Studijní materiály k předmětům C5984, C5985 a C8910 KŮŽE, USEŇ, PERGAMEN Gabriela Vyskočilová, Alois Orlita, Magda Součková, Richard Ševčík Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Brno 2016 2 3 Studijní materiály vznikly díky finanční podpoře v rámci projektu FRMU 1215/2015. Skripta jsou komplexním studijním materiálem k předmětům C5985 Chemie a metodiky konzervování předmětů vyrobených z organických materiálů I – cvičení, C5984 Seminář k předmětu C5985 a C8910 Pokročilé cvičení z chemie a metodik konzervování předmětů vyrobených z organických materiálů II. – cvičení. Skripta obsahují kompletní látku probíranou v rámci výše uvedených předmětů, věnujících se kolagenním materiálům, a to od stavby a chemismus, přes zpracování, způsoby degradace, konzervaci až po výsledné uložení. 4 Obsah  1  CHEMICKÉ A STRUKTURNÍ SLOŽENÍ KŮŽE  7  1.1  BÍLKOVINY  9  1.1.1  AMINOKYSELINY [6, 10, 11]  10  1.1.2  STRUKTURA VLÁKNITÝCH BÍLKOVIN [6, 11‐13]  13  1.1.3  BÍLKOVINY KŮŽE  15  1.2  CHEMICKÉ SLOŽENÍ KŮŽE [16]  24  1.2.1  DALŠÍ SLOŽKY KŮŽE[10]  26  1.3  HISTOLOGICKÁ STAVBA KŮŽE[9, 10, 17]  28  1.4  TOPOGRAFIE KŮŽE  31  1.5  SUROVÁ KŮŽE JAKO KOŽELUŽSKÁ SUROVINA  32  1.5.1  HOVĚZINY  32  1.5.2  TELETINY  33  1.5.3  VEPŘOVICE  33  1.5.4  KOZINY  33  1.5.5  SKOPOVICE  33  1.5.6  KŮŽE Z KONÍ, MULŮ, OSLŮ, MEZKŮ  34  1.5.7  DALŠÍ DRUHY KŮŽÍ  34  1.6  TECHNOLOGIE VÝROBY USNÍ [10]  35  1.6.1  PŘÍPRAVA K ČINĚNÍ[9, 10]  35  1.6.2  ČINĚNÍ[6, 10]  36  1.6.3  PŘEDÚPRAVA USNÍ  40  1.7  ZÁKLADNÍ DRUHY USŇOVÝCH – KOŽENÝCH MATERIÁLŮ  42  2  PERGAMENY  43  2.1  ROZDÍLY MEZI USNÍ A PERGAMENEM  43  2.2  VÝROBA PERGAMENU  44  2.3  DRUHY PERGAMENŮ  47  3  FYZIKÁLNĚ CHEMICKÉ VLASTNOSTI A PŘÍČINY POŠKOZENÍ USNĚ  48  3.1  POŠKOZENÍ USNĚ  50  5 4  FAKTORY KLIMATU OVLIVŇUJÍCÍ VLASTNOSTI KNIHOVNÍCH A ARCHIVNÍCH  KOLAGENNÍCH MATERIÁLŮ  57  4.1  TEPLO A VLHKOST  57  4.2  ZÁŘENÍ A SLUNEČNÍ SVĚTLO  60  4.3  POLUTANTY  61  4.4  SKLADOVACÍ PODMÍNKY A OCHRANNÉ OBALY  66  5  VLASTNOSTI USNÍ A PERGAMENŮ A JEJICH TESTOVÁNÍ  67  5.1  TESTOVÁNÍ USNÍ A PERGAMENŮ [6]  68  5.1.1  URČENÍ DRUHU ZVÍŘETE [6, 10]  68  5.1.2  URČENÍ TYPU ČINĚNÍ [6, 38]  71  5.1.3  ANALYTICKÉ INSTRUMENTÁLNÍ METODY [12, 25]  73  5.1.4  FYZIKÁLNĚ MECHANICKÉ VLASTNOSTI  73  5.1.5  URČENÍ STUPNĚ POŠKOZENÍ  74  5.1.6  PH  75  5.1.7  OBSAH SÍRANŮ[6]  75  5.1.8  OBSAH TUKŮ  76  5.1.9  OBSAH VLHKOSTI  76  5.1.10  MIKROSKOPICKÉ METODY STANOVENÍ POŠKOZENÍ KOLAGENNÍCH MATERIÁLŮ [40]  76  6  BIOLOGICKÁ KOROZE A DESINFEKCE  86  7  KONZERVACE KOLAGENNÍCH MATERIÁLŮ  102  7.1  KONZERVACE VAZEBNÍCH USNÍ A PERGAMENŮ  103  7.1.1  HISTORIE KONZERVACE USŇOVÝCH A PERGAMENOVÝCH KNIŽNÍCH VAZEB V NÁRODNÍ KNIHOVNĚ ČR 103  7.1.2  TUKOVÁNÍ HISTORICKÝCH VAZEBNÍCH USNÍ  106  7.2  METODICKÉ POKYNY KE KONZERVACI USŇOVÝCH NEBO PERGAMENOVÝCH KNIŽNÍCH VAZEB[24]  113  7.3  POSTUP PRO OŠETŘENÍ PŘEDMĚTŮ Z TŘÍSLOČINĚNÝCH USNÍ S MÍRNĚ DEGRADOVANOU STRUKTUROU  MATERIÁLU  117  7.4  POSTUP PRO OŠETŘENÍ PŘEDMĚTŮ Z TŘÍSLOČINĚNÝCH USNÍ VE VYŠŠÍM STUPNI DEGRADACE, Z BÍLÝCH  VAZEBNÍCH USNÍ A Z PERGAMENŮ  119  7.5  OŠETŘENÍ PŘEDMĚTŮ Z USNÍ A PERGAMENŮ ZNAČNĚ ZNEČIŠTĚNÝCH  120  7.6  DEZINFEKCE PŘEDMĚTŮ Z USNÍ A PERGAMENŮ  121  6 7.7  SLOŽENÍ A PŘÍPRAVA KONZERVAČNÍCH ČINIDEL  122  7.8  BEZPEČNOSTNÍ POKYNY  124  7.9  KONZERVACE USŇOVÝCH KNIŽNÍCH VAZEB: SOUČASNÉ TECHNIKY V ZAHRANIČÍ [6]  125  7.10  KONZERVOVÁNÍ PERGAMENOVÝCH LISTIN[9]  126  8  ARCHEOLOGICKÁ USEŇ A JEJÍ KONZERVACE  128  8.1  DESINFEKCE  138  8.2  REHYDRATACE A ZMĚKČENÍ VYSUŠENÉ USNĚ  140  8.3  FOTODOKUMENTACE  142  8.4  ČIŠTĚNÍ  144  8.5  ZAKRESLENÍ  149  8.6  POSOUZENÍ A ROZDĚLENÍ MATERIÁLU  150  8.7  URČENÍ SUROVINY A DALŠÍ ANALÝZY  151  8.8  KONZERVACE  154  8.9  TVAROVÁNÍ  169  8.10  VÝSLEDNÁ DOKUMENTACE  173  8.11  ULOŽENÍ  174  8.12  KONZERVÁTORSKÁ ZPRÁVA  176  9  PŘÍLOHY  177  10  LITERATURA  194  7 1 CHEMICKÉ A STRUKTURNÍ SLOŽENÍ KŮŽE Trvanlivost a opracovatelnost činí z kůže velmi důležitý výrobní a obchodní artikl. Kůže byla a je využívána pro široké spektrum výrobků od oblečení přes sedla, obuv, řemeny, knižní vazby aj. Těmto předmětům je třeba věnovat dostatečnou pozornost již proto, že se jedná o organický materiál, který je náchylnější k degradaci.