PL235395B1 - Preparation for preservation of archaeological wood and method for preservation of wood - Google Patents
Preparation for preservation of archaeological wood and method for preservation of wood Download PDFInfo
- Publication number
- PL235395B1 PL235395B1 PL423339A PL42333917A PL235395B1 PL 235395 B1 PL235395 B1 PL 235395B1 PL 423339 A PL423339 A PL 423339A PL 42333917 A PL42333917 A PL 42333917A PL 235395 B1 PL235395 B1 PL 235395B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- wood
- archaeological
- wet
- formulation according
- preservation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Niniejszy wynalazek dotyczy preparatu do konserwacji mokrego drewna archeologicznego i zabytkowego, w szczególności drewnianych artefaktów wydobytych ze środowiska o wysokiej wilgotności, w szczególności z wody, gleby lub torfu. Wynalazek dotyczy również sposobu konserwacji mokrego drewna archeologicznego i zabytkowego preparatem według wynalazku. Konserwacja drewna preparatem według wynalazku ma na celu zapobieganie deformacjom, będącym konsekwencją powolnego lub przyspieszonego jego suszenia.The present invention relates to a preparation for the preservation of wet archaeological and historic wood, in particular wooden artifacts extracted from a high humidity environment, in particular from water, soil or peat. The invention also relates to a method of preserving wet archaeological and historic wood with the preparation according to the invention. The preservation of wood with the preparation according to the invention is aimed at preventing deformations resulting from its slow or accelerated drying.
Głównym celem konserwacji mokrego drewna archeologicznego jest zapobieganie jego deformacjom, powstającym na skutek kolapsu ścian komórkowych w trakcie procesu suszenia. Istotna jest również konieczność zachowania oryginalnego wyglądu drewnianego zabytku. Zabieg konserwacji nie może przy tym osłabiać właściwości mechanicznych obiektu. Pożądane jest nawet wzmocnienie wytrzymałości mechanicznej drewna.The main purpose of the conservation of wet archaeological wood is to prevent its deformation resulting from the collapse of cell walls during the drying process. It is also important to maintain the original appearance of a wooden monument. The maintenance procedure must not weaken the mechanical properties of the object. It is even desirable to strengthen the mechanical strength of the wood.
Na skutek korozji fizycznej, chemicznej i biologicznej drewniane obiekty zabytkowe tracą zarówno swoje właściwości fizyczne, jak i walory estetyczno-artystyczne. Jeśli procesy te nie zostaną świadomie powstrzymane przez zastosowanie właściwych działań konserwatorskich, z czasem zaczynają one zagrażać istnieniu historycznych obiektów zabytkowych. Bogactwo, jakim są materialne dowody historii związane z działalnością człowieka, jest niezwykle zróżnicowane, dlatego też nie ma uniwersalnych metod jego konserwacji.As a result of physical, chemical and biological corrosion, historic wooden buildings lose both their physical properties and aesthetic and artistic values. If these processes are not consciously stopped by the application of appropriate conservation measures, with time they begin to threaten the existence of historical monuments. The wealth of material evidence of history related to human activity is extremely diverse, therefore there are no universal methods of its conservation.
Konserwacja drewnianych obiektów zabytkowych stanowi wyjątkowo trudne i złożone zagadnienie z pogranicza nauki, estetyki i sztuki. Obiekty tego rodzaju są zazwyczaj wyjątkowo kruche i nietrwałe z uwagi na zaawansowany stopień zniszczenia, spowodowany głównie działaniem czynników biotycznych, tj. przede wszystkim aktywnością grzybów rozkładających tkankę drzewną, rozwojem bakterii i owadów w niej żerujących. W związku z tym, jak ujawniono na przykład w artykule Tuduce-Traistaru i in. 2010, w konserwacji zabytków drewnianych absolutnym priorytetem jest ich konsolidacja, czyli zachowanie integralności fizycznej drewna, przy jednoczesnym zachowaniu autentyczności obiektów.Conservation of wooden historic buildings is an extremely difficult and complex issue on the border of science, aesthetics and art. Objects of this type are usually extremely fragile and unstable due to the advanced degree of destruction, caused mainly by the action of biotic factors, i.e. primarily by the activity of fungi decomposing the wood tissue, the development of bacteria and insects feeding therein. Accordingly, as disclosed, for example, in the article by Tuduce-Traistaru et al. 2010, in the conservation of wooden monuments, their absolute priority is their consolidation, i.e. preserving the physical integrity of the wood, while maintaining the authenticity of the objects.
Zabytki archeologiczne to zarówno te świeżo pozyskane ze stanowisk archeologicznych, jak również eksponowane w muzeach i zakonserwowane wiele lat wcześniej z użyciem różnego rodzaju środków i metod. Obiekty świeżo pozyskane z wody czy z gruntu, dla skutecznego wzmocnienia i zachowania stabilności wymiarowej, wymagają możliwości wprowadzenia preparatów konserwujących do drewna mokrego. Z kolei zabytki konserwowane wcześniej niejednokrotnie wymagają rekonserwacji czy nawet usunięcia wcześniej zastosowanych substancji, by uchronić tkankę drzewną przed dalszym rozkładem lub uzyskać bardziej satysfakcjonujące efekty estetyczne. Jeszcze inny problem stanowią obiekty archeologiczne, które na skutek badań najpierw odkopano, a po zakończeniu prac ziemnych ponownie zasypano. Wykazano, iż tego typu praktyki negatywnie wpływają na kondycję historycznego drewna, ponieważ w wyniku zaburzenia warunków anaerobowych oraz naturalnej równowagi wilgotnościowej dochodzi do wtórnego rozwoju grzybów i bakterii, co prowadzi do destrukcji tkanki drzewnej.Archaeological monuments are both those freshly acquired from archaeological sites, as well as exhibited in museums and preserved many years earlier with the use of various means and methods. Objects freshly harvested from water or soil, for effective reinforcement and maintaining dimensional stability, require the possibility of introducing preservatives into wet wood. On the other hand, previously preserved monuments often require restoration or even removal of previously used substances in order to protect the wood tissue from further decomposition or to obtain more satisfactory aesthetic effects. Archaeological objects, which were first excavated as a result of research, and then filled up again after completion of the earthworks, pose another problem. It has been shown that this type of practice negatively affects the condition of historical wood, because as a result of disturbing anaerobic conditions and natural moisture balance, the secondary development of fungi and bacteria occurs, which leads to the destruction of wood tissue.
