Podrobno

Utrjevanje historičnih materialov z utrjevalci na osnovi vodne raztopine kalcijevega acetoacetata in nano Ca(OH)$_2$.
ID Rozman, Jernej (Avtor), ID Skalar, Tina (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Pondelak, Andreja (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (9,00 MB)
MD5: 97D0CA8CAF5C645FA973E1BD98C2B252

Izvleček
Historični materiali zaradi vplivov zunanjih dejavnikov in procesov staranja propadajo. Ohranjamo jih s konservatorskimi posegi med katere sodi tudi utrjevanje. Zaželeno je, da so utrjevalci kompatibilni z materialom, prodirajo v globino, delujejo v širokem temperaturnem območju, ne belijo površine in vzpostavljajo kohezijo med delci na način, da ne spreminjajo videza materiala in so okolju prijazni. Večina komercialno dostopnih utrjevalcev za utrjevanje karbonatnih površin temelji na osnovi vsebnosti nanodelcev Ca(OH)$_2$ (Nanorestore®, krajše NR in CaLoSiL®, krajše CS), ki utrjujejo na podlagi reakcije Ca(OH)$_2$ s CO$_2$ iz zraka, kar vodi do nastanka CaCO$_3$. Drug način utrjevanja je z vodno raztopino kalcijevega acetoacetata, krajše CFW, ki z vodo zreagira v CO$_2$ in aceton, ki odhlapita, ostane pa trden CaCO$_3$. Ker kot stranski produkt pretvorbe CFW nastaja CO$_2$ je smiselno preučiti sinergijski vpliv mešanja utrjevalcev na osnovi CFW in Ca(OH)$_2$, saj le-ta pospešuje karbonatizacijo Ca(OH)$_2$, dvig pH z dodatkom bazičnega Ca(OH)$_2$ pa pospešuje pretvorbo CaCO$_3$ iz manj stabilnih v termodinamsko najstabilnejšo kalcitno obliko. Glavni cilji magistrske naloge so bili: (i) za posamezne utrjevalne sisteme (CFW, NR, CS), kot tudi sisteme mešanic CFW z NR in CS preučiti časovni vpliv (7. in 28. dni) relativnih vlag (33 % in 93 % RH) na hitrost razpada reaktantov pri konstantni povišani temperaturi (40 ℃) znotraj komore v zračni atmosferi, pretvorbo nastalega amorfnega CaCO$_3$ v njegove kristalinične oblike, morfologijo in velikost nastalih kristalitov (ii) preučiti interakcije in morebitne sinergijske učinke mešanja utrjevalcev in (iii) določiti učinkovitost utrjevanja in globino prodiranja utrjevalcev v mavčne podlage z nanašanjem različnega števila nanosov utrjevalcev in kombiniranjem vrstnega reda nanosa utrjevalcev. Kot glavne analizne metode so bile uporabljene FTIR, XRD, SEM, DRMS in indikatorska metoda. Samostojni sistem CFW se pri 33 % RH pretvarja v amorfen CaCO$_3$, pri 93 % RH pa v vaterit. Pri samostojnem sistemu NR je ne glede na višino vlage povsod zaznati pretežno tvorbo vaterita. Samostojni sistem CS pri obeh vlagah rezultira v prekritalizaciji v vaterit in aragonit, visok delež najstabilnejšega kalcita daje zgolj CS 28. dni izpostavljen 93 % RH. Sistemi mešanic tako pri 33 % kot tudi pri 93 % RH izkazujejo sinergijski efekt napram samostojnemu sistemu CFW, saj mešanje pospešuje njegovo pretvorbo. Z izpostavitvijo pogojem samostojni sistemi vzorcev NR in CS, napram mešanicam večinoma odražajo precej višjo stopnjo kristaliničnosti, izjema je zgolj mešanic CFW in NR izpostavljena 93 % RH. Učinkovitost utrjevanja sem preučeval na mavčnih podlagah s kombiniranjem desetih različnih utrjevalnih sistemov. Najboljši učinek, zaradi sinergijskega efekta izkazuje mešanica CFW in NR nanešena v 50 nanosih. Interakcija po 28. dnevni izpostavitvi 93 % RH poleg površinske utrjenosti, izrazito izboljšuje tudi mehanske utrjevalne lastnosti po globini 10 mm.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:utrjevanje, kalcijev acetoacetat, kalcijev hidroksid, sinergijski vpliv
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-171209 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:246813955 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:19.08.2025
Število ogledov:240
Število prenosov:65
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Consolidation of historic materials with consolidants based on aqueous solution of calcium acetoacetate and nano Ca(OH)$_2$.
Izvleček:
Historical materials deteriorate due to external factors and aging processes. We preserve them through conservation interventions, including consolidation. Consolidants should be compatible with the material, penetrate deeply, function across a wide temperature range, avoid whitening the surface, and establish cohesion without altering the material's appearance. For carbonate surfaces, commercial consolidants based on Ca(OH)₂ nanoparticles (Nanorestore®, shorter NR and CaLoSiL®, shorter CS) are used, reacting with CO₂ to form CaCO₃. Consolidation is also achieved with an aqueous solution of calcium acetoacetate (shorter CFW) which reacts with water to produce CO₂ and acetone that evaporate, leaving solid CaCO₃. Since the conversion of CFW releases CO₂, studying the synergistic effects of mixing CFW and Ca(OH)₂ makes sense, as CO₂ accelerates carbonation and a pH increase from Ca(OH)₂ promotes the transformation of CaCO₃ into the thermodynamically most stable calcite. The main objectives of the master's thesis were: (i) to examine, for individual consolidant systems (CFW, NR, CS), as well as mixtures of CFW with NR and CS, the time-dependent effects (7 and 28 days) of relative humidity (33% and 93% RH) on the reaction rate of the reactants at a constant elevated temperature (40°C) in an air atmosphere, the transformation of the resulting amorphous CaCO₃ into its crystalline forms, and the morphology and size of the resulting crystallites, (ii) to study the interactions and possible synergistic effects of mixing consolidants, (iii) to determine the effectiveness of consolidation and the penetration depth of consolidants into gypsum substrates by applying different numbers of consolidant layers and combining the application order of the consolidants. The main analytical methods used were FTIR, XRD, SEM, DRMS, and indicator method. The standalone CFW system converts to amorphous CaCO₃ at 33% RH and to vaterite at 93% RH. In the independent NR system, predominant vaterite formation is observed regardless of humidity levels. The independent CS system results in recrystallization into vaterite and aragonite at both humidity levels, while a high proportion of the most stable calcite is only present in CS exposed to 93% RH for 28 days. Mixture systems exhibited a synergistic effect compared to the standalone CFW system at both 33% and 93% RH, as mixing accelerates its conversion. When exposed to the given conditions, the independent NR and CS sample systems generally exhibit a significantly higher degree of crystallinity compared to the mixtures, with the only exception being the CFW and NR mixture exposed to 93% RH.The consolidation effectiveness was studied on gypsum substrates by combining ten different consolidant systems. The best effect, due to the synergistic interaction, was shown by the mixture of CFW and Nanorestore® applied in 50 layers. Interaction after 28 days of exposure to 93% RH significantly improves not only surface consolidation but also mechanical consolidation properties to a depth of 10 mm.

Ključne besede:consolidation, calcium acetoacetate, calcium hydroxide, synergistic effect

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj