Vyzvedávání, čištění, konsolidace a restaurování archeologického skla Dana Rohanová, Vladimíra Šimková logo VSCHT cisty obraz Ústav skla a keramiky Vysoká škola chemicko-technologická Technická 5 166 28 Praha 6 e-mail.: dana.rohanova@vscht.cz Zásady při práci s archeologickým sklem 1.Sklo extrémně křehké by nemělo být bráno ze země, ale vyzdviženo s okolní půdou (půda je oporou) a velmi opatrně vybráno z půdy až v laboratorních podmínkách 2.Sklo by se mělo postupně přivádět k podmínkám místa, kde bude ošetřeno. Rychlá změna podmínek může způsobit změnu vzhledu. Vystavení slunci a rychlé vyschnutí může způsobit delaminaci a ztrátu korozních vrstev logo VSCHT cisty obraz Postup restaurátorských prací •Rozdělení podle jímek •Prvotní čištění a popis střepů •Vyhledávání •Revizní vyhledávání •Restaurování shledaných artefaktů •Dokumentace a balení neshledaných fragmentů •Kresebná dokumentace 100_0759 •Čištění •Konsolidace •Lepení •Rekonstrukce D:\VSCHT\VIII.semestr\BC\fotodokumentace\JIMKY_CELKY\IMGP5526.JPG logo VSCHT cisty obraz Čištění archeologického skla •Otázky, na které je nutné zodpovědět: •Je silně korodované? •Je křehké? •Vykazuje nějaké vady vzniklé výrobou nebo škrábance, oděrky, praskliny, správky? •Má zjevné korozní vrstvy, dekoraci studenými nebo poškozenými barvami nebo opadávající zlacení? •Jakákoli odpověď ANO = NEČISTIT •Skla stabilní se mohou opatrně očistit dle povahy nečistot • logo VSCHT cisty obraz Jemné čištění C1.JPG Popisování skla mg1.JPG •1.Krok - nátěr konsolidantem místa, kam zamýšlíme umístnit popisek •2.Krok – popisek pomocí lihové fixy, pera, tuše •3.Krok – zatření konsolidantem • •Bez 1.kroku jsou popisky ze skla (většinou porézního) neodstranitelné nebo obtížně odstranitelné • • Povaha nečistot – z úložiště •Složky archeologické vrstvy nepatřící k původnímu skelnému materiálu – vázané mechanicky •Organické nečistoty (organické složky půdy, zbytky původního obsahu, metabolické přeměny mikroorganizmů) •Anorganické nečistoty (písek, jílovité nečistoty, železité skvrny) logo VSCHT cisty obraz Při vyzvednutí z archeologického úložiště bývají skleněné nálezy pokryty vrstvou zeminy a jiných nečistot (obrázek). Jsou to složky dané archeologické vrstvy nebo původního obsahu, nepatřící k vlastnímu skelnému materiálu. Může se jednat o nečistoty anorganické (písek, jíl) či organického původu (organické složky půdy, produkty rozkladu či metabolické přeměny organizmů). Ke sklu jsou vázané mechanicky a je možné a žádoucí je mechanicky očistit, aby mohl být odkryt původní povrch střepu. Jejich odstranění z povrchu střepu je nutné také pro zachování historického materiálu, protože mohou dále reagovat s povrchem skla a poškozovat jej. Odstranění hrubých nečistot v laboratoři (mechanicky vázaných) •Vlhké – odstranit před vyschnutím •Suché a ztvrdlé – nutno zvlhčit, způsob čištění za mokra dle stavu střepového materiálu logo VSCHT cisty obraz Obr. 1 Obr. 2 Při čištění archeologických nálezů je nutné postupovat s ohledem na stav dochovaného objektu. Při odstraňování nečistot z archeologického skla je třeba volit takový způsob mechanického či chemického čištění, který zajistí maximální zachování původního materiálu – tedy i jeho korozních vrstev, které jsou jeho integrální součástí a spoluvytvářejí historickou hodnotu nálezu. Pokud je archeologické sklo korozním procesem více poškozené, odpadávají tyto povrchové korozní vrstvy samovolně se zbytky zeminy již při vyzvednutí z archeologické vrstvy (obrázek 