DE69823244T2

DE69823244T2 - Konservierung von organischen und anorganischen Materialien

Info

Publication number: DE69823244T2
Application number: DE69823244T
Authority: DE
Inventors: Jerome Melvin Bay City Klosowski; Charles Wayne Bryan Smith; Donny L. Hamilton
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: EP0852992A3; EP0852992B1; EP0852992A2; US6022589A; JP4878665B2; DE69823244D1; JPH10218701A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von bestimmten Siloxan- und Silanmaterialien für die Konservierung von organischen und anorganischen Materialien. Genauer gesagt stellt sie ein Verfahren zum Imprägnieren von organischen und anorganischen Materialien mit Siloxanen, Silanen oder Mischungen davon und dem anschließenden letztlichen Härten solcher Materialien bereit, um solchen Materialien Schutz- oder Konservierungseigenschaften zu verleihen. Eine insbesonders signifikante Verwendung dieses Verfahrens ist es Artefakte zu schützen oder zu konservieren.
Die Plastifizierung und/oder Konservierung sind Begriffe, die in diesem Bereich häufig verwendet werden, um das Schützen von untergehenden biologischen Spezies, insbesondere weichen, verderblichen Materialien mit hohem Feuchtigkeitsgehalt zu bezeichnen. Während der Plastifizierung wird Wasser und ein Teil oder alle der Fette (falls sie vorliegen) durch ein härtbares Harzsystem oder ein Elastomersystem ersetzt, um den Schutz der Materialien und deren natürliches oder ästhetisches Aussehen zu optimieren.
Die Plastifizierung wird daher für den Schutz von ganzen Körperorganen oder Knochen, sowohl von einem Tier als auch von einem Mensch für folgende pathologische und anatomische Studien verwendet. In der Zoologie wird es für die Plastifizierung von kleinen Tieren, wie z. B. Käfern, Spinnen, Fröschen und Reptilien, wie z. B. Schildkröten oder Salamandern verwendet. In der Botanik werden Pilz- und höhere Pflanzenspezies auf dieselbe Weise erhalten. Darüber hinaus wendet die Archäologie solche Techniken für die Erhaltung von Holz, Keramiken, Töpferwaren, Glas, Leder, Geschmeide und ähnlichem an.
Ähnliche Schutztechniken wurden auch für die Behandlung von Büchern, Zeitungen, Fotografien und ähnlichen Materialien verwendet.
Die Plastifizierung nutzt viele unterschiedliche härtbare Materialien, z. B. Polyepoxide, Polyester, Silicongummis und ähnliches. Die Erfinder hierin sind sich verschiedener Patente bewusst, welche die Verwendung von bestimmten Materialien für Plastifizierungsprozesse verwenden. Z. B. die U.S.-Patente 2,106,261; 4,205,059; 2,244,992; 4,278,701; 4,291,101; 4,320,157 und 5,534,305, die allgemein den früheren Stand der Technik dieser Prozesse repräsentieren.
Grundsätzlich stellt diese Erfindung ein Verfahren zum Konservieren von organischen und anorganischen Materialien bereit, wie es im anhängigen Anspruch 1 definiert ist und welches die Schritte des Imprägnierens eines Materials umfasst, welches ausgewählt ist aus organischen oder anorganischen Materialien mit einer härtbaren Zusammensetzung, enthaltend eine Organosiliciumverbindung oder eine Mischung aus Organosiliciumverbindungen und anschließend das Initiieren des Härtens des sich daraus ergebenden Produktes, indem es gegenüber einem Katalysator oder einer Mischung aus Katalysatoren ausgesetzt wird. Wenn dieses Material ursprünglich Feuchtigkeit oder Körperflüssigkeiten, wie z. B. Blut, enthält, kann dieses Verfahren außerdem einen initialen Schritt des Dehydrierens des ausgewählten Materials in einem Dehydrierungsschritt umfassen, bei dem ein Acetonbad verwendet wird, bevor dieser Imprägnierungsschritt durchgeführt wird.
Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung ist ein Verfahren, in dem das sich ergebende Produkt unseres Verfahrens einer vollständigen und gesamten Härtung ausgesetzt wird. Dieses Konservierungsverfahren kann in Gegenwart von Umgebungsdruck, superatmosphärischem Druck oder subatmosphärischem Druck durchgeführt werden, wie es offenbart ist und im Stand der Technik bekannt ist.
Die härtbare Zusammensetzung kann ein Siloxanpolymer oder eine Mischung aus Siloxanpolymeren mit im Durchschnitt wenigstens zwei Silanolgruppen je Molekül umfassen. Alternativ enthält die härtbare Zusammensetzung ein hydrolysierbares Silan oder eine Mischung von hydrosylierbaren Silanen.
Entsprechend einer insbesonders bevorzugten Ausführungsform enthält die härtbare Zusammensetzung:

(i) ein Siloxanpolymer oder eine Mischung aus Siloxanpolymeren mit im Durchschnitt wenigstens zwei Silanolgruppen je Molekül und
(ii) genügend Vernetzer oder eine Mischung von Vernetzern, um wenigstens einen signifikanten Teil von (i) zu vernetzen, wobei das Material, das konserviert werden soll, mit der Zusammensetzung imprägniert ist, die Komponente (i) und (ii) enthält, oder es wird erst mit Komponente (i) und anschließend mit Komponente (ii) oder umgekehrt imprägniert.

Der bevorzugte Vernetzer oder die Mischung von Vernetzern ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus hydrolysierbaren Silanen mit der Formel R_aSi(X)_4–a, worin R ausgewählt ist aus Phenyl, Wasserstoff, Vinyl oder einer Alkylgruppe mit 1–12 Kohlenstoffatomen, wobei a einen Wert von 0 oder 1 hat und X ausgewählt ist Hydroxyl, Alkoxy mit 1–12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1–6 Kohlenstoffatomen, Carboxy, Oximo, Enoloxy, Amido, Ureido, Carbamato und Amino. Bevorzugt hydrolysierbare Silane oder Mischungen aus hydrolysierbaren Silanen sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Isobutyltrimethoxysilan, Oximosilan, Tetraethylorthosilicat, Acetoxysilan und Alkoxysilan.
Das bevorzugte Oximosilan ist Methyltrioximosilan und das bevorzugte Acetoxysilan ist Methyltriacetoxysilan, wobei eine Mischung aus Acetoxysilanen, enthaltend Methylacetoxysilan und Ethylacetoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 50 : 50 inbesondere bevorzugt ist.
Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung ist ein Verfahren, wobei die härtbare Zusammensetzung eine Organosiliciumverbindung oder eine Mischung von Organosiliciumverbindungen mit wenigstens zwei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen je Molekül umfasst und die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus (a) Silanen, (b) Siloxanen und (c) Mischungen von (a), (b) oder (a) und (b). Bevorzugt enthält die härtbare Zusammensetzung zusätzlich ein Siloxanpolymer oder eine Mischung von Siloxanpolymeren mit im Mittel wenigstens zwei ungesättigten Gruppen je Molekül und einen Platinkatalysator.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist die Organosiliciumverbindung oder die Mischung aus Organosiliciumverbindungen mit wenigstens zwei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen je Molekül bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cyclosiloxanpolymeren und nicht-cyclischen Siloxanpolymeren mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von bis zu 10.000 g/Mol. Das Cyclosiloxan kann ausgewählt sein aus cyclischen trimeren Siloxanen, cyclischen tetrameren Siloxanen und cyclischen pentameren Siloxanen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat eine Verwendbarkeit für das Imprägnieren von organischen Materialien, ausgewählt aus Leder, Holz, tierischem Gewebe, pflanzlichem Gewebe und Papier oder anorganischen Materialien, ausgewählt aus Glas, Töpferwaren und Keramik.
Letztlich wird ein Verfahren zum Konfigurieren von Holzprodukten bereitgestellt, welches Verfahren umfasst: (I) Imprägnieren des Holzproduktes mit einem härtbaren System, ausgewählt aus den obigen und danach (II) Konfigurieren des Holzproduktes in eine gewünschte Form und (III) während des Aufrechterhaltens des Holzproduktes in der Konfiguration aus (II), Härten des härtbaren Systems.
In Bezug auf diese Erfindung können die verschiedenen Ausführungsformen in einer Umgebung aus superatmosphärischem Druck, subatmosphärischem Druck oder Umgebungsdruck durchgeführt werden. Bevorzugt wird ein subatmosphärischer Druck im Bereich von 26,6–98,4 kPa (200–740 Torr) angelegt. Es kann auch bei niedrigerer Temperatur, hoher Temperatur oder Umgebungstemperatur ausgeführt werden, abhängig von dem organischen oder anorganischen Material, das konserviert werden soll. Optional werden die Substrate, die bereits Feuchtigkeit oder Flüssigkeiten enthalten, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden, einem Dehydrierungsschritt unterworfen, in dem irgendwelches Wasser durch ein Lösemittel, bevorzugt Aceton, ersetzt wird oder ersetzt ist. Wenn sie angepasst sind, werden unsere Proben typischerweise in Aceton dehydriert, welches in einer in einem Tiefkühlgerät montierten Vakuumkammer enthalten ist (hierin im Folgenden "FMVC"). Die FMVC ist jedoch nicht essentiell, wie es in dem nachfolgenden Beispiel 5 gezeigt ist. Nach der Dehydrierung werden die Proben in unsere härtbaren Systeme für die Imprägnierung eingelegt. Jede Probe wird als nächstes mit unseren imprägnierenden Systemen für eine Zeitdauer von mehreren Stunden behandelt, wie es in den folgenden Beispielen angegeben ist. Unser Verfahren wird genauer in Beispiel 1 unten angegeben.
Die Siloxane, die in den Beispielen verwendet werden, sind die folgenden, wenn es nicht anders bezeichnet ist.

