专利名称：一种木质文物的加固剂、制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于文物保护修缮技术领域，具体涉及一种木质文物加固剂、加固剂的制备方法及其在木质文物加固中的应用。。
背景技术：
在现代考古学领域木质文物的保护是非常重要的一个方面。考古发掘的木质文物，由于长期处在地下，历经漫长岁月的侵蚀，木材的组织结构、化学成分、理化性能等都受到了极大的破坏。这些文物出土后如不及时进行相关处理或者处理不当，轻则干裂，重则变形及风化消失。为使这些文物出土后免遭继续损坏，同时还能用于出土展览，必须对出土的木质文物进行填充加固等保护处理。因此，科学保护好这些木质文物是一项重要的研究课题。当前木质文物加固保护常用的加固剂有达玛树脂、乳香胶、聚乙二醇、丙烯和甲基丙烯化合物、有机硅聚合物、甲醛类树脂等。但效果并不理想，存在各种问题。如较早用于木材保护的明矾，其渗透性较弱，且用之处理过的木材内部有硫酸的释放，这表明，明矾处理后的木质文物酸性较大，以至于内部残存的木质素可能被降解；后被应用的聚乙二醇，虽然聚乙二醇可逆，但是这种材料会在被处理物体内部随着时间随机降解开裂，稳定性较差，如用聚乙二醇处理的瑞典vasa号军舰，颜色较深，近乌黑，纹理不清楚，失去了木材的天然色泽；发展于德国的三聚氰胺-甲醛(Kauramin)法，虽然三聚氰胺-甲醛具有稳定、易溶于水、强度大、耐久性好、保持物体原有色泽等优点，但加固后的木材较脆、易碎，且该过程不可逆。因此，非常有必要开发一种既能有效降低木质文物的吸湿性、又能提高其耐腐性及物理力学性质；且处理深度大，无防护死角，处理后可逆性好；同时，制备方法简便易行，工艺适应性好，使用方便的新一代木质文物加固剂，以满足文物修缮、保护工作的需要。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种木质文物加固剂；第二目的在于提供所述加固剂的制备方法；第三目的在于提供所述木质文物加固剂应用于木质文物加固的方法。本发明的第一目的是这样实现的，一种木质文物加固剂，以重量份计，所述加固剂含有:松香10 15份、虫胶5 10份和溶剂75 85份。本发明的第二目的是这样实现的，一种木质文物加固剂的制备方法，具体包括以下步骤:按配方比例量取松香和虫胶，在1(T40°C下，混合后一起溶解于溶剂中，充分溶解后得松香和虫胶的混合溶液，即所述木质文物加固剂。本发明的第三目的是这样实现的，一种将所述的木质文物加固剂应用于木质文物加固的方法，包括溶剂置换、加固剂渗透、干燥工序，具体包括以下步骤:
A、溶剂置换:将待加固的木质文物在10~40°C下浸泡于脱水剂中，每隔0.5^1小时换一次脱水剂，每12立方厘米体积处理3 4次，然后将木质文物浸泡在脱水剂中浸泡2 3天使其被脱水剂饱和，木质文物的重量不再变化；
B、加固剂渗透:将被脱水剂饱和的木质文物在1(T40°C下浸泡在加固剂中，密封后，按照每12立方厘米体积处理4飞天的标准，浸泡至木质文物被加固剂充分渗透，木质文物的重量不再发生变化；
C、干燥:将被加固剂充分渗透的木质文物在1(T40°C下干燥至木质文物重量不再发生变化即可。试验证明:本发明所述的木质文物加固剂由于配方中含有松香，松香由一系列树脂酸组成，如揪酸、左旋海松酸、新揪酸、长叶松酸等，具有很好的疏水性，此外所含的揪酸具有抗菌、抗病毒等多种生物活性。采用适当的松香处理木材，能够封闭木材中的游离羟基，从而降低木材的吸湿能力，同时由于降低了木材的吸湿性，木材中的含水量满足不了木腐菌等微生物的生存、繁衍所必需的水分条件，从而提高木材的防腐能力。虫胶成膜性能好，其成膜具有良好的防水、防潮、防酸、防油特性。虫胶的主要成分紫胶树脂具有较好的抗张强度、耐磨性、回弹性和硬度，将紫胶树脂产品掺合到松香树脂中做填充剂，可有效提高木质文物的强度和硬度，及木质文物的抗酸、耐油性等。 此外，本发明所述的木质文物加固剂配方中的松香和虫胶皆为天然树脂，还具有来源广泛、无毒、色泽浅淡不遮盖木质文物原有的纹理等优点。本发明所述木质文物加固方法由于采用了空细胞法对待处理木质文物进行处理，在满足加固效果的前提下，有效节约了加固剂的用量，一方面有利于环保，另一方面有利于降低加固成本，还有利于减轻处理后木质文物的重量。本发明所述木质文物加固过程可逆，当木质文物需做其他处理时只需用有机溶剂将松香和虫胶溶出即可， 解决了木质文物将来的再保护问题。本发明所述木质文物加固剂的制备方法简便易行、工艺适应性强。本发明所述的木质文物加固方法能有效提高木质文物的基本密度、顺纹抗压强度及干缩性等指标。例如，用15份松香、10份虫胶和75份甲醇配成的加固剂处理过的古思茅松，基本密度增加53.12%、顺纹抗压强度增加16.50%、弦向全干干缩率降低35.96%。