Do najczęściej dotychczas stosowanych metod konserwacji drewna archeologicznego należą między innymi: suszenie metodą alkoholowo-eterową, suszenie liofilizacyjne, tj. wymrażanie i sublimacja, powolne suszenie wraz z konserwacją olejem, metoda ałunowa, metoda konserwacji glikolem polietylenowym (PEG), metoda impregnacji żywicami syntetycznymi (rezolową, mocznikowo-formaldehydową) w mieszankach rozpuszczalników (alkohol, glikol, woda). Zapobieganie deformacjom drewna archeologicznego, powstającym na skutek kolapsu ścian komórkowych w trakcie procesu suszenia, możliwe jest również dzięki innym metodom opisanym w patentach.The most frequently used methods of archaeological wood preservation include: alcohol-ether drying, freeze drying, i.e. freezing and sublimation, slow drying with oil preservation, alum method, polyethylene glycol (PEG) preservation method, synthetic resin impregnation method ( resole, urea-formaldehyde) in mixtures of solvents (alcohol, glycol, water). Preventing deformation of archaeological wood resulting from the collapse of cell walls during the drying process is also possible thanks to other methods described in patents.
Przykładowo w opisie PL 130 387 ujawniono opis impregnacji chemicznej z zastosowaniem produktów ekstryfikacji gliceryny lub glikoli w mieszaninie z kwasem bornym.For example, PL 130 387 discloses a chemical impregnation with the use of the products of the extrification of glycerin or glycols in a mixture with boric acid.
Z kolei w opisie US 5789087 oraz US 6432553 ujawniono metodę konserwacji przy użyciu glikolu polietylenowego jako środka konserwującego oraz sposób zapobiegania negatywnemu działaniu glikolu na konserwowany materiał.In turn, US 5789087 and US 6432553 disclose a method of preservation using polyethylene glycol as a preservative and a method of preventing the negative effects of glycol on the preserved material.
W chwili obecnej najbardziej popularnym środkiem do konserwacji mokrego drewna archeologicznego jest glikol polietylenowy (PEG), doskonale rozpuszczalny zarówno w wodzie, jak i w alkoholach (etanol, metanol czy izopropanol). PEG, zastępując cząsteczki wody, ma zdolność penetrowania w głąb zdegradowanej tkanki drzewnej, wzmacniając jej strukturę i poprawiając stabilność wymiarową [Jensen i Schnell 2005]. Niestety w warunkach wysokiej wilgotności powietrza (powyżej 80%) higroAt present, the most popular preservative of wet archaeological wood is polyethylene glycol (PEG), perfectly soluble in both water and alcohols (ethanol, methanol or isopropanol). PEG, replacing water molecules, has the ability to penetrate deep into degraded wood tissue, strengthening its structure and improving dimensional stability [Jensen and Schnell 2005]. Unfortunately, in conditions of high air humidity (above 80%) it is hygro
PL 235 395 Β1 skopijność PEG gwałtownie wzrasta, w efekcie czego zaimpregnowane nim drewno bardzo intensywnie chłonie wodę. Prowadzi to do jego silnego spęcznienia i pękania [Olek i in. 2016], W warunkach oddziaływania wody ciekłej, rozpuszczalny w wodzie PEG ulega wymyciu. Drewno pozbawione substancji konsolidującej nieodwracalnie pęka, kurczy się i deformuje [Smith 2003], Wykazano ponadto, iż PEG może reagować z innymi związkami chemicznymi, m.in. związkami żelaza i siarki, często obecnymi w drewnie archeologicznym. W efekcie reakcji utleniania powstają niskocząsteczkowe kwasy organiczne (kwas mrówkowy, glikolowy, szczawiowy), powodujące zarówno depolimeryzację samego glikolu polietylenowego, jak i postępującą degradację zakonserwowanego nim obiektu, co opisano w artykule Almkvist 2013, Almkvist i Persson 2007, Sandstróm i in. 2005],PL 235 395 Β1 the ability of PEG increases rapidly, as a result of which the impregnated wood absorbs water very intensively. This leads to its strong swelling and cracking [Olek et al. 2016], Under the influence of liquid water, water-soluble PEG is washed out. Wood deprived of a consolidating substance cracks irreversibly, shrinks and deforms [Smith 2003]. It has also been shown that PEG can react with other chemical compounds, including iron and sulfur compounds, often present in archaeological wood. As a result of the oxidation reaction, low molecular weight organic acids (formic, glycolic, oxalic acid) are formed, causing both the depolymerization of polyethylene glycol itself and the progressive degradation of the object preserved with it, as described in the article by Almkvist 2013, Almkvist and Persson 2007, Sandstróm et al. 2005],
Najważniejsze wady dotychczas stosowanych metod konserwacji drewna archeologicznego to: nadmierny skurcz objętościowy i liniowy drewna w wyniku suszenia, prowadzący do deformacji pierwotnego kształtu obiektu, znacząca zmiana barwy względem naturalnej, niedostateczna ochrona przed korozją biologiczną i chemiczną, nadmierna higroskopijność prowadząca do zmian objętościowych i w wyniku tego pękania przy zmiennej wilgotności otoczenia, nadmierne uplastycznienie drewna, niepożądany wzrost ciężaru impregnowanego drewna, czas trwania konserwacji (żmudne i długotrwałe zabiegi związane z samym procesem konserwatorskim, jak i procesami wykończeniowymi, tj. suszeniem).The most important disadvantages of the archaeological wood preservation methods used so far are: excessive volumetric and linear shrinkage of wood as a result of drying, leading to deformation of the original shape of the object, significant color change in relation to the natural one, insufficient protection against biological and chemical corrosion, excessive hygroscopicity leading to volume changes and as a result cracking with changing ambient humidity, excessive plasticization of wood, undesirable increase in weight of impregnated wood, duration of maintenance (tedious and long-lasting treatments related to the conservation process itself, as well as finishing processes, i.e. drying).
