilzbestandteilen stets auch etwas Papier abrasiv entfernt oder es können noch vorhandene Schimmelpilzsporen tiefer in die Papierstruktur gedrückt werden. Außerdem können Reinigungssubstanzen zurückbleiben, deren dauerhafte Gegenwart sich nachteilig auf die Papierbeständigkeit auswirken kann.
Auch aus diesen Gründen wurde versucht, Pilzsporen und Schmutz mittels der Haftung an Folien elektrostatisch zu entfernen. Nachteilig ist hierbei aber, dass in der Regel nur ein geringer Reinigungserfolg an der Oberfläche erzielt werden kann.

[Problem / zu lösende Aufgabe]

Bei der Verwendung der vorgenannten Techniken ergeben sich jedoch einige Probleme. So ist beispielsweise die Kaschierung mit Japanpapier sowohl zeit- als auch kostenintensiv. Zudem ist die Kaschierung nicht schadensfrei reversibel. Durch eine in der Regel abrasive manuelle Reinigung der Oberfläche wird auch vormals intaktes Material entfernt. Zudem ist es möglich, dass durch unzureichend gereinigte Werkzeuge Material aus Risikobereichen in intakte Bereiche verschleppt wird und so der Schaden vergrößert wird. Eine weitere Gefahr besteht in dem Risiko, dass durch die mechanische Bearbeitung der Oberfläche Pilzsporen tief in die Papierstruktur eingearbeitet werden. Ferner finden bei der Entsäuerung ggf. Veränderungen von Schreibstoffen und/oder Druckstoffen durch den Behandlungsprozess statt. Eine alkalische Reserve kann zum Teil nur schwer in der Papierstruktur fixiert werden. Werden Nanopartikel zur Entsäuerung verwendet, kann es zu gesundheitlichen Schäden bei den mit der Entsäuerung befassten Personen und den späteren Nutzern der in dieser Form behandelten Papiere kommen. Ferner kann durch die Tränkprozesse die Papierfaserstruktur aufquellen und ein Verlust von Papierfasern durch Ausschwemmen stattfinden.

[Lösung]

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme zu überwinden. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass sich das technische Verfahren des Elektrospinnens zur Konservierung und Restaurierung von Kulturgut, insbesondere von Archivalien, eignet und die obigen Aufgaben löst. Die Begriffe "Elektrospinnen", "E-Spinning", "Elektro-Spinning" und "Elektrospinn-Verfahren" beschreiben das gleiche Verfahren und werden im Folgenden synonym verwendet. Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von E-Spinning zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgut, insbesondere von Archivalien, ein Verfahren zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern mit Hilfe von E-Spinning sowie eine Vorrichtung zum Konservieren und insbesondere zum Restaurieren von Kulturgütern.
Verfahren zum Elektro-Spinning an sich sind bekannt. Ein typisches E-Spinning-Verfahren umfasst die Schritte:

Bereitstellen einer Ejektorvorrichtung und eines dazu beabstandeten Kollektors, wobei die Ejektorvorrichtung bevorzugt eine Düse aufweist, und besonders bevorzugt eine feine Kapillardüse, und wobei der Kollektor ein leitfähiges Material aufweist, bevorzugt in der Form einer leitfähigen Platte,
Anlegen einer Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor,
Zuführen einer flüssigen Phase zur Ejektorvorrichtung, wobei die flüssige Phase bevorzugt eine Polymerlösung aufweist.
Aufbringen des sich von der Ejektorvorrichtung zum Kollektor ausbildenden Strahls auf den Kollektor.

Im Detail führt die zwischen der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor angelegte Hochspannung dazu, dass sich die Ladungsverteilung innerhalb der flüssigen Phase ändert. Dies führt wiederum dazu, dass die flüssige Phase unter Ausbildung eines sogenannten Taylor-Konusses an dem Ausgang der Ejektorvorrichtung in Richtung des elektrisch gegenpolig geladenen Kollektors abgezogen wird und sich ein elektrisch geladener Strahl ausbildet. Der elektrisch geladene Strahl wird im elektrischen Feld in Richtung des Kollektors beschleunigt, wobei sich der Strahl unter Bildung einer kontinuierlichen Faser streckt und durch Verdampfung des Lösungsmittels aufgrund der durch die Streckung vergrößerten Oberfläche verfestigt, so dass auf dem Kollektor eine oder mehrere Fasern mit typischen Durchmessern von wenigen Nanometern bis einigen Mikrometern erzeugt werden. Die Hochspannung liegt dabei üblicherweise in einem Bereich von 2 bis 35 kV. Der Abstandsbereich zwischen dem Ausgang der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor liegt typischerweise in dem Bereich von wenigen Millimetern bis zu 35 cm. Im Folgenden werden die Begriffe "Faser" und "Faden" synonym verwendet.
Häufig verwendete Stellgrößen zur Einstellung der Faserqualität und des Faserdurchmessers sind die Prozessspannung, die Polymerkonzentration in der flüssigen Phase, der Abstand zwischen der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor und die Volumenrate, mit der die flüssige Phase gefördert wird. Typischerweise beträgt der Fadendurchmesser 5 bis 400 nm, wie etwa 20 bis 300 nm, 20 bis 200 nm oder 20 bis 50 nm.
In einer Ausführungsform werden als Ejektorvorrichtung zwei oder mehr Düsen verwendet, die eine gemeinsame Achse aufweisen. Werden den Düsen unterschiedliche Spinnlösungen zugeführt, können co-axiale Faserstrukturen, wie z.B. Kern-Mantel-Strukturen, erzeugt werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden als Ejektorvorrichtung zwei oder mehr Düsen verwendet, die z.B. auf einer oder mehreren Geraden in Form eines Dreiecks, Vierecks, Fünfecks usw. oder kreisförmig nebeneinander angeordnet sind. Die verschiedenen Düsen können vorzugsweise verschiedene Spinnlösungen enthalten. Des Weiteren können die verschiedenen Düsen vorzugsweise parallele Achsen aufweisen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich Elektrospinning zum Konservieren und Restaurieren von einem Kulturgut, wie zum Beispiel Archivalien, eignet. Unter Kulturgütern werden hier insbesondere bewegliche Kulturgüter verstanden, d.h. Gegenstände, die insbesondere von archäologischer, historischer, literarischer, künstlerischer, gesellschaftlicher oder wissenschaftlicher Bedeutung sind. Eine nicht abgeschlossene Auswahl von Beispielen für Kulturgüter sind Papier, Fotos und fotographische Reproduktionen, Bücher, Akten, Gemälde, Fresken, Murale, Pergamente, Papyri, ethnographische Objekte, Textilien, Knochen, Leder, Holz, Keramik und archäologische Objekte. Ferner bezeichnet der Begriff "Archivalien" bzw. "Archivgüter" eine Untergruppe der Kulturgüter und umfasst Objekte, die zum Tragen von Informationen dienen und u.a. in einem Archiv, einer Bibliothek oder einer Sammlung aufbewahrt werden. Eine nicht abgeschlossene Auswahl von Beispielen für Archivalien sind Bücher, Akten, Einzelblätter, Codices, Drucke und Karten. Im Folgenden wird in der Regel von Archivalien als ein Beispiel für Kulturgüter gesprochen. Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen und der Fachmann erkennt ohne Weiteres die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens auf andere Kulturgüter.

[Vorteile der Erfindung]