[8] Tělní pokryv chrání živočicha před vlivem prostředí, ale podílí se také na výměně látkové (doplňkové kožní dýchaní). U obratlovců je kůže tvořena pokožkou, škárou a podkožním vazivem. Kožního původu jsou i rohovité útvary jako nehty, drápy, kopyta, rohy, chlupy, ale také žlázy (potní, mazové, pachové aj.). u většiny druhu se v kůži nacházejí také barviva – pigment. Kůže je pokrývka těla obratlovců a výchozí surovina pro výrobu mnoha dalších materiálů. Čerstvě stažená kůže je velmi nestabilní surovina. Pro získání stability je třeba odstranit snadno degradovatelné části za pomoci chemických a mechanických postupů. Procesem úpravy surové kůže je zvýšena hydrotermální stabilita a odolnost vůči mikrobiálnímu napadení. Ze surové kůže získáváme useň, pergamen nebo kožešinu. Každý materiál má vlastní způsob výroby, funkci i využití [9, 10] Pro zpracování kůže na useň je nejdůležitější vláknitá bílkovina kolagen, která je podstatnou částí kožní tkáně. Lze říci, že přeměna kůže na useň je reakcí bílkovin s činícími látkami a speciálními koželužskými přípravky. Základními jednotkami bílkovin jsou aminokyseliny. Useň je vyčiněná kůže. Podle způsobu zpracování ji dělíme např. na bílé jirchy, třisločiněnné, zámišové aj. Pergamen se získává z nevyčiněné, pouze loužené a odchlupené kůže, a to většinou z ovcí, koz a telat. Po opracování se vlhké napínají na rámy. Kožešina je vyčiněná kůže se srstí na lícové straně. [9] Surová zvířecí kůže se skládá z 60–75 % vody, 1–3 % lipidů (u skopovic až 30 %), z minerálních látek (méně než 1 %) a z bílkovin (zbývající část do 100 % hmotnosti). Vazivovou tkáň tvoří tři základní složky: a) buňky – živé složky, hrají nejvýznamnější úlohu při syntéze vazivových bílkovin a umožňují látkovou výměnu b) vláknité (fibrilární) bílkoviny – tvoří primární hmotu vaziva, mají hlavní vliv na mechanickou pevnost a fyzikální vlastnosti 8 c) nevláknité bílkoviny a nízkomolekulární látky – jsou tvořeny globulárními bílkovinami, vodou, tukovými aj. složkami. Nejvíc převládají bílkoviny (asi 80 %), konkrétně fibrilární bílkoviny. [10] 9 1.1 Bílkoviny Bílkoviny jsou přírodní makromolekulární látky – biopolymery. Představují základní složku živých organismů a patří mezi nejsložitější organické sloučeniny. Vznikají kombinací 21 základních aminokyselin (AMK). Sloučení základních AMK v peptidické řetězce umožňuje velkou variabilitu a druhovou specifičnost. Jejich vlastnosti jsou podmíněny chemickým složením, velikostí makromolekul, prostorovou strukturou a komplexními vlastnostmi. Klasifikace bílkovin vychází z jejich vlastností: a) chemické složení b) tvar molekul c) funkce v organismu d) rozpustnost za definovaných podmínek e) charakteristické znaky terciální struktury. Nejčastějším kritériem dělení jsou první dva body: Chemické složení: bílkoviny dělíme podle toho, zda je tvořena pouze základní stavební jednotkou (monomerem) nebo je tvořena sloučením monomerů a složek nebílkovinné povahy. a) jednoduché bílkoviny – proteiny – vznikají kondenzací AMK za odštěpení vody a vzniku peptidických vazeb (např. albuminy, globuliny, protaminy, histony, prolaminy a skleroproteiny) b) složené bílkoviny – proteidy – obsahují i nebílkovinnou složku, která podmiňuje jejich biologické funkce. Podle tvaru molekul bílkoviny dělíme na: a) globulární (korpuskulární) jejich rozměry jsou ve třech směrech řádově stejné (např. jednoduché bílkoviny, vaječné a mléčné) b) vláknité (fibrilární) – mají vláknitou formu, vznikají adicí monomerů nebo šroubovicovitým uspořádáním bílkovin (např. kolagen, kreatin, elastin, myosin, aktin).