MP1_prvi Dio 2013

1

Materijali i procesi 1

Izv.prof.doc.dr. Vladan [email protected]

Odsjek za restauriranje i konzerviranje umjetnina

ALU Zagreb

Izbor folija s predavanja (zimski semestar)

2

Literatura:

T. Filetin, F. Kovaiek, J. Indof: Svojstva i primjena materijala,

Udbenici Sveuilita u Zagrebu, Zagreb, 2002

A. Unger, A.P. Schienwind, W. Unger: Conservation of wooden artifacts,

Springer, Berlin Heidelberg, 2001

J. Ashurst, F.G. Dimes (Eds.): Conservation of building and decorative

stone, Vol. 1, Butterworth-Heinmann, London, 1990

A. Wheatcroft; ed.: Science for conservations Vol. 1, The conservation

unit of the museums & galleries commission, Abingdon, 1992

V. Desnica: odabrane folije sa predavanja na ALU

J. Besla: Materijali u arhitekturi i graevinarstvu, kolska knjiga,

Zagreb, 1989

R. Smith: The Artists Handbook, Dorling Kindersly Book, London, 2003

T. Brill: Light Its interaction with art and antiquities, Plenum press,

New York, 1980

H. Kuehn i suradnici: Reclams Handbuch der kuenstlerischen Techniken

Band 1, Philipp Reclam jun. Stuttgart, 1988

H-P. Schramm, B. Hering: Historische Malmaterialien und ihre

Identifizierung, Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1989

3

Razvoj materijala elja za poboljanjem, za kvalitetnijim i lakim

ivotom

Broj, raznovrsnost i koliine materijala u stalnom su porastu

- od masovne koliine manjeg broja vrsta materijala do

dananjih vrlo velikih koliina mnogobrojnih kombinacija tipova.

Danas raspolaemo s vie od 70.000 vrsta tehnikih materijala!

Materijali na bazi eljeza postiu zasienje u proizvodnji i potronji

(oko 65% proizvodnje i primjene svih materijala) raste udio

aluminijskih, titanovih, megnezijskih i drugih legura, polimernih,

keramikih i posebno kompozitnih materijala.

U posljednjih 50-tak godina u uporabu je ulo vie novih

materijala nego u svim prethodnim stoljeima!

4

Krivulja rasta proizvodnje i uporabe materijala

Nastupila era intenzivne proizvodnje i koritenja polimernih materijala, takoer

osjetan rast i vea primjena tzv. novih materijala npr. kompozitnih i keramikih

5

U umjetnosti se razvoj materijala najvie odnosi na razvoj slikarskih materijala!

Zanatsko umijee i znanja o materijalima uglavnom su se prenosila

usmenim putem. Recepture za izradu boja najee su bile tajne

pojedinih radionica.

Najznaajnija pisana djela o tehnikama, metodama i materijalima:

1. LUCCA MANUSCRIPT (VIII stoljee) podaci o tehnikama i

materijalima

2. TEOPHILIUS (IX stoljee)

3. CENNINO CENNINI (XIV stoljee), djelo Trattato della pittura

4. LEONARDO DA VINCI (XV stoljee), djelo Trattato della pittura

5. GIORGIO VASARI (XVI stoljee), djelo LE VITE

6. SIR CHARLES LOCK EASTLAKE (XIX stoljee), djelo Methods

and materials of painting of the great schools and masters

6

Poznate europske tvornice slikarskih materijala:

Winsor & Newton Engleska

Pelikan Njemaka

Talens Holandija

Lefranc & Bourgeois Francuska

Fabriano Italija

Maimeri Italija Kremer Njemaka

Faber Castell Njemaka

Lukas Njemaka

Holbein Holandija

7

Svi materijali podlijeu promjenama zbog promjene temperature, djelovanja

vlage, agresivnih plinova u zraku (koji s vlagom stvaraju kiseline koje

oteuju materijale) itd.

Promjene temperature u pravilu su postepene, uglavnom u podruju

elastinosti nositelja (drvo, platno i sl)

Vei problem vlanost, i to razliita na razliitim materijalima

- drvo se na vlazi iri, platno se skuplja, metali korodiraju...

Prije

Poslije

Portret mukarca, 19. st., propadanje uslijed vlage (neprimjerno odlaganje)

8

Svi materijali podlijeu promjenama zbog promjene temperature, djelovanja

vlage, agresivnih plinova u zraku (koji s vlagom stvaraju kiseline koje

oteuju materijale) itd.

Promjene temperature u pravilu su postepene, uglavnom u podruju

elastinosti nositelja (drvo, platno i sl)

Vei problem vlanost, i to razliita na razliitim materijalima

- drvo se na vlazi iri, platno se skuplja, metali korodiraju...

Grka ikona, 19. st., visoka temperatura (vatra), gesso isuen, nabubrio i popucao

9

Znaenje i vrste istraivanja materijala

- odreivanje osnovnih svojstava materijala

- usavravanje postojeih i pronalaenje novih metoda ispitivanja

- poboljavanje svojstava postojeih i pronalaenje novih materijala

- kontrola i reguliranje stanja i kvalitete materijala

Prema mjestu obavljanja terenska i laboratorijska

Prema sadraju istraivanja pojedinih materijala, modelska, ispitivanje

samih objekata (na terenu ili u labu)

S obzirom na utjecaj ispitivanja na materijal s razaranjem uzoraka i

bez razaranja (destruktivno i nedestruktivno istraivanje)

Nakon zavretka samog istraivanja slijedi najvaniji i najodgovorniji dio:

sreivanje, obrada i tumaenje rezultata!

10

U sluaju nemogunosti koritenja originalnih materijala:

Zahtjevi na materijale i kriteriji izbora

materijala

- Etinost

- Funkcionalnost

-Tehnologinost

- Estetinost

- Raspoloivost, nabavljivost i cijena materijala

- Standardiziranost normiranost

11


materijala

- Etinost

Djelovanje i izbor materijala unutar normi i etinih pravila struke

12


materijala

- Etinost

- Funkcionalnost

Osnovni zahtjevi za materijale vezani su uz funkcioniranje dijela,

sklopa ili cijelog zahvata, i to u cijelom ivotnom vijeku. Pri tome treba

voditi rauna o:

- odravanju definiranih dimenzija i oblika rekonstrukcije

- odravanju cjelovitosti rekonstrukcije (otpornost na npr. lom)

- spreavanju oteenja povrine zbog troenja, korozije i

slinih procesa dotrajavanja

- zadravanju ostalih fizikalnih svojstava bitnih za odravanje

funkcije rekonstrukcije, a u harmoniji s osnovom

rekonstrukcije

O osnovnim svojstvima materijala koja opisuju ove kriterije - kasnije!!

13


materijala

- Etinost

- Funkcionalnost

- Tehnologinost

Sposobnost materijala za obradu ili oblikovanje nekim tehnolokim

postupcima (ali i ljudski faktor je vaan parametar)

Opa prikladnost kvantificirana preko slijedeih tehnolokih svojstava:

- livljivost

- rezljivost

- oblikovljivost deformiranjem na toplo i hladno

- spojivost zavarivanjem, lemljenjem, lijepljenjem

- toplinska obradivost; npr. zakaljivost, prokaljivost

- prikladnost za prevlaenje i zatitu povrine

- trokovi izrade vezani uz materijale

14


materijala

- Etinost

- Funkcionalnost

- Tehnologinost

- Estetinost

Trino konkuretni materijali esto se razlikuju samo prema izgledu

koji ukljuuje:

- boju, prozirnost, sjajnost

- mogunost jednostavnog i lijepog oblikovanja (tehnologinost)

- mogunost postizanja eljenog stanja povrine hrapavost,

stupanj sjajnosti

Gotovo uvijek se trai kompromisno ispunjenje vie zahtjeva: izbor

materijala predstavlja sloeni problem traenja OPTIMUMA

15


materijala

- Etinost

- Funkcionalnost

- Tehnologinost

- Estetinost

- Raspoloivost, nabavljivost i cijena materijalaOva skupina kriterija razmatra:

- porijeklo materijala strani, domai, vrijeme nabave

- raspoloive vrste, stanja i dimenzije materijala

- kvaliteta materijala pojedinih proizvoaa

- cijena i trokovi nabave materijala pojedinih proizvoaa

- ostali uvjeti nabave

16


materijala

- Etinost

- Funkcionalnost

- Tehnologinost

- Estetinost

- Raspoloivost, nabavljivost i cijena materijala

- Standardiziranost normiranost

Potreba za koritenjem materijala koji su propisani propisima,

zakonima, normama i preporuka (uvjeti sigurnosti i zdravlja ljudi ili

zatite okolia)

17


materijalaPri odluci objektivne vrijednosti svojstava esto nedostaju

Utjecajni faktori (sustav i struktura materijala) na svojstva i ponaanje materijala

18


materijala

Zbog brojnosti i raznovrsnosti materijala teka sveobuhvatna klasifikacija svojstava

Od posebnog znaaja: fizikalno-kemijsko-bioloka svojstva

- otpornost na skupljanje, bubrenje, upijanje vode, otpornost na mraz

- otpornost na djelovanje medija, tvari u dodiru, ivih bia (bioloka otpornost)

- osjetljivost na kemijska ili bioloka djelovanja

19

Pravilna odluka o materijalima

Donaanje optimalne odluke o izboru materijala zahtijeva

usporeivanje podataka za niz svojstava i karakteristika

raznovrsnih materijala.

Broj materijala i novih svojstava svakim danom sve vei i vei -

teak potpuni pregled svojstava i mogunosti primjene materijala

koritenje odgovarajuih podloga i pomagala za izbor:

A. Klasine podloge i pomagala

katalozi proizvoaa materijala, prirunici, domae i strane norme, interni

propisi i preporuke

Provedba odreenih ispitivanja materijala u vlastitim laboratorijima, bilo

na uzorcima ili na stvarnim artefaktima

B. Raunalne podloge i pomagala (informacijski sustavi)

bibliografskog tipa (tekstovi iz znanstveno-strunih asopisa i knjiga;

sadre podatke o svojstvima materijala, upute, iskustva u primjeni i sl.)

faktografskog tipa (numeriki podaci i znanja o materijalima, baze

podataka sa organiziranim skupom podataka o materijalima)

20

Sistematizacija materijala

a) Prema sastavu, mikrostrukturi (grai) i nainu dobivanja

najea i naprirodnija podjela

organski i anorganski

metalni i nemetalni

prirodni i umjetni

b) Prema svojstvima i uvjetima primjene

materijali postojani na koroziju

materijali postojani na temperaturu

materijali postojani na svjetlost i zraenje

materijali postojani na vlagu i sl.

c) Prema primjeni vrsti djelatnosti za koje se materijali primjenjuju

materijali za zidno, tafelajno i dr. slikarstvo

materijali za kipare

21

Ope pretpostavke materijala

Materijal je homogen fizikalno-mehanika svojstva u svim tokama su

jednaka.

