JP3443463B2

JP3443463B2 - 水浸有機遺物の保存処理方法

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Publication number: JP3443463B2
Application number: JP22240994A
Authority: JP
Inventors: 節生今津
Original assignee: 奈良県
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JPH0857812A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、遺跡から出土した水
浸有機遺物の保存処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】遺跡から発見される水浸有機遺物、特に
木材は、土に埋まるまでの間に細胞組織が微生物によっ
て分解され弱くなっている。これは木材の主成分である
セルロースやヘミセルロースを構成する多糖類が微生物
によって分解され、著しく減少した結果である。脆く弱
くなった出土の水浸有機遺物は過剰な水分を含み、その
まま乾燥すると、著しく収縮して文化財としての価値を
失ってしまう。

【０００３】そこで、脆弱な水浸有機遺物を強化しなが
ら乾燥させる保存方法としては、従来、水溶性の高分子
材料例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ＃４００
０）や、蔗糖（Ｓｕｃｏｓｅ）の水溶液に水浸有機遺物
を含浸させて強化させる方法、あるいは、木材中の水分
を有機溶剤に置換した後、高級アルコールやポリエチレ
ングリコールを含浸させて強化させる方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の高分子材料例え
ばポリエチレングリコールを含浸させる方法では、加熱
装置を長期間運転しなければならず、また、高分子の分
解によって、水浸有機遺物が劣化すること、加熱装置が
腐蝕すること、水浸有機遺物の内部まで十分に浸透しな
いなどの欠点がある。また、有機溶剤を使用する方法で
は、火気や安全性に対する欠点がある。

【０００５】従来の蔗糖を含浸させる方法は、脆弱な水
浸有機遺物を十分に強化できないこと、加熱処理中に分
解して褐色変化を起こすこと、高湿度環境では蔗糖が溶
解すること、生物による分解のおそれがある等の欠点が
ある。

【０００６】従来の上記いずれかの方法も、保存処理に
は年単位の長期間の処理期間が必要であり、大規模な設
備が必要で、経費が嵩み、最近の発掘量に対応し難い欠
点がある。

【０００７】この発明は、従来の上記欠点を改善し、含
浸濃度を温度でコントロールでき、従来に比べて簡単な
装置で処理期間を短縮し、微生物に侵されにくく、高温
多湿の環境でも安定して保存でき、脆弱な水浸有機遺物
を寸法安定性を保って十分強化できる水浸有機遺物の保
存処理方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】水浸有機遺物を糖アルコ
ールの飽和水溶液に浸漬させ、前記飽和水溶液の温度を
室温から順次６０乃至８０℃まで上昇させて、糖アルコ
ールを水浸有機遺物に含浸させ、その後水浸有機遺物を
前記飽和水溶液より取り出して自然乾燥、または凍結乾
燥させる。糖アルコールの飽和水溶液が、その温度上昇
によるも常に糖アルコールの飽和状態を維持するよう
に、当初糖アルコールを過剰に投入するのが好ましい。

【０００９】

【作用】飽和水溶液の温度上昇により、糖アルコールの
濃度が高まり、水浸有機遺物内への糖アルコールの浸透
を促進する。糖アルコールを含浸した水浸有機遺物の乾
燥により、水分が除去され、糖アルコールが結晶する。
水浸有機遺物に含浸して結晶した糖アルコールは、水浸
有機遺物の寸法を安定させ、微生物からの腐朽を防止
し、吸湿性が小さいので、高湿度環境でも水浸有機遺物
を安定させる。

【００１０】

【実施例】一般に水浸有機遺物の保存処理剤としては次
の条件を満足させることが必要である。水に対する溶解性が高いこと脆弱な有機遺物の組織を強化できること（結晶性）有機遺物の組織に浸透出来るほど分子量が小さいこ
と熱に対する安定性が高いこと生物に対して非腐朽性であること吸湿性が小さく高湿度条件でも安定であること。