[10, 11] 10 1.1.1 Aminokyseliny [6, 10, 11] Základními stavebními jednotkami všech bílkovin jsou aminokyseliny (AMK), což jsou z chemického hlediska substituční deriváty karboxylových kyselin, kdy je atom H nahrazen aminovou skupinou -NH2 Ačkoliv bylo objeveno již několik tisíc těchto sloučenin, na tvorbě bílkovin se jich podílí pouze 211. AMK bílkovin mají aminovou skupinu -NH2 a karboxylovou skupinu -COOH vázanou na společný uhlíkový atom Cα. a proto označujeme tyto AMK (dle jejich struktury) jako 2aminokarboxylové kyseliny neboli α-kyseliny. Obecný vzorec uvádí Obr. 1-1. Obr. 1-1: Obecný vzorec aminokyselin Polypeptidové řetězce mohou být různě dlouhé a mohou se skládat z různých AMK. Přehled základních AMK kolagenu uvádí Příloha 1. Z obecného vzorce je zřejmé, že všechny AMK (vyjma glycinu, u kterého je R = H) mají chirální atom uhlíku Cα, tedy takový, na který jsou vázány 4 různé substituenty. Z toho vyplývá, že AMK se mohou vyskytovat ve 2 konfiguracích, stejně jako třeba sacharidy. Tyto konfigurace označujeme jako L- a D- (Obr. 1-2), přičemž dle dohody se odvozují od AMK serinu: Obr. 1-2: Příklad možných konfigurací AMK na příkladu Serinu Veškeré kódované AMK se vyskytují výhradně v konfiguraci L-. Některé AMK mají ve svém postranním řetězci (R-) zastoupeny další karboxylové -COOH či aminové skupiny -NH2. Podle poměru celkového počtu těchto skupin je lze rozdělit na kyselé (COOH > NH2), neutrální (COOH = NH2) a zásadité (COOH < NH2). Jelikož se 1 resp. 22, počítáme-li pyrolysin, který se vyskytuje jen v proteinech některých bakterií 11 AMK mohou chovat jako kyseliny i zásady, označujeme je jako amfoterní sloučeniny viz (Rov. 1. (Rov. 1) U AMK dochází k vnitřní interakci mezi skupinou karboxylovou -COOH a aminovou -NH2 za vzniku obojetného iontu (amfiontu). Tato interakce se projevuje při hodnotě pH (specifické pro každou AMK) označované jako izoelektrický bod pI. Molekula se v tomto stavu chová navenek elektricky neutrálně. Jelikož mají AMK iontovou strukturu (amfion), vykazují vlastnosti iontových sloučenin – jsou tuhé, bezbarvé, rozpustné ve vodě, mají vyšší bod tání (resp. rozkladu) a jejich částice se pohybují ve stejnosměrném elektrickém poli (iontoforéza). Pro AMK se používají tradiční (triviální) názvy a třípísmenné zkratky odvozené z jejich názvů. Pro psaní sekvence AMK dlouhých řetězců se mohou využívat i jednopísmenné zkratky. Některé AMK je schopen si člověk a živočichové syntetizovat z jiných. AMK, které je schopen si organismus takto syntetizovat, nazýváme jako neesenciální (postradatelné). Ostatní, esenciální (nepostradatelné) musí být obsaženy v potravě. Jedná se především o AMK s heterocyklickým zbytkem, aromatickým či rozvětveným řetězcem. Esenciální AMK se vyskytují především v živočišné potravě. Mezi esenciální AMK (celkem 10) patří valin, leucin, isoleucin, methionin, tryptofan, fenylalanin, threonin, lysin, arginin a histidin. AMK se mohou rozpadat dekarboxylací na oxid uhličitý a primární amin (Rov. 2). (Rov. 2) Vznik peptidů a bílkovin [6, 10, 11] K AMK docházíme postupným odbouráváním složitých bílkovinných molekul na stále jednodušší celky s menší molekulovou vahou. V opačném sledu, postupnou kon- 12 denzací základních AMK, se získávají složitější jednotky s větší molekulovou vahou, tzv. peptidy. Podle počtu spojených AMK rozlišujeme oligopeptidy (2 – 10 AMK), polypeptidy (11 – 100 AMK) a bílkoviny (100 a více AMK). Peptidy můžeme dále dělit na dipeptidy (2 AMK), tripeptidy (3 AMK), tetrapeptidy (4 AMK) atd. Pro bílkoviny se často využívá označení proteiny. Mezi AMK, peptidy a bílkovinami je obdobný vztah jako mezi monosacharidy, oligosacharidy a polysacharidy. AMK jsou stavebními jednotkami peptidů a bílkovin, kdy peptody mají Mr zhruba do 10 000 a bílkoviny nad tuto hodnotu. Kondenzace probíhá spojením –COOH skupiny jedné AMK s –NH2 skupinou jiné za současného odštěpení molekuly vody jako vedlejšího produktu (Rov. 3). (Rov. 3) Vazba mezi skupinou –NH2 a –COOH se nazývá vazba peptidická –CO-NH, je kovalentní a rigidní. Příkladem organické kyseliny je kyselina octová CH3COOH a příkladem od ní odvozené AMK je kyselina aminooctová CH2NH2COOH = glycin. Z uvedených rovnic je zřejmé, že kondenzací dvou odlišných AMK mohou vzniknout dva různé dipeptidy. Kombinací 21 proteinogenních AMK může vzniknout nepřeberné množství bílkovin2 , které se vyznačují svými jedinečnými vlastnostmi. Působením roztoků kyselin, zásad či enzymů je možné nechat peptidy hydrolyzovat za vzniku jednotlivých AMK (Rov. 4). (Rov. 4) 2 Z 21 kódovaných AMK může vzniknout 441 různých dipeptidů, 9 261 tripeptidů či 194 481 tetrapeptidů. U proteinů obsahujících 75 AMK může vzniknout přibližně 1,47·1099 různých bílkovin. 