图1为加固处理前的木质文物 图2为加固处理后的木质文物
图3为加固处理前、后的木质文物对比图 图4为加固处理前、后的木质文物的顺纹抗压强度 图5为加固处理前、后的木质文物的全干干缩率
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或改进，均落入本发明的保护范围。一种木质文物加固剂，其特征在于，以重量份计，所述加固剂含有:松香1(Γ15份、虫胶5 10份和溶剂75 85份。
所述木质文物加固剂，以重量份计，优选含有:松香12份、虫胶8份、溶剂80份。所述溶剂为甲醇、乙醇、乙醚、丙酮中任一种或几种。所述溶剂优选为甲醇或乙醇。—种木质文物加固剂的制备方法，具体包括以下步骤:按配方比例量取松香和虫胶，在1(T40°C下，混合后一起溶解于溶剂中，充分溶解后得松香和虫胶的混合溶液，即所述木质文物加固剂。所述加固剂制备方法，优选先将按配方比例量取的松香溶解于所需溶剂中，待松香基本溶解后再加入按配方比例量取的虫胶。所述松香的溶解温度，优选30 0C。所述虫胶的溶解温度，优选22 °C。一种将所述的木质文物加固剂应用于木质文物加固的方法，包括溶剂置换、加固剂渗透、干燥工序，具体包括以下步骤:
A、溶剂置换:将待加固的木质文物在1(T40°C下浸泡于脱水剂中，每隔0.5^1小时换一次脱水剂，每12立方厘米体积处理3 4次，然后将木质文物浸泡在脱水剂中浸泡2 3天使其被脱水剂饱和，木质文物的重量不再变化。B、加固剂渗透:将被脱水剂饱和的木质文物在1(T40°C下浸泡在加固剂中，密封后，按照每12立方厘米体积处理Γ 6天的标准，浸泡至木质文物被加固剂充分渗透，木质文物的重量不再发生变化。
C、干燥:将被加固剂充分渗透的木质文物在1(T40°C下干燥至木质文物重量不再发生变化即可。所述溶剂置换、加固剂渗透、干燥处理均可在常压下进行。所述溶剂置换处理优选在0.1MPa压力下进行。所述加固剂渗透处理优选先增加至最高压力1.r1.8MPa，保压时间为每10000立方厘米体积保压4 6小时，然后以每分钟0.1MPa的速度降压，最后再在0.08 0.09MPa的真空度下处理1.5^2.5小时，以彻底排除待加固文物中的加固剂。采用升压——保压——降压一真空的渗透处理工艺，能够使加固剂只留存在木质文物的细胞壁中，而不会存留在细胞腔内，有利于节约加固剂的用量，也有利于减少加固后木质文物的增重。
所述干燥处理优选在0.1MPa压力下进行。本发明所述的加固方法在溶剂置换处理前，还可以包括脱色步骤，将待脱色的木质文物在45 75°C下，浸泡于脱色剂中，每隔2 3h换一次脱色剂，直至脱色剂的颜色不再变深后，将木质文物浸泡于蒸馏水中，清洗3 4次洗去脱色剂。 所述脱色温度优选60 0C。所述脱色剂为2 5%的草酸、次磷酸或抗坏血酸。所述脱色剂还可以是2 5%的过氧化氢或亚氯酸钠。所述木质文物的含水率为0 300%。所述的脱水剂优选与加固剂配方中的溶剂为同一种溶剂。所述溶剂置换及加固剂渗透处理优选在封闭空间中进行。所述的封闭空间可用保鲜袋或保鲜膜或塑料薄膜将处理槽密封。实施例1加固剂配方:以重量计,松香15份、虫胶10份、甲醇75份。加固剂制备:按配方比例量取松香和虫胶，在20°C下，混合后一起溶解于溶剂中，充分溶解得松香和虫胶的混合溶液，即所述木质文物加固剂。加固处理的对象:剑川海门口遗址出土的古思茅松，距今约300(Γ4000年，表面腐朽开裂严重，颜色较深，近乌黑，初含水率200%，尺寸:20*20*30mm。加固处理:由于待处理的文物腐朽程度较严重，颜色较深接近乌黑，因此在加固前首先进行脱色预处理。将待脱色的木质文物在常压45°C下，浸泡于5%的抗坏血酸中脱色，每隔3小时换一次脱色剂，直至脱色剂的颜色不再变深后，将木质文物浸泡于蒸馏水中，清洗3次洗去脱色剂。然后，将待加固的木质文物在30°C下浸泡于甲醇中，每隔I小时 换一次甲醇，处理3次后将木质文物在甲醇中浸泡2天使其被甲醇饱和，重量不再变化。接着，将脱水后的木质文物浸泡在加固剂中，密封后在30 V下处理5天。最后，将被加固剂充分渗透的木质文物在30°C下干燥5天即可。实施例2