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung ist die einfache, sowie kostengünstige Durchführbarkeit sowie eine einfache technische Umsetzbarkeit. Eine kostengünstige Durchführbarkeit ergibt sich zum einen aus dem einfachen Aufbau, mit der das Elektrospinning-Verfahren durchgeführt werden kann, und zum anderen aus dem hocheffizienten Einsatz des Ausgangsmaterials der Fäden, da z.B. mit nur 0,025 g eingesetztem Fasermaterial bis zu 1 Quadratmeter gesponnene Oberfläche hergestellt werden können. Zudem gibt es im Stand der Technik viel Erfahrung mit diesem technischen Verfahren, da es seit Jahren in verschiedenen Bereichen verwendet wird.
Ferner erlaubt die erfindungsgemäße Verwendung des Verfahrens die insbesondere für Konservatoren und Restauratoren wichtige Fähigkeit des reversiblen Aufbringens von Material auf ein Kulturgut, d.h. die durch das E-Spinning auf das Kulturgut aufgebrachten Fasern können, falls dies gewünscht ist, einfach wieder entfernt werden, wodurch der ursprüngliche Zustand des Kulturguts vor der Anwendung des Verfahrens wieder herstellbar ist. Eine Tränkung, die Behandlung mit Prozesschemikalien, wie z.B. Klebstoffen, oder die klimatische Rekonditionierung des Kulturguts sind grundsätzlich nicht erforderlich. Dies erlaubt es Konservatoren und Restauratoren dem Ziel näher zu kommen, so viel Material wie nötig und gleichzeitig so wenig wie möglich zu verwenden. Besonders vorteilhafterweise ist es möglich, zur Herstellung der Fasern die gleichen Materialien zu verwenden, die bereits im Kulturgut vorhanden sind ("Materialgleichheit"). Auch diese Eigenschaft ist ein wichtiges Kriterium für die Anwendbarkeit einer Technik zur Konservierung oder Restaurierung, insbesondere unter den Gesichtspunkten der modernen Restaurierungsethik.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass Fasern mit einer Vielzahl an funktionellen Eigenschaften, wie beispielsweise Beschichtungen, versehen werden können. So ist es denkbar, dass Fasern hergestellt werden, die an einer Außenfläche klebrig sind und in einem Innenbereich eine feste Struktur aufweisen. Mit Hilfe einer klebrigen Außenfläche können beispielsweise Schimmelsporen oder andere, auch für den Menschen schädliche, Substanzen auf dem Kulturgut leicht gebunden und anschließend mit dem Fasergelege entfernt werden. Auch ist es vorstellbar, dass die Fasern Chemikalien und/oder funktionelle Nanopartikel aufweisen und so beispielsweise entsäuernd wirken und/oder eine alkalische Reserve in Archivalien einbringen. Damit können je nach restauratorischer und konservatorischer Notwendigkeit spezielle Fasern verwendet werden. Durch das Auf- und Einbringen von Chemikalien und/oder funktionellen Nanopartikeln in Form von Fasern wird vermieden, dass die Chemikalien und/oder funktionellen Nanopartikel an die Umgebungsluft abgegeben werden. Dies stellt insbesondere eine starke Vereinfachung und Verbesserung im Bereich des Arbeitsschutzes dar. Das E-Spinning bietet somit eine einfache Möglichkeit, Fasern bereitzustellen, die eine große Vielzahl an verschiedenen, für die Konservierung und Restaurierung nützlichen Funktionen aufweisen können, die jeweils individuell an das einzelne, zu konservierende bzw. zu restaurierende Kulturgut angepasst werden können.
Eine weitere Funktionalisierung kann beispielsweise auch in der Beeinflussung der lichtbrechenden Eigenschaften der Fasern liegen. So können Fasern hergestellt werden, die im sichtbaren Spektralbereich des Lichts optisch transluzid oder nahezu transparent sind oder den Farben des sich unter den Fasern befindenden Untergrunds ähneln. Eine derartige Funktionalisierung der gesponnen Fasern kann somit zu einer geringeren Überdeckung von Inhalten und/oder besseren Erhaltung der ursprünglichen Erscheinung des Kulturguts beitragen.
Ferner liegt ein weiterer großer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung darin, dass nicht nur ein großflächiges Aufbringen von Fasern möglich ist, sondern auch eine lokale Anwendung des Verfahrens, z.B. zum Schließen von einzelnen Rissen oder Ergänzen von Fehlstellen, möglich ist. Hierbei kann der Anwendung des Verfahrens ein Erkennungsschritt, z.B. mittels Scannens des Dokuments, vorrausgehen, um Teilbereiche mit Behandlungsbedarf zu identifizieren oder die Art der Behandlung für das ganze Kulturgut oder verschiedene Teilbereiche zu ermitteln. Die Erkennung kann auch computergestützt und automatisiert erfolgen.
Zudem stellt die erfindungsgemäße Verwendung ein Verfahren dar, bei dem keine Tränkung der Dokumente erforderlich ist, die zu einem Aufquellen der Archivalien oder zum Auswaschen von Leim oder Schreibstoffen wie Tinte führen kann. Auch eine nachträgliche Trocknung der behandelten Archivgüter ist nicht notwendig, wodurch der Energieverbrauch erheblich gesenkt werden kann. Ferner ist keine technische Rekonditionierung notwendig, sodass eine zusätzliche Alterung des Behandlungsgutes und ein weiterer signifikanter Energieverbrauch vermieden werden können.
Auch die Anordnung der auf das Kulturgut aufgebrachten Fasern kann mit der erfindungsmäßen Verwendung leicht gesteuert werden. So können Fasern je nach Anwendungsgebiet als Gelege von wirren bzw. ungerichteten oder gerichteten Fasern aufgebracht werden. Dadurch kann gezielt z.B. auf die mechanischen Eigenschaften des individuellen, zu konservierenden oder zu restaurierenden Kulturguts eingegangen werden.
Alles in allem kommt es bei der erfindungsgemäßen Verwendung somit insbesondere zu erheblichen Vorteilen hinsichtlich der Effizienz, wie z.B. durch den Wegfall von Vor- und Nachbehandlungsschritten oder der Zusammenfassung mehrerer Funktionalisierungen in einem Arbeitsschritt, einer verringerten Umweltbelastung und einer Ressourcenschonung, z.B. durch lediglich lokales Bleichen mit Fäden, die mit Wasserstoffperoxid, Natriumborhydrid oder Kaliumhypochlorid funktionalisiert sind. Es werden gezielt die gewünschten Mengen an Materialien zur Konservierung oder Restaurierung eingebracht, so dass keine überschüssigen Chemikalien hergestellt, transportiert, vom Behandlungsgut entfernt und nach der Anwendung wieder entsorgt werden müssen, wie es z.B. bei bekannten Tränkverfahren zur Entsäuerung von Papier der Fall ist, bei denen die Dokumente in ein wässriges oder lösungsmittelhaltiges Bad getaucht werden und mit einer Wirksubstanz behandelt werden. Auch werden typische Nebenwirkungen der bekannten Tränkverfahren, wie z.B. das Aufquellen von Papier, unterbunden. Auf die ansonsten übliche Verwendung von Tensiden, fluorierten Kohlenwasserstoffen, Alkanen und Ketonen kann somit verzichtet werden. Insgesamt wird der Bedarf an Prozesschemikalien, wie z.B. Tränkungsmitteln, Additiven und Tensiden, signifikant reduziert. Zusätzlich tritt nur ein Bruchteil der verwendeten Chemikalien in Kontakt mit dem Kulturgut, da diese beim E-Spinning im Wesentlichen vorher verdampfen. Des Weiteren fällt bei der erfindungsgemäßen Verwendung der derzeit über weite Strecken durchgeführte Transport von Archivgütern aus dem Archiv zu externen Dienstleistern weg, da ein Konservieren oder Restaurieren durch die vorliegende Erfindung nunmehr in den Archiven selbst durchgeführt werden kann, wie nachfolgend auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wird. Zudem werden bei der erfindungsgemäßen Verwendung ggf. vorhandene Wirksubstanzen, wie z.B. insbesondere nanoskalige Wirksubstanzen, nicht als freie Partikel angewandt, sondern sind in einer Faserstruktur eingebettet oder haften an dieser so, dass ein etwaiges Gesundheitsrisiko durch freie, ungebundene Nanopartikel unterbunden wird.

[Bevorzugte Ausführungsformen]

