DŘEVO A PAPÍR
DŘEVO
CHEMICKÉ SLOŽENI
Celulóza 40-50 %
OH
- nejrozšířenější biopolymer - základní stavební složka rostlin.
- tvořena molekulami R-D-glukopyranózy spojenými pomocí R-1,4 glykosidové vazby do lineární struktury s množstvím vodíkových můstků.
- Díky vláknité nadmolekulární struktuře má celulóza velkou pevnost.
- Je hygroskopická.
- Rozpustnost je velmi omezená a často při ní dochází ke štěpení hlavního řetězce - chemicky (kyselá katalýza) i enzymaticky (enzym celuláza). Rozpustnost závisí na molekulové hmotnosti Mw celulózy.
• Lignin 20-30 %
- Zabezpečuje dřevnatění buněčných stěn - spojuje mezibuněčná vlákna
- Ovlivňuje pevnost a výhřevnost dřeva
- Tepelně málo stálý - rozklad již při 40 °C - hnědnutí dřeva
• Hemicelulózy 20-30 %
- Kratší molekuly celulózy, často substituované a větvené
- Rovné, lineární řetězce obsahující pentózy i hexózy. Doprovází celulózu v jednotlivých vrstvách buněčné stěny rostlin.
- Tvoří tmelící vrstvu mezi celulózními řetězcovými makromolekulami, váže se na ni lignin.
• Organické látky - terpeny, tuky, vosky, pektiny, třísloviny, pryskyřice
• Anorganické látky
• Voda
STAVBA (ANATOMIE) DŘEVA
• Makromolekuly celulózy se seskupují do mikroskopických fibril, které stěnu šroubovitě obtáčejí tak, že se ve stěně kříží.
• Každá buňka dřeva připomíná miniaturní laminátovou nádobu.
• Vyztužujícím vláknům odpovídají pevné celulózové fibrily,
• Úlohu spojující matrice plní vysokomolekulárni látky = hemicelulóza a lignin, které působí také jako chemické stabilizátory celulózy.
• Dřevo, které používáme je současně tuhé, pevné a lehké, protože nosná vlákna jsou dutá.
Dřevo lze zkoumat na úrovni
• Makroskopické
• Mikroskopické - buňky
• Submikroskopické - buněčné stěny a chem. složení
OH
ŮH C
£ OH C OH '
OH
\
OH
I
C
sekundární dřevo lípy;
sekundární
dřeňový
paprsek
C OH C „u
OH OH OH \
OH C OH c
r   f oh c °"
;  T r / F o
nu c
p OM C OH C
„u C OH C OH
UM I—-
C
I
OH
/
Cell walis
c
I
OH
ß Glucose monomer
Cellulose molecules
Cellulose microfibrils in plant celE wall
Plant cells
CflPifTwŕít-ft PfjflTFMjn Education, Inc. pubti&hArig as Beniamin Cvmmiiigs
0,5 |im
Kambium
• Vrstvičky živých buněk mezi dřevem a kůrou - rychleji narůstá ve směru dřeva
• Růst se před zimním obdobím zastaví, obnoví se na jaře - vznik letokruhů
Makroskopické zhodnocení stavby
• Příčný (transverzální) řez
• Dřeň, dřevo bělové, jádrové a zralé
• Letokruhy, suky, paprsky,
• Cévy a pryskyřičné kanálky
• Podélný poloměrový(radiální) řez
• Podélný tečnový (tangenciální) řez
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI DŘEVA
• Objemová hmotnost
• Vlhkost - poměr hmotnosti vody k hmotnosti sušiny dřevní hmoty
• Vázaná - ve stěnách buněk
• Volná - mimo buněčné stěny
• Vlhnutím a vysycháním se zvětšuje/zmenšuje tloušťka buněčných stěna a dochází k bobtnání/sesychání dřevěných prvků
• Tepelné
• Elektrické - tepelná vodivost (velmi malá), teplotní roztažnost (malá)
• Akustické - zvuková vodivost, zvuková pohltivost a zvuková průzvučnost
MECHANICKÉ VLASTNOSTI
• Konstrukční rozměr
• Objemová hmotnost
• Vlhkost
• Vady
• Rychlost zatěžování
• Do ba trvá n í za tíže n í
DĚLENÍ DŘEVA Základní druhy
• Jehličnaté
• Listnaté
Objemová hmotnost
• Těžká - nad 650 kg-m-3 - jabloň, hrušeň, dub, ořech, tis
• Lehká - do 650 650 kg-rn-3 - smrk, lípa, jedle, modřín, bříza
Tvrdost
• Měkká - < 40 Mpa - smrk, jedle, porovice, lípa
• Středně tvrdá -40-80 - jasan, duby, ořech
• Tvrdá-> 80 Mpa - habr, akát, tis
POUŽITÍ
• Výroba nástrojů
• Nábytek
• Stavební materiál
• Palivo
• Papír a celulóza
• Domáci náčiní
• Umělecké účely
PRŮZKUM
• Stav předmětu - hmotnost, rozměry, tvar, poškození -RTG, CT,...