Nehomogen materijal svojstva se mijenjaju od toke do toke.

Materijal je izotropan - fizikalno-mehanika svojstva u svim smjerovima su

jednaka (metal, kristal).

Anizotropan materijal - fizikalno-mehanika svojstva u razliitim smjerovima su

razliita (drvo).

Ortotropan materijal - fizikalno-mehanika svojstva su jednaka u odreenim

smjerovima vlakana (valjani elik).

Neka vana svojstva osnove fizike materijala: strukturna forma, hidrofobnost, hidrofilnost, toplinska vodljivost

SVOJSTVA MATERIJALA

22

SVOJSTVA MATERIJALA - Priroda materijala odreena je tehnikim i ostalim svojstvima.

vrstoa je iznos naprezanja neposredno pred razaranje. Razlikujemo aksijalnu

vrstou (tlanu i vlanu) i posminu vrstou.

Tvrdoa je otpornost tijela (materijala) prodiranju drugih tijela.

Deformabilnost (aksijalna i posmina) je svojstvo materijala da pri naprezanju

trpi deformacije bez razaranja.

Krutost je svojstvo materijala da se pri naprezanju opire deformiranju.

Krtost je svojstvo materijala da se ne odupire udarnome naprezanju (udaru).

Elastinost elastinost je svojstvo materijala da se vraa u prvobitno stanje

nakon uklanjanja vanjskih optereenja. Realno tijelo ponaa se elastino samo

do jedne odreene granice koja se naziva granica elastinosti.

Plastinost je svojstvo materijala da pri odreenom naprezanju trenutno

poprima deformacije bez poveanja naprezanja.

Gustoa je koliina materije po jedinici volumena.

23

SVOJSTVA MATERIJALA

Mnogi su materijali tijekom uporabe izloeni razliitim mehanikim

optereenjima koja izazivaju razliita naprezanja i razliite deformacije:

24

SVOJSTVA MATERIJALA

Mnogi su materijali tijekom uporabe izloeni razliitim mehanikim

optereenjima koja izazivaju razliita naprezanja i razliite deformacije:

Elastine deformacije deformirano tijelo po

prestanku optereenja poprima prvobitni oblik i

dimenzije.

Plastine deformacije deformirano tijelo po

prestanku optereenja ostaje trajno deformirano.

Ispitivanje tvrdoe

25

SVOJSTVA MATERIJALA

Pravilan izbor materijala zahtijeva kombinaciju koraka i

strunjaka zahtijeva razvijanje znanosti o materijalima

Ne-invazivno istraivanje

slika i radova na papiru

Paula Cezanna, London

2007

26

Umjetnost i znanost o materijalima ?!

Objekt se sastoji iz razliitih materijala

fizikalna i kemijska svojstva

optiki izgled

mehanika svojstva

sposobnost koritenja

trajnost

Sposobnost stvaranja pretpostavlja poznavanje materijala

Restauriranje/konzerviranje zahtijeva znanost o materijalima

27

Umjetnika metodologija

Umjetnik, npr, moe odabrati da slika ono to vidi pred sobom, ono to

zamilja ili ono to ve zna o subjektu. Te tri metode rada vjerojatno e

proizvesti sasvim razliite rezultate. Paljiva metodologija e onda

ukljuivati istraivanje upotrijebljenih materijala i alatki i kako njihovo

variranje proizvodi razliite efekte.

Znanstvena metodologija

- je skup tehnika za istraivanje pojava i ovladavanjem novim

znanjem, kao i ispravljanje i povezivanje ranijih znanja. Ona se

bazira na prikupljanju empirijskih i mjerljivih dokaza koji su

podvrgnuti specifinim principima razmatranja.

Umjetnika metodologija Znanstvena metodologija

28

Umjetnika metodologija se od znanstvene razlikuje moda samo u

tome to im nisu isti ciljevi. Znanstvenik po definiciji traga za

istinom, dok umjetnik traga za najpogodnijom formom kojom

njegove ideje, osjeaji i percepcije mogu biti komunicirani

gledateljima. S tim na umu, nekad umjetnici izloe i preliminarne

skice koje su dio kreativnog procesa, a nekad, naroito u

konceptualnoj umjetnosti, taj preliminarni proces je jedini dio rada

koji se stvarno izlae. Moemo rei da je u tom sluaju putovanje

znaajnije od odredita. Taj pristup dovodi u pitanje klasino

prihvaene koncepte kao to je postajanje umjetnikog djela kao

konanog rezultata procesa umjetnikog stvaranja.

Umjetnika metodologija Znanstvena metodologija

29

Znanstvena metoda nije recept: ona ukljuuje

razmiljanje, matu, i kreativnost. To je jedan

trajni proces koji konstantno razvija sve bolje i

sve tonije modele i metode.( Npr., kad je

Einstein formulirao svoju specijalnu teoriju

relativnosti on nije odbacio ili negirao

Newtonove zakone. Naprotiv, kad se iz

Einsteinove teorije reduciraju astronomski

velike, beskrajno male i ekstremno brze pojave,

ostaju tono Newtonove jednadbe!!

Einstainove teorije su zapravo poopenja i

profinjenja Newtonove teorije.)

METODOLOGIJA ZNANSTVENOG ISTRAIVANJA

30

METODOLOGIJA ZNANSTVENOG ISTRAIVANJA

Znanstvena metodologija sastoji se od:

a) Karakterizacije (mjerenje, promatranje i kvantificiranje)

b) Hipoteze (teoretsko hipotetiko objanjenje pojava i

mjerenja)

c) Predvianja (logika dedukcija od hipoteze do teorije)

d) Eksperimenta (testiranje svega navedenog)

e) stvaranja teorije, zatim i zakona

31

Materials science

The use of the sense of taste, touch, sight and smell are ancient methods, as old as mankind itself,for qualifying various materials. They may be considered to be the oldest analytical techniques.

A. Townshend (ed.)

Encyclopedia of Analytical Science, Vol. 4

Academic Press, London 1995, p. 1995

History of Analytical Science

IDENTIFIKACIJA MATERIJALA

32


Odreivanje sastava nekog materijala ili

smjese materijala pomou kemijskih ili

fizikalnih metoda, u svrhu dobivanja vrste

materijala (kvalitativna analiza) i/ili koliine

sastavnih djelova tog materijala

(kvantitativna analiza).

vrsti

sastavu

strukturi

svojstvima

Znanje o

33

- sposobnost prepoznavanja i identificiranja materijala uroena u

nama

- restauratori/konzervatori razvijaju to umijee dalje

znanje o tome od ega je napravljen objekt

fundamentalni korak u pravilnoj dijagnostici stanja objekta i u

odluci o metodi tretiranja

Identifikacija esto instinktivna i trenutna


koraci: prepoznavanje funkcije objekta

usporedba sa prijanjim iskustvima

oekivanje odreenog materijala

(elik, drvo, mjed)

npr. dlijeto

34


Stupnjevi identifikacije

- jednostavna vizualno/taktilna identifikacija

- mikroskopiranje

- kemijske i fizikalne analize

Grupiranje materijala u kategorije prema svojstima olakava odluke za

pojedine materijale iz tih kategorija

Npr. drveni uzorak neke polikromije - kemijska analiza nije optimalna (veina drva

slinog sastava) mikroskopiranje otkriva strukturu stanica identifikacija

Npr. korozijski produkti na metalnom (ili staklenom) objektu potrebna

identifikacija osnovnog materijala i korozije kemijska analiza

35Grupe materijala koje mogue lako identificirati, stupnjevi istraivanja potrebni za

potpunu identifikaciju

IDENTIFIKACIJA MATERIJALAIzvori

ANORGANSKI ORGANSKI

Vosak

Smola

Ulje

Stijene i minerali Biljke ivotinje

Stablo Vlakna Ekstrakti

Kamen Metal Keramika Staklo Drvo Papir Tekstil Plastika ivotinj.

djelovi

tip: prisutni vrsta: tip: tip: tip:

npr. vapnenac minerali hrast npr. ivotinj. npr. slonovaa

ari jezgra drv. biljni kosti

mahagonij vrsta: vrsta: vrsta:

mullbery vuna kit, slon

esparto svila

pamuk

Sastav Vrsta i sastav

npr. PVC

polistiren

jed

no

sta

vn

a

viz

ualn

a

ide

nti

fik

ac

ija

viz

ualn

a

Iden

tifi

kacija

MIK

RO

SK

OP

Iden

tifi

kacija

fiz.-

kem

.m

eto

da

ma

36

Jo malo o podjelama...

Glavna podjela: anorgansko i organsko porijeklo materijala

stijene i/ili minerali kamen, metal, keramika, staklo

biljke i ivotinje drvo, papir, tekstil, vuna, cvila, koa, krzno,

kosti

Panja s mnogim umjetnim (sintetskim) materijalima (sva plastika, PVC,

polistiren...):

dobiveni ekstrahiranjem kemikalija iz biljnih i ivotinjskih

produkata!

primjer: ugljen i nafta dobiveni iz fosilnih biljki i ivotinja)


Takoer, postoje i prirodni i umjetni anorganski materijali:

primjer: pigment cinober (vermilion)

nalazi se u prirodi kao mineral cinabarit;

moe se umjetno proizvesti iz ive i sumpora (HgS)

obje forme pigmeta su kemijski identine! (identifikacija razlike mikroskopiranjem!)
http://hr.wikipedia.org/wiki/Slika:Plastic_household_items.jpg

37

vrste tvari molekule povezane jakim privlanim silama, pa su one

fiksirane u odreenom poloaju (mogua ureenost dugog dosega), imaju

sposobnost da podnose naprezanje deformacije.

plinovite tvari molekule povezane slabim meumolekularnim

silama, pa se molekule unutar zatvorenom prostora slobodno gibaju. Plinovi

su bez reda i ne mogu podnijeti naprezanje deformacije.

tekue tvari stanje izmeu vrstoga i plinovitoga. Ureenost

kratkog dosega (doseg od nekoliko promjera molekula) kao i vrste tvari, ali

ne posjeduju ureenost dugog dosega. Molekule se reletivno slobodno

gibaju u posudi pa tekuine ne podnose naprezanje deformacije.

Agregatna stanja tvari

38

Razlike u svojstvima razliitih agregatnih stanja postoje zbog dvaju

antagonistikih faktora:

jaina meumolekulskih veza, koje dre molekule zajedno

unutranja toplinska energija, koja nastoji te veze raskinuti

a) Toplinska energija mala u odnosu na energiju vezanja molekule su

meusobno jako povezane meumolekulskim silama i tvar je vrsta

b) Toplinska energija velika u odnosu na energiju vezanja molekule nisu

vezane i tvar je plin

Unutranja toplinska energija vrste tvari je kinetika energija vibracija

molekula oko svojeg stalnog poloaja, kod plinova je to kinetika energija

gibanja molekula kroz prostor.

