PL130387B1 - Method of preserving wood in particular that of archeological importance - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób konserwacji drewna zwlaszcza archeologicznego.Dotychczas stosuje sie kilka metod konserwacji drewna archeologicznego. W najpowszechniejszym uzyciu sa metody nastepujace: wysuszenie drewna metoda aIkono I owo-eterowa lub metoda zamrozenia i sublimacji a nastepnie stosowanie konserwacji chemicznej. Metoda powolnego suszenia z jednoczesna impregnacja substancjami konserwujacymi, zwana metoda olejowa; konserwacja chemiczna metoda alunowa, polegajaca na wysyceniu drewna stopionym alunem; konserwacja metoda wysycania roztworami poliglikolu etylenowego; konserwacja metoda impregnacji zywicami syntetycznymi polegajaca na dlugotrwalym moczeniu drewna w wodnych lub alkoholowo-wodnych roztworach zywic syntetycznych i dlugotrwalym suszeniu lub suszeniu w prózni.Stosowane sa tu zywice syntetyczne takie jak: rezolowa, mocznikowo-formaldehydowa, melaminowo-for- maldehydowa, fenolowo-formaldehydowa oraz zestawy zywic w mieszankach rozpuszczalników takich jak: alko¬ hol, glikol i zywice rozpuszczalne w wodzie.W ostatnich latach coraz czesciej robione sa próby impregnacji drewna zywicami syntetycznymi rozpusz¬ czalnymi w rozpuszczalnikach organicznych. Powszechnie stosowane metody wykazuja pewne zalety, jednak nie rozwiazuja problemów konserwatorskich w sposób zadawalajacy.Podstawowe wady znanych i stosowanych metod zwiazane sa z nadmierna skurcz Iiwoscia i deformacja, zmianami zabarwienia i chwytu, niecalkowitym zabezpieczeniem przed dzialaniem czynników biologicznych, a w przypadku metody olejowej nadmierna plastyfikacja drewna. Ponadto stosowanie znanych metod wymaga zmudnych i dlugotrwalych zabiegów zwiazanych tak z samym procesem konserwatorskim, jak i procesami wykonczeniowymi, a glównie suszeniem.Celem wynalazku bylo opracowanie szybkiej i nieskomplikowanej metody konserwacji drewna, zwlaszcza archeologicznego, pozbawionej wad sposobów dotychczas stosowanych. Dazono równiez do zachowania zasady o nienaruszalnosci walorów estetycznych zwiazanych z forma, struktura, barwa, wygladem, chwytem oraz zasady odwracalnosci procesu konserwatorskiego.Cel ten z najlepszymi rezultatami osiagnieto stosujac preparaty metoda podwójnej impregnacji: impregna¬ cja I wstepna i impregnacja II wykonczeniowa, polegajacej na uzyciu do konkretnego procesu konserwatorskiego dwóch selektywnie dzialajacych preparatów wytworzonych specjalnie do tego celu.2 130 387 Wytworzone preparaty okreslono odpowiednio do procesu jako impregnaty I i impregnaty II. Impregnacja I wstepna ma na celu calkowite lub prawie calkowite wyparcie wody z drewna i zastapienie jej substancjami nielotnymi pochodzenia organicznego. Zjawisko to pozwala na calkowite wyeliminowanie lub ograniczenie do zadanego minimum skurczu drewna. Odpowiedni sklad impregnatowi pozwala równiez na uzyskanie dodatko¬ wych efektów takich jak zniszczenie flory mikrobiologicznej i zabezpieczenie przed wtórnym dzialaniem niszcza¬ cych czynników biologicznych.W badaniach dobre wyniki uzyskano przy zastosowaniu impregnatu I zlozonego z produktów estryfikacji gliceryny lub glikolu (propylenowego lub etylenowego) i kwasu bornego w zestawieniu z sorbitem lub pentaeryt- rytem i z dodatkiem niewielkiej ilosci alkoholu etylowego lub izopropylowego. Produkty estryfikacji gliceryny lub glikolu i kwasu bornego otrzymano metoda ogrzewania w temperaturze 110-130°C 75-88 czesci wagowych gliceryny lub glikolu i 12-25 czesci wagowych kwasu bornego w czasie 15-5 godzin. Po zakonczeniu reakcji estryfikacji w produkcie zawarte sa rózne estry gliceryny, wolny kwas borny oraz wolna gliceryna.Produkty estryfikacji w ilosci 85-98% zmieszane z sorbitem lub pentaerytrytem w ilosci 2-8% wagowych i alkoholem etylowym lub izopropylowym w ilosci 2-5% wagowych wykazuja doskonala zdolnosc odciagania wody z drewna, dobre wlasciwosci grzybo- i owadobójcze oraz jako substancje nielotne pozostaja na stale w drewnie, wypelniajac w nim komórki i przestrzenie miedzykomórkowe.Drewno archeologiczne zaimpregnowane tym impregnatem i suszone przez wiele dni w suszarce po utracie zawartych w niewielkiej ilosci czesci lotnych glównie alkoholu i resztek wody, nie wykazuje dalszych ubytków wagi, ma niezniszczona fakture i chwyt oraz lekko rozjasniony kolor. Nie wykazuje zadnych tendencji do skurczu i pekniec nawet przy dlugotrwalym dzialaniu podwyzszonych temperatur.Podobne wyniki otrzymano stosujac jako impregnat I, preparat zlozony z gliceryny lub glikolu propyleno¬ wego w ilosci 75-85% wagowych, 30% roztworu wodnego abietynianu sodu w ilosci 8-15% wagowych, sorbitu lub pentaerytrytu w ilosci 2-8% wagowych i alkoholu etylowego lub izopropylowego w ilosci 2-5% wagowych.Przy stosowaniu do impregnacji I, preparatu o tym skladzie celowym jest uzycie w impregnacie II czynnika zakwaszajacego. Moze nim byc kwas salicylowy lub benzoesowy, które to kwasy powoduja zmiane pH wprowa¬ dzonych do drewna substancji impregnujacych i przejscie z pH alkalicznego na pH kwasne. Zachodzace pod wplywem zmian pH reakcje chemiczne w drewnie powoduja wytracenie wolnego kwasu abietynowego (kalafonii) co wplywa korzystnie na proces konserwacji.Szczególowy sklad dwóch impregnatów I do impregnacji I wstepnej obrazuja nizej podane-przyklady: Przyklad I: gliceryna - 75,0% wagowych, kwas borny - 20,0% wagowych, sorbit - 3,0% wagowych, al¬ kohol etylowy - 2,0% wagowych.Przyklad II: gliceryna - 85,0% wagowych, 30% roztwór wodny abietynianu sodu - 10,0% wagowych, pentaerytryt - 3,0% wagowych, alkohol izopropylowy - 2,0% wagowych.Impregnacja I jest procesem calkowicie odwracalnym poniewaz wszystkie skladniki kompozyqi impregna¬ tów sa rozpuszczalne w wodzie. Zjawisko wymywalnosci przez wode niweluje sie lub eliminuje calkowicie w procesie impregnacji 11 - wykonczeniowej.Celem impregnacji II jest pelna stabilizacja drewna, wzmocnienie jego struktury oraz nadanie cech hydrofobowych. Impregnacje II -wykonczeniowa prowadzi sie przy uzyciu jednego z szesciu specjalnie opraco¬ wanych impregnatów wytwarzanych na bazie róznych zywic syntetycznych, uzytych w ilosci 15-50% wagowych liczac w stosunku do calej kompozycji.Zywice syntetyczne uzywane do wytwarzania impregnatów II powinny byc rozpuszczalne w rozpuszczal¬ nikach organicznych. Ilosc uzytych rozpuszczalników wynosi 35-65% wagowych liczonych w stosunku do calej kompozycji. Stwierdzono, ze stosowanie roztworów z czystych zywic syntetycznych nie daje zadawalajacych rezultatów w zakresie twardosci, elastycznosci, wodoodpornosci i trwalosci w czasie, a poza tym z reguly czyni proces impregnacji nieodwracalnym, poniewaz zywice syntetyczne po spolimeryzowaniu w drewnie sa nieroz¬ puszczalne badz bardzo trudno rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych. Z tych wzgledów, kazda z zywic syntetycznych uzytych do kompozycji w impregnatach, modyfikowano i uszlachetniano plastyfikatorami i czynnikami regulujacymi wlasnosci fizyczno-chemiczne i mechaniczne oraz odpornosciowe na wode i starzenie.Badania wykazaly, ze dobrymi substancjami modyfikujacymi sa oleje roslinne w ilosci 5-15% wagowych.Kwas abjetynowy w ilosci 5-20% wagowych i kwas salicylowy lub benzoesowy w ilosci 0,2-1,5% wagowych.Wypróbowanym plastyfikatorem okazal