Siloxan 1 = ein Siloxan mit im Durchschnitt wenigstens zwei Vinylgruppen je Molekül, im Wesentlichen an den Molekülenden, und außerdem enthaltend Dimethylsiloxyeinheiten, wobei diese Dimethylsiloxyeinheiten einen Polymerisierungsgrad (DP) von 100 haben.
Siloxan 2 = ein Siloxan mit im Mittel zwei Hydroxygruppen (Silanolgruppen) je Molekül, im Wesentlichen an den Molekülenden, und enthaltend Dimethylsiloxyeinheiten, wobei diese Dimethylsiloxyeinheiten einen DP von 100 haben.
Siloxan 3 = ein Siloxan mit endständigen Hydroxygruppen wie bei Siloxan 2, mit der Ausnahme, dass sein DP 3 bis 5 ist.
Siloxan 4 = ein Siloxan mit endständigen Hydroxygruppen wie bei Siloxan 2, mit der Ausnahme, dass sein DP 35 bis 40 ist.
Siloxan 5 = ein Siloxan mit endständigen Hydroxygruppen wie bei Siloxan 2, mit der Ausnahme, dass sein DP 6 bis 10 ist.
Siloxan 6 = ein Siloxan mit endständigen Hydroxygruppen wie bei Siloxan 2, mit der Ausnahme, dass sein DP 300 ist.