Agregatna stanja tvari

39

Promjena agregatnih stanja

Zagrijavanje nekog vrstog tijela

molekule titraju sve jae i jae

njihova srednja udaljenost postaje sve vea

tijelo se iri

kristalna reetka sve vie

labavi i konano se na odreenoj

temperaturi razara: tijelo se rastalilo!

Nastavimo li zagrijavanje, tijelo prelazi u plinovito agregatno stanje!

Agregatno stanje tvari odreeno u unutranjim karakteristikama i vanjskim

uvjetima u kojima se tijelo nalazi.

Najznaajniji vanjski faktori temperatura i tlak

40

Promjena agregatnih stanja

Ovisnost vrelita

vode o barometarskom

pritisku

Primjeri: ranije kljuanje

vode i problem kuhanja u

planinama (Mont-blanc,

4810m vrenje pri 84C),

kasnije kljuanje vode u

ekspres-loncima (tlak oko

1,5 at, vrelite na oko

110C)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0

2

4

6

8

10

pri

tisa

k (

at)

temperatura (C)

vrenje vode

41

Fizikalne i kemijske promjene

Promjene prilikom propadanja i/ili restauratorskog tretmana se mogu

klasificirati kao fizikalne ili kemijske promjene:

fizikalne promjene promjena stanja materijala prilikom koje je

ukljueno razmjetanje molekula bez promjena u strukturi pojedinih

molekula.

kemijske promjene ukljuuju razmjetanje atoma unutar molekula,

prilikom ega dolazi do formiranja novih molekularnih struktura

Sastavni djelovi neke mjeavine mogu se razdvojiti fizikalnom

promjenom. Kada se atomi u molekuli trajno razdvoje, dogodila se

kemijska promjena.

Primjeri: praina na objektima, vosak kao termoplastino vezivo, tamljenje

olovno bijele pod utjecajem sumporovodika (u PbS), Pb3O4 PbO2

42

Svojstva i struktura materijala, te njihov utjecaj

na svjojstva materijala

Primjer:

Zagrijavanje celuloze gubljenje vode mogue pretvaranje vodikovih veza

u eterove veze

nove veze smanjuju sposobnost meusobnog klizanja lanaca celuloze,

smanjena sposobnost upijanja vlage i bubrenja materijal postaje lomljiv i krt

43

Malo ponavljanja

Protoni pozitivno nabijeni Neutroni bez elektrinog naboja

Protoni i neutroni grade zajedno jezgru

Elektroni negativno nabijeni, okruuju jezgru

Vodik1 Proton

Helij2 Protona

Litij3 Protona 6Li 7Li

3He 4He

Deuterij Tricij

Atomi se sastoje od tri elementarne estice:

44

Malo ponavljanja

Jezgra

Neutroni(bez naboja)

Protoni(pozitivno nabijeni)

Elektroni(negativno nabijeni)

SumporK

M

L

45

Malo ponavljanja

Atomi:

prazni prostor

99,97% mase je u jezgri

Odnosi veliina i prostora

46

Malo ponavljanja

Kemijski elementi vie izotopa

broj protona definira element = atomski broj Z (i redni broj u

Mendeljejevoj tablici elemenata periodni sustav elemenata)

broj neutrona moe biti razliit

suma protona i neutrona = maseni broj

primjer: izotopi vodika

vodik1 Proton deuterij tricij

H1

1H

2

1H

3

1

47

Malo ponavljanja

Ionizacija

Dodavanje

elektrona

Negativni ion Pozitivni ion

48

- elektroni pune ljuske atoma

- unutarnje ljuske skoro uvijek popunjene

- ako je vanjska ljuska puna, atom je jako stabilan

- popunjenost vanjske ljuske (puna, skoro puna, polu prazna, skoro prazna)

odreuje kemijski karakter elementa

- od posebnog znaaja za karakter je popunjenost zadnje ljuske sa 8 elektrona

stanje koje mnogi atomi pokuavaju postii kroz kemijske reakcije

- za 5 elemenata je to prirodno stanje (Ne, Ar, Ke, Xe, Rn) inertni plinovi

- princip meuatomskih veza pojedinih atoma se bazira na davanju, primanju ili

dijeljenju elektrona vanjske ljuske u svrhu postizanja stabilnog stanja sa 8

elektrona u vanjskoj ljusci

Elektronska struktura atoma

49

Elektronska struktura atoma

U svrhu postizanja stabilnog stanja

sa popunjenom vanjskom ljuskom:

- atomi sa skoro praznom v. ljuskom

rado daju elektrone

- atomi sa skoro punom v. ljuskom

rado primaju elektrone

- atomi sa polupunom v. ljuskom

rado dijele elektrone

o ovim karakteristikama ovise i

meuatomske kemijske veze!

50

Kemijske veze osnove

Kovalentna veza veza u kojoj se jedan ili vie parova elektrona dijeli

izmeu dva atoma

Takve veze vode k stabilnim

molekulama, ako se pomou

dijeljenja elektrona postie

konfiguracija plemenitog plina

za svaki atom

Primjeri: vodikov plin,

diatomske molekule duika i

kisika u atmosferi

51


Ionska veza veza u kojoj jedan ili vie atoma izgube ili prime

elektrone

Takve veze vode k stabilnim

molekulama, ako se pomou

predavanja elektrona postie

konfiguracija plemenitog plina

za svaki atom

Primjer: kuhinjska sol

52


Metalna veza vrsta veza u kojoj se elektroni slobodno kreu u svim

smjerovima metala: pozitivni ioni u moru slobodnih elektrona

Vodikova veza (zapravo nije veza, ve) privlana sila izmeu atoma

vodika u jednoj molekuli i malog atoma velikog elektronegativiteta* u

drugoj molekuli. Dakle, to je intermolekularna sila, a ne

intramolekularna sila, kao u sluaju ostalih veza.

*elektronegativitet: sposobnost atoma u molekuli da privue i vee elektrone na sebe

Primjer: H2O

53



54



Metali Nemetali

Najee imaju 1-3 elektrona u vanjskoj

ljusci

Lagano gube svoje valentne elektrone

Formiraju okside koji su baze

Dobri su reducensi

Imaju nii elektronegativitet

Najee imaju 4-8 elektrona u

vanjskoj ljusci

Lagano primaju ili dijele svoje valentne

elektrone

Formiraju okside koji su kiseli

Dobri su oksidansi

Imaju nii elektronegativitet

Dobri elektriki i toplinski vodii

Mogu se zagrijati u tanke listove

Duktilni mogu se razvui u ice

Posjeduju metalni sjaj

Neprozirni kao tanki list

Kruti pri sobnoj temperaturi (osim Hg).

Slabi elektriki i toplinski vodii

Krhki ako su u krutom stanju

Neduktilni

Ne posjeduju metalni sjaj

Prozirni kao tanki list

Kruti, tekui i plinoviti pri sobnoj

temperaturi.

Ke

mijs

ka

svo

jstv

aF

izik

aln

a s

vo

jstv

a

55



Razliite vrste veza razliita svojstva materijala

Procjena vrste veze prema poloaju u periodnom sustavu elemenata:

elementi sa razliitih krajeva sustava uglavnom stvaraju ionske veze (npr. NaCl)

(velike razlike u elektronegativnosti stvaraju pozitivne i negativne ione)

vodik je iznimka stvara kovalentne veze

elementi s najviim elektronegativitetom su desno gore u sustavu, elementi s

najniim elektronegativitetom su lijevo dolje.

elementi sa manjim

razlikama u

elektronegativitetu tee

stvaranju kovalentnih veza

(molekule su stabilne i

slobodne)

primjer: CO2

56



Razliite vrste veza razliita svojstva materijala

Kovalentni materijali: atomi meusobno vrsto vezani u stabilnim molekulama, ali

te molekule uglavnom nisu snano vezane za druge molekule u materijalu

Ionski magterijali: atomi (ioni) iskazuju snane privlane sile prema drugim ionima

u blizini.

niska toka taljenja za kovalente krute tvari, visoka toka taljenja za ionske tvari

Ionski materijali

1.Kristalinine krute tvari (sastavljene

od iona)

2.Visoke toke taljenja i vrelita

3.Elektrino vodljivi kad rastaljeni

4.Mnogi topivi u vodi, ali ne u

nepolarnoj tekuini

Kovalentni materijali

1.Plinovi, tekuine ili krute tvari

(sastavljeni iz molekula)

2.Niske toke taljenja i vrelita

3.Slaba elektrina vodljivost u svim

fazama

4.Mnogi topivi u nepolarnim

tekuinama, ali ne u vodi

57



Sposobnost isparavanja

Lagane molekule lake se kreu od tekih

potrebna manja koliina energije za dovoljno kretanje estica koje uvjetuje

prijelaz u plinovito stanje

materijali sa niom molekularnom masom imaju niu toku vrelita

nego materijali sa viom masom

TvarMolekularna

masa

Toka vrelita

C

Vodik 2 -253

Duik 28 -196

Ugljini dioksid 44 -78

Eter 74 + 35

Toluen 92 + 111

58

Vano je razviti slijedee kompetencije:

sposobnost za ispitati prirodu umjetnikog objekta

odrediti i dokumentirati povijest, stanje i okolnosti

Te kompetencije su daljnji preduvjet za:

sposobnost odreivanja kakva intervencija e se izvesti

sposobnost odreivanja o buduem raspolaganju objekta

Prije bilo kakvih aktivnosti na objektu, nuno je biti potpuno

svjestan svih injenica oko objekta: fiziko stanje, povijest

objekta, svrha intervencije i predvieni rezultati

Preventivni pristup restauriranju i konzerviranju

59

Prije odluke o tretmanu potrebno je uzeti u obzir 8 faktora:

1. Koritenje objekta od strane ranijih vlasnika

2. Poznavanje i/ili razumijevanje materijala proizvodnje

3. Okolina objekta

4. Ciljevi tretmana objekta

5. Opravdanje tretmana objekta

6. Dokumentacija tretmana

7. Briga o objektu nakon tretmana

8. Potrebe tretmana u budunosti

Preventivni pristup

60

1. Koritenje objekta od strane ranijih vlasnika

Raniji vlasnici, ili tvorac, zasigurno su ostavili neke tragove na

objektu mogue vani za interpretaciju objekta:

Kakve postupke je raniji vlasnik koristio kako bi odravao i

popravljao objekt dok je bio u uporabi?

Postoji li svojevrstan ritualni karakter objekta, a koji bi ostavio

tragove na njegovo sadanje stanje?