sie ftalan dwubutylu lub dwuoktylu uzyty w ilosci 3-15% wagowych.Kwas abietynowy (kalafonia) wykazuje ponadto wlasnosci konserwujace drewno. Korzystne dzialanie kwasu salicylowego lub benzoesowego wystepuje szczególnie wyraznie w przypadku prowadzenia procesu konserwa¬ cji II, w powiazaniu z impregnacja przy uzyciu impregnatu I z udzialem abietynianu sodu. Rodzaj i ilosc substan¬ cji modyfikujacych zywice syntetyczne, pozwalaja na znaczna regulacje wlasnosci fizyko-chemicznych, mecha¬ nicznych oraz odpornosciowych na wode i starzenie. Wkomponowane w impregnat 11 substancje modyfikujace pozwalaja równiez na czesciowe lub calkowite odwrócenie procesu konserwatorskiego.Do wytwarzania impregnatów II uzyto nastepujacych zywic syntetycznych: zywica melaminowo-formalde- hydowa rozpuszczalna w alkoholu butylowym (melolok), zywice fenolowo-formaldehydowe modyfikowane (Chemosil), zywice poliestrowe, w tym równiez samoemulgujace (polimale). zywice epoksydowe (epidiany), zywice gliptalowe modyfikowane olejem lnianym (ftalaki) oraz zywice poliuretanowe. Wytwarzanie impregnatów130 387 3 (Chemosil), zywice poliestrowe, w tym równiez samoemulgujace (polimale). zywice epoksydowe (epidiany), zywice gliptalowe modyfikowane olejem lnianym (ftalaki) oraz zywice poliuretanowe. Wytwarzanie impregnatów do impregnacji II - wykonczeniowej polega na rozpuszczeniu odpowiednich ilosci zywicy syntetycznej oraz subs¬ tancji modyfikujacych w selektywnie dzialajacych rozpuszczalnikach organicznych lub mieszaninie odpowied¬ nich rozpuszczalników.Szczególowy sklad i sposób wytwarzania szesciu przebadanych impregnatów przedstawiaja nizej podane przyklady: Przyklad III: Impregnatu na bazie zywicy melaminowo-formaldehydowej (Melolak BK 15 czesci wagowych kalafonii rozpuszcza sie na goraco w temperaturze 70-90°C w 50 czesciach wagowych terpentyny i po oziebieniu do temperatury 30-40°C dodaje sie 5 czesci wagowe oleju lnianego, 30 czesci wagowe 50% roztworu zywicy melaminowo-formaldehydowej w alkoholu butylowym (Melolak B) i 0,5 czesci wagowe kwasu salicylowe¬ go. Calosc miesza sie do momentu ujednolicenia sie roztworów.Przyklad IV: 10 czesci wagowych kalafonii rozpuszcza sie na goraco w temperaturze 70-90°C w 60 czesciach wagowych terpentyny po oziebieniu do temperatury okolo 60°C dodaje sie 10 czesci wagowych oleju lnianego i 20 czesci wagowych zywicy poliestrowej (Polimal) i 0,5 czesci wagowe kwasu salicylowego. Calosc dokladnie miesza sie az do calkowitego rozpuszczenia sie wszystkich skaldników. Impregnat stosuje sie z utwar¬ dzaczem dodanym przed impregnacja badz utwardzaczem rozpuszczonym w rozpuszczalniku organicznym (ter¬ pentyna, benzyna do lakierów, solwentnafta) i stosowanym po zakonczeniu procesu impregnacji.Przyklad V: Impregnat II na bazie zywicy fenolowo-formaldehydowej modyfikowanej (Chemosil). 20 czesci wagowych kalafonii rozpuszcza sie na goraco w temperaturze 60-100°C w 45 czesciach wagowych terpen¬ tyny i po oziebieniu do temperatury okolo 50°C dodaje sie 5 czesci wagowych oleju lnianego oraz 30 czesci wagowe Chemosilu i 0,5 czesci wagowych kwasu benzoesowego. Calosc miesza sie az do rozpuszczenia sie wszystkich skladników. Impregnat stosuje sie z utwardzaczem dodanym do roztworu przed impregnacja badz z utwardzaczem rozpuszczonym w rozpuszczalniku organicznym i stosowanym po zakonczeniu procesu impreg¬ nati.Przyklad VI: Impregnat na bazie zywic gliptalowych modyfikowanych (Ftalak R-60). 15 czesci wago¬ wych kalafonii rozpuszcza sie w temperaturze 60-100°C w 45 czesciach terpentyny i po oziebieniu do tempera¬ tury okolo 60°C dodaje sie 40 czesci wagowe ftalaku R-60 i 0,5 czesci wagowe kwasu salicylowego. Calosc miesza sie az do momentu ujednolicenia sie roztworu.Przyklad VII: Impregnat na bazie zywic epoksydowych (Epidian). 