Im Folgenden werden unter den Begriffen "Konservierung" und "Restaurierung" alle Mittel und Handlungen verstanden, die auf die Bewahrung greifbarer Kulturgüter, wie beispielsweise Archivalien, gerichtet sind, um diese Kulturgüter für die Zukunft zu erhalten. Dabei umfasst der Begriff "Konservierung" gemäß der 15. Konferenz ICOM (International Council of Museums) insbesondere eine präventive Konservierung (Preventive Conservation), eine abhelfende Konservierung (Remedial Conservation) und eine Restaurierung, die die Wiederherstellung bereits geschädigter Kulturgüter umfasst.
In einer Ausführungsform umfasst das Konservieren oder Restaurieren eine mechanische Verfestigung des Kulturguts. Ziel der mechanischen Verfestigung ist es, mechanische Eigenschaften wie beispielsweise die Bruchkraft, die Reißfestigkeit und/oder die Dehnbarkeit zu erhöhen oder nach einer Destabilisierung der Zellfasern durch Säurefraß wieder herzustellen und das Kulturgut so gegen mechanische Belastungen widerstandsfähiger oder wieder benutzbar zu machen. Dazu können beispielsweise die mit Hilfe von E-Spinning direkt auf dem Kulturgut erzeugten Fasern als eine Stütz- oder Haltestruktur zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften dienen. Auch ist denkbar, dass ein Gelege von Fasern mit Hilfe von E-Spinning getrennt von dem Kulturgut erzeugt wird und in einem anschließenden Schritt auf das Kulturgut als Haltestruktur aufgebracht wird. Ferner können einzelne Fäden oder Fasern beispielsweise auch getrennt von dem Kulturgut erzeugt und in das Kulturgut, z.B. durch Einschlämmen, Walzen oder Einblasen, eingebracht werden. Dazu eignen sich insbesondere sehr kurze Fäden mit einer mittleren Länge von ca. 500 nm bis 1000 µm, bestimmt als Zahlenmittel mittels Rasterelektronenmikroskopie. Weiter ist es möglich, dass eine mechanische Verfestigung durch ein Verschließen von Rissen, Löchern und/oder Ergänzen von Fehlstellen mit den durch E-Spinning erzeugten Fasern erreicht wird. Ferner können die durch E-Spinning erzeugten Fasern auch als eine Stützstruktur dienen, mit Hilfe der das Auf- oder Einbringen von weiterem Material in einem anschließenden Schritt, z.B. durch Einschlämmen von Cellulose-Fasern im Falle von Papier-Archivalien, erleichtert wird. Eine mechanische Verfestigung kann auch durch Aufbringen von Fasern erreicht werden, die Chemikalien aufweisen, welche mechanischen Destabilisierungsprozessen entgegenwirken, die durch Schreib- und Druckstoffe, wie z.B. Tinten, ausgelöst werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Konservieren oder Restaurieren mit Hilfe von E-Spinning eine chemische Behandlung des Kulturguts. Ein Ziel der chemischen Behandlung ist es, mit Hilfe von in den durch E-Spinning auf- und eingebrachten Fasern enthaltenen Chemikalien Schreib- und Druckstoffe, wie zum Beispiel Tinten, zu fixieren oder zu stärken sowie "Tintenfraß" zu hemmen, der durch Säure bildende Tinten, wie z.B. Eisengallustinte, die mit der Zeit aus Eisen(II)-sulfat Schwefelsäure freisetzt, verursacht wird. Auch können Fotos durch spezielle Chemikalien konserviert oder restauriert werden. Zur Konservierung oder Restaurierung von Papier in Archivalien können insbesondere basische Chemikalien zur Neutralisation von Säuren verwendet werden. Derartige basische Chemikalien können auch zum Einbringen einer alkalischen Reserve in Papier verwendet werden. Vorzugsweise wird eine alkalische Reserve in einem Bereich von 0,06 bis 0,24 mol/kg, ausgedrückt als Erdalkali-Reserve gemäß DIN 32701 Kapitel 5.3.3, bezogen auf das Gewicht des zu behandelnden Papiers, eingebracht. Auch können mit Hilfe von Chemikalien Schimmelpilze sowohl behandelt, als auch einen Schutz gegen sie hergestellt werden. Geeignete, auf die Fasern aufgebrachte Chemikalien können das darunterliegende Kulturgut auch vor UV-Strahlung schützen. Schließlich ist es möglich, dass mit Hilfe der chemischen Behandlung eine Reinigung des Kulturguts erzielt wird.
Durch die mittels E-Spinning mögliche Kombination von mechanischer Verfestigung und chemischer Entsäuerung wird die Nachhaltigkeit der Entsäuerung vorteilhaft erhöht. Im Vergleich zur herkömmlichen Entsäuerung, z.B. mittels eines Tränkungsverfahrens, wird die prognostizierte Gebrauchsfestigkeit des behandelten Papiers in signifikant höherem Maße verlängert, da die Papierfasern nicht nur entsäuert und mit einer alkalischen Reserve versehen werden, sondern auch mechanisch verfestigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Konservieren oder Restaurieren eine Reinigung des Kulturguts. Neben der oben genannten Reinigung mit Hilfe von in den Fasern enthaltenen Chemikalien ist es insbesondere möglich, dass auf dem Kulturgut befindliche Schmutzpartikel oder andere Kontaminationen dadurch entfernt werden, dass mit Hilfe von E-Spinning auf das Kulturgut aufgebrachte Fasern in einem anschließenden Schritt von dem Kulturgut wieder entfernt werden und dabei die Schmutzpartikel an den Fasern haften. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die durch E-Spinning erzeugten Fasern nicht nur elektrostatisch, sondern mittels Vander-Waals-Kräften, Flüssigkeitsbrücken und weiteren Hilfskräften an den Schmutzpartikeln haften. Zu diesem Zweck ist es besonders vorteilhaft, Fasern mit einer klebrigen Beschichtung zu verwenden, die z.B. mit Hilfe von co-axialen Spinnverfahren bereitgestellt werden können. Des Weiteren kann eine Reinigung des Kulturguts auch dadurch bewirkt werden, indem eine biologische Kontamination, vorzugsweise mit Hilfe von funktionalisierten Fasern, durch z.B. die Abtötung von Keimen verringert, vorzugsweise neutralisiert wird und/oder von dem Kulturgut entfernt wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Konservieren oder Restaurieren einen Erhalt oder eine Verbesserung der optischen Eigenschaften des Kulturguts. So kann eine Farbensicherung oder sogar Farbintensivierungen und Kontraststeigerungen erreicht werden, wenn die mit Hilfe des E-Spinning aufgebrachten Fasern geeignete Farbstoffe enthalten oder Polarisierungseigenschaften aufweisen. Auch ist es möglich, die Farbcharakteristika von Rissen oder anderen Fehlstellen in z.B. Papier oder Pergament an die umliegende Farbe des Originals anzupassen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Konservierung eine Kombination von zwei oder mehreren der oben genannten Zwecke.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kulturgut vor, während oder nach dem E-Spinning digitalisiert werden. Die Digitalisierung kann dabei beispielsweise mit Hilfe eines digitalen Scanners oder einer digitalen Kamera oder eines sonstigen digitalen Bildaufnahmegerätes durchgeführt werden. Die Digitalisierung dient dazu, den Zustand des Kulturguts zu dokumentieren. Auch können Stellen, die einer besonderen Behandlung bedürfen, z.B. Löcher, Risse oder Schimmelbefall, manuell oder automatisiert erkannt werden. Schließlich kann die digitalisierte Archivale als Digitalisat der Öffentlichkeit z.B. über das Internet zur Verfügung gestellt werden.
In einer Ausführungsform weist die in dem erfindungsgemäßen E-Spinning verwendete flüssige Phase wenigstens eines der Materialien aus der Gruppe bestehend aus Polymer, Lösungsmittel, Dispersionsmittel und Additiv auf.
Beispiele für geeignete Polymere umfassen Polyacrylnitril (PAN), Cellulose und davon abgeleitete Derivate, wie z.B. Methyl- und Ethylcellulose, Celluloseacetat, Polyethylenoxid (PEO) sowie Polymethylmethacrylat (PMMA) und Poly(2-methoxyethylacrylat) (PMEA).
Als Lösungsmittel oder Dispersionsmittel sind solche Verbindungen oder Mischungen von Verbindungen geeignet, in denen sich die Polymerkomponente der flüssigen Phase löst oder ausreichend dispergieren lässt, um mit Hilfe von E-Spinning versponnen zu werden. Bevorzugte Lösungsmittel sind Wasser, Ethanol, Isopropanol, Acetate, wie z.B. Ethylacetat, Ketone, wie z.B. Aceton und Methylethylketon (MEK), Benzoate, wie z.B. Benzoesäuremethylester, Sulfoxide, wie z.B. Dimethylsulfoxid (DMSO), Wasser und Mischungen davon.
Unter dem Begriff "Additive" werden sowohl gasförmige Zusatzstoffe, z.B. CO₂, als auch flüssige Zusatzstoffe, als auch als "Zuschlagstoffe" bezeichnete feste Stoffe verstanden.
Bei dem Additiv kann es sich um ein Additiv zur Entsäuerung von Papier und/oder zur Bildung einer alkalischen Reserve in Papier handeln. Die alkalische Reserve erhöht die Langzeitstabilität des Papiers durch eine Verlangsamung oder gar Vermeidung von Papierabbauprozessen, indem eine Spaltung der Cellulosefasern und somit eine Reduktion der Faserlänge und Destabilisierung des Papiers verhindert wird. Beispiele für Additive zur Entsäuerung von Papier und/oder zur Bildung einer alkalischen Reserve in Papier sind Elemente und Verbindungen von Erdalkalimetallen und Alkalimetallen und andere keramische Verbindungen sowie Amine. Insbesondere kann das Additiv zur Entsäuerung und/oder zur Bildung einer alkalischen Reserve ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydrogencarbonat, Magnesiumhydroxid, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Calciumhydrogencarbonat, Calciumhydroxid, Bariumoxid, Bariumcarbonat, Bariumhydrogencarbonat, Bariumhydroxid, Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid, Kaliumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Monoethanolamin sowie Mischungen aus den zuvor genannten Verbindungen. Als Additive zur Bildung einer alkalischen Reserve sind dabei insbesondere die oben genannten Carbonat-, Hydroxid- und Oxidverbindungen geeignet.
Weiterhin kann als Additiv ein Additiv zur Änderung von optischen Eigenschaften verwendet werden, beispielsweise zur Änderung der Transparenz oder des Reflexionsverhaltens der Faser, so dass die Faser auf dem Kulturgut für das menschliche Auge im sichtbaren Bereich des Lichts kaum oder nicht zu erkennen ist. Neben dem Einsatz von derartigen Additiven können die gewünschten optischen Eigenschaften der Faser beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass die Faser durch Co-axial-Spinnen hergestellt wird und eine Kern-Mantel-Struktur mit z.B. reflexionsarmen Mantel aufweist. Vorzugsweise wird die Oberflächenstruktur des Mantels mit einer Nanostruktur versehen, um die Reflexion deutlich zu reduzieren.
