DŘEVO A PAPÍR dřevo Egypt * dřevěné sarkofágy * nábytek zdobený bohatými, až kontrastním vzory * sedačky s pevným vyplétaným sedákem z kuze * hračky - panenky * první lodě Antika * předměty denní potřeby - kádě, kolébky * hračky - chrastítka, figurky zvířat * stavební materiál (i pro lodě) Středověk * stavební materiál * zemědělské nářadí * zbraně * nábytek-lavice, sedačky * nádoby-sudy, kádě * nádobí * předměty osobní potřeby - dýmky, hole, šperky * h racky-figurky zvířat * deskové obrazy, sochy a sošky (polychrómované) Současnost * stavební materiál - okna, dveře, lodě * nástroje * nábytek * nádobí a nádoby * Hračky * dekorace - sošky, šperky * výroba papíru POUŽITÍ • Výroba nástrojů • Nábytek • Stavební materiál • Palivo • Papír a celulóza • Domáci náčiní • Umělecké účely Chemické složení Průměrně dřevo obsahuje: • 45 % celulózy • 25 % hemicelulózy • 25 % ligninu • 5 % vedlejší složky (škrob, pektiny, třísloviny, vosky, éterické oleje, minerální látky, rostlinná barviva) ostatní složky Celulóza 40-50 % - nejrozšířenější biopolymer - základní stavební složka rostlin - základní jednotka (?-D-glukopyranózy - díky vláknité nadmolekulární struktuře má celulóza velkou pevnost - tvoří buněčnou stěnu pletiva (nosné stěny) - 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. - ve vodě nerozpustná CH2QH H OH CH?OH H OH Hydrogen bonding to other cellulose molecules can occur at these points 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. Lignocelluloslc biomass Organické látky - terpeny, tuky, vosky, pektiny, třísloviny, pryskyřice Anorganické látky Voda ANATOMIE DREVA • 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 sekundární dřevo lípy: sekundární dřeňový paprsek jarní dřevo hranice letokruhu letní dřevo jarní dřevo primární dřeňový paprsek letní dřevo q oh c OH oh c c I OH ÓH PH f OH oh ÓH oh T c oh c i oh / Cell walls č T c V 9 ITT c oh c oh Cellulose microfibrils in plant cell wall Plant cells 0.5 \im Copyright O Pearson Education. Inc . pubkshang as Benjamin Cummings Kambium • Pletivo umožňující dřevinám druhotný růst do šířky • Nárůst periodický - 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 dr«ň — letokruh zóna jarního dřev a zóna letního dřeva dřeňové paprsky kambium lýko Vascular FYZIKÁLNI VLASTNOSTI DREVA • 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 stěn a dochází k botnání/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 • Doba trvání zatížení Objemová hmotnost • Těžká - nad 650 kg-nrr3 - jabloň, hrušeň, dub, ořech, tis • Lehká - do 650 650 kg-nrr3 - 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 https://ldf.mendelu.cz/unod/multimedia/stavb a dreva/index.htm poškození dřeva • Tepelná degradace — Ztráta hygroskopické vody • Hydrolýza — Kyselý rozklad celulózy a hemicelulozy • Oxidace — Vlivem UV - fotooxidace — Povrchová - změna barvy - hnědnutí, šednutí • Drevokazné organismy — Houby, hmyz Drevokazné houby • Celulosovorní - červená, hnědá hniloba • Lignovorní- bílá hniloba (voštinová h.) • Pouze prorůstající a zbarvující- modrání dřeva • Tvoří enzymy schopné rozkladu příslušné složky • V kyslíkatém prostředí nad 18 °C, nad 60 % RV Projevy napadení - Změna barvy - Změna hmotnosti - Přítomnost vláknitých hyf Drevokazný hmyz • Tesařík, červotoč 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 • Dřívější 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) • Dry*r$ 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 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.npuxz/download/1204893368/met21ochrdrev.pdf https://www.upcexz/zachranuii-unikatni-pravekou-studnu-obvceinym-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. • Hlavní složkou je celulóza H 011 ch*-°h • Obsah celulózy se u jednotlivých rostlinných druhů liší (např. bavlna 93-96 %) • Přítomnost ligninu způsobuje žloutnutí papíru CHEMICKÉ SLOŽENÍ VLÁKEN 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.youtube.com/watch?v=0PtvMHDx8IQ • Strojní výroba https://www.televizeseznam.cz/video/iak-se-co-dela/iak-se-co-dela-papir-25322 https://www.voutube.com/watch?v=iTcMWKiP qO druhy papíru DLE PLOŠNÉ HMOTNOSTI • Papír-do 150 g-m"2 • Lepenka - 150-250 g-rrr2 • 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 (II nu H OH H OH CH..OH CH OH -O" »11 O " ♦H,0 O" .H H OH CHjOH Cel-CH2OOH Cel Cel2/ CH OOH \ / \ Cel—CHO + H20 Cel—OH + HCHO Cel x—CHO + Cel a—OH FAKTORY DEGRADACE • Vnitřní • materiálová podstata, spojeno s výrobou • Druh a kvalita vlákniny, plniva, barviva, klížidla • Vnejsi • 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 Drivejsi zásahy Ramanova spektroskopie - 532 nm 300 600 900 1200 1500 2000 3000 4000 Vlnočet [cm ] ATR-FTIR spectroscopy 3750 3000 1800 1500 1200 900 600 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 ČISTENÍ • 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 kysel ovací 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 PAPÍROVÍ N Y • Doplnění chybějících částí • Papírovinu lze dobarvovat LEPENÍ TRHLIN 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) —7 - ytßtttf Ulm*. *B*l+A , t /to. fantu. tUaJ UujtU fi\ PREVENTIVNÍ KONZERVACE Knižní vazby: - RH 55 +/" 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