【００１１】従来の保存処理剤および糖アルコールの上
記条件を比較したものを表１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】脆弱な木製品を強化するには高濃度水溶液
を木材内部に含浸させる必要がある。そこで表２に糖類
とＰＥＧの水に対する溶解性を示す。ＰＥＧは任意の割
合で水と混合するが、天然の糖では蔗糖が７０℃に加熱
すれば７６％まで溶解する。これに対して糖アルコール
であるキシリトール（Ｘｙｌｉｔｏｌ）は８７％、ラク
チトール（Ｌａｃｔｉｔｏｌ）は８５％、マルチトール
は（Ｍａｌｔｉｔｏｌ）８０％まで溶解する。

【００１４】

【表２】

【００１５】保存処理後の木製品の高湿度条件における
安定性は、我が国のような高温多湿の地域においては重
要な問題である。従来からしばしば問題とさているよう
に、高湿度環境でのＰＥＧの吸湿や溶解を考慮すると、
ＰＥＧよりも吸湿性が少ない材料を選択する必要があ
る。表３に示すように、一定湿度における水分の増加量
から推定した糖類とＰＥＧの吸湿度から臨界比湿度を推
定すると、ＰＥＧ＃４０００の８０％前後に対して、蔗
糖は８０％前後、糖アルコールのキシリトールは約６０
％であるが、マルチトールは８５％前後、ラクチトール
は約９０％と吸湿性が極めて低い。

【００１６】

【表３】

【００１７】以上のように、ＰＥＧ（＃２００，＃４０
００）や蔗糖とキシリトール、ラクチトール、マルチト
ールなどの糖アルコールを比較すると、従来の保存材料
であるＰＥＧ＃４０００は浸透性、熱安定性、色変化、
吸湿性に問題があり、ＰＥＧ＃２００は浸透性は高いも
のの色変化や吸湿性にＰＥＧ＃４０００以上の問題があ
る。また、蔗糖は多くの点でＰＥＧよりも有利である
が、非腐朽性と吸湿性に問題がある。これに対して各種
の糖アルコールは、従来使用されてきたポリエチレング
リコール（（ＰＥＧ＃４０００）や蔗糖と比較して、水
に対する溶解度や含浸作業中の熱安定性、保管中の高湿
度条件における安定性など、出土有機遺物の保存処理材
料として極めて有効であることが判明した。また、糖ア
ルコールは蔗糖に比較して生物に侵されにくい性質を持
つことも重要である。このような比較から糖アルコール
は出土有機遺物の保存処理材料として有効である。特
に、ラクチトールとマルチトールは上記諸条件において
優れており、水浸有機遺物の保存処理材料として理想的
な素材であると考えられる。なお、ラクチトールとマル
チトールは水浸有機遺物の保存処理材料として従来使用
されたことのない新素材である。

【００１８】そこで、水浸有機遺物を糖アルコール、好
ましくはラクチトールまたはマルチトールの飽和水溶液
に浸漬させる。

【００１９】液温を順次上昇させて６０〜８０℃にし、
液温の上昇により飽和水溶液の温度を上昇させる。

【００２０】糖アルコールの飽和水溶液は、液温の上昇
に伴って濃度も上がるように、糖アルコールを過剰に投
入しておくのが好ましい。

【００２１】水浸有機遺物の上記浸漬期間は、水浸有機
遺物の大きさによって異なるが３日乃至３ヵ月浸漬させ
る。

【００２２】糖アルコールを含浸した水浸有機遺物を飽
和水溶液より取り出して乾燥させる。乾燥方法は室内に
放置して自然乾燥させる。糖アルコールの含浸濃度が低
い場合には、凍結乾燥させるのが好ましい。

【００２３】

【実験結果】水浸有機遺物の中でも保存処理がもっとも
困難な腐朽の進んだ縄文時代（３０００年前）の広葉樹
を試料として保存処理の効果を測定した。その実験結果
は表４の通りである。