Bei dem Additiv kann es sich auch um ein Additiv zur Fixierung von auf dem Kulturgut befindlichen Tinten und Druckstoffe handeln. Durch ein solches Additiv wird die Haftung des Fadens auf dem Kulturgut erhöht. Geeignete Additive zur Erhöhung der Haftfähigkeit sind beispielweise Methyl- und Ethylcellulose, Knochenleim, Fischleim, Hasenleim, Gelatine oder Hausenblase. Ein Beispiel für die Anwendung derartiger Additive ist die Fixierung von Eisen-Ionen von Eisen-Gallus-Tinten zur Verhinderung von Oxidationsverschleppung über das Papier.
Ferner kann es sich bei dem Additiv um ein Additiv zur Behandlung von Tinten- und Kupferfraß handeln. Beispiele hierfür umfassen Kombinationen aus polaren und unpolaren Lösungsmitteln, Additive zur Entsäuerung von Papier, Phytate wie z.B. Calciumphytat, Antioxidantien wie z.B. Tetraalkylammoniumbromid und Kombinationen hiervon.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Additiv um ein Additiv zur Erhöhung der Haftung der Faser auf dem Kulturgut. Beispielsweise können Fasern co-axial gesponnen werden mit einer innenliegenden Trägerfaser und einem adhäsiven Mantel. Beispiele für geeignete Klebstoffe in dem adhäsiven Mantel umfassen Cellulosefasern, wie z.B. Methyl- oder Ethylcellulose, Knochenleim, Fischleim, Hasenleim, Gelantine und Hausenblase. Alternativ kann eine Erhöhung der Haftung der Faser auf dem Kulturgut auch durch ein teilweises Fließen der Fasern, z.B. durch Aufschmelzen oder Schmelzkleben, auf der Oberfläche des Kulturguts, z.B. der Strukturoberfläche des Papieres eines papierhaltigen Kulturguts, erreicht werden. Dadurch können die Fasern besser vernetzen und damit das Gelege stabilisiert und so das Haftvermögen verbessert werden. Als eine weitere Alternative zur Erhöhung der Haftung der Faser auf dem Kulturgut wird auf der der Austrittdüse abgewandten Seite des Kulturguts ein Unterdruck, z.B. durch eine Vakuumführung, erzeugt. Dadurch wird die Ein- bzw. Aufbringung des Geleges in bzw. auf das Kulturgut verbessert.
Im Falle eines papierhaltigen Kulturguts ist es ebenfalls bevorzugt, dass es sich bei dem Additiv um ein Additiv zur mechanischen Verfestigung handelt. Beispiele für ein solches Additiv umfassen Gelantine und Cellulosefasern, wie z.B. Methylcellulose oder Ethylcellulose, und Nanocellulose, d.h. Cellulosefasern mit einer Länge des gesponnenen Fadens von 1 cm bis 100 m.
Zur Behandlung einer biologischen Kontamination z.B. durch Schimmelpilze ist es bevorzugt als Additiv ein Desinfektionsmittel oder eine Mischung von Desinfektionsmitteln wie Ethanol, Isopropanol oder Silberionen zu verwenden. Der Begriff "Desinfektionsmittel" umfasst auch Antibiotika und Antimykotika.
In einer Ausführungsform ist die Zusammensetzung der mit Hilfe des E-Spinnings erzeugten Faser mit Ausnahme des Lösungs- und/oder Dispersionsmittels, das während des Spinnvorgangs üblicherweise verdunstet, identisch mit der Zusammensetzung der flüssigen Phase. Allerdings ist es auch möglich, dass einige der oben genannten Additive mit dem Kulturgut oder darin enthaltenen Stoffen reagieren, wie z.B. Additive zur Entsäuerung mit der in Papier enthaltenen Säure reagieren, so dass die Mengen solcher Additive in der Faser geringer als in der flüssigen Phase sind.
In einer Ausführungsform ist die mittels E-Spinning erzeugte Faser ein Monofilament.
Die Anordnung der Faser auf dem Kulturgut kann ungerichtet, d.h. wirr bzw. statistisch, unregelmäßig oder gerichtet, d.h. regelmäßig, erfolgen, so dass beispielsweise ein Wirrgelege bzw. Vlies oder ein gerichtetes Fasergelege erhalten werden kann. Des Weiteren ist es auch möglich, dass sich ein dreidimensionales Gelege ausbildet.
In einer Ausführungsform liegt die Faser als ein gerichtetes Fasergelege vor, bei dem die Faser eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Abschnitten aufweist. Dadurch kann insbesondere eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften vorwiegend in einer Richtung erreicht werden. Derartige Gelege können insbesondere mit Hilfe des sogenannten Gap-Spinning erhalten werden.
Ein Gelege kann eine einzelne Faser oder eine Vielzahl einzelner Fasern aufweisen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Faser oder Fasern in einem Gelege lose auf sich selbst aufliegen oder mit sich selbst in wenigstens einem Bereich verbunden sind, d.h. interkonnektiert sind. Gelege mit interkonnektierten Fasern haben dabei den Vorteil, dass sie eine höhere mechanische Stabilität aufweisen als Gelege, bei denen Fasern lose aufeinander liegen.
Die Länge der mit Hilfe des E-Spinnings erzeugten Fasern kann je nach Einsatzzweck variieren. So bieten kurze Fasern beispielsweise den Vorteil auf, tief in eine Papierstruktur eindringen zu können, was z.B. bei einer chemischen Konservierung zur Entsäuerung von Papier vorteilhaft ist. Längere Fasern können dagegen Vorteile bei der Ausbildung von großen Gelegen, z.B. zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Kulturguts bieten. Bei einigen Anwendungen kann es daher sinnvoll sein, ein Gemisch von kurzen und langen Fasern zu erzeugen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Faser co-axial gesponnene Multilagen mit wenigstens zwei Schichten, wie z.B. eine Kern-Mantel-Struktur, auf. Vorzugsweise werden die innere und die äußere Faser gleichzeitig durch eine spezielle Ejektorvorrichtung gesponnen. Ein Beispiel für eine solche Ejektorvorrichtung ist eine Düse, in deren Innerem sich eine weitere Düse befindet. Ein weiteres Beispiel für eine solche Ejektorvorrichtung sind zwei Düsen, die so angeordnet sind, dass der Düsenstrahl der ersten Düse tangential in den Düsenstrahl der zweiten Düse injiziert. Der große Vorteil einer solchen Faser ist die Möglichkeit, verschiedene Eigenschaften von Fasern zu kombinieren. Beispielsweise kann eine innere Faser mit einer hohen mechanischen Stabilität mit einer äußeren adhäsiven Faser kombiniert werden. Auch ist es denkbar, dass co-axiale Faserlagen mit unterschiedlichen Brechungsindizes kombiniert werden, um so die optischen Eigenschaften eines Geleges zu steuern. Ein typischer Aufbau einer koaxialen Faser mit zwei Schichten weist eine innere Stützstruktur und eine äußere funktionale Schicht auf. Dabei weist die funktionale Schicht mindestens eines der oben genannten Additive auf, wie z.B. ein Additiv zur Entsäuerung von Papier. Des Weiteren kann die funktionale Schicht insbesondere Zuschlagstoffe und besonders bevorzugt Nanopartikel enthalten, Teilchen mit eine mittleren Durchmesser von weniger als 200 nm. Ein Aufbau mit drei co-axialen Schichten könnte beispielsweise eine innerste Stützstruktur, eine mittlere, um die innerste Stützstruktur liegende funktionale Schicht und eine äußere weitere funktionale Schicht, die z.B. wasserlöslich ist oder auf Säure reagiert, aufweisen. Typische Durchmesser von co-axialen Fasern mit zwei Lagen liegen über 300 nm.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Faser co-axial gesponnene Multilagen mit zwei Schichten auf, wobei die innere Schicht vorzugsweise Polyacrylnitril, Cellulose oder ein Derivat davon, wie z.B. Methylcellulose oder Ethylcellulose, umfasst und die äußere Schicht ein Additiv zur Entsäuerung von Papier und/oder zur Bildung einer alkalischen Reserve umfasst, das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydrogencarbonat, Magnesiumhydroxid, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Calciumhydrogencarbonat, Calciumhydroxid, Bariumoxid, Bariumcarbonat, Bariumhydrogencarbonat, Bariumhydroxid, Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid, Kaliumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Monoethanolamin sowie Mischungen davon. Das Additiv zur Entsäuerung von Papier und/oder zur Bildung einer alkalischen Reserve liegt in der äußeren Schicht vorzugsweise teilchenförmig vor und weist vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 500 nm, besonders bevorzugt 50 bis 200 nm, bestimmt gemäß Rasterelektronenmikroskopie (REM), auf. Besonders bevorzugt ist die äußere Schicht nicht kontinuierlich ausgebildet. Vielmehr ist es besonders bevorzugt, dass die äußere Schicht in Form von voneinander getrennten Partikeln ausgebildet ist, die auf der inneren Schicht angeordnet sind.
Optional kann die äußere Schicht ferner ein Tensid umfassen, das insbesondere dazu dient, Agglomerationen von Additiv in der äußeren Schicht zu vermeiden und somit eine gleichmäßige Verteilung von Additiv auf der inneren Schicht zu erreichen. Beispiele für geeignete Tenside sind nichtionische, anionische und kationische Tenside, wie z.B. Alkohole oder Allantoine.
Zur Herstellung von solchen co-axialen Fasern wird zweckmäßigerweise eine Suspension von Additiv zur Entsäuerung von Papier und/oder zur Bildung einer alkalischen Reserve und ggf. Tensid in einem geeigneten Lösungsmittel bereitgestellt. Insbesondere wird festes Additiv, wie z.B. Calciumcarbonat, Magnesiumoxid und/oder Magnesiumhydroxid, und/oder flüssiges Additiv, wie z.B. Monoethanolamin, eingesetzt. Die Suspension wird zweckmäßigerweise einer Außendüse einer in Figur 4 dargestellten Ejektorvorrichtung zugeführt, während der Innendüse eine Polymerlösung zugeführt wird, wie beispielsweise eine Lösung von Cellulose oder eines Derivats davon. Um eine möglichst hohe Homogenität der zu verspinnenden Suspension zu gewährleisten, kann die Suspension vorzugsweise einer Ultraschallbehandlung unterworfen werden. Dadurch wird die Agglomeration von festen Additivpartikeln verringert.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Faser eine Beschichtung in Form eines geschlossenen oder porigen Films auf. Ein geschlossener Film weist dabei keine oder geschlossene Poren auf. Ein poriger Film weist offene Poren auf. Die Beschichtung der Faser mit einem geschlossenen oder porigen Film kann die Tiefenwirksamkeit verbessern, indem z.B. ein wässriger Film in die Faserstruktur des Kulturguts eindringen oder als Trägerflüssigkeit für ein Additiv dienen kann. Ferner kann die Beschichtung der Faser verwendet werden, um eine Verzögerung der Wirkung von in der Faser enthaltenem Additiv zu erreichen. Beispielsweise kann eine wässrige innenliegende Phase mit einem Film überzogen sein, um so eine zeitliche Verzögerung bei der Abgabe der wässrigen Phase in die Archivalien zu ermöglichen. Weiterhin ermöglicht eine Porigkeit oder Rauhigkeit des Films eine Verringerung von Reflexionen auf der Oberfläche der Faser. Vorzugsweise wird der Film während des E-Spinnings mittels einer Koaxialdüse auf der Faser aufgebracht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäß verwendete E-Spinning-Verfahren wenigstens einen Schritt aus der Gruppe bestehend aus:

