專利名稱:一種木質(zhì)文物的加固劑、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于文物保護修繕技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種木質(zhì)文物加固劑、加固劑的制備方法及其在木質(zhì)文物加固中的應(yīng)用。。
背景技術(shù):
在現(xiàn)代考古學(xué)領(lǐng)域木質(zhì)文物的保護是非常重要的一個方面??脊虐l(fā)掘的木質(zhì)文物,由于長期處在地下,歷經(jīng)漫長歲月的侵蝕,木材的組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、理化性能等都受到了極大的破壞。這些文物出土后如不及時進行相關(guān)處理或者處理不當(dāng),輕則干裂,重則變形及風(fēng)化消失。為使這些文物出土后免遭繼續(xù)損壞,同時還能用于出土展覽,必須對出土的木質(zhì)文物進行填充加固等保護處理。因此,科學(xué)保護好這些木質(zhì)文物是一項重要的研究課題。當(dāng)前木質(zhì)文物加固保護常用的加固劑有達瑪樹脂、乳香膠、聚乙二醇、丙烯和甲基丙烯化合物、有機硅聚合物、甲醛類樹脂等。但效果并不理想,存在各種問題。如較早用于木材保護的明礬,其滲透性較弱,且用之處理過的木材內(nèi)部有硫酸的釋放,這表明,明礬處理后的木質(zhì)文物酸性較大,以至于內(nèi)部殘存的木質(zhì)素可能被降解;后被應(yīng)用的聚乙二醇,雖然聚乙二醇可逆,但是這種材料會在被處理物體內(nèi)部隨著時間隨機降解開裂,穩(wěn)定性較差,如用聚乙二醇處理的瑞典vasa號軍艦,顏色較深,近烏黑,紋理不清楚,失去了木材的天然色澤;發(fā)展于德國的三聚氰胺-甲醛(Kauramin)法,雖然三聚氰胺-甲醛具有穩(wěn)定、易溶于水、強度大、耐久性好、保持物體原有色澤等優(yōu)點,但加固后的木材較脆、易碎,且該過程不可逆。因此,非常有必要開發(fā)一種既能有效降低木質(zhì)文物的吸濕性、又能提高其耐腐性及物理力學(xué)性質(zhì);且處理深度大,無防護死角,處理后可逆性好;同時,制備方法簡便易行,工藝適應(yīng)性好,使用方便的新一代木質(zhì)文物加固劑,以滿足文物修繕、保護工作的需要。
發(fā)明內(nèi)容
為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的第一目的在于提供一種木質(zhì)文物加固劑;第二目的在于提供所述加固劑的制備方法;第三目的在于提供所述木質(zhì)文物加固劑應(yīng)用于木質(zhì)文物加固的方法。本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的,一種木質(zhì)文物加固劑,以重量份計,所述加固劑含有:松香10 15份、蟲膠5 10份和溶劑75 85份。本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的,一種木質(zhì)文物加固劑的制備方法,具體包括以下步驟:按配方比例量取松香和蟲膠,在1(T40°C下,混合后一起溶解于溶劑中,充分溶解后得松香和蟲膠的混合溶液,即所述木質(zhì)文物加固劑。本發(fā)明的第三目的是這樣實現(xiàn)的,一種將所述的木質(zhì)文物加固劑應(yīng)用于木質(zhì)文物加固的方法,包括溶劑置換、加固劑滲透、干燥工序,具體包括以下步驟:
A、溶劑置換:將待加固的木質(zhì)文物在10~40°C下浸泡于脫水劑中,每隔0.5^1小時換一次脫水劑,每12立方厘米體積處理3 4次,然后將木質(zhì)文物浸泡在脫水劑中浸泡2 3天使其被脫水劑飽和,木質(zhì)文物的重量不再變化;
B、加固劑滲透:將被脫水劑飽和的木質(zhì)文物在1(T40°C下浸泡在加固劑中,密封后,按照每12立方厘米體積處理4飛天的標(biāo)準(zhǔn),浸泡至木質(zhì)文物被加固劑充分滲透,木質(zhì)文物的重量不再發(fā)生變化;