13 Každý protein má polypeptidovou kostru, na kterou jsou navázané postranní řetězce (R-) jednotlivých AMK. Ty určují jedinečné vlastnosti každé bílkoviny. 1.1.2 Struktura vláknitých bílkovin [6, 11-13] Bílkoviny jsou složené přibližně z 50 % uhlíku, 24 % kyslíku, 18 % dusíku, 6 % vodíku a 2 % jiných prvků (např. síry). Tyto sloučeniny jsou makromolekuly tvořené několika sty kondenzovaných AMK jednotek. Struktura vláknitých bílkovin je velmi složitá a těžko interpretovatelná. Proto bylo zavedeno několik specifických strukturních kategorií. Primární struktura bílkovin je dána pořadím jednotlivých AMK v řetězci bílkoviny (Obr. 1-3a). AMK jsou v řetězci uspořádány různým způsobem. Některé AMK se mohou několikrát po sobě opakovat, jiné mohou být zastoupeny vícekrát než ostatní a další nemusí být zastoupeny vůbec. Pořadí AMK v bílkovinném řetězci označovaném jako primární struktura je pro každou bílkovinu charakteristické a je geneticky zakódováno v buněčném jádře. Vřazení nevhodné AMK do polypeptidického řetězce se může projevit pro daný organismus chorobně, neboť primární struktura je přímým odrazem genetického kódu každého jedince. Primární struktura tedy podmiňuje vlastnosti bílkovin i jejich bioObr. 1-3: Struktura vláknitých bílkovin [3] 14 logickou funkci. Rovněž předurčuje vyšší stupeň organizace prostorového uspořádání molekuly. Vazba AMK je dána peptidickou vazbou –CO–NH. Sekundární struktura (Obr. 1-3 b) je struktura peptidové vazby a vzájemné prostorové orientace dvou sousedních AMK zbytků. Makromolekuly bílkovin mají tendenci stabilizovat se vytvářením takových prostorových uspořádání, v nichž by si AMK zbytky vzájemně nepřekážely a v nichž by bylo co nejvíce vodíkových můstků Každá peptidová jednotka má možnost otáčet se okolo vazeb vycházejících z Cα. Polypeptidový řetězec zaujímá prostorově neuspořádanou strukturu (primární), z níž intramolekulárními interakcemi vzniká: - β struktura (skládaný list) – plocha přeložená dvěma paralelně procházejícími řetězci tvoří tvar skládaného listu - α helix (šroubovice) – tvoří polypeptidický řetězec stočený do závitnice, v níž na jeden závit připadá 3,3 AMK zbytků. Pootočením vazby vycházející z Cα vzniká závitnicovitá spirála – helix – kde připadají tři AMK na zákrut. Toto uspořádání je podobně jako skládaný list stabilizováno především vodíkovými můstky na sousedních závitech mezi skupinami –NH a =CO. Terciární struktura (Obr. 1-3 c) se skládá ze tří polypeptidických řetězců, kdy se každý stáčí podle osy vícenásobné spirály a vzniká pevná vazba. Tento tvar označujeme jako triple-helix. Má tyčinkovitý tvar a je základem tropokolagenu. Obecně αšroubovice i β-skládaný list mohou být v prostoru uspořádány různým způsobem. Molekula bílkoviny tak získává charakteristický globulární nebo vláknitý tvar. Na tvorbě terciální struktury se kromě vodíkových můstků podílejí iontové vazby, disulfidické můstky a Van der Waalsovy síly (Obr. 1-4). CH S CH S N H C O CH NH3 + CH C O - O CH CH CH3CH2 CH3 CH CH CH3 CH2 CH3 vodíkový můstek disulfidický můstek iontová vazba van der Waalsovy síly Obr. 1-4: Uspořádání vazeb terciální struktury 15 Šroubovici si tedy nemůžeme představovat jako závit, kterým lze proložit osu souměrnosti, nýbrž jako útvar nepravidelně zkroucený a zprohýbaný, což je dáno přitahováním vzdálených částí α-šroubovice vodíkovými můstky, elektrickými náboji mezi skupinami –NH3+ a –COO, vytvářením disulfidických můstků mezi