Academic thesis

Karin von Lerber: Untersuchung zur Reinigung ungefärbter Seide mit Laser Back
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mit Kohlenstaub verschmutzte Seidenprobe nach den Reinigungsversuchen.Auswirkung auf Vorder- und Rückseite erkennbar.
   

Colorimetrie: Helligkeit (Delta L*) versus Bunttonveränderung (Delta C*). Ideal wäre Aufhellung ohne gleichzeitige Farbveränderung; trifft nicht zu.
Abstract: Untersucht wurde die Auswirkung von Laser auf ungefärbte Seidengewebe. Als Proben dienten: neue,
saubere Seide, neue Seide, welche mit Kohlenstaub künstlich verschmutzt wurde und natürlich gealterte Seide unbekannter Herkunft.

Sie wurden mit einem computergesteuerten Nd:YAG, Q-switched-Laser in 12 unterschiedlichen Kombinationen von Energiedichte und Pulsanzahl behandelt: bei 0.5, 1.0, 1.5 und 4.2 J/cm2 und mit 4, 16 und 64 Pulsen. Ein zusätzliches Probeset der künstlich verschmutzten Seide wurde mit 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3 J/cm2 hergestellt. Das Resultat der Reinigungsproben wurde visuell und analytisch auf Veränderungen in der Seide untersucht.

Die visuelle Begutachtung erfolgte mit und ohne Mikroskop, unter VIS- sowie UV-Licht; die analytischen Untersuchungen mit Colorimetrie, focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SIMS), Viskosimetrie und Fourrier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) mit und ohne Polarisation. Beobachtet wurden Veränderungen der morphologischen Faseroberfläche, der Licht-Absorption, der Ionisierbarkeit, des Polymerisationsgrades sowie der Gesamtkristallinität und der Ausrichtung der Kristallite in der Faser.
Während unter dem Mikroskop sichtbare pyhsikalische Veränderungen erst (weit) über den hier getesteten Energiedichte-Pulszahlkombinationen erfolgen, führt die Laserbehandlung bereits ab einer Energiedichte von 0.2 J/cm2 zu einer chemischen Veränderung der Seide. Dies entspricht der minimalen Energiedichte, welche zur Entfernung der Kohlenstaubverschmutzung notwendig ist. Die Veränderung äussert sich bei kleinen Energiedichten und Pulszahlen in einer Vergilbung, bei höheren in einem Ausblassen der Seide. Gleichzeitig finden mindestens zwei verschiedene chemische Reaktionen statt, wobei bei niedrigen Energiedichten und Pulszahlen Prozesse dominant sind, welche zu polaren Gruppen führen, bei höheren Energiedichten und/oder Pulszahlen solche, die zu konjugierten Systemen führen.

Da mindestens zwei Prozesse gleichzeitig ablaufen, kann nicht automatisch das Entstehen polarer Gruppen mit Kettenbrüchen und dasjenige konjugierter Systeme mit Vernetzung gleichgesetzt werden.
Die drei Probesets erfuhren durch die Laserbehandlung verschiedene Veränderungen in unterschiedlichem Ausmass. Dies bestätigt, dass bereits vorhandene Schädigung und/oder Verschmutzung einen wesentlichen Einfluss auf die Interaktion zwischen Laser und Seide ausüben.

Insgesamt weisen die vorliegenden Ergebnisse darauf hin, dass die Laserreinigung für die chemische Struktur ungefärbter, unerschwerter Seide bereits bei niedriger Energiedichte und Pulszahl ein signifikantes Risiko darstellt, welches bei handgesteuerten Lasergeräten eher grösser sein dürfte.

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Keywords: Laser, Seide, Nd_YAG
 
Colorimetrie: gleichzeitig entstehen polare Gruppen und konjugierte Systeme, wobei letztere mit zunehmender Energiedichte überwiegen.
 
Viskometrie: Mischwert zwischen gleichzeitigen Kettenbrüchen und Vernetzungen. Röntgendiffraktion: Insgesamt Abnahme der Gesamtkristallinität.
Table of contents: 1. Einleitung 1
2. Grundlagen 3
2.1. Struktur der Seide 3
2.2. Alterung von Seide 8
2.3. Laser 20
3. Versuchsanlage 34
3.1. Wahl der Materialien für die Probesets 34
3.2. Herstellen der Lasereinigungsprobeflächen 38
4. Ergebnisse: Visuelle Beobachtungen 6
4.1. Eindringtiefe 46
4.2. Vergilbung/Verbräunung 47
4.3. Beobachtungen im UV-Licht und Vis-Licht-Fluoreszenz 48
4.4. Löcher 50
4.5. Unregelmässigkeiten beobachteter Schadensschwellen 52
5. Ergebnisse: Analytische Untersuchungen 53
5.1. Colorimetrische Messungen 53
5.2. FIB-SIMS 67
5.3. Viskosimetrie 84
5.4. FTIR 89
6. Interpretation 100
6.1. Veränderungen in der neuen Seide (Sn) 101
6.2. Veränderungen in der neuen verschmutzten Seide (Snv) 105
6.3. Veränderungen in der natürlich gealterten Seide (Sa) 108
7. Zusammenfassung und Ausblick 110
8. Literaturverzeichnis 116
9. Anhang 121
9.1. Berechnungen 122
9.2. Absorptionsmessungen 125
9.3. Bestimmung der Schadensschwelle 126
9.4. Colorimetrie 135
9.5. FIB-SIMS 248
9.6. Viskosimetrie 253
9.7. FITR-Daten 257
9.8. FITR-Spektren 266
9.9. Zusammenstellung aller Resultate 281

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Details:
  • academic institution: Hochschule der Künste Bern
  • kind of theses:  Diplomarbeit
  • main Tutor:  Dr. Regula Schorta
  • assistant Tutor:  Dipl. Ing. Felicitas Weisse
  • date:  2004
  • Language:  Deutsch
  • pages:  293
 
Contact:
 
Karin von Lerber
Oberseenerstr. 93
Prevart GmbH - Atelier für Textilkonservierung
CH-8405  Winterthur
Schweiz - Switzerland
karin.vonlerber@[Diesen Teil loeschen]prevart.ch
www.prevart.ch
 
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DOI (Digital Object Identifier) 10.5165/hawk-hhg/110
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