Study of the effectof protective on wood photo-degradation by colour measurements and FT-IR spectroscopy

Dottorato di ricerca in Scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientaleIn questo lavoro è stata monitorata l’azione della radiazione luminosa sul legno di pioppo(Populus L. sp), materiale utilizzato sia nel campo industriale che in quello dei beni culturali. È stata studiata l’alterazione superficiale di campioni di legno di pioppo esposti a luce solare simulata in ambiente controllato per un tempo di esposizione totale di 1008 ore. Poiché la radiazione luminosa comporta una ossidazione fotochimica degli strati superficiali del legno, con una conseguente alterazione del colore, sono state studiate sia le modificazioni del colore con metodo CIELAB sia le variazioni della composizione chimica del legno di pioppo mediante analisi FT-IR. Lo studio in particolar modo ha avuto lo scopo di effettuare un confronto tra le variazioni superficiali di campioni di legno sui quali non è stato applicato nessun trattamento e campioni sui qualisono stati posizionati vetrini trattati con due sostanze di origine naturale (cera d’api e gomma lacca)e con una sostanza preservante(Linfoil®). Le variazioni di colore e la degradazione delle componenti chimiche hanno dato origine a delle funzioni di regressione statisticamente significative. Nella seconda parte della sperimentazione, è stato studiato l’effetto dell’irraggiamento laser sul legno di pioppo (Populus L. sp) tal quale e trattato con gommalacca e cera d’api. I campioni legnosi sono stati sottoposti all’invecchiamento con radiazione luminosa artificiale in ambiente controllato attraverso il Solar Box. Successivamente sono stati trattati con irraggiamento laser. Per capire come è cambiato il colore del legno e se ci sono modificazioni nei contenuto di elementi chimici sono state effettuate la misura del colore con metodo CIELAB parametri L*a*b* e ΔE* e l’analisi delle intensità dei picchi degli spettri FT-IR a lunghezze d’onda che identificano componenti chimici che interessano il nostro studio. L’analisi statistica delle differenze nello stato di colore prima del trattamento e dopo i diversi trattamenti laser effettuati ha mostrato che tutti i trattamenti sono statisticamente diversi e ha anche evidenziato che dopo l’irraggiamento il legno trattato con gommalacca e cera d’api ha subito cambiamenti nel colore ma non è stato ripristinato lo stato “legno tal quale” e lo stato “trattamento con gommalacca e cera iniziale”. Dall’analisi degli spettri FT-IR è stato osservato che dopo l’irraggiamento laser lignina ha subito il degrado.During the present study we monitored the light radiation effects on poplar (Populus L. sp) wood, an important material both in industrial and in cultural heritage field. We studied the superficial alteration of poplar wood samples exposed to artificial irradiation in a controlled environment for a total exposure time of 1008 hours.Light radiation causes photochemical oxidation of the surface layers of wood, with a consequent alteration of the colour, so both the wood colour changes and its chemical composition changes has been studied. Peculiar aim of the study has been the comparison between changes in the surface of non-treated wood samples with changes recorded on samples which have been covered by slides treated with two natural origin substances (beeswax and shellac) and with a preservative substance (Linfoil®). Colour changes and chemical degradation have originated statistically significant regression functions.In the second part of the experiment, it was investigated the effect of laser irradiation on poplar wood (Populus sp. L.) natural and treated with shellac and beeswax. The wood samples treated with shellac and beeswax were subjected to aging with artificial light radiation in a controlled environment through the Solar Box. Subsequently they were treated with laser irradiation. To understand the color variation of the wood, and the changes in the content of chemical elements were performed color measurement with CIELAB (parameters L * a * b *) method, and analysis of peak intensities of spectrums FT-IR wavelengths that identify the chemical components on the wood surface. Statistical analysis of the differences in the state of color before treatment and after various laser treatments showed that all treatments are statistically different and also showed that after irradiation treated wood with shellac has undergone changes in color but was not restored the "natural wood" condition and the state "initial treatment with shellac and wax" condition. FT-IR highlighted that after the laser irradiation lignin has undergone degradation