molekulami Cys v protilehlých částech řetězce a rovněž interakcemi mezi nepolárními zbytky AMK. Kvarterní struktura (Obr. 1-3 d) má makromolekulární jednotky prostorově uspořádány do vyšších prostorových útvarů. Důležitou vlastností tropokolagenových molekul je schopnost vytvářet v extracelulárním prostoru vysoce uspořádané vláknité struktury. Tato schopnost je dána primární strukturou kolagenu. Uplatňuje se přitom jak polární, tak hydrofobní interakce mezi molekulami. Vznik kvarterní struktury se přirovnává ke krystalizaci. Tvoří mikrofibrily a následně fibrily z tropokolagenových vláken. [6, 10] 1.1.3 Bílkoviny kůže Kolagen [6, 9, 10] Kolagen představuje nejrozšířenější živočišnou bílkovinu. Konverzí kolagenu vzniká želatina, respektive klíh. 16 AMK složení kolagenu je pro jednotlivé živočišné druhy podstatně odlišné. V rozmezí druhů je jeho složení většinou stabilní jen s nepatrnými rozdíly. Kolagen tvoří bílé neprůhledné útvary obalené různým množstvím dalších bílkovin. Vlákna jsou dobře identifikovatelná podle příčného pruhování, histologické barvitelnosti, schopnosti botnání a náhlé kontrakce, jíž podléhá přibližně při 60 °C, kdy se část kolagenu rozpouští ve vodě na želatinu nebo klíh. Hlavními AMK kolagenu jsou glycin, prolin a hydroxyprolin. Zvláštní postavení v molekule kolagenu zaujímá kyselina asparagová a glutamová a AMK lysin a arginin. Tyto sloučeniny mají v polypeptidickém řetězci ještě volné skupiny NH2 a COOH. Tyto skupiny jsou polární. Mají schopnost obklopovat se molekulami H2O. mimoto reagují se zásadami a kyselinami za vzniku silně ionizovatelných solí a představují do jisté míry reaktivnost kolagenu. Molekuly AMK jsou spojeny především peptidickou vazbou. Kromě toho jsou v molekule bílkoviny ještě další vazby: - Elektrovalenční vazba mezi volnými reaktivními (polárními) skupinami postranních řetězců, tzv. solná vazba. - Vodíkové můstky mezi peptidovými skupinami (vazba vedlejších valencí) – koordinační vazba - Kovalentní vazba, např. cystinová, charakterizovaná –S–S. je to nejpevnější příčná vazba v bílkovinách a vyskytuje se hlavně ve starších keratinech. Kolagen se skládá z asi 20 různých AMK, které mohou být uspořádány do řetězce až o 1000 AMK, délce až 300 nm a Mr 300 000. Struktura kolagenu není homogenní. Nejdelší svazky vláken jsou v centrální oblasti kůže. Propletení vláken není nahodilé. Vlákna jsou paralelní s povrchem kůže a převládá směr, ve kterém rostou. Fyzikální vlastnosti kůže (a následně i usně) ovlivňuje především převládající orientace kolagenových Obr. 1-5: Orientace kolagenních vláken v kůži [6] 17 vláken (Obr. 1-5). Ta závisí na části těla, odkud kůže pochází. Specifická struktura kolagenu závisí na primární struktuře polypeptidického řetězce. Tropokolagen je schopen se agregovat na fibrily. Vnitřní stabilita terciární a kvartérní struktury kolagenu je zajištěna intra- a intermolekulárními příčnými vazbami mezi sousedními polypeptidickými řetězci (Obr. 1-6). Mechanická pevnost fibril se stárnutím zvyšuje tvorbou těchto kovalentních příčných vazeb. Kolagen přítomný v kůži a šlachách tvoří silné fibrily, které se spojují do objemných vláknitých svazků. Obr. 1-6: Intra- a inter- molekulární vazby Existuje celá řada kolagenů, které se liší hlavně AMK složením. Dnes známe 28 druhů, ale ne všechny jsou dostatečně prozkoumány. Nejrozšířenějším druhem kolagenu je typ I. Vznik kolagenního vlákna V primární struktuře (a, b) je kolagen z největší části tvořen glycinem Gly (30 %) (Obr. 1-7), který je v molekule rozložen zcela pravidelně, tzn. že zaujímá každou třetí AMK v řetězci (Obr. 1-10 a, b). Bývá uspořádán do obecného řetězce -(Gly-X-Y)n-, kde X a Y jsou libovolné AMK. Toto rozložení umožňuje těsné spojení polypeptidických řetězců do trojnásobné šroubovice. Dále je typický prolin Pro (10 %) obvykle v pozici X a hydroxyprolin Hyp (Obr. 1-7) na pozici Y, které podmiňují sterickou rigiditu kolagenu (není možné volné otáčení kolem vazby Cα – N a je ztíženo otáčení kolem vazby Cα – CO). Toto uspořádání nutí řetězce kolagenu vytvářet šroubovice, které se zpevňují do trojnásobné šroubovice. Zralý kolagen obsahuje konstantní množství (13,3 – 13,4 %) těchto AMK. Hydroxyprolin vzniká pouze při syntéze kolagenu a je charakteristickou AMK využívanou k identifikaci kolagenu. 