C、干燥:將被加固劑充分滲透的木質(zhì)文物在1(T40°C下干燥至木質(zhì)文物重量不再發(fā)生變化即可。試驗證明:本發(fā)明所述的木質(zhì)文物加固劑由于配方中含有松香,松香由一系列樹脂酸組成,如揪酸、左旋海松酸、新揪酸、長葉松酸等,具有很好的疏水性,此外所含的揪酸具有抗菌、抗病毒等多種生物活性。采用適當(dāng)?shù)乃上闾幚砟静?,能夠封閉木材中的游離羥基,從而降低木材的吸濕能力,同時由于降低了木材的吸濕性,木材中的含水量滿足不了木腐菌等微生物的生存、繁衍所必需的水分條件,從而提高木材的防腐能力。蟲膠成膜性能好,其成膜具有良好的防水、防潮、防酸、防油特性。蟲膠的主要成分紫膠樹脂具有較好的抗張強度、耐磨性、回彈性和硬度,將紫膠樹脂產(chǎn)品摻合到松香樹脂中做填充劑,可有效提高木質(zhì)文物的強度和硬度,及木質(zhì)文物的抗酸、耐油性等。 此外,本發(fā)明所述的木質(zhì)文物加固劑配方中的松香和蟲膠皆為天然樹脂,還具有來源廣泛、無毒、色澤淺淡不遮蓋木質(zhì)文物原有的紋理等優(yōu)點。本發(fā)明所述木質(zhì)文物加固方法由于采用了空細胞法對待處理木質(zhì)文物進行處理,在滿足加固效果的前提下,有效節(jié)約了加固劑的用量,一方面有利于環(huán)保,另一方面有利于降低加固成本,還有利于減輕處理后木質(zhì)文物的重量。本發(fā)明所述木質(zhì)文物加固過程可逆,當(dāng)木質(zhì)文物需做其他處理時只需用有機溶劑將松香和蟲膠溶出即可, 解決了木質(zhì)文物將來的再保護問題。本發(fā)明所述木質(zhì)文物加固劑的制備方法簡便易行、工藝適應(yīng)性強。本發(fā)明所述的木質(zhì)文物加固方法能有效提高木質(zhì)文物的基本密度、順紋抗壓強度及干縮性等指標(biāo)。例如,用15份松香、10份蟲膠和75份甲醇配成的加固劑處理過的古思茅松,基本密度增加53.12%、順紋抗壓強度增加16.50%、弦向全干干縮率降低35.96%。
圖1為加固處理前的木質(zhì)文物 圖2為加固處理后的木質(zhì)文物
圖3為加固處理前、后的木質(zhì)文物對比圖 圖4為加固處理前、后的木質(zhì)文物的順紋抗壓強度 圖5為加固處理前、后的木質(zhì)文物的全干干縮率
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明,但不以任何方式對本發(fā)明加以限制,基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或改進,均落入本發(fā)明的保護范圍。一種木質(zhì)文物加固劑,其特征在于,以重量份計,所述加固劑含有:松香1(Γ15份、蟲膠5 10份和溶劑75 85份。
所述木質(zhì)文物加固劑,以重量份計,優(yōu)選含有:松香12份、蟲膠8份、溶劑80份。所述溶劑為甲醇、乙醇、乙醚、丙酮中任一種或幾種。所述溶劑優(yōu)選為甲醇或乙醇。—種木質(zhì)文物加固劑的制備方法,具體包括以下步驟:按配方比例量取松香和蟲膠,在1(T40°C下,混合后一起溶解于溶劑中,充分溶解后得松香和蟲膠的混合溶液,即所述木質(zhì)文物加固劑。所述加固劑制備方法,優(yōu)選先將按配方比例量取的松香溶解于所需溶劑中,待松香基本溶解后再加入按配方比例量取的蟲膠。所述松香的溶解溫度,優(yōu)選30 0C。所述蟲膠的溶解溫度,優(yōu)選22 °C。一種將所述的木質(zhì)文物加固劑應(yīng)用于木質(zhì)文物加固的方法,包括溶劑置換、加固劑滲透、干燥工序,具體包括以下步驟:
A、溶劑置換:將待加固的木質(zhì)文物在1(T40°C下浸泡于脫水劑中,每隔0.5^1小時換一次脫水劑,每12立方厘米體積處理3 4次,然后將木質(zhì)文物浸泡在脫水劑中浸泡2 3天使其被脫水劑飽和,木質(zhì)文物的重量不再變化。B、加固劑滲透:將被脫水劑飽和的木質(zhì)文物在1(T40°C下浸泡在加固劑中,密封后,按照每12立方厘米體積處理Γ 6天的標(biāo)準(zhǔn),浸泡至木質(zhì)文物被加固劑充分滲透,木質(zhì)文物的重量不再發(fā)生變化。