2). První čištění nálezů – odstranění hrubých nečistot – je proto vhodné provést co nejdříve, ještě před vyschnutím a ztvrdnutím zbytků zeminy, které mohou být poté soudržnější než archeologické sklo. Suché a ztvrdlé krusty je nezbytné před mechanickým odstraněním zvlhčit. Odstranění hrubých nečistot •Nepoškozené sklo – jemné mytí vodou, čištění ultrazvukem •Poškozené sklo s korozními vrstvami – neponořovat, pouze místní vlhčení krust vodou či roztokem vody a etanolu (reaguje pomaleji, rychle se odpařuje) logo VSCHT cisty obraz Čištění za mokra je možné provést několika způsoby podle stavu nálezů. Dobře zachovalé střepy je možné jemně omýt vodou (s neutrálním detergentem) a dočistit ultrazvukem. Velmi poškozené nálezy, u kterých je vyloučeno ponoření do vody (rozpadly by se), mohou být pouze otírány za lokálního vlhčení nečistot vodou či méně polárním roztokem (např. voda + etanol), který reaguje pomaleji s vodou rozpustnými solemi a rychleji se odpařuje. Železité skvrny •Hnědočerné/hnědočervené, původ z úložiště •ve spárách a na lomech, nezasahují do hloubky cerne vrstvy_a •Druhotné „znečištění“, ale není nutné odstraňovat •Fe se částečně vylouží do roztoku HCl (roztok se zbarví do žluta) •Fe je vázané částečně chemicky logo VSCHT cisty obraz Obr. 5 Tmavé zbarvení korozních vrstev může být způsobeno změnou oxidačního stavu iontů původem ze skla, které se vlivem korozního procesu dostanou k povrchu střepu. K vytvoření tmavé vrstvy může dojít i vlivem iontů železa, které do korozí narušeného povrchu skla difundovaly z okolního prostředí. Tato hnědočerná nebo hnědočervená vrstva je velmi tenká (má charakter povlaku), je patrná hlavně ve spárách a lomech a nezasahuje do jádra skla. V takovém případě se jedná o druhotné „znečištění“, které je však již chemicky vázáno ke struktuře povrchu skla (k povrchové „gelové“ vrstvě) a nelze jej mechanicky odstranit. Ionty železa lze částečně vyloužit roztokem HCl (stačí 10%). Odstraňování těchto železitých skvrn však není nutné, povrch skla dále nepoškozují. Železité skvrny (opt. mikroskop) P0030 P0044rub P0003 P0007 logo VSCHT cisty obraz Na obr z optické mikroskopie zdokumentovány vrstvičky s vysokým obsahem Fe. Ionty železa jsou fixovány v tenké korozní vrstvičce s vysokým obsahem SiO[2]. Původ vyšší koncentrace Fe je z blízkého okolního prostředí, kterému byl objekt dlouhodobě vystaven. Organické zbytky •Odstranění tmavých povlaků a skvrn z povrchu -organickými ředidly (etanol, etanol+diethylether, aceton…) -ultrazvukem či laserem (nečistoty v nedostupných místech) •V dutinách mohou být části kostí, rostlin, drobné předměty apod. (dokumentace, vyjmutí) logo VSCHT cisty obraz V dutinách a prohlubních nálezů mohou být spolu se zbytky zeminy také části kostí, rostlin, drobné předměty a podobně, v dutém skle mohou být patrné zbytky původního obsahu. Všechny tyto nálezy musí být před vyjmutím zdokumentovány. Po odstranění hrubých nečistot mohou na povrchu nálezů ještě zůstat různě zbarvené povlaky způsobené prostředím uložení (organické, železité). Skvrny organického původu lze odstranit organickými ředidly (etanol, etanol + diethylether, aceton). Špatně dostupná místa lze dočistit pomocí ultrazvuku či laseru. •Laser (zdroj Nd:YAG, λ=1064 nm, pulzní režim) •Nečistoty absorbují energii paprsku, odpaří se (org. povlaky), či odprýsknou (zbytky zeminy) •Možnost regulace frekvence a intenzity pulzů, lze čistit i poškozené sklo (nutné nejprve vyzkoušet) •Vhodná intenzita 70 – 100 mJ, frekvence 