Postoje li neka ogranienja ili osobitosti oko rukovanja ili

uporabe objekta?

Preventivni pristup 8 faktora

61

2. Poznavanje i/ili razumijevanje materijala proizvodnje

Osnovno znanje i razumijevanje fizikalnih i kemijskih

karakteristika materijala te kako se objekt ponaa je

neophodno:

Koje su ope karakteristike odabranog materijala po pitanju

osjetljivosti, promjene s vremenom, degradacije itd., i kakvi

su odnosi materijala ukoliko je koriteno vie njih?

Koje su specifine karakteristike odabranog materijala radi

kojih je upravo taj materijal odabran za izradu ovog

artefakta? Izdrljivost, dostupnost, ritualna ili religijska

vanost...

Kako je objekt bio napravljen i kako se to odraava na

njegovu zatitu?


62

3. Okolina objekta

U kakvom je okruenju i uvjetima objekt bio napravljen i

koriten?

Kako se ti originalni uvjeti i okruenje razlikuju od trenutnih

uvjeta izlaganja/koritenja?

Npr., drveni objekt koji je nastao i koristio se u vlanoj, tropskoj

klimi nee biti dobro zbrinut u blagim i suhim uvjetima


63

4. Ciljevi tretmana objekta

Prije razmatranja bilo kakvog tretmana potrebno je odrediti

smisao konanog produkta. Zato se to radi?

Da li se objekt stabilizira za skladitenje?

Da li se objekt isti za izlobu?

Da li se objekt popravlja nakon oteenja?

Da li se objekt pokuava vratiti u prvobitno stanje nakon loe

provedenog restauratorskog zahvata?


64

5. Opravdanje (justifikacija) tretmana objekta

Odgovori na pitanja iz toke 4. Ciljevi tretmana objekta vode do

formulacije slijedeih opravdanja za tretman:

Ako se razmilja o ienju objekta, da li je to isenje nuno

radi stanja i stabilnosti objekta ili radi ljepeg izgleda za

posjetitelje muzeja?

Kako se percepcija posjetitelja moda razlikuje od percepcije

vlasnika tog objekta?

Kakva je percepcija muzeja o idealnom izgledu i stanju objekta?

Ako je predloeno da se poprave oteenja, kako su ta

oteenja nastala? Jesu li oteenja nedavna ili predstavljaju

neku fazu u povijesti artefakta?


65

5. Opravdanje tretmana objekta

.... Nastavak

Ako je predloeno da se stanje objekta vrati u prvotni oblik

odstranjivanjem rezultata loe provedene restauracije, tko i kada

je to restaurirao?

Moe li se razlikovati izmeu popravaka provedenih za vrijeme

koritenja objekta i popravaka provedenih od strane

muzeumskog osoblja?


66

6. Dokumentacija tretmana


Ako se odluimo za tretman, potrebno dokumentiranje procesa u

cijelosti: pisanje, fotografiranje, crtanje, razne tehnike metode.

Ispisivanje prijedloga akcija logiki i precizno prije nego to se

pone sa praktinim radom ima, uz oekivanu vanost povijesnog

arhiviranja, jo dvije jednako vane svrhe (o kojima se esto i ne

razmilja):

1. proces ispisivanja radnji automatski zaustavlja poetak

eventualno brzopletog poetka s radovima

2. prisiljava nas da nauimo vie o objektu dok ga prouavamo i

opisujemo

smanjuje vjerojatnost izvoenja radnji, koje emo kasnije

moda poaliti!

67

7. Briga o objektu nakon tretmana


Za to e se koristiti artefakti za izlaganje, skladitenje,

prouavanje ili demonstraciju?

Da li e posjetitelji muzeja moi rukovati njime?

Prije svakog opsenog i vjerojatno skupog tretmana potrebno je

znati kakvo e biti budue koritenje datog objekta

68

8. Potrebe tretmana u budunosti


Iz kojeg je razloga potreban tretman objekta u budunosti?

Zbog nedostatka potrebnog vremena, nedostatnih radnih uvjeta

(alata), koritenja objekta ili zbog dodatne analize na objektu?

Prilikom dokumentiranja vano je jasno navesti eventualne

budue potrebe objekta, u protivnom ostaviti e se dojam i kriva

informacija da tretman nije bio dobro proveden te da je posao

ostao nezavren.

69

Zakljuak


svih ovih osam faktora morali bi se imati na umu prije i za

vrijeme rada na objektima kulturne, povijesne i arheoloke batine

njihova funkcija je potaknuti seriju pitanja koje treba prouiti, koja

e obavezati restauratora da postavi objekt u iri kontekst i da

paljivo zapone s provoenjem tretmana

svijest o tim pitanjima trebala bi postati prirodni i automatski dio

pristupa osobe koja provodi treatman

70

PREVENTIVNA KONZERVACIJA

Profilaktina briga o objektima, kako bi se smanjile

potrebe za restauracijom

Analiza zraka i okruujueg ambijenta ispitivanjem estica

Filteri i sakupljai aerosola, analize plinova, fizikalne analitike

metode (XRF, low-Z EPMA, IC, GC-MS itd.),

Kontrola uvjeta :

- u okolici povijesnih zgrada

- u muzejskim vitrinama (sa egipatskim mumijama, muzikim

instrumentima, keramikim izradcima itd.)

- u malim crkvama sa razliitim sistemima grijanja

- u prirodnim objektima od iznimnog znaaja (npr. predpovijesna

pilja Altamira, panjolska)

- u mnogim katedrale sa obojanim prozorskim staklima

71

Saint Chapelle,

Veljaa 2003-2004

Mjerenja sa klasinim i novim

automatiziranim instrumentima na

otvorenom, u zatvorenom i u blizini

prozora

temperatura zraka i stakla

relativna vlanost zraka

kondenzacija na staklu

brzina i smjer protoka zraka

solarna radijacija Izvor: Bernardi (ISAC), 2005

Mikroklimatska mjerenja


72


Pasivne difuzijske tube iz

Gradko International Ltd., UK

Sakupljanje plinova na adsorpcijsko tijelo,

premazano razliitim kemikalijama specifinim

za plinove NO2, SO2, O3

Difuzno tijelo

Adsorpcijski filter

Prekrivna kapa

Filter protiv praine

Uzorkovanje i monitoring zagaivaa iz zraka

- Katedrala u Troyes-u -

73


Pasivne difuzijske tube: NO2, SO2, O3, BTEX

Kontrola:

relativno nov i jako jednostavan pristup, koji daje precizne

rezultate za mjerenje nekih plinova zagaivaa (naalost pre slabo iskoriteno)

74


Utjecaj okolia takoer vaan i u vitrinama:

interna emisija mravlje i octene kiseline, prodiranje NOx i fine praine

Npr. Muzej muzikih instrumenata, Brisel

75


Unutarnje zagaenje izlobenih vitrina

Neki materijali za koje se zna da isputaju tetne pare (plinove):

Drvo (posebno hrast, breza, bukva) - organske kiseline

Ljepila na bazi proteina, proteinska - organski sulfidi

vlakna (vuna, svila)

Celulozni nitrati - duikovi oksidi

PVC - vodikov klorid

Poliuretani su sumnjivi...

Poneke boje mogu oslobaati sumporne komponente...

Poneki papiri (kartoni) takoer sumnjivi...

76


Unutarnje zagaenje izlobenih vitrina

Materijali za koje za sada vjeruje da su sigurni:

Metali

Staklo

Keramika

Anorganski pigmenti

Polietilen

Akrilni polimeri

Polikarbonati

Polistiren

Poliesterska vlakna

Pamuk

Lan

77

9 prioriteta u preventivnoj konzervaciji

1. Direktne fizike sile

(udarac, vibracija, troenje, gravitacija)

a) Kumulativne (neprimjerno rukovanje ili uvrivanje/podupiranje)

b) Katastrofalne (npr. zemljotres, rat, uruavanje prostorija,

poplava...)

lom, deformiranje, probijanje, udubljivanje, ogrebotine i/ili

troenje (abrazija) svih tipova artefakta

2. Lopovi i vandali

a) S namjerom (lopovi) kraa malih ili prijenosnih objekta

razmontiranje vrijednih, popularnih ili

simbolikih objekata

b) Nenamjerni (osoblje, radnici, korisnici):

gubljenje ili zametanje objekta

78


3. Vatra

- uniti, izoblii ili nanese slojeve dima na sve tipove artefakta,

posebno na one koji sadre organske materijale

4. Voda

- uzrokuje tragove irenja vlage u poroznim materijalima

- napuhuje organske materijale

- korodira metale

- rastapa neke materijale (npr. ljepila)

- delaminira, guva i/ili izvija slojevite komponente artefakta

5. Zagaivai

- plinovi u zatvorenim i otvorenim prostorima (npr. zagaeni

zrak); tekuine (npr. masnoa); aerosoli (praina, sol): unitava,

dezintegrira, korodira sve artefakte, posebice reaktivne ili

porozne materijale

79


6. tetoine

- insekti: jedu, perforiraju, reu, rovare, izluuju, to unitava,

slabi, izobliuje ili nagriza materijale, pogotovo krzna, perje, koe,

kolekcije insekata, tekstile, papir i drvo.

- crvi, ptice i ostale ivotinje: glou organske materijale i razmeu

sitnije predmete

-glou i kroz anorganske materijale, ukoliko oni predstavljaju

prepreku do organskih materijala

- plijesan i mikrobi: oslabljuju i/ili prljaju organske i anorganske

materijale

7. Radijacija (zraenje)

- ultravioletno/vidljiva svjetlost: uzrokuju raspadanje, izbijeljivanje,

potamnjenje i/ili pouivanje vanjskih slojeva organskih materijala

i ponekih obojenih anorganskih materijala

80


8. Nepravilna relativna vlaga (RV ili engl. RH)

- vlano (RV preko 65%): stvaranje plijesni (koja oslabljuje i/ili

prlja organske i anorganske materijale), korozija (metala),

skupljanje (usko tkanog) tekstila

- suho (RV ispod 50%): skupljanje materijala koji sadre vlagu

(to rezultira lomovima), isuivanje (ljepila)

- fluktuacije: - skupljanje i bubrenje slobodnih i nevezanih

organskih materijala

- pucanje ili napucanje povezanih organskih

materijala

- slojeviti organski materijali se delaminiraju i

izvijaju

- oputa zglobove i spojeve organskih

komponenata (npr. namjetaj)

81


9. Nepravilna temperatura

- poviena temperatura: uzrokuje postepeno raspadanje ili

gubljenje boje organskih materijala, posebice ako su kemijski

nestabilni (npr. kiseli (acidni) papir, fotografije u boji, nitartni i

acetatni filmovi)

- sniena temperatura: ini materijale krtima (rezultira pucanjem

boja i ostalih polimera)

- fluktuacije: - uzrokuje pucanje i delaminaciju u krtim, krutim

materijalima, posebice ako su vieslojni

- uzrokoje fluktuacije RV (skupljanje, bubrenje,

pucanje, delaminacija, raspadanje organskih

materijala)

82

Relativna vlaga u (jako) kratko

Zbog neprestanog isparavanja vode na Zemlji atmosferski zrak uvijek

sadri neku koliinu vodene pare.