18 O NH OH OH Hydroxyprolin (Hyp) O NH2 OH Glycin (Gly) O NH OH Prolin (Pro) Obr. 1-7: Základní AMK kolagenu Kolagen obsahuje také tyrosin Tyr, hydroxylysin Hyl (vyskytuje se i v jiných bílkovinách), na které se vážou sacharidové složky, malé množství leucinu Leu, isoleucinu Ile a cysteinu Cys (Obr. 1-8). Hydroxylysin (Hyl) Tyrosin (Tyr) Isoleucin (Ile) Leucin (Leu) O NH2 NH2 OH OH O NH2 OH OH O NH2 CH3 CH3 OH O NH2 CH3 CH3 OH O NH2 SH OH Cystein (Cys) Obr. 1-8: Další AMK vyskytující se v kolagenu Na úrovni sekundární struktury je důležité, jakou konformaci zaujímá hlavní polypeptidický řetězec kolagenu v prostoru. Protažená šroubovice se vyskytuje jen u kolagenu a nemůže být stabilizována intrařetězcovými vodíkovými vazbami. Stabilizace musí být interřetězcová (Obr. 1-6). Izolovaný řetězec v této konformaci nemůže existovat bez interakce s dalšími těsně sousedícími řetězci podobných vlastností. Řetězec α je stočen do pravidelné levotočivé šroubovice ve směru konce s volnou aminovou skupinou (N-koncové skupiny) ke konci s volnou karboxylovou skupinou (C-koncové skupině). Toto uspořádání je možné právě díky vysokému obsahu Gly, jehož malá molekula je vždy situovaná do středu trojšroubovice, viz Obr. 1-10. RTG spektra kolagenu prokázala, že závity šroubovice mají stoupání 0,95 nm a jednotlivé peptidické jednotky jsou vzdáleny 0,286 µm. kolagenová šroubovice (ve skutečnosti prostorová křivka spojující Cα) není symetrická kolem přímkové osy, ale kolem jiné šroubovice, která je naopak pravotočivá a má stoupání 8,58 nm na závit tvořený 30 AMK. Každý z těchto řetězců měří přibližně 290 nm. Prostorové stabilizace se dosáhne intermolekulárními 19 interakcemi na terciární úrovni, kdy se tři tyto -řetězce společně stáčejí do pravidelné pravotočivé šroubovice (terciální struktura). Terciální strukturu kolagenu tvoří tři řetězce, které jsou navzájem okolo sebe ovinuté a mají společnou osu. Vzniklý tyčinkovitý útvar je dlouhý přibližně 290 nm, má v průměru 1,4 nm, nazývá se tropokolagen a je základní stavební jednotkou schopnou agregace na fibrilární útvary kolagenu (Obr. 1-9 c). V tropokolagenové molekule jsou všechny tři řetězce stabilizovány intermolekulárními vodíkovými vazbami mezi sousedními řetězci. Tyto vazby mohou vznikat jen tehdy přiblíží-li se všechny tři řetězce k sobě. U kolagenu je to umožněné tím, že v každé třetí poloze se vyskytuje Gly, tj. AMK bez vedlejšího řetězce. U kolagenu typu I jsou v tropokolagenu dva -řetězce shodné (α1/I) a třetí se svým aminokyselinovým složením liší (α2/I) (Obr. 1-10).[12] Na úrovní kvarterní struktury tvoří pět tropokolagenových molekul mikrofibrilu, která agreguje na fibrily, vykazující příčné pruhování (Obr. 1-11) a spirálovité uspořádání. Interakcí pravidelně Obr. 1-10: Uspořádání sekundární struktury Obr. 1-9: Tropokolagenní vlákno [1] – a) AMK řetězec, b) kuličkový model AMK řetězce, c) tropokolagenní vlákno [4] 20 uspořádaných polárních a hydrofobních vedlejších řetězců se pět tropokolagenových molekul uspořádá tak, že k sobě přiléhají části s opačně nabitými substituenty v intervalu 67 nm. Tímto způsobem je tvořena mikrofibrila o průměru 4 nm (Obr. 1-12). V mikrofibrile jsou tropokolagenové útvary koaxiálně uspořádány od N-konce k Ckonci s mezerami přibližně 35 nm (Obr. 1-11). Stupňovitost ve vzájemném uspořádání tropokolagenových jednotek, které jsou vůči sobě posunuty o vzdálenost 67 nm, je příčinou příčného pásování mikrofibril pozorovaného pod elektronovým mikroskopem. Fibrily (200 – 1000) stočené do spirály o vysokém stupni stoupání dále tvoří elementární kolagenové vlákno o průměru asi 5 m. Z 10 – 300 spirálovitě uspořádaných elementárních vláken vzniká