C、干燥:將被加固劑充分滲透的木質(zhì)文物在1(T40°C下干燥至木質(zhì)文物重量不再發(fā)生變化即可。所述溶劑置換、加固劑滲透、干燥處理均可在常壓下進行。所述溶劑置換處理優(yōu)選在0.1MPa壓力下進行。所述加固劑滲透處理優(yōu)選先增加至最高壓力1.r1.8MPa,保壓時間為每10000立方厘米體積保壓4 6小時,然后以每分鐘0.1MPa的速度降壓,最后再在0.08 0.09MPa的真空度下處理1.5^2.5小時,以徹底排除待加固文物中的加固劑。采用升壓——保壓——降壓一真空的滲透處理工藝,能夠使加固劑只留存在木質(zhì)文物的細胞壁中,而不會存留在細胞腔內(nèi),有利于節(jié)約加固劑的用量,也有利于減少加固后木質(zhì)文物的增重。
所述干燥處理優(yōu)選在0.1MPa壓力下進行。本發(fā)明所述的加固方法在溶劑置換處理前,還可以包括脫色步驟,將待脫色的木質(zhì)文物在45 75°C下,浸泡于脫色劑中,每隔2 3h換一次脫色劑,直至脫色劑的顏色不再變深后,將木質(zhì)文物浸泡于蒸餾水中,清洗3 4次洗去脫色劑。 所述脫色溫度優(yōu)選60 0C。所述脫色劑為2 5%的草酸、次磷酸或抗壞血酸。所述脫色劑還可以是2 5%的過氧化氫或亞氯酸鈉。所述木質(zhì)文物的含水率為0 300%。所述的脫水劑優(yōu)選與加固劑配方中的溶劑為同一種溶劑。所述溶劑置換及加固劑滲透處理優(yōu)選在封閉空間中進行。所述的封閉空間可用保鮮袋或保鮮膜或塑料薄膜將處理槽密封。實施例1加固劑配方:以重量計,松香15份、蟲膠10份、甲醇75份。加固劑制備:按配方比例量取松香和蟲膠,在20°C下,混合后一起溶解于溶劑中,充分溶解得松香和蟲膠的混合溶液,即所述木質(zhì)文物加固劑。加固處理的對象:劍川海門口遺址出土的古思茅松,距今約300(Γ4000年,表面腐朽開裂嚴(yán)重,顏色較深,近烏黑,初含水率200%,尺寸:20*20*30mm。加固處理:由于待處理的文物腐朽程度較嚴(yán)重,顏色較深接近烏黑,因此在加固前首先進行脫色預(yù)處理。將待脫色的木質(zhì)文物在常壓45°C下,浸泡于5%的抗壞血酸中脫色,每隔3小時換一次脫色劑,直至脫色劑的顏色不再變深后,將木質(zhì)文物浸泡于蒸餾水中,清洗3次洗去脫色劑。然后,將待加固的木質(zhì)文物在30°C下浸泡于甲醇中,每隔I小時 換一次甲醇,處理3次后將木質(zhì)文物在甲醇中浸泡2天使其被甲醇飽和,重量不再變化。接著,將脫水后的木質(zhì)文物浸泡在加固劑中,密封后在30 V下處理5天。最后,將被加固劑充分滲透的木質(zhì)文物在30°C下干燥5天即可。實施例2
加固劑配方:以重量計,松香12份、蟲膠8份、甲醇80份。加固劑制備:按配方比例量取松香和蟲膠,在30°C下,混合后一起溶解于溶劑中,充分溶解得松香和蟲膠的混合溶液,即所述木質(zhì)文物加固劑。加固處理的對象:劍川海門口遺址出土的古思茅松,距今約300(Γ4000年,表面腐朽開裂嚴(yán)重,顏色較深,近烏黑,初含水率80%,尺寸:20*20*30mm。加固處理:由于待處理的文物腐朽程度較嚴(yán)重,顏色較深接近烏黑,因此在加固前首先進行脫色預(yù)處理。將待脫色的木質(zhì)文物在常壓75°C下,浸泡于2%的草酸中脫色,每隔
2.5小時換一次脫色劑,直至脫色劑的顏色不再變深后,將木質(zhì)文物浸泡于蒸餾水中,清洗3次洗去脫色劑。然后,將待加固的木質(zhì)文物在40°C下浸泡于甲醇中,每隔0.5小時換一次甲醇,處理4次后將木質(zhì)文物在甲醇中浸泡3天使其被甲醇飽和,重量不再變化。接著,將脫水后的木質(zhì)文物浸泡在加固劑中,密封后在40 V下處理4天。最后,將被加固劑充分滲透的木質(zhì)文物在40°C下干燥3天即可。實施例3