Bereitstellen einer vertikalen oder horizontalen Anordnung von Ejektorvorrichtung und Kollektor,
Bereitstellen der Ejektorvorrichtung, wobei die Ejektorvorrichtung eine Düse, eine Vielzahl von Düsen, insbesondere zwei co-axial angeordnete Düsen, eine Kante oder Abrisskante, ein Schwamm oder schwammartige, porige Struktur ist,
Beabstanden des Ausgangs der Ejektorvorrichtung von dem Kollektor mit einem Abstand von weniger als 35 cm, und/oder
Bereitstellen eines Kollektors mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei sowohl der erste als auch der zweite Teil dasselbe elektrische Potential aufweisen.

Der Vorteil einer horizontalen Anordnung von Ejektorvorrichtung und Kollektor ist, dass es während des Anfahrprozesses des E-Spinnings zu keiner Ablagerung von Tropfen der flüssigen Phase auf das zu behandelnde Kulturgut kommt. Der Anfahrprozess beschreibt dabei die Phase des E-Spinnings, bei der sich der elektrisch geladene Strahl unter Ausbildung eines Taylorkonus bildet und sich in Form einer Faser in Richtung des Kollektors erstreckt. Während dieser Phase müssen zunächst die Verfahrensparameter auf die Charakteristika des Taylorkonus und der der Faser angepasst werden. Dadurch kann es bei einer senkrechten Anordnung der Ejektorvorrichtung und des Kollektors zu einer Tropfenablagerung kommen. Eine Ablagerung von Tropfen der flüssigen Phase auf dem zu behandelnden Kulturgut kann auch bei einer vertikalen Anordnung vermieden werden, indem das E-Spinning von unten erfolgt, d.h. der Kollektor befindet sich oberhalb der Ejektorvorrichtung.
Die Ejektorvorrichtung kann in einer Ausführungsform eine Düse oder eine Vielzahl von Düsen, wie z.B. zwei co-axial angeordnete Düsen, sein. Der Innendurchmesser der Düsen beträgt typischerweise 0,30 mm bis 2,00 mm, wie etwa 0,40 mm bis 1,70 mm oder 0,50 mm bis 1,40 mm. Der Vorteil einer Ejektorvorrichtung in Form einer oder mehrerer Düsen besteht insbesondere darin, dass diese einfach und mit geringem Aufwand bereitzustellen sind, da ihre Verwendung für E-Spinning üblich und erprobt ist.
Der Vorteil einer Ejektorvorrichtung in Form einer Kante oder Abrisskante ist, dass sich an einer derartigen Kante eine Vielzahl von elektrisch geladenen Strahlen ausbilden kann und so ein System mit mehreren Düsen simuliert werden kann.
Weiterhin ist der Vorteil einer Ejektorvorrichtung in Form eines Schwamms oder einer schwammartigen, porigen Struktur, dass sich ebenfalls eine Vielzahl von elektrisch geladenen Strahlen ausbilden kann. Der Schwamm oder die schwammartige, porige Struktur umfassen vorzugsweise Sintermaterialien, wie z.B. Aluminiumsilikate. Der Porendurchmesser entspricht dem Innendurchmesser der Düsen.
Ein Beabstanden des Ausgangs der Ejektorvorrichtung von dem Kollektor mit einem Abstand von weniger als 10 mm erlaubt es, sehr lokal Fasern bzw. ein Fasergelege auf das Kulturgut aufzubringen (sog. Near-Field-Spinning).
Das Bereitstellen eines zweigeteilten Kollektors mit gleichem Potential (sog. Gap-Spinning) hat den Vorteil, dass die gesponnene Faser eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, die sich parallel zueinander zwischen den beiden Teilen des Kollektors anordnen. Dadurch kann die Faserorientierung des Geleges kontrolliert werden. Auch ist es hiermit leicht möglich, gezielt Risse zu verschließen.
Bei dem E-Spinning und insbesondere den oben genannten Verfahrensvarianten wird zwischen der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor mit Hilfe einer Gleichstrom- oder Wechselstrom-Spannungsquelle vorzugsweise eine Spannung von 5 bis 30 kV angelegt. Mit Hilfe von Gleichstrom wird ein fortlaufender Faden, mit Hilfe von Wechselstrom werden kurze Fäden erzeugt. Der Abstand zwischen der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor kann während des E-Spinnings konstant gehalten oder variiert werden und beträgt mit Ausnahme des Near-Field-Spinnings typischerweise 2 bis 30 cm. Typische Abstände zwischen dem Ausgang der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor liegen für das Gap-Spinning im Bereich von 20 bis zu 200 mm, insbesondere 100 bis 200 mm. Während des E-Spinnings kann die Ejektorvorrichtung und/oder der Kollektor bewegt werden. Das E-Spinning wird typischerweise bei Raumtemperatur durchgeführt, es sind jedoch auch andere Temperaturen denkbar. Der Kollektor kann statisch sein, d.h. eine ebene nicht bewegte Fläche, ein rotierender Kollektor sein, z.B. in Form einer Walze, oder ein bewegter Kollektor in Form einer bewegten ebenen Fläche mit bis zu drei translatorischen Freiheitsgraden sein.
Die Faser kann grundsätzlich auf die im Wesentlichen gesamte Oberfläche des Kulturguts oder lediglich auf einen Teil der Oberfläche des Kulturguts aufgebracht werden. Für ein partielles Auf- und/oder Einbringen können insbesondere die oben beschriebenen Varianten des Near-Field-Spinnings oder Gap-Spinnings verwendet werden. Dadurch ist es möglich, gezielt Risse zu schließen oder Stützstrukturen bereitzustellen, in die in einem weiteren Schritt Material eingebracht werden kann. Auch ist es möglich, Fehlstellen in dem Kulturgut zu ergänzen.
In einer Ausführungsform wird der Kollektor benachbart zum Kulturgut, bevorzugt auf einer zur Ejektorvorrichtung abgewandten Seite des Kulturguts, positioniert. Dadurch ist es möglich, nicht nur einzelne Blätter, sondern z.B. auch komplette, gebundene Bücher mit dem E-Spinning zu behandeln. Sobald die Behandlung einer Buchseite beendet ist, kann umgeblättert und eine neue Buchseite behandelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird die gesponnene Faser vor dem Aufbringen auf das Kulturgut zunächst auf einem anderen Substrat abgelegt, das nicht das Kulturgut ist, und erst anschließend z.B. manuell auf das zu konservierende oder zu restauriende Kulturgut aufgebracht. Damit ist beispielsweise die Herstellung von E-gesponnen Vliesen mit ähnlichen Eigenschaften und Strukturen wie Japanpapier möglich, das häufig zur Konservierung und Restaurierung angewendet wird. Diese E-gesponnenen Vliese können im Vergleich zum traditionellen Japanpapier zusätzliche funktionale Eigenschaften aufweisen. Ein solches hergestelltes "künstliches Japanpapier" hat den Vorteil, dass es mit den bekannten Verfahren z.B. wässrig auf die Archivalie aufgeklebt werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Fasern eines solchen künstlichen Japanpapiers selbstklebend sind, entsäuernd wirken oder weitere Funktionalitäten aufweisen. Eine solche Herstellung von E-gesponnenen Vliesen wäre günstiger als die herkömmliche Herstellung von Japanpapier. Zudem wäre das in Abwesenheit des Kulturguts gesponnene Gelege besser konfektionierbar als Japanpapier. Das Aufbringen der Faser auf einem separaten Substrat kommt insbesondere auch dann in Betracht, wenn der Kollektor aufgrund der Art des Kulturguts nicht unter dem Kulturgut positioniert werden kann, wie z.B. bei Kulturgütern aus Leder, Holz oder Stein oder bei Fresken, oder wenn die Größe des Kulturguts die Größe des Kollektors bzw. des Verfahrensaufbaus übersteigt, wie es z.B. bei großen Karten und Schriftrollen der Fall sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist das erfindungsgemäß verwendete Verfahren wenigstens einen der folgenden Nachbehandlungsschritte auf:

Walzen,
Erwärmen,
Kühlen,
Spülen mit Reinigungsflüssigkeit,
Kontaktieren mit Materialien zur Erzeugung einer kontinuierlichen/partikelförmigen Beschichtung und/oder
Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt mit Licht, besonders bevorzugt mit UV- oder InfrarotLicht.

Der Vorteil des Walzens ist, dass durch das Aufpressen des Fasergeleges auf das Kulturgut die Haftung verbessert wird. Auch können die Fasern des aufgebrachten Geleges tiefer in das Kulturgut, z.B. in das Fasergeflecht von Papier, eingebracht werden. Zudem wird der Kontakt für eine Entsäuerung durch das Gelege verbessert. Eine verbesserte Haftung kann auch durch den Nachbehandlungsschritt des Erwärmens erreicht werden. Durch Kühlen, z.B. auf eine Temperatur von weniger als 15°C, kann u.a. ein thermoresponsives Material, wie z.B. ein Nanoschalter der Wirkstoffe freisetzt, aktiviert werden. Ferner können die gesponnenen Fasern nachträglich nach dem Spinnen mit einer kontinuierlichen und/oder partikelförmigen Beschichtung, z.B. von Entsäuerungsmitteln, versehen werden, wodurch ein Einbringen von Entsäuerungsmittel in tiefe Regionen der Papierstruktur erreicht werden kann. Auch ist es denkbar, dass beispielsweise zur Erzielung von katalytischen Effekten auf einer funktionalen Beschichtung der Faser oder zur Vernetzung eine Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt mit Lichtwellen, wie z.B. UV-Strahlung, erfolgen kann.
In einer Ausführungsform wird die auf das Kulturgut aufgebrachte Faser nach einer gewissen Zeit wieder entfernt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, nach der Behandlung des Kulturguts den Ursprungszustand des Kulturguts ohne Faser wieder herzustellen. Dies kann insbesondere interessant sein, wenn die Faser z.B. ein Entsäuerungsmittel aufweist. Nachdem die gewünschte Entsäuerung bewirkt wurde, wird die Faser anschließend, vorzugsweise mechanisch, entfernt. Das nachträgliche Entfernen der Faser ist auch für den Fall einer Reinigung des Kulturguts mit Hilfe der aufgebrachten, vorzugsweise mit einer adhäsiven Beschichtung versehenen Faser, vorteilhaft. Durch die mögliche Entfernung der Fasern ist gewährleistet, dass die grundsätzlich von Restauratoren gewünschte Wiederherstellung des Originalzustandes möglich ist und/oder das Kulturgut auch zu einem späteren Zeitpunkt ohne Faser durch weitere Schritte behandelt werden kann. Zur Erleichterung der Entfernung der Faser von dem Kulturgut kann das Fasergelege beispielsweise einen Abschnitt aufweisen, der als Griffelement zum einfachen Abziehen des Fasergeleges dient.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Konservieren oder Restaurieren von einem Kulturgut, insbesondere von Archivalien, mittels E-Spinning. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens werden oben im Zusammenhang mit der Darstellung der erfindungsgemäßen Verwendung beschrieben.
Insbesondere umfasst das Verfahren folgende Schritte:

Bereitstellen einer Ejektorvorrichtung und eines dazu beabstandeten Kollektors, wobei die Ejektorvorrichtung bevorzugt eine Düse und besonders bevorzugt eine feine Kapillardüse aufweist, und wobei der Kollektor ein leitfähiges Material aufweist, bevorzugt in der Form einer leitfähigen Platte,
Anlegen einer Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor,
Zuführen einer flüssigen Phase zur Ejektorvorrichtung, wobei die flüssige Phase bevorzugt eine Polymerlösung aufweist,
Aufbringen des sich von der Ejektorvorrichtung zum Kollektor ausbildenden Strahls auf das vor dem Kollektor befindliche Kulturgut.

Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Verfahren in einer besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens einen Schritt aus der Gruppe bestehend aus:

Bereitstellen einer vertikalen oder horizontalen Anordnung von Ejektorvorrichtung und Kollektor,
Bereitstellen der Ejektorvorrichtung, wobei die Ejektorvorrichtung eine Düse, eine Vielzahl von Düsen, insbesondere zwei co-axial angeordnete Düsen, eine Kante oder Abrisskante oder ein Schwamm oder schwammartige, porige Struktur ist,
Beabstanden des Ausgangs der Ejektorvorrichtung von dem Kollektor mit einem Abstand von weniger als 35 cm, und/oder
Bereitstellen eines Kollektors mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei sowohl der erste als auch der zweite Teil dasselbe elektrische Potential aufweisen.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Erzeugung von Polymerfäden mittels coaxialem Elektrospinning, wobei die Polymerfäden an ihrer Oberfläche Partikel aufweisen.
Werden im oben beschriebenen co-axialen Elektrospinnprozess als umgebende Hüllphase Mikro- und Nanopartikel, die in geeignetem Lösungsmittel dispergiert sind, versponnen, so können gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Anmeldung die genannten Partikel ohne bedeckende Polymerschicht auf der Außenseite der Fasern aufgebracht werden. Besonders geeignet als Hüllphase sind solche Lösungsmittel, denen geringe Mengen, bevorzugt größer 5 Vol.-%, weiterhin bevorzugt größer 2 Vol.-% oder gar kein Polymer, beigegeben wird.
Geeignete Polymer-Lösungsmittelkombinationen nach oben beschriebenem Verfahren sind alle Polymer-Lösungsmittelkombinationen, die auch im üblichen co-axialen Spinnprozess versponnen werden können.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist, dass die genannten Partikel nicht, oder nur in sehr geringem Maße, von Polymer bedeckt sind und damit in vollem Maße zur Interaktion mit der Umgebung bereitstehen. Besonders geeignet ist die Spinnmethode für alle reaktiven und katalytisch wirksamen Partikel. Mögliche Anwendungsbereiche sind die Verwendung zur Katalyse wie beispielsweise in Brennstoffzellen oder in chemischen Reaktoren oder zur Entsäuerung von Archivalien.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die vorliegende Anmeldung eine Vorrichtung zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts mittels E-Spinning. Die Vorrichtung umfasst eine erste Arbeitsstation mit einer Bilderfassungseinrichtung zur bildlichen Erfassung des Kulturguts, eine zweite Arbeitsstation mit einer E-Spinningvorrichtung zum E-Spinning von Fasern, mittels derer das Kulturgut konserviert oder restauriert wird, und eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Kulturguts von der ersten Arbeitsstation zu der zweiten Arbeitsstation. Die Vorrichtung zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts ist für die erfindungsgemäße Verwendung von E-Spinning zum Konservieren oder Restaurieren von einem Kulturgut geeignet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung werden oben im Zusammenhang mit der Darstellung der erfindungsgemäßen Verwendung und des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bilderfassungseinrichtung einen Scankopf zum Scannen des Kulturguts, der relativ zum Kulturgut in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen verfahrbar ist. Mittels des Scankopfes ist es möglich, das Kulturgut zu digitalisieren. Indem der Scankopf verfahrbar ausgebildet ist, kann er relativ zu dem zu scannenden Kulturgut ausgerichtet werden, so dass eine optimale bildliche Erfassung des Kulturguts gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts mittels E-Spinning weiter eine Datenverarbeitungseinrichtung, die mit der Bilderfassungseinrichtung verbunden ist. Die Bilderfassungseinrichtung ist ausgebildet, die durch die bildliche Erfassung des Kulturguts gewonnene Daten, an die Datenverarbeitungseinrichtung zu übermitteln. Die Datenverarbeitungseinrichtung dient zur Verarbeitung der von der Bilderfassungseinrichtung ermittelten Daten und kann bevorzugt die Bilderfassungsvorrichtung steuern, d.h. beispielswese Scanvorgänge auslösen und/oder den Scankopf in die drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen verfahren.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet, basierend auf den von der Bilderfassungseinrichtung übermittelten Daten, Informationen über den Zustand, den Aufbau und/oder die Struktur des Kulturguts zu generieren und Schadstellen zu identifizieren. Unter Schadstellen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Teile des Kulturguts verstanden, die einer besonderen Behandlung bedürfen, wie z.B. Löcher, Risse oder Schimmelbefall. Diese von der Bilderfassungseinrichtung generierten Informationen können auch Informationen über vorhandene Tinten, Farben und weitere Materialien umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet, basierend auf den Daten der Bilderfassungseinrichtung zu entscheiden, ob das Kulturgut mittels der Transportvorrichtung zu der zweiten Arbeitsstation für eine Konservierung oder Restaurierung transportiert wird. Stellt die Datenverarbeitungseinrichtung beispielsweise fest, dass keinerlei Bearbeitung des Kulturguts notwendig ist oder soll das Kulturgut lediglich digitalisiert aber nicht restauriert oder konserviert werden, so wir das Kulturgut nicht zur zweiten Arbeitsstation transportiert. Werden hingegen beispielsweise Schadstellen erkannt, die mithilfe des E-Spinnings ausgebessert werden können, oder erscheint eine Konservierung des Kulturguts sinnvoll, so wird das Kulturgut zur zweiten Arbeitsstation transportiert.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Datenverarbeitungseinrichtung eine Datenbank zum Speichern und Archivieren der von der Bilderfassungseinrichtung ermittelten Daten auf. Die Datenbank kann lokal auf einem Speichermedium gespeichert oder aber auch über ein Netzwerk zugänglich sein. Beispielsweise befindet sich die Datenbank auf einem Server.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die E-Spinningvorrichtung zum E-Spinning von Fasern mindestens ein Reservoir zur Aufnahme einer zu verspinnenden flüssigen Phase, mindestens eine Ejektorvorrichtung, die mit dem Reservoir verbunden ist, einen Kollektor und eine Hochspannungsquelle zum Erzeugen einer Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung und dem Kollektor. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße E-Spinningvorrichtung eine Vorrichtung zum Fördern der flüssigen Phase aus dem Reservoir zur Ejektorvorrichtung umfassen. Beispielsweise handelt es sich bei der flüssigen Phase um eine Polymerlösung oder eine (Nano-)Partikelsuspension, die der Ejektorvorrichtung zugeführt werden kann. Ferner kann die E-Spinningvorrichtung beispielsweise eine Ultraschallsonde umfassen, um die Bildung von Agglomeraten in der flüssigen Phase zu reduzieren oder ganz zu verhindern. Die Funktion einer E-Spinningvorrichtung wurde bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verwendung des E-Spinnings zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts ausführlich beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Ejektorvorrichtung relativ zum Kulturgut in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen verfahrbar. Dadurch wird ein genaue Positionierung der Ejektorvorrichtung relativ zu dem Kulturgut und damit ein präzises Restaurieren und/oder Konservieren des Kulturguts ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Transportvorrichtung den Kollektor, wobei der Kollektor eine Auflage für das Kulturgut bildet. Bevorzugt bildet der Kollektor eine Auflagefläche, auf der das Kulturgut zur Anlage kommt und auf der das Kulturgut transportiert wird. Beispielsweise ist der Kollektor als Platte oder als umlaufendes Band ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Transportvorrichtung ausgebildet, das Kulturgut aufzunehmen, relativ zur E-Spinningvorrichtung in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen auszurichten und wieder freizugeben. Die Verfahrbarkeit der Transporteinrichtung dient zum Einen dazu, das Kulturgut relativ zu der E-Spinningvorrichtung positionieren zu können und zum Anderen dazu, das Kulturgut von der ersten Arbeitsstation zur zweiten Arbeitsstation zu transportierten.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Kollektor als Vakuumtisch ausgebildet, an dem das Kulturgut mittels Unterdruck fixiert werden kann. Beispielsweise ist der Vakuumtisch Teil der Transportvorrichtung und kann von dieser von der ersten Arbeitsstation zu der zweiten Arbeitsstation verfahren werden. Der Vakuumtisch ermöglicht ein einfaches und sicheres Fixieren des Kulturguts auf der Transportvorrichtung. Dadurch wird ein Verrutschen des Kulturguts relativ zu der Transportvorrichtung während des Transports und während des E-Spinnings vermieden. Zudem wird durch die Fixierung mit Unterdruck sichergestellt, dass das Kulturgut plan aufliegt und keine aus der Ebene herausragenden Teile, z.B. keine umgeknickten Ecken oder Wellen im Papier, aufweist. Während des E-Spinnings ermöglicht dies ein homogenes Ablegen des Geleges, da durch das plane Aufliegen des Kulturguts der Abstand zwischen Ejektorvorrichtung und Kulturgut konstant bleibt. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung eines Vakuumtisches zur Fixierung des Kulturguts ein tieferes Eindringen des Geleges oder der Wirkstoffe in die Faserstruktur des Kulturguts.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts mittels E-Spinning weiter einen Metalldetektor. Dadurch können metallhaltige Teile des Kulturguts erkannt und diese vom E-Spinning-Verfahren ausgeschlossen werden.Ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass die Vorrichtung ausreichend kompakt ist, um mobil zu sein. Sie kann daher an den Ort des Kulturguts, wie z.B. ein Archiv oder eine Bibliothek, bewegt werden, sodass die meist empfindlichen und/oder zahlreichen Kulturgüter selbst nur lokal bereitgestellt werden müssen. Da die Kulturgüter an ihrem Aufbewahrungsort verbleiben können, werden so Transportkosten und insbesondere mögliche Transportschäden vermieden. Ferner kann die Behandlung vor Ort eine Konservierung oder eine Restaurierung überhaupt erst ermöglichen, da die Rechtslage häufig eine Herausgabe untersagt.