Koliinu vodene pare sadranu u zraku nazivamo vlaga ili vlanost.

izraena kao teina vode u datom volumenu zraka apsolutna

vlaga [g/m3]

V

mAV

vp

U restauratorstvu je vanija relativna vlaga!

Zrak na dvije razliite temperature moe imati jednaku apsolutnu vlagu

ali poprilino razliiti efekt na objekte osjetljive na vlagu.

Npr. zrak koji pri 30 C sadri 10 g/m3 vodene pare moe isuiti objekt,

no ako ohladimo taj isti zrak na 10 C na povrini objekta moe doi do

kondezacije!

83

Relativna vlaga jednaka je omjeru apsolutne i maksimalne vlanosti,

znai omjeru:

a) trenutne koliine vodene pare u datom volumenu zraka i pri

odreenoj temperaturi; i

b) maksimalne koliine vode koju taj isti volumen zraka moe

drati pri istoj temperaturi (zasiena para!),

i obino je izraavamo u postocima: )%100(MV

AVRV


84

Kapacitet zraka da primi vodenu

paru se poveava kako se

temperatura poveava. Npr., zrak

temperature 30C moe drati ak

3 puta vie vodene pare nego zrak

pri 10C!

Promjena koliine vodene pare u

zasienom zraku sa temperaturom


85

Ovisnost RV zraka

o temperaturi zraka


86

Drvo

Struktura drva

Makroskopska struktura

Mikroskopska struktura

Kemijski sastav

Odnos drvo-vlaga

Higroskopska svojstva

Svojstva drva

Mehanika, fiziko-kemijska

svojstva

Konsolidacija drva

Popunjavanje pukotina

Tretman i rukovanje velikim

drvenim objektima

87

DrvoStruktura drva

Drvo se kao nehomogeni, anizotropan, higroskopski, a zbog

svog biolokog izvora i iznimno varijabilan materijal u

postupcima prerade i obrade ponaa specifino,

nalae i zahtijeva dobro poznavanje njegovih osobina

U praksi se susreemo s onim vrstama drva:

a) koje dobro poznajemo;

b) koje poznajemo, ali njihova kakvoa odstupa od

oekivane;

c) ija svojstva ne poznajemo.

Uporaba drva bit e optimalna ako emo poznavati,a time i

predvidjeti njegova svojstva

88

DrvoStruktura drva

Optimalno iskoritavanje drvne tvari temelji se prije svega na

interdisciplinarnom pristupu, koji obuhvaa:

- prouavanje predviene konane uporabljivosti drva;

- prouavanje naina piljenja trupaca i pretvaranja drvene

sirovine u iskoristive drvene elemente;

- odabir pravilne tehnologije suenja;

- poznavanje grae i svojstava drva te njegove varijabilnosti i

heterogenosti.

89

DrvoStruktura drva

Pristup kompleksan radi znaajnog slojevitog prirasta i

najrazliitijih uvjeta rasta pojavljuju se razlike u grai meu

vrstama drva, i to u okviru iste vrste, kao i unutar samoga

drva:

a) u radijalnom smjeru, od sri prema kambiju;

b) unutar godinjeg prirasnog sloja (godova);

c) uzdu debla odnosno po visini drva;

d) izmeu debla, grana i korijenja.

90

DrvoStruktura drva

Odabir najprikladnijeg drva za odreeni restauratorski zahvat

zahtijeva pogled i vrednovanje sa vie stanovita. U najvanija

se ubrajaju:

- mjesto ugradnje (prije svega radi odgovarajue trajnosti ili

vrstoe vrste drva);

- namjena proizvoda (fizikalna i mehanika optereenja);

- tehnoloka svojstva vrste drva (mogunost oblikovanja,

tvrdoa, vrstoa);

- fizikalne osobine (stabilnost dimenzija, hidroskopska

svojstva);

- estetske osobine (dekorativnost, boja, tekstura).

91

Drvo

Drvo je viegodinja odrvenjela biljka s izrazitim deblom.

Drvo termin za oznaku mrtve tvari, koja potjee od ivog biljnog

organizma stabla (njem. Baum Holz; eng. tree wood)

Drvnu tvar ili lignocelulozu proizvode samo ive biljke

Zasad ne postoji mogunost sintetske proizvodnje

lignoceluloze

Rast u nekim djelovima (podrujima rasta) tvorna tkiva: stanice koje

brzo rastu i uestalo se dijele

Primarni rast u visinu i dubinu: omoguuje ga tkivo na vrcima

stabla i korijenja

Struktura drva


92

DrvoStarosne kategorije drva

Juvenilno drvo nastaje u mladim stablima ili u kronjama starijih stabala.

Adultno drvo ima normalnu grau, to jest srazmjerno stabilne dimenzije

elemenata i osobine.

93

Drvo

94

Drvo

Kad se okona rast u visinu, slijedi rast u debljinu sekundarni rast

Sek. rast omoguuje par vrsti tvornog tkiva najvaniji: kambij

Kambij je sloj stanica ispod kore, koje se brzo dijele u dva smjera.

Diobom prema unutra nastaju stanice drva

Diobom prema van nastaju ive stanice kore liko

Dioba stanica prema unutra

odvija se bre, zbog ega

nastaje mnogo vie drva

negoli lika. Nove stanice

rastu i postupno se poinju

razlikovati meu sobom po

oblicima i zadaama koje

obavljaju.

Struktura drva


Popreni presjek drva sa

karakteristinim nazivima

95

DrvoStruktura drvaMakroskopska struktura

Drvo razliite karakteristike u 3D prostoru

Potrebno definirati karakteristine presjeke i strukturalne ravnine:

popreni (X), radijalni (R) i tangencijalni (T) presjeci/ravnine

96

Drvo

Prvi korak u pripremi uzorka je odreivanje

povrine poprenog presjeka. Na donjoj

slici oznaena je slovom P.

P = popreni presjek

R = radijalna povrina

T = tangencijalna povrinaT R

P

Struktura drva


97


Popreni, radijalni i

tangencijalni presjek

drva (etinjaa) sa

naznakom ranog i kasnog

drva u godu

Rano drvo brzi transport vode i

nutrienata u ranom djelu sezone

rasta

Kasno drvo prvenstveno

mehanika funkcija

98


Usporedbe poprenih

presjeka drva etinjae i

listae sa naznakama

ranog i kasnog drva, te

ostalim karakteristinim

nazivima

99

Dendrokronologija - ukratko

Datiranje pomou godova u drvugr.: dendros = drvo

chronos = vrijeme

logos = nauka

Brojanje godinjih prstenova

Preklapanje obrazca prstenova

Kako nastaju prsteni u drvu?

svake godine drvo izgradi jedan prsten od

ranog drva (svjetli dio, velike stanice, tanki stanini zidovi)

kasnog drva (tamniji dio, male stanice, debeli stanini zidovi)

debljina prstenova ovisna o uvijetima izrastanja

(klima, vlanost, ali takoer i ponuda hrane, napad tetoina...)

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Godinja kronologija

broj prstena0 2 64 8

ir

ina

101

Sat u drvu

102

Drvo

Drva pripadaju skupini sjemenjaa ili cvjetnica, odnosno biljkama koje se

razmnoavaju sjemenkama.

Prema vrstama stabala ume u Republici Hrvatskoj su:

- crnogorine (etinjae - 16%) meko drvo smreka, jela, borovi

- bjelogorine (listae - 84%) tvrdo drvo lunjak, kitnjak, bukva

Postoje i tzv. plemenite listae (javor, jasen, trenja)

Drva etinjae razlikuju se makroskopski od drva listae prema porama i

njihovom rasporedu na godovima

Struktura drva


103

Drvo

Makroskopska obiljeja u identifikaciji

drva etinjaa

1. neporozno drvo - nema traheja (pora)

2. smolni kanali - smolenice - postojanje

3. traci nevidljivi ili jedva uoljivi obinim okom

4. prijelaz ranog u kasno drvo istog goda postupan ili nagao

podaci nieg reda:

veliina i gustoa smolenica, boja sri

Struktura drva


104



drva listaa

prstenasto porozno / rastresito porozno

semi-prstenasto / sitno-prstenasto porozno

drvni traci:

vidljivi / nevidljivi obinim okom

iroki / uski

gustoa

visina drvnih trakova na tangentnom presjeku

glatkoa

presjeka,

otrina vida,

iskustvo

105



drva listaa

raspored pora (kasnog) drva

difuzan (rastresit)

radijalan

tangencijalan

raspored / vidljivost aksijalnog parenhima

boja sri, irina bjeljike

106

Drvo

Ogranienja upotrebe kljua

Samo neke najvanije vrste drva

Odreivanje irine i gustoe trakova, te veliine i gustoe pora,

priblino i relativno

Potrebno uoiti razlike u veliini i uoljivosti tih elemenata

(iskustvo!)

Identifikacija mnogih rodova nije pouzdana do vrsta

Struktura drva


Brijestovi:poljski

vez

gorski

107

DrvoStruktura drvaMikroskopska struktura

Osnovni element anatomske grae drva je stanica

Drvo stvoreno od meusobno povezanih stanica variraju u

izgledu, veliini, broju, vrsti i rasporedu

Prema funkciji se stanice dijele na one koje imaju:

- ivotne (provodne) zadae,

- mehanike zadae (daju drvu odgovarajuu tvrdou i

vrstou)

Provodni anatomski elementi imaju tanju staninu stijenku i

prilikom suenja se manje steu.

Mehaniki elementi grae drva imaju debelu staninu

stijenku, teko se sue i vie steu, a to izaziva napetosti i

pogreke do kojih dolazi pri suenju.

108


Celuloza

Pektin - polimer galakturonske kiseline

obino izgrauje sredinju lamelu (time su povezane

susjedne st.)

- glukozni polisaharid, tj. dugi lanac glukoznih

jedinica vezanih glukozidnom vezom

- stvaranje elementarnih fibrila mikrofibrile

= osnovne graevne tvari biljnih stijenki

Osnovne tvari staninih stijenki

Hemiceluloza - "rezervna celuloza" (u stijenkama

sjemenki datulje) - koristi je kod klijanja

109


Presjek stanice

drva etinjae

1. SREDINJA LAMELA pektinska

2. PRIMARNA STIJENKA - pektin + celuloza

(1 + 2 - sastavljena sredinja lamela)

3. SEKUNDARNA STIJENKA - vie prislonjenih slojeva

- sastavljena iz prijelaznog i centralnog sloja

110


Kemijske promjene u celuloznoj

stijenci

U toku ivota stijenka moe doivjeti promjene:

a) LIGNIZIRANJE

b) SUBERINIZIRANJE

c) KUTINIZIRANJE

d) MINERALIZIRANJE

111


LIGNIZIRANJE

lignin je polimerizirani produkt u razgranjenom obliku

(celuloza je u jednom smjeru)

lignin se umee meu celulozne estice i prati ih -

INKRUSTA (armirani beton)

usporedba s armiranim betonom (celuloza - eljezo,

lignin - beton)

mjenjaju se svojstva stijenke od elastine u vrste

(odrvenjele)

svojstva ligniziranja (odrvljavanja) imaju samo vie

biljke od papratnjaa

112

DrvoStruktura drvaKemijski sastav

- ugljik 50,0 %

- kisik 43,45 %

- vodik 6,0 %

- duik 0,2 %

- pepeo 0,3 %

Elementni

sastav suhog

drva:

Prosjean kemijski sastav stanice etinjae i listae

113

DrvoStruktura drvaKemijski sastav

Drvo

Glavne sastavne tvari

90 95 %

Sporedne sastavne tvari

5 10 %

Polisaharidi

60 70 %

Lignin

20 35 %

Celuloza

40 50 %

Hemiceluloza

15 35 %

Organske

tvari

Anorganske

tvari

Ekstrakti

2,0 4,5 %

Pepeo

0,2 0,6 %

114

DrvoStruktura drva

Deblo borovine koriteno kao nosei

stup mosta. Razlika izmeu bijeli i sri

je vidljiva. Bijel je inficiran gljvicama,

sr je ostala relativno zdrava.

Deblo stabla se sastoji od sri (srednji dio) i bijeli

(dio blie povrini).

Stanice u bijeli su ive i nose nutriente za drvo.

Sr drva je mrtvi dio, eventualno su stanice

popunjene ekstraktima, koji bojaju srednji dio debla

manje osjetljiv na truljenje, manje upija vlagu

115

U starom stablu borovine udio sri je oko 50-60 % poprenog presjeka.

DrvoStruktura drva

Sjeeno drvo borovine spremno

za ogrjev. Gljivice na bijeli

razvijaju se u raznim bojama.

U jednoj od enciklopedija

brodogradnje iz 1957:

"The planks are best sawn in

such a way, that only heartwood

without the center is used.

Planks out of sapwood are best

left for other purposes".

116

Promjene u temperaturi i vlazi irenje, napuhavanje i stiskanje materijala

(pokuaj objekta da se prilagodi promjenama)

Objekti su esto sainjeni od razliitih materijala. Svaki materijal reagira

razliito na vodenu paru i prilagaa se svojem RKV-u (ravnotena koliina

vlage) pri razliitoj relativnoj vlazi. Od posebne je vanosti interni stres

prouzroen irenjem i stiskanjem razliitih materijala kako vlaga difundira u ili

iz okruujueg zraka.

Relativna vlaga utjecaj na umjetnine

Mehanizam Efekt

Dimenzionalne

promjene

izvijanje, ispadanje spojeva/zglobova, pucanje vlakana,

delaminacija, gubitak povrinskog materijala, ispucavanje

Kemijske

reakcije

korozija metala, izbjeljivanje boja, zamagljivanje stakala,

kristalizacija soli, dezintegracija i pouivanje papira

Bio-degradacija rast plijesni (pri RV 70% i vie), utjecaj bakterija

117

DrvoOdnos drvo-vlagaHigroskopska svojstva

Poroznost osnovno fiziko svojstvo po kojem se drvo razlikuje od npr.

metala

Volumen drveta volumen koji ispunjava komad drva. Sastoji se od

drvnih stijenki i pora.

Volumna masa drveta samo dio ispunjen drvnom tvari.

Volumen pora velik razumljivo zbog grae i naina ivota stabla

(uzlazni i silazni tok): potrebni brojni i prohodni putevi = pore

Osim pora, takoer velik broj vrlo sitnih upljinica

118


Drvo jako razgranata mrea pukotina i upljina, povrina nizova kristalita

unutar volumena drva izuzetno velika.

Drvena kocka: volumen = 1 cm3

vanjska povrina = 6 cm2

unutarnja povrina = 75 500 cm2

(ovisno o volumnoj teini drva)

119


Volumen pora je u obrnutom razmjeru

prema volumnoj masi drva. Tj. to je

vea volumna masa drva, to je manji

volumen pora i obrnuto.

120


Drvo porozni, higroskopni materijal; kad je izloeno zraku odreene relativne

vlanosti, ono upija ili isparava vlagu iz atmosfere. Takoer moe navlaiti vodu

direktno u tekuoj formi

Koliina vlage: - voda adsorbirana na unutranju povrinu drva

- slobodna voda unutar porozne strukture

Koliina vlage utjee na:

1) fizikala svojstva (stezanje i bubrenje); gustou; elektrina, toplinska i

akustina svojstva; starenje, mehanika svojstva

2) reakciju na bioloke utjecaje (raspad kroz gljivice, insekte, bakterije)

3) tehnoloka svojstva i procese (suenje, mogunost oblikovanja,

procesi konzervacije, lijepljenje, premazivanje, konsolidacija)

121


Koliina vlage drva, u, laboratorijski se odreuje iz teinskog odnosa vlage

mokrog drva naspram apsolutno suhog drva, izraeno u postocima:

mu = masa mokrog drva

m0 = masa apsolutno suhog drva [%]1000

0

m

mmu u

Suenje na temperaturi 103 +/- 2 C

dok barem 2 uzastopna mjerenja ne

daju isti rezultat

U praksi se odreivanje koliine vlage drva vri najee odgovarajuim

elektrinim mjernim ureajem (vlagomjerom)

122


Voda u drvetu dijeli se na: a) vezanu vodu

b) slobodnu vodu

Vezana voda - u stijenkama stanica

- vana s tehnolokog gledita za oboreno, izraeno i

obraeno drvo

Slobodna voda - u lumenima (upljinama

i porama) stanica drva

- vana s fiziolokog

gledita za ivo stablo

123


Kod obrade drva susreemo se s raznim stupnjevima vlanosti drva. To su:

Vlanost svjeeg drva Odmah nakon sjee drvo sadri od 40 do 200

posto vlage (u odnosu na teinu suhog drva),

ovisno o vrsti drva, trenutku njegove sjee,

dijelu drva

Vlanost drva suenog

na zraku

Ovaj stupanj dosee drvo koje nastavljamo

suiti na otvorenom; ovisno o klimatskim

uvjetima, ono sadri od 12 do 15 posto vlage.

Vlanost tehniki

suenog drva

Drvo, osueno u suionama, sadri od 6 do 12

posto vlage.

124


Svjee odrezano stablo vlaga prisutna u porama i pukotinama drva kao

slobodna voda i unutar stijenki stanica kao vezana voda

Drvo ispostavljeno atmosferskim prilikama poetak suenja: isprva gubljenje

prvenstveno slobodne vode

Kod prosjene 30-postotne vlanosti stanice drva konano prazne, u staninim

stijenkama jo sva vezana voda

Toka zasienosti stijenki drva: sva slobodna voda izgubljena, sva vezana

voda jo u drvu

daljnje suenje (od 30 % - 0 % ) = dimenzionalne promjene

Ako je drvo sue od zraka, ono navlai vodu (adsorpcija) bubrenje

Ako je drvo vlanije od zraka, ono predaje vodu (desoprcija) stezanje

125


Ispod toke zasienosti stijenki drva poinje hlapiti vezana voda, a drvo

stjee dva nova i vrlo vana svojstva:

1. postaje higroskopno te

2. poinje mijenjati svoje dimenzije i volumen (poinje se stezati i bubriti).

Vano:

Promjene u koliini vlage ispod ove toke utjeu na praktiki sva svojstva drva!

Promjene u koliini vlage iznad ove toke imaju mali ili nikakav efekt na svojstva!

126


Stezanje i bubrenje drva

Drvo se poinje stezati ispod toke zasienja staninih stijenki (tj. ispod

30 posto vlage), kad iz interkristalitnih prostora pone hlapiti vezana

voda (desorpcija). Kristaliti se tada meusobno pribliavaju, a posljedica

zgunjavanja bezbrojnog mnotva kristalita je smanjenje dimenzija i

volumena.

Bubrenje je obratan proces kada drvo pone navlaiti vodu (adsorpcija),

koji se okonava kada drvo dosegne ca. 30-postotnu vlanost.

127


Higroskopna ravnotea je ravnotea pritisaka vodene pare u okolnom

zraku i kapilarama drva i ona se stalno uspostavlja ovisno o relativnoj

vlanosti i temperaturi zraka okoline. Ovaj proces oit je u higroskopnom

podruju (podruje 0 30 % vlanosti).

HIGROSKOPNO PODRUJE priblino do 30 % vlanosti

Kad se razlike izmeu tlaka vodene pare u zraku i tlaka vezane vode u

staninoj stijenki izjednai, nastupa higroskopska ravnotea;

drvo je doseglo ravnotenu vlanost (ur) i postalo dimenzijski stabilno.

Higroskopnost svojstvo drva (i nekih drugih organskih materijala) da

preuzimaju vlagu iz okoline ili je predaju okolini.

128


Vlanost drva se

neprestano mijenja i

prilagoava klimi

okoline, koju odreuju

temperatura i relativna

vlanost zraka.

Ravnotena vlanost drva u odnosu na relativnu vlanost

zraka, pri temperaturi od 22 C

129


Ravnotea vlage zraka, drveta i temperature

Vlanost drva se neprestano

mijenja i prilagoava klimi

okoline, koju odreuju

temperatura i relativna

vlanost zraka.

Primjer oitavanja:

Pri temperaturi zraka od 20 C,

i relativnoj vlazi zraka od 55 %,

dobiva se vlanost drva od 10 %

55

130Fizika 1 za studente ALU Vladan Desnica2007


Primjer koritenja tabele za odrediti utjecaj temperature i relativne vlage na

vlanost drvenih objektata kroz odreivanje ravnotene vlage drva.

Pri stabilnim klimatskim uvjetima od 20C i 50 % relativne vlage zraka ravnotena

vlaga drva je priblino 9 %. Ako se uvijeti promijene i temperatura spusti na 15C

a relativna zrana vlaga povisi na 70%, drvo e potraiti svoju novu ravnotenu

vlagu: ca. 13,5%.

131


Rad drva u uzdunom smjeru (longitudinalno), to jest u smjeru glavne osi

debla, zanemarivo je malen (l = od 0,1 do 0,6 posto).