Beispiel 1 – Erhalten von Maiskolben
Eine große Maiskolbenspezies, ausgegraben mit einer Herkunft aus 1870 in einer Ausgrabungsstätte bei einer Stelle bei Yorktown, Pennsylvania, wurde für dieses Experiment ausgewählt.
Vor der Behandlung war der Kolben in einem Glasgefäß in einer Mischung von Alkohol und Wasser aufbewahrt worden, um ein Zerkrümeln während des Behandelns zu verhindern. Der Kernbereich des Kolbens war vollständig hohl und, obwohl es eine große Anzahl von Bruchstücken und Abblätterungen in der Alkohol/Wasserlösung gab, war der Kolben weich bei Berührung und zerbröselte nicht, wenn mit ihm umgegangen wurde.
Der Kolben wurde aus der Alkohol/Wasserlösung genommen und eine Stunde in einem frei fließenden leichten Bad aus fließendem Wasser gespült, als ein Hilfsmittel zum Entfernen von Sedimenten und Bruchstücken von der Oberfläche des Kolbens. Der Kolben wurde dann auf Papiertücher gelegt und es wurde das überschüssige Oberflächenwasser für 2 min ablaufen gelassen, bevor er gewogen und gemessen wurde. Zusätzlich zu dem Gewicht wurden Messungen des Kolbens sowohl bezüglich der weitesten Punkte entlang der Länge der Probe als auch der Durchmesser am mittleren Punkt des Kolbens festgehalten. Das Feuchtgewicht des Kolbens war 16,8 g und die Probe maß 5,6 cm in der Länge und 2,63 cm in der Breite.
Vor der Behandlung wurde der Kolben in ein initiales Bad aus Aceton gelegt, welches bei derselben Temperatur aufbewahrt wurde, wie die Lösung, in der der Kolben gelagert worden war, um zusätzlichen Stress für die Probe zu vermeiden. Der Becher, der das Aceton enthielt, und der Kolben wurden dann in eine in einem Tiefkühler montierte Vakuumkammer (FMVC) für 6 h gelegt und ein Vakuum von 97,8 kPa (733,5 Torr) wurde angelegt. Das Aufhören eines schnellen Blasenbildens wies darauf hin, dass der Kolben alles Wasser verloren hatte, welches ursprünglich darin enthalten war. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Aceton durch frisches Aceton ersetzt, welches ebenfalls in dem Tiefkühler gelagert war. Der Kolben wurde vor der Imprägnierung in dieser Lösung in dem Tiefkühler 12 h liegengelassen.
Nachdem das frei fließende Aceton von der Probe für weniger als 1 min abfließen gelassen worden war, wurde der Kolben in einen sauberen, trockenen Becher gelegt und es wurde eine kalte Polydimethylsiloxanflüssigkeit mit Hydroxylgruppen an jedem Ende des Moleküls und mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 350 g/Mol in den Becher zugegeben, um den Kolben unterzutauchen. Der Kolben war von leicht aufschwimmender Natur und wurde daher unterhalb der Oberfläche der Siliconflüssigkeit unter Verwendung eines feinen Maschendrahtsiebes untergetaucht. Mit dem eingesetzten Sieb wurde der Becher in die FMUC gestellt und es wurde ein Vakuum von 97,8 kPa (733,5 Torr) 8 h lang angelegt und dann wurde der Kolben in der Siliconflüssigkeit in dem Tiefkühler für 12 h stehen gelassen, ohne dass irgendwelches zusätzliche Vakuum angelegt wurde.
Danach wurde die Siliconflüssigkeit achtsam aus dem Becher abgegossen und der Kolben wurde herausgenommen und 2 min wurde die Flüssigkeit ablaufen gelassen, um überschüssige Feuchtigkeit abzutrennen. Der Kolben wurde als nächstes in einen sauberen Becher gelegt und es wurde Ethyltrimethoxysilan (ETM) als ein Vernetzer in einer Menge zugegeben, die ausreichte, um den Kolben unterzutauchen. Der Becher wurde dann in den FMVC zurückgestellt und wie zuvor wurde ein Vakuum von 97,8 kPa (733,5 Torr) angelegt. Es wurden sehr wenige Bläschen verzeichnet und nach 8 h wurde das Anlegen von Vakuum unterbrochen und der Kolben wurde in der Lösung in dem Tiefkühler für weitere 12 h stehen gelassen.
Ein erwärmter Ofen, der eine Kammer enthielt, wurde verwendet, um die Probe auf 54,4°C (130°F) zu erwärmen. Der erwärmte Ofen bestand aus einem Ofen, der im Inneren eine Kammer enthielt, wobei diese Kammer ein Polypropyleneimer mit einem festsitzenden Deckel war, der in dem Ofen umgedreht war und auf der unteren Oberfläche des Ofens auflag. Auf die innere Oberfläche des Eimerdeckels war eine kleine Petrischale gestellt, überlegt mit einem Draht-Trägersieb, auf das der Kolben gelegt wurde. Die Petrischale wurde verwendet, um den gewünschten Katalysator für den Aushärtungsschritt unseres Verfahrens zu enthalten. Der Eimer wurde dann auf den Deckel in einer Weise aufgesetzt, dass er die Petrischale und den Kolben enthielt.
Als nächstes wurden 56,8 g (2 Unzen) des Fastcat^TM 2003 Katalysators in die Petrischale gegeben und der Kolben wurde der Temperatur von 54,4°C (130°F) für eine Zeitdauer von 8 h ausgesetzt. Danach wurde der Kolben aus der Kammer herausgenommen und untersucht. Die Oberflächen des Kolbens waren leicht feucht beim Anfassen. Der Katalysator wurde von der Petrischale entfernt und 56,8 g (2 Unzen) an frischem Katalysator wurden zugegeben. Der Kolben wurde dann in die Kammer gelegt und weitere 24 h 54,4°C (130°F) ausgesetzt. Nach der Überprüfung des Kolbens bezüglich der Härtung wurde er weitere 3 Tagen der Behandlung ausgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wurden Pfeifenputzer mit dem Katalysator gesättigt und die Pfeifenputzer wurden in den Kern des Kolbens eingeführt. Als nächstes wurde die Außenseite des Kolbens behandelt, indem der Katalysator auf einen leinenfreien Lappen aufgesprüht wurde und der Kolben in das Tuch eingeschlagen wurde. Der Kolben wurde dann auf diese Weise bei Raumtemperatur für 2 Tage liegen gelassen und danach wurde der Kolben begutachtet.
Zwischen dem Kolben, der durch das Verfahren dieser Erfindung behandelt wurde, und mehreren anderen Kolben, die aus Wasser vollgesogene Proben aus derselben Ausgrabung und derselben Zeiteinheit luftgetrocknet worden waren, wurden Vergleiche gemacht. Unsere ersten Beobachtungen wiesen darauf hin, dass ein starkes Schrumpfen und Verbiegen die Ästhetik der Kolben zerstörte, die an der Luft trocknen gelassen worden waren.
Es wurde sowohl in der Siliconflüssigkeit wie auch in dem ETM, nachdem sie/es ausgegossen worden war, sehr wenig Partikuläres bemerkt infolge unseres Behandlungsverfahrens bei jedem Material. Die Messungen nach der Behandlung und die Kolbengewichte wiesen darauf hin, dass unser Verfahren sehr erfolgreich darin war, die ursprünglich mit Wasser vollgesogenen Artefakte zu schützen. Der Kolben wog 16,6 g und maß 5,6 cm in der Länge und 2,5 cm im Durchmesser, wobei dieselben Punkte auf dem Kolben für die Messung verwendet wurden, von denen die ursprünglichen Messungen genommen worden waren. Demnach änderte der Kolben sein Gewicht um 1,2% und verringerte sich nur um –5,2% im Durchmesser. Die Länge des Kolbens nach der Behandlung blieb die gleiche wie die ursprüngliche feuchte Länge.
Ein Vergleich kann unter Bezugnahme auf TABELLE I leicht gemacht werden. Der Kolben ist dunkler in der Farbe als die Farbgebung der meisten der Maiskolben. Es wurden keine Versuche gemacht Färbungen oder Verfärbungen, die durch eine lange Zeit der Anlagerung der Artefakte an Sedimente und andere sich zersetzende Materialien begründet gewesen sein könnten, zu entfernen.
TABELLE I
Beispiel 2 – Erhaltung von Kork
Sechs mit Wasser vollgesogene Korken aus der Ausgrabungsstätte von 1692 von Ausgrabungen bei Port Royal, Jamaika, wurden in diesem Experiment verwendet. Es wurden auch drei verschiedene Siloxanflüssigkeiten verwendet, nämlich Polydimethylsiloxane mit Hydroxygruppen an jedem Ende des Moleküls und mit zahlenmittleren Molekulargewichten des Siloxan A = 9000, Siloxan B = 2700 und Siloxan C = 550 g/Mol. Vor der Behandlung waren alle sechs Korken in einem Polyethylenbeutel in frischem Wasser aus dem Wasserhahn gelagert worden und alle Korken wurden aus dem Beutel entfernt, in einen großen Kübel gelegt und dann mit fließendem Wasser für 2 Tage gespült. Alle Korken wurden fotografiert und deren Gestalten wurden auf Papier für einen späteren Vergleich gezeichnet. All die Korken wurden gewogen und ihre Dimensionen gemessen. Die Daten wurden dann aufgezeichnet. Diese Information kann in TABELLE IIA gefunden werden.
TABELLE IIA FEUCHT
Ein Korken wurde an der Luft trocknen gelassen und wurde als Spezies 1 markiert. Die übrigen Korken wurden in ein Bad aus Aceton gelegt, um diese zu dehydrieren. Der Becher, der das Aceton und die Korken enthielt, wurde als nächstes in eine FMVC gelegt und es wurde ein Vakuum von 97,8 kPA (733,5 Torr) für 8 Stunden angelegt. Das Aceton wurde abgegossen, es wurde frisches Aceton zugegeben und dieses System wurde dann in dem Tiefkühler für 12 h gelagert.
Verschiedene Becher wurden jeweils mit Siloxan A, Siloxan B und Siloxan C gefüllt. Anschließend wurden die Korken darin untergetaucht und sie wurden mit Gewicht belegt, um sie untergetaucht zu halten. Ein Vakuum von 97,8 kPa (733,5 Torr) wurde an alle Proben für 5 h angelegt und die Proben wurden ohne das Vakuum 12 h in dem Tiefkühler liegen gelassen. Als nächstes wurden alle Korken herausgenommen und in einen Baumwollbeutel gelegt. Nachfolgend wurden die Baumwollbeutel in Methylwasserstoffcyclosiloxan als ein Vernetzer untergetaucht. Ein Vakuum von 97,8 kPa (733,5 Torr) wurde für eine Stunde angelegt und dann wurden die Korken herausgenommen und je einzeln in einen Ofen bei 57,2°C (135°F) gelegt, welcher ein Tablett mit Fastcat^TM 2003 Katalysator enthielt.
Diese wurden dort für 2 Tage gehalten und dann wurden sie für 24 h stehen gelassen. Die Korken wurden wiederum gemessen und wiederum gewogen und die Ergebnisse sind in TABELLE IIB zu finden.
TABELLE IIB
Beispiel 3 – Erhaltung von Holz
Um zu bestimmen, ob unsere härtbaren Siloxansysteme in hölzernen Artefakten härten, wurden Experimente an frischen Holzproben durchgeführt, ohne dass unser optionaler Dehydrierungsschritt notwendig gewesen wäre wegen der Abwesenheit von anfänglicher Feuchtigkeit.
Somit wurden sechs Proben von feingemahlenem Sägemehl präpariert, indem 2 g des Sägemehls mit 6,6 g des Polymers aus Beispiel 4 gemischt wurden. Diese Proben wurden als 1A, 1B, 1C, 1D, 1E und 1F markiert. Neun zusätzliche Proben, von denen jede zusätzlich 3 Gew.-% Methyltrimethoxysilan (MTM) enthielt, wurden ebenfalls präpariert und als 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 3B, 3D und 3F markiert.
Die Probennummern, Katalysatortypen, Kammertypen und Ergebnisse können in TABELLE III gefunden werden.
TABELLE III

DBTDA = DBTDA
TPT = Tetraisiopropyltitanat
Op = offen, wobei der Deckel des Gefäßes innerhalb der Einschlusskammer offengelassen war.
C = geschlossen, wobei der Deckel des Gefäßes innerhalb der Einschlusskammer geschlossen war.
G/C = Glasbehälter, geschlossen
0 = keine Änderung des Materials
1 = etwas Verdickung des Materials
2 = sehr dick, einige Gelatierung
3 = sehr dick, leichte Vernetzung, etwas Verkrustung
4 = nahezu gehärtet, etwas klebrig
5 = vollständig gehärtet, fest, nicht klebrig

