Unternehmensnachrichten über UV-LED: Die unsichtbare Hand der Artefaktrestauratoren

Im Bereich der Restaurierung kultureller Relikte sind „minimaler Eingriff“ und „reversible Restaurierung“ Grundprinzipien. Herkömmliche Restaurierungsmethoden stoßen oft an Probleme wie Hitzeschäden, chemische Rückstände und unzureichende Präzision. Ein UV-LED-Hersteller hat in Zusammenarbeit mit einem führenden inländischen Forschungsinstitut zum Schutz kultureller Relikte ein Niedertemperatur-Präzisions-UV-LED-Härtungssystem angepasst und entwickelt, um zwei große Herausforderungen zu bewältigen: die Reparatur von Rissen in Bronzeartefakten und die Verstärkung von antikem Papier. Dieses System hat die Schwierigkeiten bei der Restaurierung vieler wertvoller Kulturdenkmäler erfolgreich gelöst und ist zu einem Modell für die Anwendung von Technologie in Nischenbereichen geworden.

Bei dieser Restaurierung waren zwei typische Arten kultureller Relikte betroffen: Erstens wies eine bronzene Phönixlampe aus der westlichen Han-Dynastie, die über zweitausend Jahre lang unter der Erde vergraben war, zahlreiche feine Risse im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm auf. An einigen Stellen hatten sich der Bronzekörper und die Rostschicht gelöst. Bei der herkömmlichen Aushärtung von Epoxidharz ist eine Erhitzung bei hohen Temperaturen erforderlich, was leicht dazu führen kann, dass die Dekorationen abfallen. Zweitens ein seltenes Buch aus der Ming-Dynastie, dessen Papier durch Insektenbefall faserig geworden war und dessen Faserfestigkeit nur noch 30 % des Originalpapiers betrug. Herkömmliche Pastenverstärkungen können leicht zu Wasserflecken führen und eine Trocknungszeit von bis zu 72 Stunden erfordern, was die Sicherheit der Reliquie gefährdet. „Die thermische Empfindlichkeit von Bronzen und die Zerbrechlichkeit antiker Bücher haben bei den Restaurierungsarbeiten zu einem ‚Verstärkung führt unweigerlich zu Schäden‘-Dilemma geführt“, sagte Li, Restaurator am Institute of Cultural Relics Protection. Er fügte hinzu, dass eine „hitzefreie, rückstandsfreie und präzise kontrollierbare“ Aushärtungstechnologie dringend erforderlich sei, um diesen Stillstand zu überwinden.

Um den spezifischen Anforderungen der Restaurierung kultureller Relikte gerecht zu werden, haben UV-LED-Hersteller maßgeschneiderte Lösungen entwickelt, die in drei Schlüsselbereichen wesentliche Durchbrüche erzielen: Lichtquellendesign, Klebstoffkompatibilität und Betriebssteuerung.

Durch den Einsatz einer einstellbaren Kaltlichtquelle mit 365 nm/395 nm und einem Aluminiumnitrid-Keramiksubstrat sowie einer verteilten Wärmeableitungsstruktur wird der Temperaturanstieg im bestrahlten Bereich unter 5 °C gehalten, wodurch Schäden durch Wärmestrahlung an den Kulturdenkmälern vollständig vermieden werden. Die Leistungsdichte ist stufenlos zwischen 5 und 500 mW/cm² einstellbar, und in Kombination mit einer optischen Linsengruppe wird der Punktdurchmesser präzise zwischen 0,5 und 10 mm gesteuert, was eine gezielte Reparatur winziger Risse in Bronzeartefakten sowie die Abdeckung spezifischer Verstärkungsbereiche in alten Büchern ermöglicht.

In Zusammenarbeit mit Klebstoffunternehmen wurde ein maßgeschneiderter UV-härtender Klebstoff für Kulturdenkmäler entwickelt: Bei Bronzen entspricht der Brechungsindex des Klebstoffs der der Bronzekorrosionsschicht (1,52–1,55), wodurch eine Festigkeit im ausgehärteten Zustand von 25 MPa erreicht wird und eine umgekehrte Auflösung mit einem speziellen Lösungsmittel möglich ist, wodurch die Anforderungen für eine reversible Restaurierung erfüllt werden; Für antike Bücher wird ein nanozellulosemodifizierter UV-Klebstoff verwendet, der eine Viskosität von nur 5 mPa·s und eine kontrollierbare Eindringtiefe von 0,01 mm aufweist. Nach dem Aushärten bildet es eine „Netzwerkvernetzung“ mit Papierfasern und ist völlig transparent ohne fluoreszierende Rückstände.