Nieoczekiwanie stwierdzono, że potencjalną alternatywą dla PEG są niektóre związki krzemoorganiczne, w tym alkoksysilany. Do tej pory stosowane były one głównie w celu zwiększania trwałości drewna współczesnego, ograniczając jego hydrofilowość, a tym samym również podatność na biodegradację [Donath i in. 2006, Donath i in. 2007, Hill i in. 2004, Mazela i in. 2014, Mai i in. 2004, Panov i in. 2009, Tshabalala i in. 2003, Xie i in. 2010], Dzięki obecności grup reaktywnych, związki te mogą tworzyć z powierzchnią drewna trwałe wiązania Si-O-C i Si-O-Si, obniżając jego hydrofilowość, a co za tym idzie, eliminując niepożądane cechy tego materiału, jak na przykład podatność na korozję biologiczną [Cappelletto i in. 2013], Drewno nasycone roztworem alkoksysilanów wykazuje odporność wobec grzybów rozkładu brunatnego. Potwierdzono również pozytywne działanie związków krzemoorganicznych na stabilizację wymiarową modyfikowanego nimi drewna [Smith 2002, Tejedor 2010], Alkoksysilany hydrolizują i kondensują zazwyczaj w środowisku wodnym, zatem w połączeniu z działaniem hydrofobizującym i fungistatycznym, potencjalnie stanowią skuteczne rozwiązanie w konserwacji mokrego drewna archeologicznego, będąc alternatywą dla tradycyjnie stosowanych środków, takich jak glikole polietylenowe. Zawartość wody w drewnie zapewnia hydrolizę alkoksysilanów i związanie ich w tkance drzewnej, zapobiegając w ten sposób kolapsacji ścian komórkowych, a co za tym idzie, pękaniu i deformacjom drewna. Chemiczne związanie silanów z drewnem, w przeciwieństwie do dotychczas stosowanych rozwiązań, zapobiega ich wypłukiwaniu, dzięki czemu zabezpieczenie drewna archeologicznego przed wysychaniem i rozkładem biologicznym jest trwałe i skuteczne. Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości, w tym możliwość funkcjonalizacji, alkoksysilany, a także inne organofunkcyjne silany oraz organofunkcyjne siloksany, okazują się być efektywnymi związkami służącymi stabilizacji wymiarowej, a przez to konserwacji mokrego drewna archeologicznego.It has surprisingly been found that certain organosilicon compounds, including alkoxysilanes, are potential alternatives to PEG. Until now, they have been used mainly to increase the durability of contemporary wood, limiting its hydrophilicity, and thus also biodegradability [Donath et al. 2006, Donath et al. 2007, Hill et al. 2004, Mazela et al. 2014, Mai et al. 2004, Panov et al. 2009, Tshabalala et al. 2003, Xie et al. 2010], Due to the presence of reactive groups, these compounds can form permanent Si-OC and Si-O-Si bonds with the wood surface, reducing its hydrophilicity, and thus eliminating undesirable features of this material, such as susceptibility to biological corrosion [Cappelletto et al. 2013], Wood saturated with alkoxysilane solution shows resistance to brown decomposition fungi. The positive effect of organosilicon compounds on the dimensional stabilization of the wood modified with them has also been confirmed [Smith 2002, Tejedor 2010]. Alkoxysilanes usually hydrolyze and condense in an aqueous environment, therefore, in combination with a hydrophobic and fungistatic effect, they potentially constitute an effective solution in the conservation of wet archaeological wood, being an alternative for traditionally used agents such as polyethylene glycols. The water content of the wood ensures the hydrolysis of the alkoxysilanes and their binding in the wood tissue, thus preventing the collapsing of the cell walls, and thus the cracking and deformation of the wood. Chemical bonding of silanes with wood, in contrast to the solutions used so far, prevents their rinsing, thanks to which the protection of archaeological wood against drying and biological decomposition is durable and effective. Due to their unique properties, including the possibility of functionalisation, alkoxysilanes, as well as other organofunctional silanes and organofunctional siloxanes, turn out to be effective compounds for dimensional stabilization and thus conservation of wet archaeological wood.
Efekt wzmocnienia drewna zależy od rozmieszczenia preparatu w elementach morfologicznych i mechanizmu związania z drewnem. Znane są dwie możliwości rozmieszczenia preparatu w strukturze drewna. W pierwszym przypadku polimer o dużej cząsteczce przenika jedynie do wnętrza komórek, natomiast w drugim przypadku polimer o małej cząsteczce lub monomer lokuje się we wnętrzu komórek i w ścianie komórkowej. Pierwszy przypadek dotyczy polimerów wielkocząsteczkowych, które wypełniają przestrzenie wolne w drewnie i w ten sposób zapobiegają zjawisku kolapsacji zdegradowanych komórek drewna. Drugi przypadek, choć daje oczekiwane zachowanie pierwotnego kształtu obiektu, powoduje znaczny wzrost masy drewna.The effect of wood strengthening depends on the distribution of the preparation in the morphological elements and the mechanism of bonding to the wood. There are two known possibilities of distributing the preparation in the wood structure. In the former case, the large molecule polymer only penetrates inside the cells, while in the latter case the small molecule polymer or monomer is deposited inside the cells and in the cell wall. The first case concerns high-molecular polymers which fill the free spaces in the wood and thus prevent the phenomenon of collapsing degraded wood cells. The second case, although it gives the expected preservation of the original shape of the object, causes a significant increase in the mass of the wood.