【００２４】

【表４】

【００２５】劣化した広葉樹の例としてケヤキを用い、
木口面収縮率（βｃｓ木口面積）による寸法安定性の変
化の実験をした結果を表５に示し、その収縮状況を写真
１に示す。劣化したケヤキ（飽和含水率＝６１９％、収
縮率βｒａｄ（放射方向）＝２５. ００，βｔａｎ（接
線方向）＝６９．３０，βｃｓ（木口面積）＝７６．９
８）を用いた実験では、蔗糖含浸材は９％含浸の段階で
は、ほとんど寸法安定効果が認められないが、それ以後
はほぼ直線的に木口面収縮率が減少する傾向にある。８
０．８％含浸時の収縮率はβｒａｄ＝０．６５，βｔａ
ｎ＝２．９８，βｃｓ＝３．６２となり、過飽和の状態
で濃度を高めた８９％含浸時の収縮率は、更に上昇して
木口面収縮率が０．９１％となった。ＰＥＧ＃４０００
は９％含浸の段階では、三種類の薬品の内で最も良好な
結果を示したが、２３．１％から５４．５％の濃度上昇
段階では、逆に最も悪い結果になる。しかし、それ以上
の高濃度になると再び寸法安定性は向上し、７０．５
％、８０．８％、９２％ではラクチトールと並んで良好
な結果を示す。ラクチトールは、含浸濃度の上昇と共に
緩やかな曲線を描きながら寸法安定性が向上する。この
曲線は蔗糖とほぼ平行しているが、常にラクチトールの
寸法安定性が蔗糖より勝っている。８９％の含浸濃度に
おける収縮率はβｒａｄ＝０．２９，βｔａｎ＝−０．
７５，βｃｓ＝−１．０４となり、βｒａｄにはほとん
ど無収縮であり、βｔａｎにわずかに膨張する傾向が見
られる。

【００２６】

【表５】

【００２７】

【写真１】

【００２８】次に劣化した針葉樹の例として、ヒノキを
用いて木口面収縮率（βｃｓ）による寸法安定性の変化
の実験をした結果を表６に示す。ヒノキ（飽和含水率＝
３８９％、収縮率βｒａｄ＝３．４７，βｔａｎ＝１
０．８８，βｃｓ＝１３．９７）を用いた実験では、Ｐ
ＥＧ＃４０００、蔗糖、ラクチトールの三種の含浸法は
共に良好な寸法安定性を示した。この内、ラクチトール
含浸法は常に最も良好な寸法安定性を示す。９％含浸の
段階から徐々に木口面収縮率が減少し、８０．８％の含
浸濃度における収縮率はβｒａｄ＝０．００，βｔａｎ
＝０．７３，βｃｓ＝０．７３の充分な寸法安定効果が
得られた。一方、ＰＥＧ＃４０００の収縮率は、５４．
５％の含浸濃度では木口面収縮率は７．５１％とやや劣
るが、８０．８％の含浸濃度における木口面収縮率は
１．８６％の良好な値を示す。蔗糖はラクチトールとほ
ぼ平行しながら寸法安定性が向上し、８０．８％の含浸
濃度における木口面収縮率は０．８４％の良好な値を示
す。

【００２９】

【表６】

【００３０】以上のように、ラクチトールは、蔗糖より
も常に寸法安定性が高く、ＰＥＧ＃４０００のようにあ
る特定濃度における不安定な状況もない。ラクチトール
は劣化した広葉樹（飽和含水率＝６１９％）や針葉樹
（飽和含水率＝３８９％）に対して約８０〜９０％の含
浸濃度があれば、木口面収縮率において２％内外の寸法
安定効果を与えることができる。

【００３１】表７は、ヒノキ（飽和含水率３８９％）を
用いた実験の木口面収縮状況を示すものである。ヒノキ
（飽和含水率＝３８９％、収縮率βｒａｄ＝３．４７
％，βｔａｎ＝１０．８８％，βｃｓ＝１３．９７）で
はラクチトールの寸法安定性が最も高く、５４．５％の
濃度ですでに木口面収縮率（βｃｓ）は１．９％に達し
ている。同濃度で蔗糖含浸法は３．３％、ＰＥＧ＃４０
００含浸法では７．５％であることからも、劣化が進ん
だ針葉樹に対する寸法安定性の高さがわかる。

【００３２】

【表７】

【００３３】表８は、ケヤキ（飽和含水率６１９％）を
用いた実験の木口面収縮状況を示す。ケヤキ（飽和含水
率＝６１９％、収縮率βｒａｄ＝２５．００，βｔａｎ
＝６９．３０，βｃｓ＝７６．９８）では、いずれの含
浸法においても、８０〜９０％の高濃度溶液に含浸しな
ければ良好な寸法安定性は得られない。寸法安定効果
は、ラクチトール≧ＰＥＧ＃４０００＞蔗糖含浸法の順
に良いが、ラクチトールでは接線方向に僅かな膨張が見
られ、ＰＥＧ＃４０００では変形が観察された。