• Druh dřeva - mikro a makro
• Další materiály a povrchové úpravy, lepidla
• Biologické napadení
- Drevokazné houby a plísně, např. dřevomorka - v prostředí s vysokou R H
- Řasy
- Drevokazný hmyz - červotoč, tesařík, mravenci
• Datace - typ předmětu, dendrochronologie, (14C)
• Druh znečištění
• Druh a příčina poškození
- Vliv prostředí - výkyvy T a RH, světlo, polutanty, prach
- Chemické reakce - hydrolýza, oxidace, fotooxidace, polutanty
- Mechanické poškození - trhliny, otvory, narušení povrchu
• Dnvejsi zásahy
SANAČNÍ KONZERVACE
ASANACE - LIKVIDACE BIOLOGICKÝCH ŠKŮDCŮ
• Neinvazivní-y-záření, plynování inertními plyny (C02, N2), plynování toxickými plyny, mikrovlnné záření, vymrazovaní (- 30 °C), zahřívání (+ 55 °C)
• Invazivní-roztoky biocidů PETŘIFIKACE - ZPEVŇOVÁNÍ DŘEVA
• Účelem je spojit křehká vlákna a zlepšit mechanické vlastnosti, zvýšit hydrofobicitu a odolnosti proti bobtnání a smršťování
• Přírodní, syntetické pryskyřice v org. Rozpouštědlech - Solakryl BMX
• Pryskyřice se ve výsledku liší - tvrdostí, leskem, odstranitelností přebytku z povrchu
METODY IMPREGNACE
• Povrchová - nástřik, nátěr
• Infúzní (injekční)
• Ponoření (máčení) za atmosférického tlaku
• Vakuová impregnace
• Za sníženého tlaku v plastovém obalu
VYSOUŠENÍ
• Mezi jednotlivými kroky (i asanace a petrifikace) musí být předmět dokonale vysušený, respektive obsahovat přirozené množství vlhkosti(12-15 %)
• Vysoušení musí být řízené, aby nedošlo k poškození
LEPENÍ
• Většinou vodné disperze PVAC (Dispercol, Herkules,...)
• Akrylátové pryskyřice (Plextol 500)
• Tradiční lepidlo - kostní klíh
RESTAUROVÁNÍ
• Sejmutí nevhodných nátěrů a nečistot
• Oprava konstrukce
• Oprava povrchové výzdoby
POVRCHOVÉ ÚPRAVY
• Závěrečná vrstva - vrstva včelího vosku, přírodní pryskyřice (šelak), oleje RESTAUROVÁNÍ
• Doplňování konstrukčních prvků i povrchových úprav (zlacení)
KONZERVACE VODOU PROSYCENÉHO DŘEVA (ARCHEOLOGICKÉHO)
VODOU PRYSYCENÉ DŘEVO NIKDY NESMÍ SAMOVOLNĚ VYSCHNOUT!!