10 Hz Ultrazvuk •Odloučení vrstvy nečistot vlivem silné rázové vlny – riziko odloučení nesoudržných vrstev skla, není vhodné pro zkorodované sklo logo VSCHT cisty obraz Čištění ultrazvukem je velmi efektivní, avšak nelze jej použít u popraskaných či korozí velmi poškozených nálezů. Princip čištění spočívá v odloučení vrstev nečistot rázovými vlnami (akustickou kavitací, vznikající ve vodní lázni působením ultrazvuku). Hrozí velmi rychlé roztříštění prasklého střepu či odloučení nesoudržných vrstev skla. Čištění laserem se velmi osvědčilo u jiných historických materiálů (kámen, kov, slonovina, malby…), možnosti jeho využití u skla nejsou zatím dostatečně zmapovány. V konzervátorské praxi se používá nejčastěji pulzní laser pracující v infračervené části elektromagnetického spektra (λ=1064 nm). Princip čištění laserem spočívá v absorpci energie monochromatického koherentního laserového paprsku nečistou a její následné reakci. Základní podmínkou je rozdílná míra absorpce nečistoty a podkladového materiálu, v ideálním případě absorbuje pouze nečistota, nikoliv materiál. Interakce paprsku a absorbující vrstvy je trojí: vrstva na povrchu absorbuje velké množství energie a vypaří se (laserová ablace), nebo dojde pouze k jejímu rozrušení vlivem prudké termální expanze. Při laserové ablaci a po odrazu paprsku od podloží dochází také ke vzniku rázové vlny. Výsledek procesu je dán různou mírou zastoupení těchto mechanismů a závisí na vlastnostech čištěného materiálu a nečistoty (chemické složení, zbarvení, struktura, transparentnost, odrazivost). •Výhody laseru – nechemické čištění, velmi malá plocha zásahu, nastavitelnost vlastností, rozlišení mezi nečistotou a podkladem •Rizika – zahřátí skla (nutné upravit frekvenci a intenzitu pulzů, případně čistit ponořené ve vodě) laser spina_a laser spina_b Zkoušky čištění laserem: přístroj Artlight II., MVČ Hradec Králové Před čištěním Po čištění logo VSCHT cisty obraz Byly provedeny zkoušky čištění na archeologickém skle s iridiscentním a vrstevnatým povrchem, které nemohlo být čištěno pomocí ultrazvuku. Dobře absorbují a jsou odstraňovány zvláště organické povlaky a staré laky, také zbytky zeminy v těžko přístupných místech (Obrázky 3 a 4). Laserový paprsek čirým sklem prochází, lze jej tedy použít také na zcela nepřístupná místa (vnitřní stěny dutin). Intenzita pulzu byla volena v rozmezí 70 – 100 mJ při frekvenci 10 Hz. U silně drolivých střepů byla volena intenzita nižší. Vhodnou intenzitu pulzu je nezbytné nejprve vyzkoušet na nenápadném místě na vzorku skla, frekvenci pulzů je nutné volit tak, aby nedošlo k přehřátí čištěného místa.Výhodou laseru je velmi malá plocha zásahu, nastavitelnost vlastností, nechemické čištění a v ideálním případě přesné rozlišení mezi nečistotou a podkladem. Rizikům (odloučení tmavých vrstev, přehřátí povrchu) je možné se vyhnout úpravou intenzity a frekvence pulzů, případně čištěním při ponoření do vody (pozn. Zkoušky provedeny v MVČ Hradec Králové na přístroji Artlight II. /zdroj Nd:YAG, λ=1064 nm, pulzní režim, pulzy 70 – 100 mJ, frekvence 10 Hz/) Konzervace (konsolidace) archeologického skla •je doporučována jen pro archeologické sklo, které vykazuje známky křehkosti, drobivosti nebo zvedání zvětralých vrstev – sklo je neporézní a roztok adheziva pokryje sklo. •Patří do rukou restaurátora! • ØRozpuštěné adhezivo je vpraveno do pórů a propustných částí skel, které se takto zpevní ØDnes se používá 10 [hm%] roztok Paraloidu B-72 (akrylátový kopolymer) v