[Figurenbeschreibung]

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsformen zeigenden Zeichnungen weiter erläutert. Diese Abbildungen sind beispielhaft zu verstehen und schränken die Erfindung nicht ein. Dabei zeigt

Figur 1: schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum E-Spinning zur Beschichtung von Behandlungsobjekten, wie z.B. Archivalien,
Figur 2: eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Beispiels für ein Gelege mit statistisch verteilter, ungerichteter Faserbeschichtung,
Figur 3: eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Beispiels für ein Gelege mit gesteuert aufgebrachter, gerichteter Faserbeschichtung,
Figur 4a: eine schematische Ansicht einer E-Spinningvorrichtung zur Verwendung beim co-axialen Spinnen von Fäden mit zwei Lagen,
Figur 4b: eine Querschnittsansicht einer mit der E-Spinningvorrichtung aus Fig. 4a gesponnenen Faser,
Figur 5: den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Verwendung von E-Spinning zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts,
Figur 6: eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Beispiels für mit Hilfe von E-Spinning behandeltem Papier,
Figur 7: eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Beispiels für einen co-axialen E-Spinning-Faden zur nachträglichen Aufbringung auf ein Behandlungsgut.

In Figur 1 ist ein schematischer Aufbau einer E-spinningvorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die E-Spinningvorrichtung 1 weist ein Reservoir 3 mit einer zu verspinnenden flüssigen Phase 5 auf. Das Reservoir 3 weist zudem eine Ejektorvorrichtung 7 auf, die bevorzugt eine dünne Düse ist. Die Ejektorvorrichtung 7 ist mit einem ersten Kontakt einer Hochspannungsquelle 9 verbunden. Die Hochspannungsquelle 9 ist wiederum mit einem zweiten Kontakt sowohl mit einem Kollektor 15 als auch mit einer Erdung verbunden. Beim Anlegen einer Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung 7 und dem Kollektor 15 bildet sich zunächst aufgrund der unterschiedlichen Ladungen zwischen der Ejektorvorrichtung 7 und dem Kollektor 15 ein Taylorkonus 11 aus. Aus dem Taylorkonus entsteht ein geladener Strahl 13, der zum Kollektor aufgrund der gegensätzlichen Ladung beschleunigt wird und sich in Form einer Faser 17, auch Faden 17 genannt, auf dem Kollektor 15 ablagert.
Figur 2 zeigt ein Beispiel für eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines experimentell hergestellten Geleges mit statistisch verteilter Faserbeschichtung. Der Faden wurde auf einer Laboranlage auf einer ebenen Platte ohne Achsenverstellung hergestellt. Der Abstand zwischen Düse und Kollektor betrug ca. 200 mm.
Figur 3 zeigt ein Beispiel für eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines experimentell hergestellten Geleges mit gesteuert aufgebrachter Faserbeschichtung. Der Faden wurde auf einer Laboranlage mit rotierendem Kollektor und in y-Achse verstellbarem Spinnkopf hergestellt. Der Abstand zwischen Kollektor und Spinnkopf betrug ca. 200 mm.
Figur 4a zeigt eine schematische Ansicht einer E-Spinningvorichtung E zur Verwendung zum co-axialen Spinnen von Fäden mit zwei Lagen. Dabei weist die Ejektorvorrichtung 7' ein erstes und ein zweites Reservoir 3a und 3b auf, die jeweils eine erste und zweite flüssige Phase 5a, 5b aufweisen. Die erste und zweite flüssige Phase 5a, 5b können die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen. Das erste und zweite Reservoir 3a und 3b sind über Verbindungsleitungen mit einer Außendüse 19 und einer Innendüse 21 der Ejektorvorrichtung 7' verbunden. Wird nun, wie in Figur 1 gezeigt, eine Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung 7' und dem Kollektor 15 angelegt, bildet sich ein zweikomponentiger Taylorkonus 11', aus dem wiederum ein zweikomponentiger Strahl 13' hervorgeht. Das Ergebnis ist eine co-axial gesponnene Faser, die im innenliegenden Kern Material der ersten flüssigen Phase 5a und in der außenliegenden Hülle Material aus der zweiten flüssigen Phase 5b aufweist.
Figur 4b zeigt eine Querschnittsansicht einer mit der E-Spinningvorichtung E aus Figur 4a gesponnene Faser mit einem inneren Kern 23 und einer äußeren Hülle 25. Der innere Kern 23 kann im Vergleich zur Hülle 25 unterschiedliche mechanische und/oder chemische Eigenschaften aufweisen. Beispiele für unterschiedliche mechanische Eigenschaften sind Biegefestigkeit, Zugfestigkeit, Elastizität, etc. Beispiele für unterschiedliche chemische Eigenschaften sind der pH-Wert oder das Vorhandensein von Wirkstoffen, z.B. Fungiziden oder Stoffen zur Entsäuerung oder zum Bereitstellen einer alkalischen Reserve. Es ist auch möglich, dass die äußere Hülle 25 einen funktionellen Wirkstoff und/oder eine funktionelle Oberfläche aufweist. Beispielsweise kann die äußere Hülle Stoffe zur Entsäuerung oder zum Bereitstellen einer alkalischen Reserve aufweisen. Auch kann die Hülle 25 Klebemittel, Desinfektionsmittel, Mittel zur Bekämpfung von Pilzen oder katalytische Stoffe aufweisen. Alternativ kann die Hülle eine hohe Rauigkeit aufweisen, die eine mechanische Haftung an dem Behandlungsobjekt, wie z.B. der Archivalie, ermöglicht.
Figur 5 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorrichtung 27 zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts 29 mittels E-Spinning. Die Vorrichtung 27 weist eine erste Arbeitsstation 29 mit einer als Scankopf 31 ausgebildeten Bilderfassungseinrichtung zur bildlichen Erfassung des Kulturguts (35) auf. Die Vorrichtung 27 umfasst weiter eine zweite Arbeitsstation 33 mit einer E-Spinningvorrichtung 1' zum E-Spinning von Fasern, mittels derer das Kulturgut 35 konserviert oder restauriert wird. Teil der Vorrichtung 27 ist weiter eine Transportvorrichtung 37 zum Transportieren des Kulturguts 35 von der ersten Arbeitsstation 29 zu der zweiten Arbeitsstation 33. Mittels der Transportvorrichtung 37 kann das Kulturgut 35 darüber hinaus relativ zu dem Scankopf 31 sowie relativ zu der E-Spinningvorrichtung 1' ausgerichtet werden. Im Bereich der ersten Arbeitsstation unterhalb des Scankopfes 31 ist ein Metalldetektor 39 zum Detektieren von metallischen Bestandteilen im Kulturgut 35 angeordnet.
Der Scankopf 31 ist optional relativ zum Kulturgut 35 in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen X, Y, Z verfahrbar. Bevorzugt ist der Scankopf 31 ortsfest angeordnet. Er ist mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 41 verbunden. Der Scankopf 31 ist ausgebildet, Daten, die durch die bildliche Erfassung des Kulturguts 35 gewonnene werden, an die Datenverarbeitungseinrichtung 41 zu übermitteln.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 41 ist ausgebildet, basierend auf den von dem Scankopf 31 übermittelten Daten, Informationen über den Zustand, den Aufbau und/oder die Struktur des Kulturguts 35 zu generieren und Schadstellen zu identifizieren, die dann mittels der E-Spinningvorrichtung 1' behandelt werden. Darüber hinaus ist die Datenverarbeitungseinrichtung 41 ausgebildet, basierend auf den Daten des Scankopfes 31 zu entscheiden, ob das Kulturgut 35 mittels der Transportvorrichtung 37 zu der zweiten Arbeitsstation 33 für eine Konservierung oder Restaurierung transportiert wird. Die Datenverarbeitungseinrichtung 41 umfasst eine Datenbank 43 zum Speichern und Archivieren der von dem Scankopf 31 ermittelten Daten.
Die E-Spinningvorrichtung 1' an der zweiten Arbeitsstation 33 umfasst mindestens ein Reservoir zur Aufnahme einer zu verspinnenden flüssigen Phase (nicht dargestellt) und mindestens eine Ejektorvorrichtung 7", die mit dem Reservoir verbunden ist und relativ zum Kulturgut 35 in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen X, Y, Z verfahrbar ist. Die E-Spinningvorrichtung 1' umfasst weiter einen als Vakuumtisch 45 ausgebildeten Kollektor und eine Hochspannungsquelle (nicht dargestellt) zum Erzeugen einer Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung 7" und dem Kollektor 45.
Der Vakuumtisch 45 ist Teil der Transportvorrichtung 37 und bildet eine Auflagefläche für das Kulturgut 35. Das Kulturgut 35 wird mithilfe von Unterdruck auf dem Vakuumtisch 45 fixiert. Mithilfe der Transportvorrichtung 37 kann der Vakuumtisch 45 in alle drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtung von der ersten Arbeitsstation 29 zur zweiten Arbeitsstation 33 verfahren werden. Nach erfolgter Restauration oder Konservierung durch die E-Spinningvorrichtung 1' wird der Unterdruck nicht länger aufrechterhalten und das Kulturgut 35 dadurch freigegeben.
Alternativ ist es ebenso möglich, die Transportvorrichtung als Band 47 auszubilden, das zumindest teilweise metallisch ist und den Kollektor bildet. Das Kulturgut 35 kommt dann auf dem bevorzugt umlaufenden Band 47 zur Anlage und wird von diesem von der ersten Arbeitsstation 29 zur zweiten Arbeitsstation 33 transportiert. Die Hochspannungsquelle (nicht dargestellt) wird dann verwendet, um eine Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung 7" und dem Band 47 zu erzeugen.
Figur 6 zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme von mittels E-Spinning aufgetragenen co-axial-versponnenen Methylcellulosefäden mit Mg(OH)₂-Nanopartikeln auf ISO Testpapier. Es ist zu erkennen, dass sich die Fäden flächendeckend auf der Papieroberfläche ablegen und die Mg(OH)₂-Nanopartikel nur geringfügig agglomeriert sind.
Figur 7 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Beispiels für einen co-axialen E-Spinning-Faden zur nachträglichen Aufbringung auf ein Behandlungsgut
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels weiter veranschaulicht.