加固剂配方:以重量计,松香12份、虫胶8份、甲醇80份。加固剂制备:按配方比例量取松香和虫胶，在30°C下，混合后一起溶解于溶剂中，充分溶解得松香和虫胶的混合溶液，即所述木质文物加固剂。加固处理的对象:剑川海门口遗址出土的古思茅松，距今约300(Γ4000年，表面腐朽开裂严重，颜色较深，近乌黑，初含水率80%，尺寸:20*20*30mm。加固处理:由于待处理的文物腐朽程度较严重，颜色较深接近乌黑，因此在加固前首先进行脱色预处理。将待脱色的木质文物在常压75°C下，浸泡于2%的草酸中脱色，每隔
2.5小时换一次脱色剂，直至脱色剂的颜色不再变深后，将木质文物浸泡于蒸馏水中，清洗3次洗去脱色剂。然后，将待加固的木质文物在40°C下浸泡于甲醇中，每隔0.5小时换一次甲醇，处理4次后将木质文物在甲醇中浸泡3天使其被甲醇饱和，重量不再变化。接着，将脱水后的木质文物浸泡在加固剂中，密封后在40 V下处理4天。最后，将被加固剂充分渗透的木质文物在40°C下干燥3天即可。实施例3
加固剂配方:以重量计,松香10份、虫胶5份、甲醇85份。加固剂制备:按配方比例量取松香和虫胶，在40°C下，混合后一起溶解于溶剂中，充分溶解后得松香和虫胶的混合溶液，即所述木质文物加固剂。加固处理的对象:剑川海门口遗址出土的古思茅松，距今约300(Γ4000年，表面腐朽开裂严重，颜色较深，近乌黑，初含水率100%，尺寸:20*20*30mm。加固处理:由于待处理的文物腐朽程度较严重，颜色较深接近乌黑，因此在加固前首先进行脱色预处理。将待脱色的木质文物在常压60°C下，浸泡于3%的草酸中脱色，每隔2小时换一次脱色剂，直至脱色剂的颜色不再变深后，将木质文物浸泡于蒸馏水中，清洗3次洗去脱色剂。然后，将待加固的木质文物在20°C下浸泡于甲醇中，每隔0.5小时换一次甲醇，处理4次后将木质文物在甲醇中浸泡3天使其被甲醇饱和，重量不再变化。接着，将脱水后的木质文物浸泡在加固剂中，密封后在20 V下处理6天。最后，将被加固剂充分渗透的木质文物在20°C下干燥7天即可。实施例4——经加固处理的木质文物的性能检测
(I)密度检测
实验对象:实施例1、2中待加固的木质文物
实验方法:首先，称量溶剂置换处理前木质文物的饱水质量ml ;然后按GB1931-1991木材含水率测定方法将木质文物在103±2°C下干燥至绝干，称量得质量m2 ;接着，按照实施例1、2的方法将木质文物进行加固处理；最后按照GB1931-1991木材含水率测定方法将木质文物在103 ±2 °C下干燥至绝干,称量得质量m4。
加固前木质文物的基本密度按下式进行计算(该公式出自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〕
加固后木质文物的基本密度按下式进行计算(该公式出自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〕实验结果:实施例1中木质文物加固前基本密度为0.314g/cm3，加固后基本密度为
0.481 g/cm3，增加了 53.12% ;实施例2中木质文物加固前基本密度为0.309 g/cm3，加固后基本密度为0.437 g/cm3，增加了 41.40%。说明采用本发明所述的加固剂及加固方法能有效提高木质文物的基本密度。(2)强度检测
实验对象:实施例1、2中加固完成的木质文物
实验方法:按照中华人民共和国国家标准GB1935-1991木材顺纹抗压强度试验方法实施。实验结果:实施例1、2中加固完成的木质文物的平均顺纹抗压强度分别增加了16.50%,21.06%ο(3)干缩性检测
实验对象:实施例1、2中加固完成的木质文物
实验方法:按照中华人民共和国国家标准GB1932-1991木材干缩性测定方法实施。实验结果:实施例1、2中加固完成的木质文物的弦向全干干缩率分别降低了35.96%、50.80%ο实施例5——经加固处理的木质文物的可逆性 实验对象:实施例1、2中加固完成的木质文物