Sechs mit Wasser vollgesogene Zungenspatel, die über 10 Jahre in Kontakt mit Wasser waren, wurden in Aceton in einer FMVC dehydriert. Als nächstes wurden sie in eine Lösung aus Siloxanflüssigkeit, gemischt mit 3 Gew.-% MTM gelegt. Die Imprägnierung wurde für 24 h durchgeführt und danach wurden die Proben in eine Glaseinschlusskammer für die Katalysatorbehandlung unter Verwendung von DBTDA gelegt.
Nach Abschluss wies die Mikroskopie von dünnen Querschnitten der vollständig behandelten Proben darauf hin, dass diese Proben erfolgreich mit unserem härtbaren Siloxansystem gefüllt worden waren (konserviert worden waren). Die Zungenspatel, die nicht so behandelt worden waren sondern an der Luft trocknen gelassen worden waren, waren verbogen und wiesen eine starke Schrumpfung auf, wenn sie getrocknet waren. Unsere behandelten Zungenspatel behielten dieselben Eigenschaften wie die unbehandelten Kontrollzungenspatel auf, dies waren Zungenspatel, die nicht mit Wasser vollgesogen waren, und die mit Siloxan behandelten Spatel waren leicht dunkler in der Farbe als die unbehandelten Kontrollen.
Beispiel 4 – Schutz von Leder
Es wurden Experimente an Leder durchgeführt, um zu bestimmen, ob es eine Imprägnierung bis zu einem Ausmaß annehmen würde, dass unser Verfahren von Wert wäre für die Imprägnierung von artifiziellem Leder.
Sechs Proben von frischem unbehandeltem (d. h. nicht gegerbtem) Kuhfell wurden in der FMVC unter Verwendung von Aceton dehydriert. Als nächstes wurden drei Proben gegenüber einem härtbaren Siloxansystem, bestehend aus Siloxan 2, kombiniert mit 3 Gew.-% MTM, ausgesetzt. Jeweils eine der drei Proben wurde gegenüber DBTDA, Zinnoctoat {Sn(Oct)₂} und Tetraisopropyltitanat (TPT) in geschlossenen, individuellen Kammern ausgesetzt. Darüber hinaus wurde jeweils eine der drei zusätzlichen Proben in offene Einschlusskammern mit jedem der drei Katalysatoren gelegt.
Die Proben, die in den an den Enden offenen Einschlusskammern behandelt worden waren, waren bemerkenswert härter als deren Gegenstücke, die in geschlossenen Einschlusskammern behandelt worden waren. Die Proben, die in diesen geschlossenen Kammern behandelt worden waren, blieben biegsamer. Alle Proben waren imprägniert.
Ein zweites Set von Stücken halbfertig behandelter Felle wurde in Aceton bei Raumtemperatur für 18 h bei 94,5 kPa (711 Torr) dehydriert. Die Proben wurden dann in frisches Aceton in einem 4–1 rostfreien Stahlbecher gelegt und mit einer auf den oberen Rand des Bechers aufgebrachten Vakuumplatte wurde die gesamte Einheit in einen Tiefkühler für 4 h zur FMUC-Behandlung bei 32,1 kPa (241 Torr) gestellt. Alle Abschnitte wurden in Größen von 3,8 cm × 4,4 cm (1,5 Inch × 1,75 Inch) für die Messung geschnitten. Nach der Dehydrierung wurden zwei Teile des Felles direkt in eine 500-ml-Lösung von Siloxan 2 mit zugegebenen 3 Gew.-% MTM gelegt. Nachdem ein kleines Stück Aluminiummaschendraht über die Proben gelegt wurde, um sie daran zu hindern, während des Behandelns aufzuschwimmen, wurden die Proben in einen 4–1 rostfreien Stahlbecher gelegt. Eine Vakuumplatte wurde dann auf den oberen Rand dieses Bechers aufgebracht und die gesamte Anordnung wurde in eine FMUC gestellt, die bei 32,1 kPa (241 Torr) arbeitete. Die Proben wurden aus dieser Lösung nach 5 h der Behandlung entfernt und jede wurde leicht mit einem Papiertuch abgewischt, um frei fließendes Siloxan zu entfernen. Die Proben wurden als nächstes in 0,47 1 (1 Pint) große Einschlusskammern gelegt, welche dadurch ausgebildet wurden, dass ein Polyethylenbehälter mit einem festsitzenden Deckel umgedreht wurde, so dass der Deckel der Einheit als eine flache Basis wirkte. Es wurden anschließend 20 g DBTDA auf das Katalysatorentablett aufgebracht und beide Proben auf einem Papiertuch auf einem abgedeckten Sieb über das Tablett mit dem Katalysator gelegt. Die Einschlusskammer wurde anschließend in die Position über den Proben gelegt und fest verschlossen. Die gesamte Anordnung wurde anschließend für 18 h Dampfablagerung in einen belüfteten Wärmeofen gestellt, der auf 71,1°C (160°F) eingestellt worden war. Eine dieser Proben wurde getestet und sie wurde als Probe "A" bezeichnet. Drei weitere Proben wurden auf dieselbe Weise behandelt. Diese Proben wurden als "B", "C" und "D" bezeichnet. Die Proben "E" und "F" wurden anders behandelt, wie es in TABELLE IV gefunden werden kann.
TABELLE IV
Beispiel 5 – Erhaltung eines Rotluchs-Pelzes
Ein Pelz eines Rotluchses, bestehend aus dem gesamten Kopf und Rückenpelz des Tieres, wurde mit Aceton bei Umgebungsdruck und Raumtemperatur dehydriert. Als nächstes wurde es unter Verwendung eines härtbaren Siloxans wie in Beispiel 4 erfolgreich geschützt.
Beispiel 6 – Erhaltung eines Bluestock Kuhfelles
Chromiumblaue, teilweise verarbeitete Bluestock Kuhfelle und fertig bearbeitete Büffelleder wurden wie in Beispiel 4 behandelt. Nach der Behandlung unter Verwendung von DBTDA als Katalysator wurden alle diese Proben für die mikroskopische Analyse in dünne Scheiben geschnitten. In all den Fällen waren die Schnitte des Bluestock vollständig mit unseren härtbaren Siloxansystemen imprägniert.
Beispiel 7 – Erhaltung von gegerbter und lederner Kuhhaut
Ein Stück von gegerbter und lederner Kuhhaut wurde erfolgreich mit einem härtbaren Siloxansystem, das das Siloxanpolymer aus Beispiel 4 mit 3 Gew.-% Phenylmethyldimethoxysilan verwendete, imprägniert. Das Leder wurde leicht mit einem Papiertuch abgewischt und danach mit DBTDA in einer kleinen Einschlusskammer behandelt.
Beispiel 8 – Erhaltung einer gegerbten und ledernen Kuhhaut
Ein gleiches Stück Leder wurde mit einem härtbaren Siloxansystem behandelt, welches aus dem Siloxan aus Beispiel 13, katalysiert mit 3% DBTDA bestand.
Beispiel 9 – Erhaltung von tierischem Gewebe (Hundeherz)
Ein Hundeherz wurde in diesem Experiment verwendet, welches die Größe eines großen Hühnereies hatte. Nach dem Einweichen in kaltem fließendem Wasser für eine Stunde wurde das Herz leicht für 5 min massiert, während es in dem kalten Wasser untergetaucht war, um das Entfernen von soviel Blut wie möglich aus dem Organ vor der Behandlung zu erleichtern. Nachdem das Herz für einige Minuten von frei fließendem Wasser trocken tropfen gelassen wurde, wurde es dann in 2 1 frisches Aceton gelegt und passiv in einem bedeckten Behälter bei Raumtemperatur für 2 Tage dehydrieren gelassen. Das Herz wurde dann in ein frisches Bad aus Aceton gelegt und in einen Tiefkühler für den Wasser/Acetonaustausch für 8 h bei 30,4 kPa (229 Torr) in die FMVC gestellt.
Das Herz wurde anschließend aus dem Acetonbad entnommen und in eine Lösung aus Siloxan 3 gelegt, dem 3 Gew.-% MTM zugegeben worden waren. Das Verfahren des Aceton/Siloxanaustausches wurde bei Raumtemperatur für eine Zeitdauer von 2 h in einer großen Vakuumkammer mit einem abgelesenen Vakuum von 94,5 kPa (711 Torr) gestartet. Das Herz in der Lösung wurde dann in eine FMVC für 18 h gelegt, die kontinuierlich bei 32,1 kPa (241 Torr) arbeitete. Das Herz wurde in der Lösung bei Umgebungsdruck in dem Tiefkühler für 16 h belassen und dann wurde der Aceton/Siloxanaustausch für weitere 6 h bei 32,1 kPa (241 Torr) weitergeführt. Das Herz wurde später aus dem Tiefkühler genommen und es wurde bei Raumtemperatur in der Lösung für 2 h stehen gelassen. Das Herz wurde als nächstes in einen anderen Behälter überführt und in einer Lösung aus Siloxan (2) aus Beispiel 13 mit darin enthaltenem 3% MTM untergetaucht. Das Herz wurde in den Tiefkühler für 4 h der FMVC-Behandlung bei 32,1 kPa (241 Torr) zurückgestellt. Nachdem unser Aceton/Siloxanaustauschverfahren vervollständigt war, wurde das Herz aus dem Siliconöl entnommen und auf ein Maschendrahtsieb gelegt, welches ebenfalls über einem großen Becher hing. In dieser Position wurde überschüssiges, frei fließendes Siloxan von den Oberflächen des Herzens für eine halbe Stunde abtropfen gelassen. Das Herz wurde an der Oberfläche abgewischt, um Bereiche von stark zusammengelaufenem Siloxan von seinen Oberflächen zu entfernen. Unter Verwendung eines kleinen Augentropfers wurden 4 Tropfen DBTDA in das oberste große offene Ende einer Arterie eingeführt, welche am oberen Ende des Herzens lokalisiert war.
Das Herz wurde dann in eine große Einschlusskammer gelegt, die dadurch gebildet wurde, dass ein großer Polyethyleneimer und sein festsitzender Deckel in eine umgedrehte Position gestellt wurde. In dieser Position wirkte der Deckel der Einheit als eine flache Basis, auf der ein Katalysatortablett und eine Spezies gelegt werden konnte. Zentral gelegen auf der Basis der Einschlusskammer wurde ein flaches Tablett, welches 88,7 ml (3 Unzen) DBTDA enthielt, durch Verwenden eines kleinen Stückes doppelseitigen Klebebandes in Position gehalten. Ein großes Stück Maschendrahtsieb wurde auf die obere Oberfläche dieses Katalysatorentablettes aufgebracht und seine Ecken wurden übergeschlagen, um das Sieb fest an die Seiten des Katalysatorentablettes anzulagern. Dieses Sieb wirkte als eine Plattform, auf die das Herz gelegt werden konnte, was es erlaubte, es direkt über den Dunst des Katalysators während der Behandlung zu positionieren. Mit dem Körper der Einschlusskammer in Position gebracht und fest versiegelt wurde die Anordnung als nächstes in einen belüfteten Wärmeofen gelegt, der auf 71,1°C (160°F) eingestellt war. Die Katalysatorbehandlung dauerte 24 h und dann wurde das Herz aus dem Ofen entnommen, in eine belüftete Räucherkammer gelegt und in seiner Einschlusskammer 5 Tage bei Raumtemperatur belassen. Die gesamte Zeit für das Konservierungsverfahren war 7 Tage, obwohl angenommen wird, dass das Verfahren unter normalen, nicht experimentellen Bedingungen nicht mehr als 4 oder 5 Tage längstens dauern würde.
Nach der Behandlung wurde das Herz unter Verwendung eines Messer mit langer Klinge in zwei Hälften geschnitten. Dünne Gewebeschnitte, entnommen aus den dicksten Bereichen der Herzwand, wurden gesammelt und mikroskopische Analysen der Proben wiesen darauf hin, dass die tiefen Gewebe des Herzens erfolgreich mit Siloxan imprägniert und vernetzt waren. Vom ästhetischen Gesichtspunkt war das Herz sehr natürlich aussehend im Gegensatz zu früheren Verfahren des Standes der Technik, die für das Erhalten von Herzgewebe verwendet wurden, z. B. das von Hagens Verfahren. Die Venen und Arterien mussten nicht speziell farbig koloriert werden, da unser erfinderisches Verfahren die rote Färbung des Blutes innerhalb der Gefäße und des Gewebes aufrechtzuerhalten schien.