Beispiel 1

Eine wässrige Lösung von PEO mit einer Konzentration von 40 g/l wurde einem ersten Reservoir einer Innendüse einer Vorrichtung für co-axiales E-Spinning zugeführt. Die Innendüse war als Kanüle mit einem Innendurchmesser von 1,37 mm ausgestaltet. Außerdem wurde eine Suspension von Nanopartikeln von Calciumcarbonat (D₅₀ = 27,5 nm), Magnesiumoxid (D₅₀ = 36 nm) und Magnesiumhydroxid (D₅₀ = 50 nm) in Monoethanolamin und Isopropanol (300g/l) einem zweiten Reservoir einer Außendüse der Vorrichtung für co-axiales E-Spinning zugeführt. Die Nanopartikel wurden in einer Dispersionslösung im Vorfeld des Spinnprozesses angesetzt. Die Außendüse war als Kanüle mit einem Innendurchmesser von 0,51 mm ausgestaltet. Zur Vermeidung von Agglomerationen, wurde die Suspension in dem zweiten Reservoir mit Ultraschall (20 kHz) behandelt. Ferner wurden der Suspension geringe Mengen an Alkohol (1,2 Vol.-% Isopropanol) zugefügt. Durch den Alkohol wurde die Oberflächenspannung verringert, so dass es zu einer besseren Benetzung der Nanopartikel und somit zum Aufbrechen von kleinen Agglomeraten kam. Zudem wurde durch die Alkoholzugabe eine Auftriebsbewegung durch eventuell vorhandene Lufteinschlüsse vermindert. Der Abstand zwischen Düse und Kollektor betrug 180 mm, der Düsendurchmesser lag zwischen 0,5 und 1,4 mm. Das Testpapier wurde auf einem Flachkollektor befestigt. Die Laboranordnung war vertikal ausgerichtet.
Figur 6 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme von behandeltem Papier. Es wurde im angeführten Beispiel eine alkalische Reserve von 0,11 mol/kg eingestellt.

Claims

Verwendung von E-Spinning zum Konservieren oder Restaurieren von einem Kulturgut (35), insbesondere von Archivalien.
Verwendung von E-Spinning gemäß Anspruch 1, wobei das E-Spinning folgende Schritte aufweist:
- Bereitstellen einer Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") und eines dazu beabstandeten Kollektors (15, 45), wobei die Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") bevorzugt eine Düse aufweist und wobei der Kollektor (15, 45) ein leitfähiges Material aufweist, bevorzugt in der Form einer leitfähigen Platte,

- Anlegen einer Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") und dem Kollektor (15, 45),

- Zuführen einer flüssigen Phase zur Ejektorvorrichtung (7, 7', 7"), wobei die flüssige Phase bevorzugt eine Polymerlösung aufweist,

- Aufbringen des sich von der Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") zum Kollektor (15, 45) ausbildenden Strahls auf den Kollektor (15, 45).
Verwendung von E-Spinning gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konservieren oder Restaurieren eine mechanische Verfestigung, chemische Behandlung und/oder Reinigung des Kulturguts (35) umfasst.
Verwendung von E-Spinning gemäß Anspruch 3, wobei das Konservieren oder Restaurieren eine Verringerung, vorzugsweise Neutralisierung von biologischen Kontaminationen des Kulturguts (35) umfasst.
Verwendung von E-Spinning gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die flüssige Phase wenigstens eines der Materialien aus der Gruppe bestehend aus Polymer, Lösungsmittel, Dispersionsmittel und Additiven umfasst, wobei die Additive vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Additiven zur Neutralisierung von Säuren, wie z.B. zur Entsäuerung von Papier, Additiven zur Bildung einer alkalischen Reserve in Papier, z.B. für die anhaltende Neutralisation von sich nachbildenden Säuren, Additiven zur Erhöhung der Langzeitstabilität, wie z.B. für eine mechanische Stabilisierung von Papier, Additiven zur Änderung von optischen Eigenschaften, Additiven zur Fixierung von Tinten, Schreib- und Druckstoffen, Additiven zur Behandlung von Tintenfraß und/oder Kuperfraß, Additiven zur Erhöhung der Adhäsion, Additiven zur mechanischen Verfestigung, Desinfektionsmitteln und Kombinationen davon.
Verwendung von E-Spinning gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei sich aus dem Strahl eine Faser (17) ausbildet, die vorzugsweise ein Monofilament ist, wobei die Faser (17) vorzugsweise eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Abschnitten aufweist oder die Faser (17) vorzugsweise eine Vielzahl von nicht-parallel zueinander verlaufenden Abschnitten aufweist, und/oder die Faser (17) vorzugsweise Fäden mit einer mittleren Länge von 500 nm bis 1 mm oder 1 cm bis 100 m umfasst.
Verwendung von E-Spinning gemäß Anspruch 6, wobei die Faser (17) als Gelege vorliegt und/oder die Faser (17) co-axial gesponnene Multilagen mit wenigstens zwei Schichten aufweist, wobei vorzugsweise eine der zwei Schichten eine funktionale Schicht darstellt.
Verwendung von E-Spinning gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das E-Spinning wenigstens einen Schritt ausgewählt aus der folgenden Gruppe umfasst:
- Bereitstellen einer vertikalen oder horizontalen Anordnung von Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") und Kollektor (15, 45),

- Bereitstellen einer Ejektorvorrichtung (7, 7', 7"), die eine Düse, eine Vielzahl von Düsen, insbesondere zwei co-axial angeordnete Düsen, eine Kante oder Abrisskante, einen Schwamm oder eine schwammartige, porige Struktur aufweist,

- Beabstanden des Ausgangs der Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") von dem Kollektor (15, 45) mit einem Abstand von weniger als 35 cm, und/oder

- Bereitstellen eines Kollektors (15, 45) mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei sowohl der erste als auch der zweite Teil dasselbe elektrische Potential aufweisen.
Verwendung von E-Spinning gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Faser (17) (i) nur auf einen Teil des Kulturguts (35) aufgebracht wird, (ii) nach Abschluss der Behandlung des Kulturguts (35) entfernt wird und/oder (iii) vor dem Aufbringen auf das Kulturgut (35) zunächst auf einem weiteren Substrat abgelegt wird, das nicht das Kulturgut ist.
Verwendung von E-Spinning gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei der Kollektor (15, 45) benachbart zum Kulturgut, bevorzugt auf einer zur Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") abgewandten Seite des Kulturguts (35), positioniert wird.
Verwendung von E-Spinning gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das E-Spinning wenigstens einen der folgenden Nachbehandlungsschritte aufweist:
- Walzen

- Erwärmen

- Kühlen

- Spülen mit Reinigungsflüssigkeit

- Kontaktieren mit einem Material zur Erzeugung einer kontinuierlichen/partikelförmigen Beschichtung, und/oder

- Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt mit Licht, besonders bevorzugt mit UV-Licht.
Vorrichtung zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts (35) mittels E-Spinning gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend
eine erste Arbeitsstation (29) mit einer Bilderfassungseinrichtung (31) zur bildlichen Erfassung des Kulturguts (35),
eine zweite Arbeitsstation (33) mit einer E-Spinningvorrichtung (1, 1', E) zum E-Spinning von Fasern (17), mittels derer das Kulturgut (35) konserviert oder restauriert wird, und
eine Transportvorrichtung (37) zum Transportieren des Kulturguts (35) von der ersten Arbeitsstation (29) zu der zweiten Arbeitsstation (33).
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinrichtung einen Scankopf (31) zum Scannen des Kulturguts (35) umfasst, der relativ zum Kulturgut (35) in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen (X, Y, Z) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (27) zum Konservieren oder Restaurieren (27) eines Kulturguts (35) mittels E-Spinning weiter eine Datenverarbeitungseinrichtung (41) umfasst, die mit der Bilderfassungseinrichtung (31) verbunden ist, und, dass die Bilderfassungseinrichtung (31) ausgebildet ist, durch die bildliche Erfassung des Kulturguts (35) gewonnene Daten, an die Datenverarbeitungseinrichtung (41) zu übermitteln, die vorzugsweise ausgebildet ist, basierend auf den von der Bilderfassungseinrichtung (31) übermittelten Daten, Informationen über den Zustand, den Aufbau und/oder die Struktur des Kulturguts (35) zu generieren und Schadstellen zu identifizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (41) ausgebildet ist, basierend auf den Daten der Bilderfassungseinrichtung (31) zu entscheiden, ob das Kulturgut (35) mittels der Transportvorrichtung (37) zu der zweiten Arbeitsstation (33) für eine Konservierung oder Restaurierung transportiert wird, und die Datenverarbeitungseinrichtung (41) vorzugsweise eine Datenbank (43) zum Speichern und Archivieren der von der Bilderfassungseinrichtung (31) ermittelten Daten aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Spinningvorrichtung (1, 1', E) zum E-Spinning von Fasern (17) umfasst:
mindestens ein Reservoir zur Aufnahme einer zu verspinnenden flüssigen Phase,

mindestens eine Ejektorvorrichtung (7, 7', 7"), die mit dem Reservoir verbunden ist und vorzugsweise relativ zum Kulturgut (35) in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen (X, Y, Z) verfahrbar ist,

einen Kollektor (15, 45), der vorzugsweise als Vakuumtisch (45) ausgebildet ist, an dem das Kulturgut (35) mittels Vakuum fixiert werden kann und

eine Hochspannungsquelle zum Erzeugen einer Hochspannung zwischen der Ejektorvorrichtung (7, 7', 7") und dem Kollektor (15, 45).
Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (37) den Kollektor (15, 45) umfasst, wobei der Kollektor (15, 45) eine Auflage für das Kulturgut (35) bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (37) ausgebildet ist, das Kulturgut (35) aufzunehmen, relativ zur E-Spinningvorrichtung (1, 1', E) in drei orthogonal zueinander angeordnete Raumrichtungen (X, Y, Z) auszurichten und wieder freizugeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1, 1', E) zum Konservieren oder Restaurieren eines Kulturguts (35) mittels E-Spinning weiter einen Metalldetektor (39) umfasst.