【００３４】

【表８】

【００３５】このように、ラクチトール含浸法は、樹種
や含水率の異なる様々な水浸出土木材の寸法安定化に対
して有効であり、その抗収縮効果（ＡＳＥ）は蔗糖より
も常に高く、ＰＥＧ＃４０００と比較しても、樹種や劣
化状態によっては高い寸法安定性を示すことが判明し
た。

【００３６】５０％の高濃度溶液に浸漬した際の木材
（ケヤキ）の変形に関する実験結果を表９に示し、その
収縮状況を写真２に示す。先ず、分子量の高いＰＥＧ＃
４０００に浸漬した試料は極端に変形した。他の分子量
の低い溶液に浸漬した試料では、室温に浸漬したものは
ほとんど変形せず、７０℃の加熱状態において僅かに変
形した。この変形は、ラクチトールが蔗糖よりも安定し
た状態であり、ＰＥＧ＃２００は僅かに膨潤する傾向を
示した。また、含浸溶液の温度差による木材の重量変化
率を見ると、ＰＥＧ＃４０００が変形による体積変化の
ために大きく減少している他は、ラクチトール＞蔗糖＞
ＰＥＧ＃２００の順で加熱による含浸効果が認められ
た。

【００３７】

【表９】

【００３８】

【写真２】

【００３９】保存処理実験の結果、新素材の糖アルコー
ルであるラクチトールとマルチトールは、従来使用され
てきた高分子材料（ＰＥＧ＃４０００）や蔗糖と比較し
ても高い寸法安定性を示した。収縮防止効果を示す指標
である抗収縮効果（ＡＳＥ）を比較すると、従来のポリ
エチレングリコールを含浸させる方法（βｔａｎ９２．
９，βｒａｄ９５．０）や蔗糖を含浸させる方法（βｔ
ａｎ８６．３，βｒａｄ８５．７）に比べて、ラクチト
ールを含浸させる方法（βｔａｎ９３．２，βｒａｄ９
９．５）やマルチトールを含浸させる方法は（βｔａｎ
９０．２，βｒａｄ９６．８）良好な結果を示した。さ
らに重要なことは、従来の方法に比較して含浸期間を大
幅に短縮できることにある。これは糖アルコールの場
合、濃度上昇に伴う木材の収縮がほとんど見られないの
で、濃度を急激に上昇させることができるためである。
実験の結果から推測すると、保存処理期間は従来の５分
の１に短縮されるので飛躍的な処理期間の短縮化が期待
できる。

【００４０】

【効果】この発明に係る水浸有機遺物の保存処理方法
は、次の効果を有する。１、非腐朽性素材のために含浸中の微生物被害を防ぐこ
とができる。従って、高温多湿地域における水浸有機遺
物の保存に適している。２、蔗糖含浸材は、蟻の被害を受けるが、本件発明に係
る糖アルコール含浸木材は蟻による被害はない。３、含浸濃度を温度でコントロールできるために自動運
転が可能である。４、寸法安定性が高い。脆弱な遺物の処理でも高い寸法
安定性を保つことができる。５、吸湿性が小さいので保存処理後の環境変化に対して
安定である。６、急激な濃度変化による収縮変化の危険性が少ない。
その結果、含浸期間を大幅に短縮でき、処理期間を短
く、しかも処理工程を簡略化できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水浸有機遺物を糖アルコールの飽和水溶
液に浸漬させ、前記飽和水溶液の温度を室温から順次６
０乃至８０℃まで上昇させて、糖アルコールを水浸有機
遺物に含浸させ、その後水浸有機遺物を前記飽和水溶液
よりとりだして乾燥させることを特徴とする水浸有機遺
物の保存処理方法。
【請求項２】糖アルコールの飽和水溶液が、その温度
上昇によるも常に糖アルコールの飽和状態を維持するよ
うに、当初糖アルコールを過剰に投入することを特徴と
する請求項１に記載の水浸有機遺物の保存処理方法。