Celem wynalazku było opracowanie preparatu do konserwacji drewna archeologicznego i zabytkowego, pozbawionego wad preparatów dotychczas stosowanych. Celem było również zachowanie zasady o nienaruszalności walorów estetycznych związanych z formą, strukturą, barwą oraz, w określonym zakresie, zasady odwracalności procesu konserwatorskiego.The aim of the invention was to develop a preparation for the conservation of archaeological and historic wood, free from the disadvantages of preparations previously used. The aim was also to preserve the principle of inviolability of aesthetic values related to form, structure, color and, to a certain extent, the principle of reversibility of the conservation process.
Preparat do konserwacji mokrego drewna archeologicznego i zabytkowego według wynalazku zawiera organofunkcyjny silan o wzorze ogólnym 1 (RO)sSi(CH2)3Z (wzór ogólny 1) gdzie R oznacza CH3 lub C2H5, a Z oznacza SH albo SCN albo S4(CH2)3Si(OR)3, rozpuszczony w rozpuszczalniku organicznym, korzystnie wybranym spośród alkoholi, ketonów i węglowodorówThe preparation for the conservation of wet archaeological and historic wood according to the invention contains an organofunctional silane of the general formula 1 (RO) sSi (CH2) 3Z (general formula 1) where R is CH3 or C2H5, and Z is SH or SCN or S4 (CH2) 3Si ( OR) 3, dissolved in an organic solvent, preferably selected from alcohols, ketones and hydrocarbons
PL 235 395 B1 alifatycznych lub aromatycznych, korzystnie wybranym spośród metanolu, etanolu, propanolu, izopropanolu, acetonu, pentanu, heksanu, toluenu i benzenu.Are aliphatic or aromatic, preferably selected from methanol, ethanol, propanol, isopropanol, acetone, pentane, hexane, toluene and benzene.
Sposób konserwacji mokrego drewna archeologicznego i zabytkowego preparatem do konserwacji mokrego drewna archeologicznego i zabytkowego według wynalazku polega na wprowadzeniu do drewna roztworu organofunkcyjnego silanu o wzorze ogólnym 1 (RO)3Si(CH2)3Z, gdzie R oznacza CH3 lub C2H5, a Z oznacza SH albo SCN albo S4(CH2)3Si(OR)3 i wysuszeniu próbki drewna. Roztwór organofunkcyjnego silanu o wzorze ogólnym 1 wprowadza się do mokrego drewna archeologicznego i zabytkowego dowolną znaną metodą, korzystnie metodą zmiennociśnieniową i/albo poprzez moczenie i/albo poprzez smarowanie. Korzystnie, metoda zmiennociśnieniowa obejmuje co najmniej 4 cykle zmiennego ciśnienia, przy czym każdy cykl obejmuje od -0,05 do -0,1 MPa przez 10 do 60 min, a następnie 0,6 do 1,2 MPa przez 1 do 10 godzin. Korzystnie, metoda zmiennociśnieniowa obejmuje 6 cykli zmiennego ciśnienia, przy czym każdy cykl obejmuje -0,1 MPa przez 30 min, a następnie 1 MPa przez 6 godz. Korzystnie, po nasyceniu drewno suszy się w temperaturze pokojowej przez 1 tydzień. Korzystnie, drewno przed wprowadzeniem roztworu organofunkcyjnego silanu o wzorze ogólnym 1 zostaje poddane dehydratacji, korzystnie w 96% alkoholu etylowym. Zakonserwowane drewno może zostać powtórnie zdeponowane w miejscu wydobycia obiektu lub innym wilgotnym środowisku.The method of conservation of wet archaeological and historic wood with a preparation for the conservation of wet archaeological and historic wood according to the invention consists in introducing into the wood an organofunctional silane solution of the general formula 1 (RO) 3Si (CH2) 3Z, where R is CH3 or C2H5, and Z is SH, or SCN or S4 (CH2) 3Si (OR) 3 and drying the wood sample. The organofunctional silane solution of general formula I is introduced into wet archaeological and historic wood by any known method, preferably by a pressure swing method and / or by soaking and / or by lubrication. Preferably, the pressure swing method comprises at least 4 cycles of alternating pressure, each cycle being from -0.05 to -0.1 MPa for 10 to 60 min, then 0.6 to 1.2 MPa for 1 to 10 hours. Preferably, the pressure swing method comprises 6 cycles of alternating pressure, each cycle of -0.1 MPa for 30 min, then 1 MPa for 6 h. Preferably, after saturation, the wood is dried at room temperature for 1 week. Preferably, the wood is dehydrated, preferably in 96% ethyl alcohol, prior to the introduction of the organofunctional silane solution of general formula I. Preserved wood can be re-deposited at the site of extraction or another humid environment.