Radijalno stezanje, to jest stezanje u smjeru drvnih traka (r = od 2,3 do 6,8

posto), i tangencijalno u smjeru godova (t = od 6 do 12 posto) su toliki, da ih

moramo uzeti u obzir. (vrijednosti za cijelo podruje higroskopnosti od 30 %)

Zbog nehomogene grae, drvo se u razliitim smjerovima razliito stee i bubri.

Veliina stezanja, koju izraavamo kao postotak stezanja, u praksi je vrlo

znaajan podatak.

Stanine stijenke

razliitih debljina u

razliitim smjerovima

132


Dobra gruba procjena: kad se apsolutno suho

drvo dovede u stanje poptune natopljenosti, ono

nabubri:

- 8 % u smjeru godova (tangencijalni smjer), a

- 4 % u radijalnom smjeru.

I stee se u istim postocima kad se sui kroz isti

interval vlage.

U praksi, drvo je rijetko apsolutno suho ili u stanju potpune natopljenosti, nego

neto izmeu realne vrijednosti stezanja i bubrenja neto ispod ovih krajnjih

vrijednosti

133


Prema snazi rada, drvo openito moemo razvrstati na vie skupina:

snano se stee i bubri brijestovina, bukovina, trenjevina,

grabovina, hrastovina, lipovina...;

radi umjereno javorovina, jasenovina, kestenovina,

orahovina, ramin ...;

malo se stee i bubri: ariovina, smrekovina, topolovina, drvo

masline, afrormozija, doussi,

mahagonij, iroko, paduk, palisandar,

tik...

134


Rad nekih vrsti drva

Vrsta drva Stezanje drva od 30 do 0 posto

vlanosti

Radijalno Tangencijalno Volumensko

Bor

Jela

Ari

Smreka

Brijest

Bukva

Trenja

Grab

Hrast

Javor

Jasen

Kesten

Maslina

Orah

Afrormozija

Kosipo

Mahagonij afr.

Makore

Paduk

Palisandar

Tik

4,0

3,8

3,3

3,6

4,6

5,8

5,0

6,8

4,9

3,0

5,0

4,3

2,7

5,4

3,5

4,0

3,2

5,0

3,1

2,7

2,9

7,7

7,6

7,8

7,4

8,3

11,8

8,7

11,5

9,4

8,0

8,0

6,4

4,7

7,5

6,0

6,6

5,1

6,5

4,8

5,8

5,2

12,4

11,7

11,8

12,0

13,8

17,5

14,0

19,7

14,1

11,8

13,6

11,6

7,9

13,9

10,0

10,7

8,4

12,2

8,5

9,0

9,4

135


Srednje vrijednosti koeficijenta skupljanja odnosno bubrenja za promjenu vlanosti od 1%

Sasvim openito moe se rei da su listae osjetljivije na promjenu vlage od

etinjaa

136


Dijagram vrijednosti

koeficijenata skupljanja i

bubrenja kod promjene

vlanosti

E etinjae

H i B hrast i bukva

t tangencijalno

r radijalno

l longitudinalno

137


U pravilu listae reagiraju

jae na promjenu vlage

nego etinjae

(grafovi prikazuju promjenu

vrijednosti unutrar cijelog

higroskopskog podruja)

138


Razlozi razliitog reagiranja na promjenu relativne vlage 1) gustoa drva...

Gustoa drva

Gustoa (r) je masa (m) odreene zapremine drva (V), koju izraavamo

kilogramima po kubinom metru (kg/m3). Izraun gustoe oteavaju homogenost

drva, promjenjiva koliina vode u drvu i neprestani rad drva.

Za praksu je najznaajnija gustoa drva suenog na zraku (r12...15), to jest drva koje

sadri od 12 do 15 postotaka vlage

Volumna masa drva u kg/m3.

139


Gustoa drva (u praksi esto govorimo o teini drva) odluujue utjee na

mnoge, no prije svega mehanike osobine drva (stezanje i bubrenje,

sposobnost upijanja tekuina, vrijednost izgaranja i obradivost drva,

poveava tvrdou i vrstou).

Drvo vee gustoe se tee i polaganije sui i - snanije se stee

Volumna masa nekih etinjaa

Apsolutno suho drvo:

- jelovina 400 kg/m3

- smrekovina 450 kg/m3

- borovina 500 kg/m3

140


Manji volumen pora (vie drvne grae )

drvo gue (tee) vei broj stijenki

vie vezane vode

snanije higroskopske reakcije

Vei volumen pora (manje drvne grae )

drvo manje gusto (lake) manj broj stijenki

manje vezane vode

manje higroskopske reakcije

141



drvo gue (tee)



drvo manje gusto (lake)



prema volumnoj masi drva i njegovoj

reakciji na promjenu vlage. Tj. to je


volumen pora i drvo vie radi. I obrnuto.

142



drvo gue (tee)



drvo manje gusto (lake)



prema volumnoj masi drva i njegovoj

reakciji na promjenu vlage. Tj. to je


volumen pora i drvo vie radi. I obrnuto.

143


Razlika u stezanju uzdu

radijalnog i tangencijalnog smjera

uzrokuje pucanje debla

Zbog nehomogene grae, drvo se u razliitim smjerovima razliito stee i

bubri.

Najjae stezanje i bubrenje dogaa se u tangencijalnom smjeru. Najmanje

stezanje i bubrenje dogaa se u longitudinalnom smjeru.

144


Razliito stezanje i rezultirajue distorzije raznih drvenih oblika, uvjetovano

godovima drva

Tangencijalno

Radijalno

Longitudinalno

145

Za tangencijalno rezanu dasku oekuje se bubrenje do

maksimalno 8 %.

Dok e radijalno rezana daska nabubriti samo do 4 %.

Radijalno piljenje neekonomino i stoga zabranjeno.

Tipine daske nisu ni tangencijalne ni radijalne, ve neto

izmeu.

U ovakvoj dasci ima vie smjerova godova (vie bubrenja)

na jednoj strani nego na drugoj.

Dakle, kad daska bubri, jedna strana nabubriti e jae nego

druga i daska e se zakriviti u smjeru konveksnog

presjeka.


146


Spoj naglavnice i stupa, te nalijeganje poprenog na uzduni element

147


Otvaranje spoja okvira kad se

drvo stee

Otvaranje spoja okvira kad drvo

bubri

Problem je takoer i ako imamo razliite duljine drvnih elemenata,

npr.: drveni okvir za sliku (bubrenje i stezanje nisu apsolutni, ve postotni)

148


Daske bi se morale spajati sa

alternirajuim smjerom godova (kao

pod (a), a ne pod (b))

Iznimka: uvrivanje i osiguravanje ravne

plohe pomou izbalansirane konstrukcije

149


Stezanje moe uzrokovati loe prijanjanje rubnih pojaanja

150


Spajanje dasaka u panel prije nego to je

omogueno da se spojni, lijepljeni djelovi osue i

stegnu na originalnu veliinu

a) Ljepilo je naneeno izmeu

dasaka u panelu

b) Voda je adsorbirana iz ljepila u

drvo, drvo poinje bubriti na

spojevima

c) Ako se panel sada izbrusi,

dobiti e se prividno ravna

povrina. Kako se slojevi ljepila

sue, drvo u lijepljenom

podruju se stee na originalnu

veliinu i panel dobija utore

151


Oputanje avla,

vijka i zakovice kao

rezultat stezanja

drvene podloge

152


Pravilno pozicioniranje kutnog umetka minimizira vizualni

efekt stezanja i bubrenja gornjeg ruba okvira

153


Openito, reakcije drvenog nosaa slike na promjene u klimi

ovisni su o:

tvrdoi drva: meko drvo reagira bre od tvrdog drva

razliitoj debljini materijala: tanki drveni nosioc slike reagira

bre i jae od debelog drvenog okvira

vrsti, nainu i debljini eventualne zatite vlage

promjeni relativne vlage zraka

154


Negativne posljedice rada drva moemo smanjiti potujemo li posve

odreena, sljedea pravila, tj. ako:

uvijek koristimo drvo koje je osueno na odgovarajuu uravnoteenu

vlanost;

doslijedno nadziremo vlagu drva;

drvo povrinski zatitimo razliitim premazima koji odbijaju vodu

(ulja, lakovi, voskovi, lazure );

kod lijepljenja drva na neku podlugu kontroliramo vlagu podloge;

biramo orijentirane elemente (drvo se u tangencijalnom smjeru kri i

iri dva puta vie nego u radijalnom);

u prostoru odravamo konstantnu klimu.

155


Ope smjernice za vlagu i temperaturu u prostoru gdje se nalaze

umjetnine:

Vrsta objekta % RV Temperatura (C)

Drvo

45 55% 20 22,5CSlike i papir

Tekstil

Neki predmeti zahtijevaju kontrolirane mikro-uvjete. Npr. metalni

predmeti se uvaju u prostoru s niim postotkom RV kako bi se

usporila brzina korozije. Paljena keramika je manje osjetljiva na

vlagu, problem je vie u temperaturi...

Drvo

156

Temperatura zraka

(C)

Relativna vlanost (%)

Kunst Historisches Museum, Be

Kontrola mikro-klime u muzejima

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/Kunsthistorisches_Museum_Vienna_Saal.jpg

157

Relativna vlaga

Odravanje optimalne mikro-klime

Najsigurniji i najuinkovitiji nain raunalno regulirano odravanje

optimalnih uvjeta i konstantna kontrola istih, npr. 50% RV i 21C kroz

cijelu godinu.

Senzori na vie mjesta - u sluaju da vrijednosti odstupaju od normale

( 2%) alarm brzo djelovanje osoblja koje se brine o uvjetima

Jednostavnija i jeftinija varijanta:

Materijali koji djeluju kao pufer (meuspremnik) za vlagu, npr. silica gel,

Artengel, Art-Sorb

- prikladni samo za manje prostore: vitrine, kutije za pakiranje/arhiviranje

Relativna vlaga utjecaj na umjetnine Drvo

158

DrvoMehanika svojstva

- postaju vidljiva kad na drvo djeluju vanjske mehanike sile. Drvo se pred

njima pokuava obraniti: kao otpornost drva na djelovanje vanjskih sila

(optereenja).

Tvrdoa

- otpor drva na utiskivanje drugog, jo tvreg tijela u njegovu masu

(osjeamo kod ukucavanja avala, uvrtanja vijaka, struganja, blanjanja i

drugih oblika obrade)

Tvrdoa drva najvie ovisi o vrsti drva (time i gustoi), ali i o vlanosti i

drugim anatomskim i mehanikim osobinama, zdravlju, te smjeru

djelovanja sile (najvea je pravokutno na drvena vlakna).

159


Vrste drva po tvrdoi:

Vrlo meko drvo

(tvrdoa ispod 3500 N/cm)

Bor, smreka, jela, lipa, trenja, topola, balsa,

bosengo ...