加固劑配方:以重量計,松香10份、蟲膠5份、甲醇85份。加固劑制備:按配方比例量取松香和蟲膠,在40°C下,混合后一起溶解于溶劑中,充分溶解后得松香和蟲膠的混合溶液,即所述木質(zhì)文物加固劑。加固處理的對象:劍川海門口遺址出土的古思茅松,距今約300(Γ4000年,表面腐朽開裂嚴(yán)重,顏色較深,近烏黑,初含水率100%,尺寸:20*20*30mm。加固處理:由于待處理的文物腐朽程度較嚴(yán)重,顏色較深接近烏黑,因此在加固前首先進行脫色預(yù)處理。將待脫色的木質(zhì)文物在常壓60°C下,浸泡于3%的草酸中脫色,每隔2小時換一次脫色劑,直至脫色劑的顏色不再變深后,將木質(zhì)文物浸泡于蒸餾水中,清洗3次洗去脫色劑。然后,將待加固的木質(zhì)文物在20°C下浸泡于甲醇中,每隔0.5小時換一次甲醇,處理4次后將木質(zhì)文物在甲醇中浸泡3天使其被甲醇飽和,重量不再變化。接著,將脫水后的木質(zhì)文物浸泡在加固劑中,密封后在20 V下處理6天。最后,將被加固劑充分滲透的木質(zhì)文物在20°C下干燥7天即可。實施例4——經(jīng)加固處理的木質(zhì)文物的性能檢測
(I)密度檢測
實驗對象:實施例1、2中待加固的木質(zhì)文物
實驗方法:首先,稱量溶劑置換處理前木質(zhì)文物的飽水質(zhì)量ml ;然后按GB1931-1991木材含水率測定方法將木質(zhì)文物在103±2°C下干燥至絕干,稱量得質(zhì)量m2 ;接著,按照實施例1、2的方法將木質(zhì)文物進行加固處理;最后按照GB1931-1991木材含水率測定方法將木質(zhì)文物在103 ±2 °C下干燥至絕干,稱量得質(zhì)量m4。
加固前木質(zhì)文物的基本密度按下式進行計算(該公式出自Smith, D.Μ.1954.Maximum moisture content method for determining specific gravity of small woodsamples.Rept.N0.2014, Forest Products Laboratory):P =1/ 〔(ml_m2)/m2+l/L 53〕
加固后木質(zhì)文物的基本密度按下式進行計算(該公式出自Smith, D.Μ.1954.Maximum moisture content method for determining specific gravity of small woodsamples.Rept.N0.2014, Forest Products Laboratory):P =1/ 〔(ml_m4)/m4+l/L 53〕實驗結(jié)果:實施例1中木質(zhì)文物加固前基本密度為0.314g/cm3,加固后基本密度為
0.481 g/cm3,增加了 53.12% ;實施例2中木質(zhì)文物加固前基本密度為0.309 g/cm3,加固后基本密度為0.437 g/cm3,增加了 41.40%。說明采用本發(fā)明所述的加固劑及加固方法能有效提高木質(zhì)文物的基本密度。(2)強度檢測
實驗對象:實施例1、2中加固完成的木質(zhì)文物
實驗方法:按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB1935-1991木材順紋抗壓強度試驗方法實施。實驗結(jié)果:實施例1、2中加固完成的木質(zhì)文物的平均順紋抗壓強度分別增加了16.50%,21.06%ο(3)干縮性檢測
實驗對象:實施例1、2中加固完成的木質(zhì)文物
實驗方法:按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB1932-1991木材干縮性測定方法實施。實驗結(jié)果:實施例1、2中加固完成的木質(zhì)文物的弦向全干干縮率分別降低了35.96%、50.80%ο實施例5——經(jīng)加固處理的木質(zhì)文物的可逆性 實驗對象:實施例1、2中加固完成的木質(zhì)文物
實驗方法:將實施例1、2中加固完成的木質(zhì)文物分別浸泡于甲醇溶液中,每隔0.5天更換新甲醇。實施例1的木質(zhì)文物浸泡5天,實施例2的木質(zhì)文物浸泡5天后,按GB1931-1991木材含水率測定方法將逆處理后的木質(zhì)文物在103±2°C下干燥至絕干,稱量得質(zhì)量m5。比較木質(zhì)文物加固處理前的絕干質(zhì)量m2與逆處理后的絕干質(zhì)量m5,根據(jù)其差值判斷加固劑是否已被全部溶出。實驗結(jié)果:實施例1的木質(zhì)文物其m2值與m5值分別為7.235g、7.262g,實施例2的木質(zhì)文物其m2值與m5值分別為7.948g、7.971g。由于m2與m5的差值及其微小,因此可以認(rèn)為本發(fā)明所述的加固劑及加固處理方法可逆性良好。