Silan w postaci alkoholowego roztworu zostaje wprowadzony do konserwowanego drewna, dzięki czemu proces hydrolizy i kondensacji zachodzi dopiero po wniknięciu roztworu w głąb konserwowanego materiału. Wskutek nasycenia drewna archeologicznego bezpośrednio pochodną organofunkcyjną siloksanu wytworzoną in situ z organofunkcyjnego silanu o wzorze ogólnym 1, uzyskuje się wzmocnienie samych ścian komórkowych, które decydują o wytrzymałości mechanicznej drewna. Wypełniający w drewnie wolne przestrzenie rozpuszczalnik ulega następnie odparowaniu. Taki mechanizm wzmocnienia zdegradowanej tkanki drzewnej jest istotnie różny od sposobu działania rozwiązań dotychczas stosowanych (tj. przede wszystkim PEG). Preparat do konserwacji mokrego drewna archeologicznego i zabytkowego według wynalazku posiada w swojej strukturze ugrupowania umożliwiające wiązanie z włóknami celulozowymi oraz grupy funkcyjne nadające określone właściwości (np. hydrofobowość czy zwiększoną odporność na biodegradację) lub umożliwiające sieciowanie i tym samym poprawę stabilizacji wymiarowej.The silane in the form of an alcoholic solution is introduced into the preserved wood, thanks to which the hydrolysis and condensation process takes place only after the solution penetrates deep into the preserved material. As a result of the impregnation of archaeological wood directly with an organofunctional siloxane derivative generated in situ from an organofunctional silane of the general formula I, the cell walls themselves, which determine the mechanical strength of the wood, are strengthened. The solvent that fills the free spaces in the wood then evaporates. Such a mechanism of strengthening degraded wood tissue is significantly different from the mode of operation of solutions used so far (i.e. primarily PEG). The preparation for the conservation of wet archaeological and historic wood according to the invention has in its structure groups that enable binding with cellulose fibers and functional groups that give specific properties (e.g. hydrophobicity or increased resistance to biodegradation) or enable cross-linking and thus improve dimensional stabilization.
Zaletami preparatu do konserwacji drewna i sposobu konserwacji drewna archeologicznego i zabytkowego według wynalazku jest zapewnienie stabilności wymiarowej drewnianego obiektu, ograniczenie higroskopijności drewna, zwiększenie odporności na biodegradację, zachowanie niskiej masy drewna oraz zachowanie właściwości mechanicznych. Sposób można stosować do konserwacji drewna uprzednio konserwowanego glikolem polietylenowym lub innymi metodami.The advantages of the preparation for wood preservation and the method of preserving archaeological and historic wood according to the invention are ensuring the dimensional stability of a wooden object, limiting the hygroscopicity of wood, increasing its resistance to biodegradation, keeping the wood low and maintaining its mechanical properties. The method can be used for the preservation of wood previously preserved with polyethylene glycol or other methods.
Wynalazek przedstawiono szczegółowo w poniższych przykładach realizacji.The invention is illustrated in detail in the following examples.
P r z y k ł a d IP r z k ł a d I
Preparat do konserwacji drewna otrzymano w wyniku rozcieńczenia 3-merkaptopropylotrimetoksysilanu w alkoholu metylowym do stężenia 50%.The preparation for wood preservation was obtained by diluting 3-mercaptopropyltrimethoxysilane in methyl alcohol to a concentration of 50%.
Do konserwacji wykorzystano drewno archeologiczne, wycięte z przyrdzeniowej części belki wiązowej wydobytej z Jeziora Lednickiego, datowanej na X-XI wiek. Wyniki analizy chemicznej potwierdziły wysoki stopień degradacji badanego drewna. Zawartość celulozy w mokrym drewnie archeologicznym wynosiła 5,1% w warstwach zewnętrznych oraz ok. 7% w warstwie przyrdzeniowej. Świadczyło to o wysokim stopniu zniszczenia tkanki drzewnej. Dla porównania, współczesne drewno wiązu zawiera ok. 50% tego składnika [Unger i in. 2001]. Współczynnik H/L (stosunek holocelulozy do ligniny), uważany jako szczególnie użyteczny wskaźnik stopnia rozkładu drewna [Pizzo i in. 2010], wynosił odpowiednio 0,12 dla warstw zewnętrznych i 0,16 dla warstwy przyrdzeniowej mokrego drewna archeologicznego. Dla współczesnego drewna wiązu wartość ta wynosi 3,31 [Unger i in. 2001]. Niska wartość H/L wskazuje na znaczną degradację badanego drewna, potwierdzając wyniki analizy parametrów fizycznych. Użyte do impregnacji próbki drewna archeologicznego miały wymiary 20x20x10 mm i były poddane uprzedniej dehydratacji w 96% etanolu.Archaeological wood was used for conservation, cut from the crescent part of an elm beam extracted from Lake Lednickie, dating from the 10th-11th century. The results of the chemical analysis confirmed the high degree of degradation of the tested wood. The cellulose content in wet archaeological wood was 5.1% in the outer layers and about 7% in the core layer. It proved a high degree of destruction of the wood tissue. For comparison, contemporary elm wood contains about 50% of this component [Unger et al. 2001]. The H / L ratio (ratio of holocellulose to lignin), considered to be a particularly useful indicator of the degree of decomposition of wood [Pizzo et al. 2010], was respectively 0.12 for the outer layers and 0.16 for the root layer of wet archaeological wood. For modern elm wood, this value is 3.31 [Unger et al. 2001]. The low H / L value indicates a significant degradation of the tested wood, confirming the results of the analysis of physical parameters. The archaeological wood samples used for impregnation had dimensions of 20 x 20 x 10 mm and had been previously dehydrated in 96% ethanol.