Beispiel 10 – Erhaltung von tierischem Gewebe (Schweineherzen)
Mehrere Schweineherzen wurden in einen großen Behälter mit frischem, kaltem Wasser gelegt, was so arrangiert war, dass frisches Wasser kontinuierlich durch den Behälter gepumpt wurde. Zusätzlich wurde das Wasser belüftet, so dass es die Säuberung und das Entfernen von viel des Blutes, das in den Herzen verblieben war, unterstützte. Das belüftete Einweichen wurde 24 h bei Raumtemperatur fortgesetzt. Nach dem Reinigen wurden sechs der Herzen in einem Wasserbad in einem Tiefkühler gelagert. Die verbleibenden zwei Herzen, markiert als Proben 1 und 2, wurden in frischem Aceton für 48 h bei 30,4 kPa (229 Torr) FMVC-behandelt. Anschließend wurden die Herzen aus der FMVC-Behandlung entfernt und in ein frisches Bad mit Aceton gelegt. Die passive Dehydrierung erfolgte weitere 48 h bei Raumtemperatur. Die Probe 1 wurde aus dem Aceton entfernt und in einen 4–1 rostfreien Stahlbecher, der 2 1 Siloxan 2, welches 3% MTM beinhaltete, gelegt. Die Ausrüstung war ähnlich der, die in Beispiel 16 zu finden ist.
Eine Vakuumplatte wurde über das obere Ende des rostfreien Stahlbechers gelegt und nach dem Sichern wurde die gesamte Anordnung für 58 h in einen Tiefkühler für die FMVC-Behandlung bei 32,1 kPa (241 Torr) gestellt. Das Herz wurde in der Lösung belassen, die in dem Tiefkühler bei Umgebungsdruck für 5 h verblieb.
Probe 1 wurde aus der FMVC-Anordnung entfernt und auf einen Abschnitt eines Siebes gelegt, das über einem großen Behälter lag. In dieser Position wurde es gestattet, dass das frei fließende Siloxan für eine kurze Zeitdauer abtropfte, und dann wurden die Oberflächen des Herzens leicht mit einem Papiertuch abgewischt. Die Probe 1 wurde anschließend in einen großen Becher gelegt, der 500 ml frisches MTM enthielt, und wurde in der Lösung für 1 min herumbewegt. Anschließend wurde das Herz aus dem MTM herausgenommen und auf einem Papiertuch liegen gelassen, bis die Einschlusskammer vorbereitet war. Dann wurde die Probe mit einem Papiertuch abgewischt, das mit ein paar Tropfen DBTDA feucht gemacht war. Es wurde darauf geachtet sicherzustellen, dass alle äußeren Oberflächen des Herzens mit dem Katalysator abgewischt worden sind.
Die Einschlusskammer wurde wie in dem vorigen Beispiel hergerichtet. 30 g DBTDA wurden auf das Katalysatortablett aufgebracht. Die Einschlusskammer wurde dann in einen belüfteten Wärmeofen gestellt, der auf 71,1°C (160°F) eingestellt war. Nach 24 h Dampfablagerung wurde die Probe aus dem Ofen genommen und dünne Schnitte wurden aus den dicksten Teilen des Herzens geschnitten, welche zeigten, dass diese Teile nicht fest waren und nicht vollständig durch das Verfahren behandelt worden waren. Es wurde frischer Katalysator auf das Katalysatortablett aufgebracht und diese Probe wurde in die Kammer zurückgelegt. Diese Einheit wurde wieder für weitere 48 h zur Katalysatordampfablagerung in den Ofen zurückgelegt. Die Probe wurde wiederum aus dem Ofen entfernt und dünne Schnitte wurden für die Analyse genommen. Bei der Einschätzung fanden wir eine gleichmäßige Verteilung von gehärtetem Silicon durch die Gewebe des Herzens. Das Herz erschien ästhetisch angenehm und hatte keinerlei charakteristischen Zersetzungsgeruch.
Probe 2 wurde passiv für 168 h in Aceton bei Raumtemperatur dehydrieren gelassen. Es wurde dann mit dem Wasser/Acetonaustausch für 6 h unter Verwendung des FMVC-Verfahrens bei 50,6 kPa (383 Torr) behandelt. Die Probe wurde aus der FMVC-Anordnung entnommen und in einen 4–1 rostfreien Stahlbecher gelegt, der Siloxan 2 mit 3 Gew.-% MTM und 0,1 Gew.-% DBTDA enthielt. Die Probe wurde als nächstes dem FMVC-Verfahren für 19,5 h ausgesetzt. Die Probe wurde danach entfernt und die Siloxanflüssigkeit wurde abtropfen gelassen. Sie wurde in frisches MTM für 2 min eingetaucht und in dem MTM bewegt. Sie wurde abtropfen gelassen und in die Einschlusskammer gelegt und es wurden 88,7 ml (3 Unzen) DBTDA auf das Katalysatortablett aufgebracht. Die vollständige Anordnung wurde dann in den Ofen bei 71,1°C (160°F) gestellt.
Sie wurde dort für 8 Tage stehen gelassen, um eine Härtung im tiefen Bereich sicherzustellen. Unter mikroskopischer Beurteilung war es offensichtlich, dass die tiefen Gewebe des Herzens erfolgreich imprägniert und gehärtet worden waren. Es gab keinen Verwesungsgeruch.
Ein drittes Schweineherz wurde am Anfang in einen 4–1 rostfreien Stahlbehälter gelegt und für 48 h zur passiven Behandlung in einen FMVC Wasser/Acetonaustausch gegeben. Es erhielt dann eine zusätzliche FMUC-Behandlung bei 94,5 kPa (710 Torr) für weitere 16,5 h. Das Herz wurde aus dem Tiefkühler genommen und in 2 1 frisches Aceton gelegt, worin die passive Dehydrierung in Aceton bei Raumtemperatur für 48 h weiter laufen gelassen wurde. Das Aceton wurde täglich ersetzt, so dass durch die zweitägige Zeitdauer der Dehydrierung bei Raumtemperatur das Aceton einmal gewechselt wurde.
Dieses Herz, Probe 3, wurde anschließend aus dem Wasser/Acetonaustausch herausgenommen und direkt in einen rostfreien Stahlbecher gelegt, der 2 1 Siloxan 2 mit 3 Gew.-% MTM enthielt. Das Herz wurde mit einem Stück eines Maschendrahtsiebs und einem kleinen Gewicht heruntergedrückt und eine Vakuumplatte wurde an den oberen Rand des Bechers aufgebracht. Die vollständige Anordnung wurde als nächstes für den FMVC-Aceton/Siloxanaustausch bei 94,8 kPa (710 Torr) in einen Tiefkühler gelegt. Das Herz verblieb in der Behandlung für 9 h bei 79,7 kPa (531 Torr).
Das Herz wurde danach aus dem Siloxan herausgenommen und auf ein Stück Maschendrahtsieb gelegt, so dass das freifließende Siloxan von der Ober fläche abtropfen konnte. Die Oberfläche wurde leicht mit einem Papiertuch abgewischt. DBTDA wurde als nächstes auf die Oberfläche per Hand unter Verwendung eines Baumwollhandschuhes, der einen Gummihandschuh bedeckte, aufgebracht und das Herz wurde massiert, um all die Vertiefungen und Unregelmäßigkeiten der Oberfläche abzudecken. Zusätzlich wurde DBTDA auf das Katalysatortablett aufgebracht und das Herz wurde durch Versiegeln der Kammer und Wärmen des Ofens für 6 Tage bei 71,1°C (160°F) behandelt.
Nachdem das Herz aus dem Ofen genommen wurde, hatte es eine feste Textur und eine mikroskopische Analyse von verschiedenen dünnen Bereichen wies darauf hin, dass es vollständig geschützt war.
Beispiel 11 – Erhaltung von Tiergewebe (Schweineherzen)
Ein Schweineherz, bezeichnet als "B", wurde in Aceton für 48 h in der FMVC dehydriert. Diesem folgte eine zweitägige passive Acetondehydrierung bei Umgebungsdruck und Raumtemperatur. Als nächstes wurde frisches Aceton in den rostfreien Stahlbehälter gegeben und das Herz verblieb in der passiven Dehydrierung für weitere 168 h. Dann wurde das Organ weiter unter Verwendung von Vakuum in einem Tiefkühler für weitere 6 h in Aceton dehydriert. Es wurde dann mit einem härtbaren System behandelt unter Verwendung des Systems, das in Beispiel 4 dargestellt ist. Das Herz wurde von frei fließender Lösung abtropfen gelassen, für 2 min in MTM gelegt und anschließend mit DBTDA in einer konventionellen Einschlusskammer behandelt. Es wurde für 8 Tage behandelt. Mikroskopische Untersuchungen zeigten, dass das Herz durch und durch konserviert war durch unser gehärtetes Siloxansystem.
Beispiel 12 – Erhaltung von tierischem Gewebe (Schweineherzen)
Ein weiteres Schweineherz, bezeichnet als "C", wurde mit einer intensiven Acetondehydrierung vor der Konservierung behandelt. Dann wurde das Herz 48 h der FMVC-Dehydrierung ausgesetzt, gefolgt von 2 Tagen Liegen in Aceton in dem Tiefkühler bei Umgebungsdruck. Das Herz wurde als nächstes in frisches Aceton gelegt und bei Umgebungsdruck und Raumtemperatur für weitere 2 Tage liegengelassen. Nach der Behandlung mit einem härtbaren Siloxansystem wie in Beispiel 4 für 33 h wurde das Herz aus der Lösung entnommen und die Oberfläche mit einem Papiertuch abgewischt. DBTDA wurde danach in die Oberfläche und die Vertiefungen des Herzens einmassiert. Nach 6 Tagen Behandlung war das Herz vollständig konserviert.
Beispiel 13 – Schutz von Papier
Seiten eines sehr alten Buches, welche vergilbt und brüchig waren, wurden von Hand zerbröselt und dann in einen üblichen Mixer gegeben und zu einem konsistenten feinen Pulver reduziert.
Sechs Proben wurden hergestellt, jede bestehend aus 7,0 g Siloxan 2 und 1,25 g des zerbröselten Papiers. Diese Proben wurden als 1A, 1B, 1C, 1D, 1E und 1F gekennzeichnet. Acht zusätzliche Proben, jeweils enthaltend 7,0 g einer Siloxanflüssigkeit und 3 Gew.-% MTM und 1,25 g Papier wurden auf einzelnen Aluminiumträgern gemischt. Diese wurden als 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F und 3B und 3D markiert.
Für dieses Experiment wurden einzelne Einschlusskammern unter Verwendung von 0,47-l-(1 Pint)-Polyethylenbechern mit festsitzenden Deckeln ausgebildet. In einer umgedrehten Position bildete der Deckel eine flache Basis, wobei der Körper des Behälters als ein Deckel diente. Zwei 0,95-l-(1 Quart)-Behälter wurden als Einschlusskammern für die Proben 3B und 3D verwendet. Das Anordnen des Katalysators und der Probentabletts wurde wie in den vorherigen Beispielen durchgeführt. Anders als die Materialzusammensetzung war das Volumen mit den Glaskammern das Doppelte von dem der Polyethylenbecher. Ein kleines Stück doppelseitiges Klebeband wurde verwendet, um ein Aluminium-Probentablett an der Basis der Einheit zu sichern. Auf diesem Tablett wurde der bezeichnete Katalysator für die Probe, die getestet wurde, aufgebracht. Ein Stück von offenem Maschendrahtsieb, welches 1,3 cm im Quadrat (1,75 Inch) maß, wurde dann über das Aluminiumtablett gelegt und seine Ecken wurden darüber gefaltet, um das Sieb oberhalb des Katalysatortabletts zu sichern. Dieses Sieb wirkte als eine Einfassungsplattform, auf die ein Aluminiumtablett gelegt wurde, welches die Proben enthielt, die getestet werden sollten. In dieser Position war die Probe direkt oberhalb des Katalysatortabletts, welches irgendwelches Spritzen, das erfolgen könnte, während die Einschlusskammer in der Wärmeofen gestellt wird, minimierte. Mit dem Körper der Einschlusskammer am Platz wurden alle Proben dann in einen belüfteten Wärmeofen gelegt, der auf 70°C eingestellt war. Die Dampfablagerung erfolgte in diesem Ofen über 48 h. Die Ergebnisse sind in TABELLE V wiedergegeben.
TABELLE V
TABELLE V SCHLÜSSEL