acetonu nebo s přídavkem etanolu • logo VSCHT cisty obraz C:\Documents and Settings\Dana Rohanová\Plocha\Studenti\Studenti restau\vytvarnice\Romana Kozakova\fotky koroze RK\koroze smichana\zkordov ulomek1.JPG Prokorodování skla (A) C:\Documents and Settings\Dana Rohanová\Plocha\Studenti\Studenti restau\vytvarnice\Romana Kozakova\foto skel z Chrudimi\po+restaurovani+I.jpg SiO2 porézní síť Typické pro české sklo z období gotiky, někdy je zachované jádro, jindy je prokorodované celé. Je nutno fixovat konzervací – pomocí adheziv typu Paraloid B72. Koroze draselného skla, 15.st AD 66_m06 66_m02 Autorka snímků: Zuzana Cílová, VŠCHT Praha logo VSCHT cisty obraz Důlková koroze Porézní síť SiO2 .xH2O Z výše uvedeného plyne…. •Mechanizmus koroze skla záleží na jeho chemickém složení, okolních podmínkách a době působení těchto podmínek 1)Při vyzvedávání z úložiště pečlivě zaznamenat nálezové okolnosti a zvážit stav skleněného materiálu. 2)Sklo nemýt na místě sběru, mít na paměti, že může být křehké a drobivé, nebo náhle zbělat (známka rychlého vysušení povrchových korozních vrstev, které se mohou následně odlupovat) 3)K mytí přistoupit až v laboratoři po pečlivém posouzení jeho stavu 4)jeho stav zkonzultovat s odborníkem - většina archeologického skla není nutno konzervovat!! Zbytečná konzervace = ztráta informací, případné konzervátorské úkony ponechat na odborníka 5) logo VSCHT cisty obraz Restaurování FG16.JPG vyhl_slavia Vyhledávání, rozkreslení, lepení rozkres 100_0942 •Hutně zdobená renesanční lahev se zatavovanými barevnými tyčinkami •1. pol. 17.století detail_tyčinky vtavene vlakno II Restaurování: Výztuž skleněným vláknem •vosková fixace •výroba modelu doplňku z papíru •příprava skleněného vlákna – napuštění Aralditem 2020 nebo Hxtalem Nyl1, paraloidem B 72 a částečné zatuhnutí •aplikace zevnitř nádoby IMGP6623 IMGP6640 15. – 16. století: číše Olomouckého typu lalok cise Restaurování: doplnění chybějící části DSCF1890 - Kopie DSCF1844 - Kopie DSCF1893 - Kopie DSCF2108 - Kopie •Příprava šablony z papíru •Otisk dentálního vosku •Modelace formy •Vlití adheziva •Po zaschnutí, konečná úprava tvaru Restaurování: vložení podpěry z plexiskla Kopie (2) - jimka C2 po+restaurovani+I.jpg 14.století - gotika C:\Documents and Settings\Dana Rohanová\Plocha\Studenti\Studenti restau\vytvarnice\rok 2010 2011\3 rocnik\Kumstova Veronika\plexi vyztuze b VK.jpg •Tvorba papírové šablony dle modelu z plastelíny •Vyřezaní plexiskla dle šablony •Fixace pružným silikonovým lepidlem ke stěnám nádoby Podmínky dlouhodobého uložení skelného materiálu v depozitáři •Stabilní teplota (kolem 20oC) •Stabilní relativní vlhkost (45±5%) •Nepřístup světla (UV složky), prachu, polutantů •Uskladňovat každý objekt odděleně v nádobách, které jsou inertní a prodyšné •Kontrola stavu nejméně jednou za 2 roky logo VSCHT cisty obraz S10 S1 S3 Literatura •S.P.Koob: Conservation and care of Glass Objects, Archetype UK, 2006. •The V&A Conservation Journal, N 50, Summer 2005. •Davison Sandra: Osobní sdělení, Bělehrad 2006. •Davison S., Newton R.: Conservation of Glass, Butterworth- Heinemann, Oxford, 1999. •Kozáková R., Klikarová L., Hüttnerová T., Kumstová V. : Seminární práce, VŠCHT Praha, 2007 - 2011. Literatura •Cooper M.: Laser Cleaning in Conservation, Butterworth – Heinemann, Oxford 1998. •Rohanová D., Hradecká H., Kozáková R.: Koroze skla a zacházení s archeologickým skelm, Študijné zvesti archeologického ústavu SAV 46, 2008, 163 – 169. logo VSCHT cisty obraz