Do impregnacji mokrego drewna archeologicznego zastosowano 50% roztwór 3-merkaptopropylotrimetoksysilanu w alkoholu metylowym. Roztwór impregnacyjny wprowadzono do drewna archeologicznego metodą zmiennociśnieniową. Impregnacja ciśnieniowa obejmowała 6 cykli zmiennego ciśnienia (-0,1 MPa przez 30 min, następnie 1 MPa przez 6 godz.), podczas których próbki cały czas zanurzone były w roztworze impregnacyjnym. Po nasyceniu próbki suszono w temperaturzeA 50% solution of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane in methyl alcohol was used to impregnate wet archaeological wood. The impregnation solution was introduced into the archaeological wood using the alternating pressure method. The pressure impregnation consisted of 6 cycles of variable pressure (-0.1 MPa for 30 minutes, then 1 MPa for 6 hours), during which the samples were immersed in the impregnation solution all the time. After saturation, the samples were dried at temperature
PL 235 395 B1 pokojowej przez 1 tydzień. Wszystkie próbki zwymiarowano w trzech kierunkach anatomicznych przed i po impregnacji i po wysuszeniu. W ten sposób obliczono skurcz liniowy oraz współczynnik stabilności wymiarowej (ASE - ang. anti-shrink efficiency). ASE = 100% oznacza, że drewno nie uległo deformacji. Wartości powyżej 100% wskazują na pęcznienie, natomiast poniżej 100% oznaczają kurczenie się drewna. Próbę kontrolną stanowiło drewno archeologiczne niezaimpregnowane. Materiałem referencyjnym było drewno archeologiczne nasycone glikolem polietylenowym, tradycyjnie stosowanym w konserwacji tego rodzaju drewna, dla którego wartości ASE oscylują w granicach 90-100%. ASE dla próbek drewna impregnowanych 50% roztworem metanolowym 3-merkaptopropylotrimetoksysilanu wahał się od 97,4% (ASE dla przekroju poprzecznego) do 98,6% (ASE objętościowy).Room temperature for 1 week. All samples were dimensioned in three anatomical directions before and after impregnation and after drying. In this way, the linear shrinkage and the dimensional stability factor (ASE - anti-shrink efficiency) were calculated. ASE = 100% means that the wood was not deformed. Values above 100% indicate swelling, while values below 100% indicate shrinkage of the wood. The control sample was non-impregnated archaeological wood. The reference material was archaeological wood saturated with polyethylene glycol, traditionally used in the conservation of this type of wood, for which the ASE values range from 90-100%. The ASE for wood samples impregnated with 50% methanolic solution of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane ranged from 97.4% (ASE for cross-section) to 98.6% (ASE by volume).
P r z y k ł a d IIP r z x l a d II
Preparat do konserwacji drewna otrzymano w wyniku rozcieńczenia bis[3-(trietoksysilylo)propylo]tetrasiarczku w alkoholu etylowym do stężenia 60%. Do konserwacji wykorzystano drewno archeologiczne opisane w Przykładzie I.The preparation for wood preservation was obtained by diluting bis [3- (triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide in ethyl alcohol to a concentration of 60%. The archaeological wood described in Example 1 was used for conservation.
Do impregnacji mokrego drewna archeologicznego zastosowano 60% roztwór bis[3-(trietoksysilylo)propylo]tetrasiarczku w alkoholu etylowym. Roztwór impregnacyjny wprowadzono do drewna archeologicznego metodą zmiennociśnieniową. Impregnacja ciśnieniowa obejmowała 6 cykli zmiennego ciśnienia (-0,1 MPa przez 30 min, następnie 1 MPa przez 6 godz.), podczas których próbki cały czas zanurzone były w roztworze impregnacyjnym. Po nasyceniu próbki suszono w temperaturze pokojowej przez 1 tydzień. Otrzymane próbki wymiarowano jak w Przykładzie I. ASE dla próbek drewna impregnowanych 60% etanolowym roztworem bis[3-(trietoksysilylo)propylo]tetrasiarczku wahał się od 70,6% (ASE dla przekroju poprzecznego) do 74,3% (ASE objętościowy).A 60% solution of bis [3- (triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide in ethyl alcohol was used to impregnate wet archaeological wood. The impregnation solution was introduced into the archaeological wood using the alternating pressure method. The pressure impregnation consisted of 6 cycles of variable pressure (-0.1 MPa for 30 minutes, then 1 MPa for 6 hours), during which the samples were immersed in the impregnation solution all the time. After saturation, the samples were dried at room temperature for 1 week. The samples obtained were dimensioned as in Example 1. The ASE for wood samples impregnated with 60% ethanolic bis [3- (triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide solution ranged from 70.6% (ASE for the cross-section) to 74.3% (ASE by volume).
P r z y k ł a d IIIP r x l a d III
Preparat do konserwacji drewna otrzymano w wyniku rozcieńczenia 3-tiocyjanianopropylotrimetoksysilanu w alkoholu metylowym do stężenia 40%. Do konserwacji wykorzystano drewno archeologiczne opisane w Przykładzie I.The preparation for wood preservation was obtained by diluting 3-thiocyanatopropyltrimethoxysilane in methyl alcohol to a concentration of 40%. The archaeological wood described in Example 1 was used for conservation.
Do impregnacji mokrego drewna archeologicznego zastosowano 40% roztwór 3-tiocyjanianopropylotrimetoksysilanu w alkoholu metylowym. Roztwór impregnacyjny wprowadzono do drewna archeologicznego metodą zmiennociśnieniową. Impregnacja ciśnieniowa obejmowała 6 cykli zmiennego ciśnienia (-0,1 MPa przez 30 min, następnie 1 MPa przez 6 godz.), podczas których próbki cały czas zanurzone były w roztworze impregnacyjnym. Po nasyceniu próbki suszono w temperaturze pokojowej przez 1 tydzień. Otrzymane próbki wymiarowano jak w Przykładzie I. ASE dla próbek drewna impregnowanych 40% metanolowym roztworem 3-tiocyjanianopropylotrimetoksysilanu wahał się od 71,1% (ASE dla przekroju poprzecznego) do 62,7% (ASE objętościowy).A 40% solution of 3-thiocyanatopropyltrimethoxysilane in methyl alcohol was used to impregnate wet archaeological wood. The impregnation solution was introduced into the archaeological wood using the alternating pressure method. The pressure impregnation consisted of 6 cycles of variable pressure (-0.1 MPa for 30 minutes, then 1 MPa for 6 hours), during which the samples were immersed in the impregnation solution all the time. After saturation, the samples were dried at room temperature for 1 week. The samples obtained were dimensioned as in Example I. The ASE for the wood samples impregnated with 40% methanolic 3-thiocyanatopropyltrimethoxysilane ranged from 71.1% (ASE for the cross-section) to 62.7% (ASE by volume).
