Vyzvedávání, čištění, konsolidace a restaurování archeologického skla Ústav skla a keramiky Vysoká škola chemicko-technologická Technická 5 166 28 Praha 6 e-mail.: dana.rohanova@vscht.cz Dana Rohanová, Vladimíra Šimková

Zásady při práci s archeologickým sklem 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 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

Postup restaurátorských prací Rozdělení podle jímek Prvotní čištění a popis střepů Vyhledávání Revizní vyhledávání Restaurování shledaných artefaktů Dokumentace a balení neshledaných fragmentů Kresebná dokumentace Čištění Konsolidace Lepení Rekonstrukce

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

Jemné čištění

Popisování skla 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) 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 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. Obr. 2 Obr. 1

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) 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 Druhotné „znečištění“, ale není nutné odstraňovat Fe se částečně vylouží do roztoku HCl (roztok se zbarví do žluta) Fe je vázané částečně chemicky 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. Obr. 5

Železité skvrny (opt. mikroskop) Na obr z optické mikroskopie zdokumentovány vrstvičky s vysokým obsahem Fe. Ionty železa jsou fixovány v tenké korozní vrstvičce s vysokým obsahem SiO2. Původ vyšší koncentrace Fe je z blízkého okolního prostředí, kterému byl objekt dlouhodobě vystaven.

Organické zbytky V dutinách mohou být části kostí, rostlin, drobné předměty apod. (dokumentace, vyjmutí) Odstranění tmavých povlaků a skvrn z povrchu organickými ředidly (etanol, etanol+diethylether, aceton…) ultrazvukem či laserem (nečistoty v nedostupných místech) 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.

Odloučení vrstvy nečistot vlivem silné rázové vlny Ultrazvuk Odloučení vrstvy nečistot vlivem silné rázové vlny – riziko odloučení nesoudržných vrstev skla, není vhodné pro zkorodované sklo 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 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).

Zkoušky čištění laserem: přístroj Artlight II., MVČ Hradec Králové 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) Před čištěním Po čištění 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/) Zkoušky čištění laserem: přístroj Artlight II., MVČ Hradec Králové

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! Rozpuštěné adhezivo je vpraveno do pórů a propustných částí skel, které se takto zpevní Dnes se používá 10 [hm%] roztok Paraloidu B-72 (akrylátový kopolymer) v acetonu nebo s přídavkem etanolu

Prokorodování skla (A) 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 Porézní síť SiO2 .xH2O Důlková koroze Autorka snímků: Zuzana Cílová, VŠCHT Praha

Z výše uvedeného plyne…. Mechanizmus koroze skla záleží na jeho chemickém složení, okolních podmínkách a době působení těchto podmínek Při vyzvedávání z úložiště pečlivě zaznamenat nálezové okolnosti a zvážit stav skleněného materiálu. 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) K mytí přistoupit až v laboratoři po pečlivém posouzení jeho stavu jeho stav zkonzultovat s odborníkem - většina archeologického skla není nutno konzervovat!! Zbytečná konzervace = ztráta informací, případné konzervátorské úkony ponechat na odborníka

Restaurování

Vyhledávání, rozkreslení, lepení Hutně zdobená renesanční lahev se zatavovanými barevnými tyčinkami 1. pol. 17.století

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 15. – 16. století: číše Olomouckého typu

Restaurování: doplnění chybějící části Příprava šablony z papíru Otisk dentálního vosku Modelace formy Vlití adheziva Po zaschnutí, konečná úprava tvaru

Restaurování: vložení podpěry z plexiskla Tvorba papírové šablony dle modelu z plastelíny Vyřezaní plexiskla dle šablony Fixace pružným silikonovým lepidlem ke stěnám nádoby 14.století - gotika

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

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.