• Před konzervací musí být uloženo v nádobě s vodou, velké kusy lze obalit mokrými hydry a zabalit do PE folie - nezbytná kontrola přítomnosti mikroorganismů
ASANACE
• Viz výše
v     "V        "V *
CISTENI
• Většinou postačuje mechanicky (kartáčky) a vodou
KONZERVACE Dehydratace
• Výměna vody za vhodné polární rozpouštědlo, případně u tvrdých dřev velmi pomalé vysoušení
Petrifikace ve vodě rozpustnou látkou
• Cukerný roztok - postupně se za studena zvyšuje koncentrace vodného roztoku sacharózy z 20 až na 70 % - nezbytné použití biocidů (proti kvašení cukerného roztoku)
• Roztokem PEG (polyethylenglykol) - nelze na dřevo kombinované se železem
• Nízkomolekulární 200-600
• Vysokomolekulárni 1500-4000
• Kombinace obou - dvoustupňový proces
• Lázeň se musí zahřívat na 60-85 °C
Závěrečná povrchová úprava-voskem nebo PEG
PREVENTIVNÍ KONZERVACE
RH 45-55 %, konzervace sacharózou pouze do 40 % Teplota do 18 °C Osvětlenost do lOOlx Pravidelná kontrola stavu
Ochranné obaly - eliminace prašnosti Omezit výkyvy RH a T
U barevných povrchových úprav omezit osvětlenost
I předměty bez barevné úpravy nevystavovat přímému světlu
http://previous.npu.cz/download/1204893368/met21ochrdrev.pdf https://www.upce.cz/zachranuii-unikatni-pravekou-studnu-obvceinvm-cukrem https://www.vasamuseet.se/en/research-preservation/how-we-preserve-vasa https://www.archaiabrno.org/home/?acc=o mikroskop
PAPÍR
SUROVINY PRO VÝROBU PAPÍRU
•   Vlákenný materiál
- Rostlinná vlákna - bavlna (semeno); len, konopí (stonky); lýko; listy; bambus, rákos (trávy); smrk, borovice (dřevo)
- Živočišná - vlna, hedvábí
- Minerální-azbest
• Textilní odpad (hadry) - lněné, konopné, bavlněné - hadrovina
• Dřevo - od pol 19. stol. nahrazuje hadrovinu - dřevovina
• Buničina - od pol. 19. stol. - získává se chemicky
Klížidla, plniva, aj.
Obsah celulózy se u jednotlivých rostlinných druhů liší (např. bavlna 93-96 %) Přítomnost ligninu způsobuje žloutnutí papíru
CHEMICKÉ SLOŽENÍ VLÁKEN
•   Hlavní složkou je celulóza
HISTORIE A VÝROBA
• Oficiálně objev papíru r. 105 n.l. v Číně, z moruše papírenské
• Jsou známy i papíry z období asi 200 př.n.l.
• V 7. stol. Do Japonska, následně Arábie, Egypt a Maroko
• Do Evropy se dostal pravděpodobně až v 11. stol.
• Velký rozmach papírenství během 14.-15. stol., především v Itálii
• Údajně první papírna na území Českých zemí v Chebu (1370)
• Historicky doložená nejstarší papírna na Zbraslavi (1499)
• Velké Losiny (1596) - dnes z nejvýznamnějších ručních papírenských manufaktur v Evropě
• Původně ruční výroba
- https://www.voutubexom/watch?v=0PtvMHDx8IQ
• Strojní výroba
https://www.televizeseznam.cz/video/iak-se-co-dela/iak-se-co-dela-papir-25322 https://www.voutube.com/watch7vHTcMWKiP qO
DRUHY PAPÍRU
DLE PLOŠNE HMOTNOSTI
• Papír - do 150 g-m"2
• Lepenka - 150-250 g-m"2
• Karton nad 250 g-m-2
DLE POUŽITÍ
• Grafické papíry
- Tiskový - novinový, ofsetový, ilustrační
- Psací-sešitové, notové, psací, náčrtkové
• Obalové
- Papíry recyklované, nepromastitelné, hedvábné,...
• Účelové
- Sanitární-toaletní, ubrouskový
- Elektrotechnické - izolační, kabelové
- Fotopapíry
- Filtrační, sací, asfaltové,...