Wykaz literatury niepatentowejList of non-patent literature
Almkvist G. (2013). Iron removal from waterlogged wood, Uppsala: Swedish University of Agricultural Sciences. SLU Repro, Uppsala.Almkvist G. (2013). Iron removal from waterlogged wood, Uppsala: Swedish University of Agricultural Sciences. SLU Repro, Uppsala.
Babiński L. (2012). Research on dimensional stability in waterlogged archaeological wood dried in a non-cooled vacuum chamber connected to a laboratory freeze-dryer. Drewno. Pr. Nauk. Donies. Komunik, 55(187), 5-19.Babinski L. (2012). Research on dimensional stability in waterlogged archaeological wood dried in a non-cooled vacuum chamber connected to a laboratory freeze-dryer. Wood. Pr. Science. Reports. Communication, 55 (187), 5-19.
Catsambis A., Ford B., Hamilton D.L. (2011). The Oxford Handbook of Maritime Archaeology, 297.Catsambis A., Ford B., Hamilton D.L. (2011). The Oxford Handbook of Maritime Archeology, 297.
Donath S., Militz H., Mai C. (2006). Creating water-repellent effects on wood by treatment with silanes. Holzforschung, 60(1), 40-46.Donath S., Militz H., Mai C. (2006). Creating water-repellent effects on wood by treatment with silanes. Holzforschung, 60 (1), 40-46.
Donath S., Militz H., Mai C. (2007). Weathering of silane treated wood. Holz a. Roh. u. Werkst., (65), 35-42.Donath S., Militz H., Mai C. (2007). Weathering of silane treated wood. Holz a. Roh. u. Werkst., (65), 35-42.
E. Cappelletto E., Maggini S., Girardi F., Bochicchio G., Tessadri B., Di Maggio R. (2013). Wood surface protection with different alkoxysilanes: a hydrophobic barrier. Cellulose, 20 (6), 3131 -3141.E. Cappelletto E., Maggini S., Girardi F., Bochicchio G., Tessadri B., Di Maggio R. (2013). Wood surface protection with different alkoxysilanes: a hydrophobic barrier. Cellulose, 20 (6), 3131-3141.
Hill CAS, Farahani MMR, Hale MDC (2004). The use of organo-alkoxysilane coupling agents for wood preservation. Holzforschung 58(3), 316-325.Hill CAS, Farahani MMR, Hale MDC (2004). The use of organo-alkoxysilane coupling agents for wood preservation. Holzforschung 58 (3), 316-325.
Jensen P., Schnell U. (2004). The implications of using low molecular weight PEG for impregnation of waterlogged archaeological wood prior to freeze drying. In: Proceedings of the 9th ICOM group on wet organic archaeological materials conference, pp 279-308.Jensen P., Schnell U. (2004). The implications of using low molecular weight PEG for impregnation of waterlogged archaeological wood prior to freeze drying. In: Proceedings of the 9th ICOM group on wet organic archaeological materials conference, pp 279-308.
PL 235 395 Β1PL 235 395 Β1
Mai C., Militz H. (2004). Modification of wood with Silicon compounds. Treatment Systems based on organie Silicon compounds - a review. Wood Science and Technology, 37(6), 453-461.Mai C., Militz H. (2004). Modification of wood with Silicon compounds. Treatment Systems based on body Silicon compounds - a review. Wood Science and Technology, 37 (6), 453-461.
Mazela B., Kowalczuk J., Ratajczak I., Szentner K. (2014). Moisture content (MC) and multinuclear magnetic resonance imaging (MRI) study of water absorption effect on wood treated with aminofunctional silane. European Journal of Wood and Wood Products, 72(2), 243-248.Mazela B., Kowalczuk J., Ratajczak I., Szentner K. (2014). Moisture content (MC) and multinuclear magnetic resonance imaging (MRI) study of water absorption effect on wood treated with aminofunctional silane. European Journal of Wood and Wood Products, 72 (2), 243-248.
Olek W., Majka J., Stempiń A., Sikora M., Zborowska M. (2015). Hygroscopic properties of PEG treated archaeological wood from the rampart of the 10th century stronghold as exposed in the Archaeological Reserve Genius loci in Poznań (Poland). Journal of Cultural Heritage.Olek W., Majka J., Stempiń A., Sikora M., Zborowska M. (2015). Hygroscopic properties of PEG treated archaeological wood from the rampart of the 10th century stronghold as exposed in the Archaeological Reserve Genius loci in Poznań (Poland). Journal of Cultural Heritage.
Panov D., Terziev N. (2009). Study on some alkoxysilanes used for hydrophobation and protection of wood against decay. International Biodeterioration & Biodegradation, 63(4), 456-461.Panov D., Terziev N. (2009). Study on some alkoxysilanes used for hydrophobation and protection of wood against decay. International Biodeterioration & Biodegradation, 63 (4), 456-461.
Persson I., Almkvist G. (2007). Degradation of polyethylene glycol and hemicellulose in the Vasa. DOI: https://doi.orq/10.1515/HF.2008.009Persson I., Almkvist G. (2007). Degradation of polyethylene glycol and hemicellulose in the Vasa. DOI: https: //doi.orq/10.1515/HF.2008.009
Sandstrom M., Jalilehvand F., Damian E., Fors Y., Gelius U., Jones M., Salome M. (2005). Sulfur accumulation in the timbers of King Henry Vlll’s warship Mary Rosę: A pathway in the sulfur cycle of conservation concern. DOI: 10.1073/pnas.0504490102Sandstrom M., Jalilehvand F., Damian E., Fors Y., Gelius U., Jones M., Salome M. (2005). Sulfur accumulation in the timbers of King Henry Vlll's warship Mary Rosa: A pathway in the sulfur cycle of conservation concern. DOI: 10.1073 / pnas.0504490102
Smith W. (2002). A review of archaeological wood analyses in Southern Englang. Centre for Archaeology Report 75/2002.Smith W. (2002). A review of archaeological wood analyzes in Southern Englang. Center for Archeology Report 75/2002.