Sn(Oct)₂ = Zinnoctoat
MTM = Methyltrimethoxysilan
DBTDA = Dibutylzinndiacetat
TPT = Tetraisopropyltitanat
Op = Offen, wobei der Deckel des Gefäßes innerhalb der Einschlusskammer offen gelassen wurde.
C = Geschlossen, wobei der Deckel des Gefäßes innerhalb der Einschlusskammer geschlossen war.
G/C = Glassbehälter, geschlossen
0 = keine Änderung in dem Material.
1 = gewisse Verdickung des Materials
2 = sehr dick, etwas Gelatierung
3 = sehr dick, leichte Vernetzung, einige Verkrustung
4 = nahezu gehärtet, leicht klebrig
5 = vollständig gehärtet, fest, nicht klebrig

Beispiel 14 – Schutz von Glas
Experimente, die Glas als das Substrat verwenden, welches konserviert werden soll, wurden unter Verwendung derselben Methoden wie oben durchgeführt.
Es wurden Glasscheiben in einen Plastikbeutel gelegt und zerschlagen, bis das Glas zu sehr kleinen Partikeln reduziert war. Die Partikel wurden dann in einen Mixer gegeben und unter Verwendung des Impulsknopfes wurden die Partikel zu sehr feinem Glas reduziert. Das Verhältnis von Glas zu dem Behandlungsmaterial war 15 g Glas zu 3,55 g des Behandlungsmaterials, welches dieselben Materialien in denselben Verhältnissen waren, wie sie in Beispiel 13 verwendet wurden.
Die Ergebnisse sind in TABELLE VI wiedergegeben.
TABELLE VI