SPECIÁLNÍ DRUHY
• Ručně čerpaný papír
• Japonský papír
• Pauzovací
DEGRADACE PAPÍRU
Pevnost závisí na kvalitě vláken celulózy - při zpracování (zvlákňovaní) dochází k jejich zkracování, což vede ke ztrátě pevnosti.
HYDROLÝZA
• V kyselém i silně zásaditém prostředí
• Katalyzátory - H+ ionty se stopovým množství iontů kovů např. Fe2+, Fe3+, Cu2+
• Měření pH FOTOOXIDACE
• Kombinace UV záření a 02
• Citlivé hlavně dřevité papíry (vysoký obsah ligninu), např. novinový
• Katalyzátory - ionty přechodných kovů
• FTIR
SÍŤOVÁNÍ
• Vznik nových intra- a intermolekulárních vazeb
• Stárnutím se snižuje pevnost vláken
• Vede ke křehnutí
CH,OH
II OH
CH.OH
' OH    H -
. II .< i
CHjOH
Cel-CH2OOH
/
Cel—CHO + HoO
Cel—OH + HCHO
Cel,/
CH OOH
\
Celi Cel,/
\
C = O + HjO
Cel,—CHO + Cel—OH
FAKTORY DEGRADACE
• Vnitřní
• materiálová podstata, spojeno s výrobou
• Druh a kvalita vlákniny, plniva, barviva, klížidla
• Vnější
• Teplota - mikrobiologické napadení (plísně), křehnutí
• RH - mikrobiologické napadení
• Polutanty (SOx, NOx, 03) - hydrolýza
• Sluneční záření - fotooxidace - blednutí, žloutnutí
• Biologičtí škůdci
• Působení člověka - mechanické poškození
• TISKY, MALBA NA PAPÍŘE
• Světlo - blednutí, destrukce
• Nízká RH (pod 40 %) - ztráta pružnosti
• Vysoká RH (nad 60 %) mikrobiální napadení
• Prach - znečištění, destrukce
• KNIŽNÍ VAZBY
• Výkyvy klimatu - rozměrové změny, praskání, odlupovaní
PRŮZKUM
Stav předmětu
Datace - dle použitých materiálů
Druh papíru - ruční, strojní, materiál papíroviny (bavlna, dřevovina) - SEM
Další materiály - pigmenty, inkousty, zlacení,...
Biologické napadení
Druh znečištění
Druh a příčina poškození
- Vliv prostředí - výkyvy T a RH, světlo, polutanty, prach
- Chemické reakce - hydrolýza, oxidace, fotooxidace, polutanty - FTIR, pH
- Mechanické poškození-trhliny, otvory, narušení povrchu
Dnvejsi zásahy
Vlnočet [cm"1]
ATR-FTIR spectroscopy
—i---1-1-í H-1-1-.-1---1
37 50      3000        1800    1500    1200 900
Wavenumber [cm']
SANAČNÍ KONZERVACE
DESINFEKCE
• Nezbytné, jeví-li materiál známky napadení, např. v prostředí o vysoké vlhkosti
• Přípravky k desinfekci
- Alkoholy - methanol, ethanol, propanol, butanol s malým přídavkem vody (cca 5 %) - ve formě par - u kombinovaných materiálů zkouška rozpustnosti, zvážit korozivitu vůči jinému materiálu
- Fenoly - o-fenylfenol (Preventol O Extra), p-chlor-m-kresol - ve formě par; dříve thymol - nevhodný, způsobí barevnou změnu
- Alkylační činidla - formaldehyd (ne na knižní vazby), etylenoxid - ve formě par
- Kvarterní amoniové soli - Ajatin, Septonex - alespoň 2% vodné či vono-alkoholické roztoky
- Vymrazovaní -20 °C - využíváno po povodních
- mikrovlny
CISTENI
• Odstranění nečistot, které přispívají k degradačním procesům
• Mechanické (suché) čištění
• Pouze povrchové - prach, plísňové povlaky
• Štětce, odsávání, pryže různých tvrdostí (např. Wishab), Purus,...