实验方法:将实施例1、2中加固完成的木质文物分别浸泡于甲醇溶液中，每隔0.5天更换新甲醇。实施例1的木质文物浸泡5天，实施例2的木质文物浸泡5天后，按GB1931-1991木材含水率测定方法将逆处理后的木质文物在103±2°C下干燥至绝干，称量得质量m5。比较木质文物加固处理前的绝干质量m2与逆处理后的绝干质量m5，根据其差值判断加固剂是否已被全部溶出。实验结果:实施例1的木质文物其m2值与m5值分别为7.235g、7.262g，实施例2的木质文物其m2值与m5值分别为7.948g、7.971g。由于m2与m5的差值及其微小，因此可以认为本发明所述的加固剂及加固处理方法可逆性良好。
权利要求
1.一种木质文物加固剂，其特征在于，以重量份计，所述加固剂含有:松香1(Γ15份、虫胶5 10份和溶剂75 85份。
2.如权利要求1所述的木质文物加固剂，其特征在于，以重量份计，所述加固剂含有:松香12份、虫胶8份、溶剂80份。
3.如权利要求1或2任一项所述的木质文物加固剂，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、乙醚、丙酮中任一种或几种。
4.如权利要求1所述的木质文物加固剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤:按配方比例量取松香和虫胶，在1(T40°C下，混合后一起溶解于溶剂中，充分溶解后得松香和虫胶的混合溶液,即所述木质文物加固剂。
5.如将权利要求1所述的木质文物加固剂应用于木质文物加固的方法，包括溶剂置换、加固剂渗透、干燥工序，其特征在于，包括以下具体步骤: A、溶剂置换:将待加固的木质文物在1(T40°C下浸泡于脱水剂中，每隔0.5^1小时换一次脱水剂，每12立方厘米体积处理3 4次，然后将木质文物浸泡在脱水剂中浸泡2 3天使其被脱水剂饱和，木质文物的重量不再变化； B、加固剂渗透:将被脱水剂饱和的木质文物在1(T40°C下浸泡在加固剂中，密封后，按照每12立方厘米体积处理4飞天的标准，浸泡至木质文物被加固剂充分渗透，木质文物的重量不再发生变化； C、干燥:将被加固剂充分渗透的木质文物在1(T40°C下干燥至木质文物重量不再发生变化即可。
6.如权利要求5所述的木质文物加固方法，其特征在于，在溶剂置换处理前，还包括脱色步骤，将待脱色的木质文物在常压45 75°C下，浸泡于脱色剂中，每隔2 3h换一次脱色齐IJ，直至脱色剂的颜色不再变深后，将木质文物浸泡于蒸馏水中，清洗3 4次洗去脱色剂。
7.如权利要求6所述的木质文物加固方法，其特征在于，所述脱色剂为疒5%的草酸、次磷酸或抗坏血酸、2飞％的过氧化氢或亚氯酸钠。
8.如权利要求5所述的木质文物加固方法，其特征在于，所述待加固的木质文物的含水率为0-300%。
9.如权利要求5所述的木质文物加固方法，其特征在于，所述的脱水剂优选与加固剂配方中的溶剂为同一种物质。
10.如权利要求5所述的木质文物加固方法，其特征在于，所述溶剂置换及渗透处理优选在封闭空间中进行。
全文摘要
本发明公开了一种木质文物加固剂、所述加固剂的制备方法及其在木质文物加固中的应用，属于文物保护修缮技术领域。本发明所述加固剂包括松香10~15份、虫胶5~10份和溶剂75~85份。所述加固剂的制备方法包括将松香和虫胶混合后一起溶于溶剂中。本发明所述加固方法包括溶剂置换、加固剂渗透、干燥工序，对于颜色较深的加固对象还包括脱色步骤。试验证明本发明所述加固剂能有效降低木质文物的吸湿性、提高其防腐性，处理深度大，无防护死角；所述加固剂的制备方法简便易行，工艺适应性强；所述加固方法能有效提高木质文物的各项物理力学性质，加固后文物具有优良的耐老化性。此外，所述加固剂及加固方法还具有优良的可逆性，适用于各种木质文物的加固处理。
文档编号B27K5/00GK103213180SQ201310082530
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者邱坚, 傅婷, 夏炎, 罗蓓, 李君 , 伍建玲 申请人:西南林业大学