權(quán)利要求
1.一種木質(zhì)文物加固劑,其特征在于,以重量份計,所述加固劑含有:松香1(Γ15份、蟲膠5 10份和溶劑75 85份。
2.如權(quán)利要求1所述的木質(zhì)文物加固劑,其特征在于,以重量份計,所述加固劑含有:松香12份、蟲膠8份、溶劑80份。
3.如權(quán)利要求1或2任一項所述的木質(zhì)文物加固劑,其特征在于,所述溶劑為甲醇、乙醇、乙醚、丙酮中任一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的木質(zhì)文物加固劑的制備方法,其特征在于,包括以下具體步驟:按配方比例量取松香和蟲膠,在1(T40°C下,混合后一起溶解于溶劑中,充分溶解后得松香和蟲膠的混合溶液,即所述木質(zhì)文物加固劑。
5.如將權(quán)利要求1所述的木質(zhì)文物加固劑應(yīng)用于木質(zhì)文物加固的方法,包括溶劑置換、加固劑滲透、干燥工序,其特征在于,包括以下具體步驟: A、溶劑置換:將待加固的木質(zhì)文物在1(T40°C下浸泡于脫水劑中,每隔0.5^1小時換一次脫水劑,每12立方厘米體積處理3 4次,然后將木質(zhì)文物浸泡在脫水劑中浸泡2 3天使其被脫水劑飽和,木質(zhì)文物的重量不再變化; B、加固劑滲透:將被脫水劑飽和的木質(zhì)文物在1(T40°C下浸泡在加固劑中,密封后,按照每12立方厘米體積處理4飛天的標(biāo)準(zhǔn),浸泡至木質(zhì)文物被加固劑充分滲透,木質(zhì)文物的重量不再發(fā)生變化; C、干燥:將被加固劑充分滲透的木質(zhì)文物在1(T40°C下干燥至木質(zhì)文物重量不再發(fā)生變化即可。
6.如權(quán)利要求5所述的木質(zhì)文物加固方法,其特征在于,在溶劑置換處理前,還包括脫色步驟,將待脫色的木質(zhì)文物在常壓45 75°C下,浸泡于脫色劑中,每隔2 3h換一次脫色齊IJ,直至脫色劑的顏色不再變深后,將木質(zhì)文物浸泡于蒸餾水中,清洗3 4次洗去脫色劑。
7.如權(quán)利要求6所述的木質(zhì)文物加固方法,其特征在于,所述脫色劑為疒5%的草酸、次磷酸或抗壞血酸、2飛%的過氧化氫或亞氯酸鈉。
8.如權(quán)利要求5所述的木質(zhì)文物加固方法,其特征在于,所述待加固的木質(zhì)文物的含水率為0-300%。
9.如權(quán)利要求5所述的木質(zhì)文物加固方法,其特征在于,所述的脫水劑優(yōu)選與加固劑配方中的溶劑為同一種物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求5所述的木質(zhì)文物加固方法,其特征在于,所述溶劑置換及滲透處理優(yōu)選在封閉空間中進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木質(zhì)文物加固劑、所述加固劑的制備方法及其在木質(zhì)文物加固中的應(yīng)用,屬于文物保護修繕技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述加固劑包括松香10~15份、蟲膠5~10份和溶劑75~85份。所述加固劑的制備方法包括將松香和蟲膠混合后一起溶于溶劑中。本發(fā)明所述加固方法包括溶劑置換、加固劑滲透、干燥工序,對于顏色較深的加固對象還包括脫色步驟。試驗證明本發(fā)明所述加固劑能有效降低木質(zhì)文物的吸濕性、提高其防腐性,處理深度大,無防護死角;所述加固劑的制備方法簡便易行,工藝適應(yīng)性強;所述加固方法能有效提高木質(zhì)文物的各項物理力學(xué)性質(zhì),加固后文物具有優(yōu)良的耐老化性。此外,所述加固劑及加固方法還具有優(yōu)良的可逆性,適用于各種木質(zhì)文物的加固處理。
文檔編號B27K5/00GK103213180SQ201310082530
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者邱堅, 傅婷, 夏炎, 羅蓓, 李君 , 伍建玲 申請人:西南林業(yè)大學(xué)