Tejedor C.C. (2010). Re-conservation of wood from the seventeenth-century Swedish warship the vasa with alkoxysilanes: A Re-treatment Study Applying Thermosetting Elastomers.Tejedor C.C. (2010). Re-conservation of wood from the seventeenth-century Swedish warship the vasa with alkoxysilanes: A Re-treatment Study Applying Thermosetting Elastomers.
Tshabalala, M.A., Kingshott, P., VanLandingham, M.R., and Plackett, D. (2003). Surface Chemistry and Moisture Sorption Properties of Wood Coated With Multifunctional Alkoxysilanes by Sol-Gel Process, J. Appl. Polym. Sci., 88(12): 2828-2841.Tshabalala, M.A., Kingshott, P., VanLandingham, M.R., and Plackett, D. (2003). Surface Chemistry and Moisture Sorption Properties of Wood Coated With Multifunctional Alkoxysilanes by Sol-Gel Process, J. Appl. Polym. Sci., 88 (12): 2828-2841.
Tuduce-Traistaru A.A., Campean M., Timar M.C. (2010). Compatibility indicators in developing consolidation materials with nanoparticle insertions for old wooden objeets. International journal of conservation science, 219-226.Tuduce-Traistaru A.A., Campean M., Timar M.C. (2010). Compatibility indicators in developing consolidation materials with nanoparticle insertions for old wooden objeets. International journal of conservation science, 219-226.
Xie Y, Hill C.A.S., Xiao Z., Militz H., Maia C. (2010). Silane coupling agents used for natural fiber/polymer composites: A review. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 41 (7), 806-819.Xie Y, Hill C.A.S., Xiao Z., Militz H., Maia C. (2010). Silane coupling agents used for natural fiber / polymer composites: A review. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 41 (7), 806-819.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423339A PL235395B1 (en) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Preparation for preservation of archaeological wood and method for preservation of wood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423339A PL235395B1 (en) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Preparation for preservation of archaeological wood and method for preservation of wood |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL423339A1 PL423339A1 (en) | 2019-05-06 |
| PL235395B1 true PL235395B1 (en) | 2020-07-13 |
Family
ID=66341867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL423339A PL235395B1 (en) | 2017-11-02 | 2017-11-02 | Preparation for preservation of archaeological wood and method for preservation of wood |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235395B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3766350A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-20 | Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu | Compositon for the preservation of wooden historical objects |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL130387B1 (en) * | 1980-08-16 | 1984-08-31 | Pracownie Konserwacji Zabytkow | Method of preserving wood in particular that of archeological importance |
| US5789087A (en) * | 1997-01-08 | 1998-08-04 | Dow Corning Corporation | Method of conserving waterlogged materials |
-
2017
- 2017-11-02 PL PL423339A patent/PL235395B1/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3766350A1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-01-20 | Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu | Compositon for the preservation of wooden historical objects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL423339A1 (en) | 2019-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hill et al. | The use of organo alkoxysilane coupling agents for wood preservation | |
| RU2360792C2 (en) | Method for increase of durability, stability of size and hardness of wood products surface | |
| FI112615B (en) | Träbehandlingssammansättning | |
| EP2699623A1 (en) | Functionalized polyorganosiloxanes or silanes for treating lignocellulose materials | |
| CN1489512A (en) | Furan polymer impregnated wood | |
| EP2637829A2 (en) | Method for treating wood and wood-based materials, and wood and wood-based materials obtainable therewith | |
| PL204882B1 (en) | Furan polymer impregnated wood | |
| Reinprecht et al. | Performance of methyl-tripotassiumsilanol treated wood against swelling in water, decay fungi and moulds | |
| Chau et al. | Moisture adsorption and hygroexpansion of paraffin wax emulsion-treated southern pine (Pinus spp.) | |
| US20140234647A1 (en) | Composition and Method of Manufacture of Hardened Wood | |
| PL235395B1 (en) | Preparation for preservation of archaeological wood and method for preservation of wood | |
| CN109176794B (en) | Modifier and method for enhancing aroma retention of incense wood | |
| Pepin et al. | Performances of white pine and white spruce treated with organic fungicides using an aqueous buffered amine oxide preservation system | |
| PL235396B1 (en) | Preparation for preservation of archaeological wood and method for preservation of wood | |
| Kielmann et al. | The effect of combined melamine-resin-colouring-agent modification on water related properties of beech wood | |
| Grinins et al. | Water related properties of birch wood modified with phenol-formaldehyde (PF) resins | |
| CN87100524A (en) | Wood preservative method | |
| JPH04307204A (en) | Woodworking agent, working wood and working method thereof | |
| EP1252003A1 (en) | Method of protecting wood | |
| WO2011136734A1 (en) | Wood protection method and wood product produced using the same | |
| Oduor et al. | Dimensional Stability of Particle Board and Radiata Pine Wood (Pinus radiata D. Don) Treated with Different Resins | |
| Xie et al. | Effects of extractives on the dynamic water swelling behaviour and fungal resistance of Malaysian hardwood | |
| PRUTEANU et al. | Ecological materials used in preservation and restoration on new wood. | |
| CN118591449A (en) | Treating wood with polyorganosiloxanes | |
| JP7712649B2 (en) | Softened wood and its manufacturing method |