Ausgestattet mit einem mikroskopischen Bildgebungs- und Laserpositionierungsmodul ermöglicht das System eine 200-fache Vergrößerung des Restaurationsbereichs für eine Echtzeitbeobachtung. Die Aushärtungsparameter werden über einen Touchscreen voreingestellt. Bei der Reparatur von Bronzerissen wird der Modus „365 nm Wellenlänge + 100 mW/cm² Leistung + 2-Sekunden-Aushärtung“ verwendet, während bei der alten Buchverstärkung ein „395 nm Wellenlänge + 50 mW/cm² Leistung +“-Modus verwendet wird

Vorbehandlungsstufe: Die Oberfläche des Risses wurde mit einer Ethanolmischung gereinigt, um losen Rost und Verunreinigungen zu entfernen. Die Risstiefe wurde durch zerstörungsfreie Tests bestätigt (maximal 1,2 mm).

Klebstoffinjektion und -aushärtung: Mit einer Mikrospritze wurde maßgeschneiderter UV-Klebstoff in den Riss injiziert. Der UV-LED-Spot wurde mittels Laserpositionierung auf den Injektionsbereich ausgerichtet und die Aushärtung gemäß voreingestellten Parametern eingeleitet. Der Klebstoff härtete innerhalb von 2 Sekunden aus und es wurde während des Prozesses unter Verwendung eines Mikroskopsystems kein Klebstoffüberlauf beobachtet.

Nachbehandlung: Die Oberfläche der ausgehärteten Klebeschicht wurde mit feinem Schleifpapier poliert. In Kombination mit traditionellen Antiquierungstechniken wurden Farbe und Textur des reparierten Bereichs vollständig mit dem Originalartefakt in Einklang gebracht. Die Röntgenfluoreszenzspektroskopie zeigte keine abnormalen chemischen Rückstände.

Faserverstärkung: Das alte Buch wurde flach auf eine säurefreie Werkbank gelegt. Nanozellulose-UV-Kleber wurde mit einem Sprühgerät gleichmäßig auf den ausgeflockten Bereich gesprüht, wobei das einzelne Sprühvolumen auf 0,1 ml/cm² eingestellt wurde.

Präzise Aushärtung: Die UV-LED-Lichtquelle wurde auf einen Abstand von 10 cm zum Papier eingestellt. Ein „Scanning Curing“-Modus (Bewegungsgeschwindigkeit 5 mm/s) wurde verwendet, um die lokale Verstärkung innerhalb von 1 Sekunde abzuschließen. Nach dem Aushärten wurde überschüssiger Kleber sofort mit säurefreiem Saugpapier aufgenommen.

Leistungstests: Die Faserfestigkeit des verstärkten Papiers stieg auf 85 % der des Originalpapiers. Nach dem Alterungsbeständigkeitstest (Simulation von 50 Jahren in natürlicher Umgebung) kam es zu keiner Versprödung oder Verfärbung, und die Klebeschicht verursachte bei dem alten Buch kein Ausbluten der Tinte.

Die Restaurierung kultureller Relikte, eine Nischenanwendung von UV-LEDs, hat durch ihre erfolgreiche Umsetzung die „flexible Anpassungsfähigkeit“ der Technologie bewiesen. Durch die präzise Steuerung der Wellenlänge, die stufenlose Leistungsanpassung und die gemeinsame Entwicklung von Materialien können UV-LEDs die Einschränkungen traditioneller Prozesse überwinden und innovative Anwendungen in Spezialbereichen mit extrem hohen Anforderungen an Präzision und Sicherheit ermöglichen. Wie der Direktor des Instituts für den Schutz kultureller Relikte erklärte: „Dieses ‚kalte Licht‘ repariert nicht nur den physischen Schaden an kulturellen Relikten, sondern bietet auch einen neuen technologischen Weg für die Vererbung des traditionellen kulturellen Erbes.“