Meko drvo (od 3500 do

5000 N/cm)

Ari, breza, joha, okume ...

Srednje tvrdo drvo (od 5000

do 6500 N/cm)

brijest, domai kesten, tik, mahagonij ...

Tvrdo drvo (od 6500 do

10.000 N/cm)

bukva, grab, javor, hrast, orah, iroko,

palisander ...

Vrlo tvrdo drvo (od 10.000

do 15.000 N/cm)

dren, maslina, ebanovina, bongossi,

doussi...

Iznimno tvrdo drvo (iznad

15.000 N/cm)

gvajak, grenadil ...

160


vrstoa

- najvea napetost koju jo moe izdrati drvo prije no to e se slomiti

161


Elastinost

- osobina drva da - pod utjecajem vanjskih sila -izmijeni svoje dimenzije i

vrati se u prvotni oblik im one prestanu djelovati.

Mjerilo za elastinost drva je modul elastinosti.

Elastinost nekih vrsta drva:

vrlo elastino drvo orah, jasen, breza, tik,

ebanovina, mahagonij

srednje elastino drvo bukva, hrast, smreka, dibetou

slabo elastino drvo bor, topola, palisander

162


Plastinost

- kad optereenja drva premae granicu elastinosti, pri emu ipak ne dolazi

do loma, a deformacija je trajna (plastina);

drvo zadrava novi oblik i kad sile prestanu djelovati na njega.

Najplastinije su bukovina i jasenovina, a neto manje javorovina.

Igliasta drva su manje plastina, to znai da je kod njih razlika izmeu

granice elastinosti i loma manja.

163

DrvoFizikalno kemijska svojstva

Trajnost drveta

- svojstvo drveta da krae ili due vrijeme odolijeva utjecajima koji mijenjaju

njegove prirodne osobine.

Drvo je organska tvar izloeno razgradnji, koja ograniava njegovu

prirodnu trajnost. Ona je ovisna o brojnim imbenicima:

- o otpornosti vrste tog drveta,

- klimatskim uvjetima,

- vremenu sjee,

- biolokim tetoinama (gljivicama i insektima),

- konstrukciji objekta i uporabi

U fizikalno-kemijska svojstva ubrajamo trajnost i zapaljivost. Opaamo ih

kada na drvo djeluju sile koje ne mijenjaju samo sastav, ve i kemijska

svojstva drveta.

164


Trajnost drveta

165


Zapaljivost

- prosjena toka zapaljenja je oko 270 stupnjeva Celziusa

- anatomske i kemijske promjene: toplina, vodena para i razliiti plinovi, pepeo

- kontrola zapaljivosti kroz kemijska zatitna sredstva (antipireni)

166

DrvoKonsolidacija drva

Svrha:

uvrstiti povrine i uspostaviti integritet

krhkih, poroznih, dezintegriranih, lomljivih

objekata (i omoguiti (ili olakati) rukovanje

njima)

ostvariti mehaniku vrstou slabim

predmetima, koji su u opasnosti od savijanja

ili pucanja uslijed neprikladnog podupiranja

Problem:

Tretman i rezultati konsolidacije nisu

odstranjivi nereverzibilnost!

Ako je drvo toliko degradirdano da ga je

potrebno konsolidirati, konsolidant se nee

moi naknadno odstraniti bez daljnjih

oteenja.

167

Drvo

Dio drvenog lijesa, 1. st. n.K.,

Khemenou, Egipat. Vidljivi rezultati

raspadanja, drvo djelomino u

potpuno dezintegriranom stanju

Konsolidacija drva

Koritenje punila u podrujima koja nedostaju

168


Prije tretmana Za vrijeme tretmana Za vrijeme rada Nakon tretmana

na unutranjem

dijelu (provizorno

japanskim papir)

169


Konsolidant mora:

dati drvu dovoljnu vrstou kako bi omoguio bezopasno ienje i rukovanje

dostaviti strukturalno ojaanje gdje je nuno i mogue

imati odgovarajuu vrstou, elastinost i tvrdou

imati minimalan efekt na izgled povrine

djelovati kao ljepilo za labave i rasklimane djelove

otporan na deformacije uslijed vanjskih sila

zadrati stabilna mehanika svojstva tijekom starenja

biti otporan na promjenu boje s vremenom

biti (barem kratkorono) odstranjiv

neotrovan

jeftin, raspoloiv, jednostavan za nanoenje

Izbor realnog konsolidanta je kompromis navedenih kriterija

170


Prodiranje i distribucija konsolidanata

4 teoretska modela prodiranja i distribucije unutar drvenog objekta:

1) DOBRO: Potpuna penetracija objekta, ali upljine su samo djelomio

popunjene.

objekt i dalje reagira kao drvo, a ujedno je i stabiliziran

Konoslidant kod kojeg nakon ulijevanja dio ispari, a masa ostane

(uglavnom gradijent raspodjele: povrinski slojevi bogatiji konsolidantom)

2) LOE: Potpuna penetracija objekta, prilikom koje su sve upljine takoer

popunjene.

fizika svojstva objekta su potpuno promijenjena i vie se ne moe

smatrati drvenim objektom

Uglavnom nakon koritenja reaktivnih ili termo-topivih konsolidanata, kod

kojih nita ne hlapi

1 2 3 4

171


Prodiranje i distribucija konsolidanata

4 teoretska modela prodiranja i distribucije unutar drvenog objekta:

3) DOBRO: Tanka kora objekta djelomino popunjena konsolidacijskom

smolom

konsolidiran povrinski sloj, koji i dalje reagira s ostatkom drvenog

objekta. Pore i upljine nisu potpuno popunjene

4) LOE: Tanka kora objekta potpuno natopljena konsolidantom

vanjski sloj moe reagirati potpuno drugaije od nutarnje djela drva

Stvara napetosti u drvu i moguu delaminaciju izmeu propadnutih djelova

i konsolidirane, vanjske povrine

Koriteni konsolidanti sa prevelikom viskoznou ili je brzina isparavanja

bila pre velika

1 2 3 4

172


Povrinski izgled

Izmjena povrinskog izgleda je neizbjena ako elimo da konsolidacija bude

uinkovita (potamnjivanje, sjaj...)

Efekti se minimiziraju (ili ine manje vidljivima) ukoliko:

tretira se cijeli objekt izgled cijelog objekta se moda malo promijeni, ali

vie nema referentne toke prema kojoj bi se radile usporedbe

viestruko koritenje slabijih konsolidanata e pomoi da konsolidant ue

dublje, a smanjiti povienu koncentraciju na povrini

dodavanje mat agenata umanjuje formaciju sjaja

brisanje skoro-suhe povrine s odgovarajuim otapalom e seto odstraniti

sjaj i moe utjecati na opseg potamnjivanja

173


3 osnovne vrste konsolidacijskih tretmana:

1. Konsolidanti bazirani na otapalima

(smola rastopljena u otapalu)

+ smole mogue otopiti nakon aplikacije (teoretski) reverzibilan proces

+ povrinu stoga mogue oistiti od vika smole (ukoliko povrina moe idrati

takav tetman)

- depozicija smole ovisi o isparavanju otapala: dugi proces za velike i porozne

drvene komade

- poveana koncentracija smole za vrijeme isparavanja moe prouzrokovati

sjaj i neravnomjernu distribuciju smole

- ukoliko je potrebno nanjeti drugi sloj, penetracija e biti minimalna dodatno

poveanje povrinske koncetracije

Ove mane se mogu svesti na minimum pravilnim izborom: smole, koncentracije

smole, otapala, reima kontrole isparavanja (stvaranje pora smanjena

mehanika vrstoa)

174



2. Reaktivni konsolidanti (npr. epoxi i poliester)

(reaktivne smole i katalizator)

+ aktiviraju se kemijskom reakcijom, ne evaporacijom nakon prodiranja

smole na maksimalnu moguu dubinu, stvrdnjava se bez upljina ili

nejednake distribucije

+ povrinu donekle mogue otapalom oistiti od vika smole (ukoliko povrina

moe idrati takav tetman)

- smolu apsolutno nemogue odstraniti nakon stvrdnjavanja

- zagrijavanje tijekom stvrdnjavanja

sjaj i neravnomjernu distribuciju smole

- znaajne promjene izgleda na vanjskoj povrini

Takoer, prilikom kemijske reakcije, restaurator gubi kontrolu nad postupkom.

rakcija se mora postiti do zavretka, neovisno o poslijedicama!

175



3. Termo-topivi konsolidanti

(termo labilni)

To su tipino voskovi i slini polimeri meu najranijim vrstama konsolidanata

u muzejima i jo uvijek esto koriteni u tretiranju (arh.) natopljenog drva

+ najbolja alternativa pri tretmanu arheolokih objekata od natopljenog drva

(waterlogged) u dalekom stadiju degradacije

- lo izgled, teko odstranjivi, slaba kontrola prilikom aplikacije

176


Konsolidacijski tretman u razvoju:

Zraenjem inducirana polimerizacija

1. korak - Nanoenje monomera na objekt (komora sa reguliranim pritiskom)

2. korak - Izlaganje objekta i monomera kontroliranom - zraenju

Dolazi do polimerizacije monomera i stvrdnjavanja konsolidanta

+ mogua dobra kontrola nad procesom polimerizacije mogue paljivo

pripremiti objekt i punilo (monomer) i tek tada zapoeti s polimerizacijom

- nedovoljno ispitani materijali loe kontrolirane dimenzionalne promjene

konanog polimera = mogue bubrenje, izvijanje, lom.

177Fizika 2 za studente ALU 2006/07

Radioaktivni raspad

Atom pozitivno nabijena jezgra i negativno nabijeni elektroni

Elektroni podignuti u vie energetsko stanje atom je pobuen

emisija fotona (elektromagnetsko zraenje)

Stabilna jezgra nema zraenja

Nestabilna jezgra podlijee radioaktivnom raspadu dok se ne uspostavi

ravnotea i stabilnost

Jezgra pobuena emisija estica (-zraenje i -zraenje) i fotona (-

zraenje)

-zraenje pozitivno nabijene He jezgre

-zraenje elektroni ili pozitroni

-zraenje visokoenergetsko

elektromagnetsko zraenje
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Alfa_beta_gamma_radiation.png

178


5 glavnih naina aplikacije konsolidanta na objekt:

Sprejanje

Ultrasonine kapljice (maglica)

etkanje

Uranjanje

Vakuumska impregnacija

Svaka od navedenih kategorija ima svoje prednosti i mane:

179


5 glavnih naina aplikacije konsolidanta na objekt:

1. Sprejanje

Nanoenje aerosola smola/otapalo kombinacije sprejanjem:

omoguuje ravnomjernu depoziciju konsolidanta na povrini

Documents

MP1_prvi Dio 2013