• Mokré čištění
• Nezbytná zkouška rozpustnosti, případná
• Vodné systémy
• Účinek vody je pro papír pozitivní - regenerace H-můstků v celulóze - pozitivní vliv na mechanické vlastnosti, odstranění degradačních produktů
• Lze přidat tenzidy (např. benátské mýdlo)
• Účinnost se zvýší mírným zahřátím lázně (30-40 °C) a mícháním
• Nezbytné dostatečné vymytí tenzidů
• Čištění organickými rozpouštědly
• Odstranění org. nečistot (tuky, vosky, oleje, laky,...)
• Ethanol a vodně-ethanolový roztok
• Ethanol snižuje botnání vláken, možné i značně chatrné materiály, rychleji vysychá a méně deformuje
• Skvrny lze odstranit tamponováním (benzín, petroléter, toluen)
• Dimethylformamid - odstranění inkoustů
• Enzymatické
ODKYSELOVÁNÍ
• pH papíru ovlivňuje jeho živostnost. Je vyžadováno pH pokud možno neutrální až zásadité
• Měří se pH metrem - dotykovou eldou nebo z výluhu (destrukce)
• V případě, že je pH pod 5,5, je nezbytné papír odkyselit
• Žádoucí je alkalická rezerva - nadbytek CaC03 nebo MgC03, který umožní absorpci plynných SOx a NOx - prodlužuje živostnost
• Promytí pouhou vodou není dostatečné
• Individuální odkyselování-postřikem, máčením
• Hromadné odkyselování - neutralizační linky - bezvodé technologie
• Od kyselovací systémy
• Uhličitany vápníku a hořčíku - papíru příjemné látky, s kyselinami reagují za vzniku neutrálních solí
•   CaC03 + H20 + C02 Ca(HC03)2 Mg(OH)2 + 2C02 Mg(HC03)2
• MMMK metoxymagnesiummethylkarbonát - methanolický roztok
• Bookkeeper - disperze mikročástic MgO v perfluorheptanu - individuální i hromadné odkyselování
• Metody hromadného odkyselování - Lithco-FMC, Battelle, Booksaver
DOKLIZENI A ZPEVNĚNI
• Během mokrého procesu jsou z papíru vyplavena klížidla - je nezbytné doklížení (vrácení mechanické pevnosti a soudržnosti)
• V minulosti 0,1-1% vodné roztoky makromolekulárních látek - klihy, škroby, 0,5-3% roztoky želatiny
• V současnosti roztoky éterů celulózy (do 1,5 %), např. Tylose
• Aplikace štětcem, postřikem
SKELETIZACE
• V případě velmi silně poškozených papírů (zhroucení vlákenné struktury), kde nestačí doklížení
• Podlepování jiným papírem, např. japonským
• Lepidla - nejčastěji étery celulózy (Tylose)
DOLÉVÁNÍ PAPÍROVINY
• Doplnění chybějících částí
• Papírovinu lze dobarvovat
LEPENÍTRHLIN A PRASKLIN
• Speciální lepící pásky
• Papírové záplaty
ROVNÁNÍ A LISOVÁNÍ
• Papír před samotným rovnáním musí být mírně vlhký
• Jednotlivé listiny se prokládají např. filtračním papírem a následně se lisuje pod zátěží v klihařském lisu
• Je nezbytná pravidelná kontrola stavu a průběžná výměna prokládacích papírů
• Velmi časově náročné (až několik týdnů)
i      rťity* H-   CÍHUU-   I'ft*   feA^. >lV<'
. *'Iu''K''!«ji ^«u.»?*, ^6ví<_ (taft. í^-i
7
rit
PREVENTIVNÍ KONZERVACE
Knižní vazby:
- RH55+/-5%
- Teplota do 18 °C
Samostatné papíry
- 40-55%
- Teplota do 18 °C
Osvětlení - do 50lx - vyvarovat se silnému zdroji světla
Uložení v obalech z alkalické lepenky Chránit před prachem
https://www.voutube.com/watch?v=kMkGe4DZ2IQ
https://aiccm.org.au/things-we-conserve/works-paper
https://www.voutube.com/watch?v=5-JBBSdx03M
https://www.canada.ca/en/conservation-institute/services/preventive-
conservation/guidelines-collections/paper-obiects.html