Caratterizzazione chimico fisica di legni bagnati e confronto con legni archeologici

Questo lavoro presenta una metodica per la diagnostica e la caratterizzazione di legni bagnati basata sull’uso di alcune tecniche di indagine chimico fisica: diffrazione dei raggi X (XRD), analisi termica differenziale (DTA) e termogravimetrica (TG), calorimetria a scansione differenziale (DSC), misure di colore, spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), fluorescenza dei raggi X (XRF). Castagno (hardwood) e abete (softwood) sono stati i tipi di legno presi in esame per verificare tale metodica. I campioni di castagno e abete, tal quali e dopo l’inserimento di chiodi metallici, sono stati immersi in acqua deionizzata e acqua di mare sintetica a temperatura ambiente e a 40°C per effettuare una impregnazione preliminare. Il periodo di immersione è durato per tempi variabili ed al minimo per otto settimane. I chiodi usati sono stati di ferro e rame, metalli molto diffusi in antichità. La penetrazione degli ioni metallici è stata controllata tramite misure di fluorescenza dei raggi X. Ogni settimana sono state eseguite misure di colore e di peso sui campioni e si è provveduto alla sostituzione dell’acqua con altra fresca. Dopo l’immersione, tramite operazioni di segatura e macinatura sono stati ottenuti campioni polverizzati. La macinatura provoca, come noto, una diminuzione del grado di cristallinità della cellulosa nei legni, ma non vi è alcun dato quantitativo circa tale effetto, che ci proponiamo di valutare tramite un proseguimento della nostra ricerca. Lamacinatura è, comunque, necessaria per ottenere campioni omogenei e misure riproducibili. Le analisi diffrattometriche, termiche e calorimetriche hanno permesso di mettere in evidenza l’effetto di degrado provocato sulle due specie lignee da parte dell’acqua di mare e dei metalli. Per studiare il deterioramento del legno si è proceduto alla misura del grado di cristallinità dei campioni tramite XRD tenendo in considerazione il picco principale della cellulosa (002) che cade a circa 22,4° di 2θ. Sui legni archeologici è stata ripetuta la stessa serie di indagini e i risultati sono stati confrontati con quelli ottenuti per i legni campione. Inoltre la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) è stata utilizzata quale ulteriore convalida dei confronti effettuati. Infine, la sequenza delle reazioni di decomposizione termica è stata valutata tramite una serie di prove condotte eseguendo combustioni parziali di campioni di abete a temperature via via crescenti, comprese tra 225° e 350°C, in ambiente ossidante. I prodotti sono stati caratterizzati mediante misure di perdita in peso e di cristallinità, che hanno permesso di individuare le principali frazioni, amorfe o cristalline, coinvolte nei processi ossidativi.