Sn(Oct)₂ = Zinnoctoat
MTM = Methyltrimethoxysilan
DBTDA = Dibutylzinndiacetat
TPT = Tetraisopropyltitanat
Op = Offen, wobei der Deckel des Gefäßes innerhalb der Einschlusskammer offen gelassen wurde.
C = Geschlossen, wobei der Deckel des Gefäßes innerhalb der Einschlusskammer geschlossen war.
G/C = Glassbehälter, geschlossen
0 = keine Änderung in dem Material.
1 = gewisse Verdickung des Materials
2 = sehr dick, etwas Gelatierung
3 = sehr dick, leichte Vernetzung, einige Verkrustung
4 = dicke obere Schicht, sehr feucht unterhalb
5 = feste obere Schicht, feucht unterhalb
6 = nahezu gehärtet, fest und klebrig
7 = vollständig gehärtet, fest und nicht klebrig

Beispiel 15 – Schutz von Glas
Dieses Experiment wurde an mit Wasser vollgesogenem, entglastem archäologischem Glas durchgeführt, welches aus Ausgrabungsstellen der 1692iger Ausgrabungsstätte aus Port Royal, Jamaika gewonnen wurden.
Das Glas war bereits in Fragmenten und diese Fragmente wurden aus einem Bereich einer zerbrochenen Flasche genommen, welche im Allgemeinen eine Zwiebelflasche genannt wird. Die Flaschen werden in Fülle an der Port Royal Stelle gefunden. Wenn sie von dem Ort der Ausgrabungen entnommen werden, muss Vorsicht walten gelassen werden, um diese Flaschen während des Transportes zu dem Labor und während des Härtens für die Konservierung feucht zu halten. Wenn sie an Luft trocknen gelassen werden, ist es nicht unüblich, große Schichten oder Platten von den Oberflächen dieser Flaschen abspringen zu sehen, ziemlich ähnlich wie das Entfernen von Lagen von einer Zwiebel. Wenn sie trocknen gelassen wird, kann eine intakte Flasche in einer kurzen Zeitdauer zu Schutt reduziert werden.
Vor der Behandlung mit unseren Siloxansystemen wurden alle Proben des Glases in einen großen rostfreien Stahlbecher gelegt und in einem Liter frischen Aceton untergetaucht. Die Proben wurden dann in einem FMVC für 5 h bei 97,6 kPa (733,5 Torr) dehydriert. Das Glas wurde als nächstes aus dem Aceton genommen und in eine 200 g Lösung von Siloxan 2, dem 3 Gew.-% MTM zugegeben worden waren, gelegt. Die Proben wurden anschließend in einen Tiefkühler gelegt und eine Vakuumplatte wurde über den rostfreien Stahlbecher gelegt. Es wurde ein Aceton/Siliconlösung austausch an diesen Proben für 6 h unter Vakuum durchgeführt. Nach der Behandlung wurden die Glasproben aus der Siloxanmischung genommen und leicht mit einem Papiertuch abgetupft, um das meiste der frei fließenden und an der Oberfläche zusammengelaufenen Flüssigkeit zu entfernen.
Die Proben wurden anschließend Katalysatordämpfen ausgesetzt, entsprechend der Vorrichtung und dem Verfahren aus Beispiel 13. 13 g DBTDA wurden auf das Katalysatortablett für diese Experimente aufgebracht und die Einschlusskammer wurde auf 71,1°C (160°F) erhitzt, wobei die Proben darin für 16 h belassen wurden. TABELLE VII listet die Behandlungen für die Proben 1 bis 3 auf.
TABELLE VII
Verschiedene zusätzliche Glasproben wurden hergestellt. Das Verfahren für Probe 4 wurde in der Weise modifiziert, dass nach der Acetondehydrierung die Probe aus dem Aceton genommen und dann direkt in einen Behälter mit einer ausreichenden Menge an MTM gelegt wurde, um die Glasprobe vollständig unterzutauchen. Die Probe in Lösung wurde dann in einen großen rostfreien Stahlbecher gelegt und nachdem eine Vakuumplatte über den Becher gelegt wurde, wurde ein Vakuum für 6 h angelegt. Nach der Behandlung wurde das Glas leicht an der Oberfläche mit einem Papiertuch abgetupft. Nach dem Tupfen wurde die Probe in eine einzelne Einschlusskammer gelegt, die identisch zu denen war, die oben beschrieben sind. Die Probe wurde als nächstes neben die anderen Proben in dem belüfteten Wärmeofen für 16 h bei 71,1°C (160°F) gelegt.
Probe 5 wurde vor der Behandlung nicht mit Aceton dehydriert. Die Probe wurde in frischem fließendem Wasser gespült und dann in einem Becher mit frischem MTM untergetaucht. Der Becher, der die Probe in Lösung enthielt, wurde in einen 4–1 rostfreien Stahlbecher gestellt und nachdem ein Vakuum angelegt wurde, wurde die gesamte Anordnung für 6 h in einen Tiefkühler gestellt.
Nach der Behandlung wurde die Probe in dem Tiefkühler in der Lösung und bei Umgebungsdruck für weitere 18 h belassen und dann gegenüber dem Katalysatordampf für 24 h bei 71,1°C (160°F) ausgesetzt.
Probe 6 bestand aus vier kleinen Proben aus Glas. Diese Proben wurden in fließendem Wasser aus dem Wasserhahn für eine Stunde gespült und dann wurden sie direkt in 200 g Siloxan 3, in dem 3% MTM war, gelegt . Diese Proben wurden als nächstes in einen FMUC gebracht und in Lösung für 6 h unter Vakuum behandelt.
Nach der Behandlung wurden die Proben in der Lösung in dem Tiefkühler bei Umgebungsdruck für weitere 18 h belassen. Die Proben wurden aus der Siloxanmischung genommen und ein Papiertuch leicht aufgedrückt, um die frei fließende Oberflächenlösung zu entfernen. Die Proben wurden anschließend in dieselbe Einschlusskammer gelegt, die in den vorhergehenden Beispielen verwendet wurde. Die Proben wurden gegenüber Katalysatordampf ausgesetzt, wie oben, für 24 h bei 71,1°C (160°F).
Die Proben wurden hinsichtlich der Klarheit des Glases, der gesamten Ästhetik, des Vorliegens oder der Abwesenheit einer "Regenbogen"-Verfärbung oder der Oberflächenfilmbildung und der allgemeinen Integrität der Proben subjektiv bewertet. Die Ergebnisse können in TABELLE VIII gefunden werden.
TABELLE VIII
Experiment 16 – Schutz von tierischem Gewebe (Goldfisch)
Es wurden Experimente durchgeführt, um einen Fisch zu erhalten, wobei ein kleiner Goldfisch verwendet wurde. Die Verwendung von Vakuum während des Verfahrens empfahl sich in diesem Fall nicht besonders für den gesuchten Erhalt, weil der Goldfisch für die Vakuumbehandlung zu fragil war und entweder zerbrach oder sich teilte.
Daher wurde das Verfahren modifiziert. Zwei Goldfische wurden einer langzeitigen passiven Dehydrierung unterworfen. Diese Fische wurden in frischem Aceton für 2 Monate bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck gelagert. Nach der Dehydrierung wurden die Spezies in Siloxan 3, das MTM enthielt, gelegt. Die Fische wurden so mit Gewicht heruntergedrückt, dass die Lösung sie bedeckte. Sie wurden auf diese Weise für 2 h bei Raumtemperatur behandelt. Dann wurde langsam Vakuum über die ersten 30 min der Behandlung ansteigend angelegt, wobei letztlich ein Vakuum von 24, 5 kPa (711,2 Torr) erreicht wurde. Die Proben wurden anschließend in einen Tiefkühler für 1 h für die FMVC-Behandlung überführt. Die Proben wurden in der Lösung in dem Tiefkühler bei Umgebungsdruck über das Wochenende belassen. Unter Verwendung des FMVC-Verfahrens für weitere 7,5 h bei 6,8 kPa (50,8 Torr) wurden die Proben nochmals behandelt. Die Proben wurden als nächstes aus dem Tiefkühler entnommen und die Lösung wurde leicht an der Oberfläche mit einem Papiertuch abgetupft. Probe 1 wurde in eine kleine Einschlusskammer gelegt, wobei die Methoden des Beispiels 13 angewendet wurden. Mit 20 g DBTDA auf dem Katalysatortablett wurde die Probe in dem Behälter versiegelt und für 18 h in einen belüfteten Wärmeofen, der auf 71,1°C (160°F) eingestellt war, gelegt.
Probe 2 wurde aus der Siloxanmischung genommen und nach leichtem Abtupfen der Oberfläche mit einem Tuch wurde die Probe auf einer kleinen Einschlusskammer aufgebracht. 20 g Zinndioctoat wurden als Katalysator verwendet. Diese Behandlung wurde 18 h lang durchgeführt. Nach der Behandlung wurden beide Proben aus dem Ofen entnommen und 24 h stehen gelassen.
Probe 1 war vollständig trocken und ästhetisch ansprechend. Die Hauttextur des Fisches und die feinen Details der Flossen waren gut erhalten. Die Probe 2 war ähnlich gut erhalten, obwohl ein leichter Makel oder ein fleckiges Aussehen auf der einen Seite der vollständig behandelten Spezies zu sehen war. Die Proben waren beide sehr natürlich aussehend und schienen gut erhalten zu sein.

Claims

Ein Verfahren zum Konservieren von organischen und anorganischen Materialien, umfassend: (A) das Imprägnieren eines Materials, das konserviert werden soll mit einer härtbaren Zusammensetzung, die eine Organosiliciumverbindung oder eine Mischung aus Organosiliciumverbindungen enthält, und danach (B) Aussetzen des Produktes aus (A) gegenüber einem Katalysator oder einer Mischung aus Katalysatoren für eine Zeit, die ausreicht, um das Härten des sich ergebenden Produktes zu initiieren.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die härtbare Zusammensetzung eine Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (I) einem Siloxanpolymer oder einer Mischung aus Siloxanpolymeren mit im Durchschnitt wenigstens zwei Silanolgruppen je Molekül, (II) einem hydrolysierbarem Silan oder einer Mischung aus hydrolysierbaren Silanen, (III) einer Organosiliciumverbindung oder einer Mischung aus Organosiliciumverbindungen mit wenigstens zwei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen je Molekül, und die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus (a) Silanen, (b) Siloxanen und (c) Mischungen aus (a), (b) oder (a) und (b), und (IV) (i) einem Siloxanpolymer oder einer Mischung aus Siloxanpolymeren mit im Durchschnitt wenigstens zwei Silanolgruppen je Molekül und (ii) genügend Vernetzer oder eine Mischung von Vernetzern, um wenigstens einen bedeutsamen Teil von (i) zu vernetzen, wobei das Material in Schritt (A) mit der Zusammensetzung imprägniert ist, die die Komponente (i) und (ii) enthält, oder die zuerst mit der Komponente (i) imprägniert wird und anschließend mit der Komponente (ii), oder umgekehrt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, worin der Vernetzer oder die Mischung von Vernetzern ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus hydrolysierbaren Silanen mit der Formel R_aSi(X)_4–a, worin R ausgewählt ist aus Phenyl, Wasserstoff, Vinyl oder einer Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, a einen Wert von 0 oder 1 hat und X ausgewählt ist aus Hydroxyl, Alkoxy mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Carboxy, Oximo, Enoloxy, Amido, Ureido, Carbamat und Amino.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das hydrolysierbare Silan oder die Mischung aus hydrolysierbaren Silanen ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Isobutyltrimethoxysilan, Oximosilan, Tetraethylorthosilicat, Acetoxysilan und Alkoxysilan.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Oximosilan Methyltrioximosilan ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, worin das Acetoxysilan Methyltriacetoxysilan ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Mischung aus hydrolysierbaren Silanen eine Mischung aus Methylacetoxysilan und Ethylacetoxysilan in einem Gewichtsverhältnis von 50 : 50 ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die härtbare Zusammensetzung (III) enthält und außerdem ein Siloxanpolymer oder eine Mischung aus Siloxanpolymeren mit im Mittel wenigstens zwei ungesättigten Gruppen je Molekül und einen Platinkatalysator enthält.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 8, wobei die Organosiliciumverbindung oder die Mischung aus Organosiliciumverbindungen mit wenigstens zwei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen je Molekül (III) ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Cyclosilanpolymeren und nicht-cyclischen Siloxanpolymeren mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von bis zu 10.000 g/mol.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Cyclosiloxan ausgewählt ist aus cyclischen trimeren Siloxanen, cyclischen tetrameren Siloxanen und cyclischen pentameren Siloxanen.
Das Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem umfassend das vollständige Härten des sich ergebenden Produktes.
Das Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem umfassend den initialen Schritt des Dehydrierens des ausgewählten Materials in einem Aceton- und Wasserbad, bevor Schritt (A) ausgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das imprägnierte Material ein organisches Material ist, ausgewählt aus Leder, Holz, einem tierischen Gewebe, einem pflanzlichen Gewebe und Papier, oder einem anorganischen Material, ausgewählt aus Glas, Töpferware und Keramik.
Ein Verfahren zum Imprägnieren von Holzprodukten, die zuvor Feuchtigkeit ausgesetzt waren, gemäß den Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend einen weiteren Schritt: (AA) Ausformen des hölzernen Produktes in die gewünschte Konfiguration, und (B) während das Holzprodukt in der Konfiguration aus (AA) gehalten wird, Initiieren des Härtens dieses Produktes.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, außerdem umfassend das vollständige Aushärten des sich ergebenden Produktes.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei dieses Material ausgewählt ist aus tierischem Gewebe, pflanzlichem Gewebe, Glas und Töpferware.