10 czesci wagowych kalafonii rozpuszcza sie w temperaturze 60-90°C w 40 czesciach wagowych solwentnafty i 6 czesciach wagowych miesza¬ niny mono, dwu i trójchlorobenzenów. Po oziebieniu roztworu do temperatury okolo 40°C dodaje sie 10 czesci wagowych oleju lnianego, 4 czesci wagowe alkoholu buty Iowego i 20 czesci wagowych epidianu 5 i 0,5 czesci wagowe kwasu salicylowego. Calosc miesza sie az do rozpuszczenia sie wszystkich skladników. Impregnat stosuje sie z utwardzaczem dodawanym przed impregnacja badz utwardzaczem rozpuszczonym w rozpuszczalni¬ ku organicznym (solwentnafta) i stosowanym po zakonczeniu procesu impregnacji.Przyklad VIII: Impregnat na bazie zywicy poliuretanowej. 15 czesci wagowych kalafonii rozpuszcza sie na goraco w temperaturze 60-90°C w 25 czesciach wagowych terpentyny, 20 czesciach wagowych solwent¬ nafty i 15 czesciach wagowych mieszaniny mono, dwu i trójchlorobenzenów. Po oziebieniu do temperatury okolo 40°C daje sie 5 czesci wagowych oleju lnianego lub ftalan dwubutylu i 20 czesci wagowych zywicy poliuretanowej, 0,5 czesci wagowych kwasu benzoesowego. Calosc miesza sie do momentu ujednolicenia sie roztworu. Impregnat stosuje sie z utwardzaczem dodawanym badz utwardzaczem rozpuszczonym w rozpuszczal¬ niku organicznym i stosowanym po zakonczeniu procesu impregnacji.Proces impregnacji drewna metoda wedlug wynalazku polega na wysyceni u suchego lub mokrego drewna oczyszczonego uprzednio impregnatem I, którego sklad przedstawia przyklad I i II. W zaleznosci od rodzaju drewna, stopnia jego zniszczenia, ksztaltu i wielkosci proces impregnacji I prowadzi sie sposobem kapieli lub zwilzania powierzchni drewna w normalnych warunkach temperatury i w czasie 2-7 dni. Szybszy przebieg impreg¬ nacji ma miejsce w przypadku podwyzszenia temperatury do 60-80°C. W tych warunkach impregancja przebiega w czasie od kilku godzin do 2 dni. W podwyzszonej temperaturze znaczna czesc wody wylugowanej z drewna odparowuje i nie rozciencza impregnatu co umozliwia stosowanie reszty impregnatu do wielokrotnych operacji.Po zakonczeniu impregnacji I resztki impregnatu na drewnie oplukuje sie woda, a drewno pozostawia sie do przeschniecia na okres 1-2 dni. Po odparowaniu czesci lotnych z drewna prowadzi sie proces impregnacji II - wykonczeniowej w jednym z impregnatów opisanych w przykladach lll-VIII. Rodzaj impregnatu dobiera sie w zaleznosci od rodzaju drewna i stopnia jego zniszczenia. Proces impregnacji II prowadzi sie sposobem kapieli w normalnych warunkach temperatury i w czasie 1-7 dni. Zaimpregnowane drewno oplukuje sie rozpuszczalni¬ kiem organicznym i pozostawia do calkowitegowyschniecia. ^ W przypadku uzycia impregnatu II na bazie zywicy chemoutwardzalnej, zamiast oplukiwania drewna roz¬ puszczalnikiem organicznym, zanurza sie w stezonym roztworze 10-35% utwardzacza w rozpuszczalniku orga-4 130 387 nicznym na czas 1-5 godzin i po wyjeciu suszy sie w normalnej lub podwyzszonej temperaturze. Utwardzacz w ilosci zaleconej przez katalogi moze byc dodawany równiez do roztworu impregnatu tuz przed rozpoczeciem impregnacji.Metoda wedlug wynalazku moze znalezc zastosowanie do konserwacji drewna archeologicznego, jak rów¬ niez do konserwacji wielu elementów i przedmiotów z drewna zabytkowego.Zastrzezenie patentowe . ' Sposób konserwacji drewna, zwlaszcza archeologicznego polegajacy na impregnacji chemicznej, zna¬ mienny tym, ze konserwacje prowadzi sie metoda podwójnej impregnacji to znaczy impregnacji I - wstep¬ nej i impregnacji II -wykonczeniowej, przy czym do impregnacji I stosuje sie impregnaty zlozone z produktów estryfikacji gliceryny lub glikoli i kwasu bornego w ilosci 85-98% wagowych w kompozycji z sorbitem lub penta- erytrytem w ilosci 2-8% wagowych i alkoholem etylowym jub izopropylowym w ilosci 2-5% wagowych albo 75-90% wagowych gliceryny, okolo 30% roztworu wodnego abietynianu sodu w ilosci 8-15% wagowych, sorbitu lub pentaerytrytu w ilosci 2-8% wagowych i alkoholu etylowego lub izopropylowego w ilosci 1-5% wagowych, a do impregnacji II stosuje sie impregnaty zlozone z rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach organicznych zywic syntetycznych, takich jak melaminowo-formaldehydowa modyfikowana w ilosci 15-45% wagowych, fenolo- wo-formaldehydowa modyfikowana w ilosci 20-50% wagowych, poliestrowa w ilosci 10-30% wagowych, gliptalo- wa modyfikowana w ilosci 20-50% wagowych, epoksydowa w ilosci 10-30% wagowych i poliuretanowa w ilosci 10-35% wagowych oraz substancji modyfikujacych i plastyfikujacych, przy czym jako substancje modyfikujace stosuje sie kalafonie (kwas abietynowy) w ilosci 5-20% wagowych, oleje roslinne, korzystnie olej lniany w ilosci 5-15% wagowych i kwas salicylowy lub benzoesowy w ilosci 0,2-1,5% wagowych a jako substancje plastyfikujace ftalan dwu buty I u lub dwuoktylu w ilosci 3-15% wagowych oraz rozpuszczalniki organiczne takie jak terpentyna, solwentnafta, mieszanina mono, dwu i trójchlorobenzenów w ilosci 35-65% wagowych z dodatkiem utwardzaczy zywic chemoutwardzalnych lub traktuje 10-35% roztworem utwardzacza a w rozpuszczalniku organicznym po zakonczeniu procesu impregnacji II.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Ona 100 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe . ' Sposób konserwacji drewna, zwlaszcza archeologicznego polegajacy na impregnacji chemicznej, zna¬ mienny tym, ze konserwacje prowadzi sie metoda podwójnej impregnacji to znaczy impregnacji I - wstep¬ nej i impregnacji II -wykonczeniowej, przy czym do impregnacji I stosuje sie impregnaty zlozone z produktów estryfikacji gliceryny lub glikoli i kwasu bornego w ilosci 85-98% wagowych w kompozycji z sorbitem lub penta- erytrytem w ilosci 2-8% wagowych i alkoholem etylowym jub izopropylowym w ilosci 2-5% wagowych albo 75-90% wagowych gliceryny, okolo 30% roztworu wodnego abietynianu sodu w ilosci 8-15% wagowych, sorbitu lub pentaerytrytu w ilosci 2-8% wagowych i alkoholu etylowego lub izopropylowego w ilosci 1-5% wagowych, a do impregnacji II stosuje sie impregnaty zlozone z rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach organicznych zywic syntetycznych, takich jak melaminowo-formaldehydowa modyfikowana w ilosci 15-45% wagowych, fenolo- wo-formaldehydowa modyfikowana w ilosci 20-50% wagowych, poliestrowa w ilosci 10-30% wagowych, gliptalo- wa modyfikowana w ilosci 20-50% wagowych, epoksydowa w ilosci 10-30% wagowych i poliuretanowa w ilosci 10-35% wagowych oraz substancji modyfikujacych i plastyfikujacych, przy czym jako substancje modyfikujace stosuje sie kalafonie (kwas abietynowy) w ilosci 5-20% wagowych, oleje roslinne, korzystnie olej lniany w ilosci 5-15% wagowych i kwas salicylowy lub benzoesowy w ilosci 0,2-1,5% wagowych a jako substancje plastyfikujace ftalan dwu buty I u lub dwuoktylu w ilosci 3-15% wagowych oraz rozpuszczalniki organiczne takie jak terpentyna, solwentnafta, mieszanina mono, dwu i trójchlorobenzenów w ilosci 35-65% wagowych z dodatkiem utwardzaczy zywic chemoutwardzalnych lub traktuje 10-35% roztworem utwardzacza a w rozpuszczalniku organicznym po zakonczeniu procesu impregnacji II. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Ona 100 zl PL