tzv. svazek elementárních vláken, neboli kolagenní vlákno, o průměru od několika m do několika set m. [12] Obr. 1-11: Stavba fibrily a její příčné pruhování Obr. 1-12: Prostorové uspořádání polypeptidického řetězce kolagenu do kolagenového vlákna [5] 21 Stárnutím kolagenu roste jeho nerozpustnost. V konečné fázi může být rozpustný jen v silně hydrolytickém prostředí. Příčinou je postupný vznik intra- a inter- molekulárních příčných vazeb, jenž spojují tropokolagenové molekuly do kontinuální polymerní sítě. Nejdůležitější reaktivní skupinou jsou zbytky lysinu a hydroxylysinu. Nepolární řetězce kolagenu obsahují pouze uhlík a vodík, polární obsahují v koncové skupině i kyslík ve formě OH či CO. Obsahuje-li řetězec dusík, pak je zásaditý. Elastin[10] Elastin se vyskytuje u všech biologicky vyšších i nižších živočišných organismů kde vyplňuje prostor mezi kolagenními vlákny (Obr. 1-13; Obr. 1-14). Obr. 1-13: Rozložení elastinu a kolagenu [14] Obr. 1-14: Rozložení elastinu a kolegenu [15] AMK složení elastinu je u všech druhů podobné a lze ho považovat za chemicky homogenní bílkovinu. V porovnání s jinými bílkovinami má vysoký obsah valinu Val, alaninu Ala (Obr. 1-15), glycinu Gly a prolinu Pro. Přítomné AMK jsou většinou nepolární a zpravidla obsahují vedlejší hydrofobní řetězec. Desmosin O NH2 OH O NH2 N+ OH O NH2 OH O NH2 OH + Isodesmosin + O NH2 OH O NH2 OH O NH2 OH O NH2 N+ OH O NH2CH3 OH Alanin (Ala) O NH2 CH3 CH3 OH Valin (Val) Obr. 1-15: AMK charakteristické pro elastin 22 Obr. 1-16: Protažitelnost elastinu [2] Kůže v sušině obsahuje 2 – 5% elastinu. Protahuje se vratně v širokých mezích (Obr. 1-16) bez větší ztráty tepelné energie. Protažení je vratné až po 300 % původní hodnoty. Elastin se chová jako typický eleastomer bez pozorovatelné krystalizace při protažení. Vyžaduje přítomnost vody, která plní funkci lubrikantu a snižuje tření při pohybu molekul. Dehydratací dochází ke ztrátě elastičnosti. Elastické vlastnosti jsou podmíněny AMK složením s charakteristickým obsahem glycinu a nepolárních AMK. Charakteristické AMK elastinu jsou desmosin a isodesmosin viz Obr. 1-15 (příčně síťující AMK), které nebyly zjištěny v žádné jiné bílkovině. Desmosiny mohou tvořit peptidickou vazbu se čtyřmi peptidovými řetězci. V elastinu dospělých jedinců se vyskytuje jeden až čtyři desmosinové zbytky na každých tisíc AMK zbytků. Vznikají ze čtyř jednotek lysinu a tvoří příčné vazby. Jsou zodpovědné za zesíťovanou strukturu a kaučukovitou elastičnost. Zesíťovanou strukturu potvrzují i mechanické vlastnosti, jeho nerozpustnost a chemická odolnost. Obsah desmosinu v elastinu není konstantní. Předstupněm elastinu je globulární bílkovina tropoelastin. Má AMK složení velmi podobné elastinu až na dvě výjimky – neobsahuje desmosin a má mnohem víc lysinu. Polypeptidický skelet tropoelastinu tvoří dva řetězce o 400 AMK zbytcích, které mají podobné složení a jsou spojeny kovalentní vazbou. Dimerizace molekul může nastat již při syntéze v buňce. Tropoelastinové molekuly jsou agregovány do vláknitých útvarů a příčně prosto- 23 rově zesíťovány desmosiny a isodesmosiny, se zachovaným globulárním charakterem. Keratin[10] Keratin je biologický útvar složený ze vzájemně se lišících bílkovin. Společným znakem bílkovin je jejich nerozpustnost ve vodě, odolnost vůči působení proteolytických enzymů i slabým kyselinám a zásadám a přítomnost příčných vazeb disulfidického typu (Obr. 1-4). mladý keratin podléhá působení enzymů a alkálií víc než keratin buněk starých zvířat. Po zesíťování jsou jednotlivé bílkoviny spojeny do prostorové sítě, kde ztratí svou identitu a jsou součástí makromolekuly s velmi vysokou Mr. Každá charakteristika chemického složení vychází z produktu, u kterého bylo prostorové zesíťování odstraněno. Značná část keratinu tvoří prostorovou α-šroubovici. Je obsažen v chlupech, kopytech a rozích. Melanin Mezi bílkoviny patří i melanin, který obsahuje S a Fe a je hlavní součástí kožního barviva – pigmentu. Je odolný proti působení chemikálií, pouze silné alkálie a některé enzymy jej ztekucují. Proto se obyčejně dá z kůže odstranit teprve po moření. Na kožích ještěrek nebo hadů vytváří pestré obrazce, které nepodléhají účinkům enzymů v procesu moření. Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. Obr. 1-17: Keratin [1] 24 1.2 Chemické složení kůže [16] Kůže živočichů se v podstatě skládá z vody, lipidů, minerálních látek (popelovin) a bílkovin. Příklad poměru těchto jednotlivých složek uvádí Tab. 1-1. uvedené hodnoty odpovídají surové kůži po stažení ze zvířete. Podle druhu kůží jsou tyto hodnoty rozdíl- né. Tab. 1-1: Složení kůže SLOŽKA  PROCENTUÁLNÍ ZASTOUPENÍ  H2O  50 – 70 %  Minerální látky (popeloviny)  0,25 – 0,65 %  Bílkoviny  33 – 35 %  Lipidy  0,5 – 30 %  Z hlediska koželužského zpracování kůží na usně jsou nejdůležitější součástí kůže bílkoviny, kterých sušina v holině obsahuje asi 95 %. Vytvářejí vlastní kožní hmotu, která se zpracovává na useň. V koželužské chemii, která je velmi složitá, označují se vláknité (fibrilární) bílkoviny tvořící základní strukturu usní názvy kolagen, retikulin a elastin. Nejdůležitejší částí vláknité bílkoviny kůže je kolagen. Název pochází z řeckého „colagené“ = klihotvorné. Surová kůže obsahuje 30 – 32 % sušiny kolagenových vláken. Kolagenová vlákna tvoří asi 90 % vláknité hmoty. Kolagenová vláknitá spleť je ve studené vodě nerozpustná. Při teplotě nad 58 °C až 68 °C se vlákna smršťují, působením teplejší vody, nad 70 °C, přecházejí v klihové roztoky (klih, želatina). Ve zředěných alkáliích a kyselinách botnají. Kolagen představuje nejrozšířenější živočišnou bílkovinu. Tato strukturální bílkovina je hlavní organickou složkou vnitřního podpůrného systému živočišného organismu, kostí, chrupavek, šlach, vaziva a kůže. Kromě toho je významnou složkou cévních stěn, bazálních membrán, rohovek a některých orgánů těla. Kolagenní vlákna často tvoří svazky, které měří v průměru od 0,5 do 15 µm. nejdůležitější mechanickou vlastností je pevnost v tahu, která při shodné hmotnosti je větší než pevnost ocele. Jako všechny ostatní bílkoviny je i kolagen tvořený asi z 20 druhů základních AMK (viz Příloha 1). jeho specifická struktura proto závisí v první řadě na sekvenci AMK zbytků, tj. primární struktuře polypeptidických řetězců. Z ní se odvozují strukturní vlastnosti vyšších řádů a biologické i fyzikální vlastnosti této bílkoviny. Kolagenové molekuly jsou syntetizovány buněčnými útvary jako jednoduché polypeptidické řetězce, 25 ale svou funkci plní jako součást složité polymolekulární struktury – kolagenové fibrily. Jednotlivé molekuly se přeměňují na složité fibrily mnohostupňovým procesem, na jehož začátku je prekursor základního řetězce, který má v N-koncové oblasti zvláštní peptidický výhonek, tzv. prokolagenový peptid. Tento peptid, jenž je ještě na buněčné úrovni, je vystaven řadě postupných modifikací, jako je hydroxylace některých Pro a Lys zbytků specifickými enzymy a navázání uhlohydrátových molekul na některé Hyl zbytky. Předpokládá se, že úlohou prokolagenového peptidu je orientace a prostorové uspořádání tří polypeptidických řetězců do kompletní trojné protokolagenové molekuly. Tato molekula je vylučována do mimobuněčného prostoru, kde je prokolagenový peptid enzymaticky odštěpen a molekula získává schopnost agregovat na fibrily. V průběhu stárnutí se mechanická pevnost fibril zvětšuje vytvářením kovalentních příčných vazeb intramolekulárního a intermolekulárního typu. Existuje více typů kolagenů, které se liší hlavně svým AMK složením. Z 20 známých typů kolagenů je zvláště důležitých sedm, viz Tab. 1-2. Struktura kolagenů se liší sekvencemi AMK v α-řetězcích. Tab. 1-2: Nejvýznamnější druhy kolagenů TYP   KOLAGENU  POPIS  Typ I  nejhojnější,  tvoří  silná  vlákna  a  svazky  vláken.  Vyskytuje  se  ve  šla‐ chách, vazech, škáře, pouzdrech orgánů a v řídkém vazivu  Typ II  u dospělých se vyskytuje pouze v buněčné hmotě chrupavky a tvoří  jen tenké fibrily.  Typ III  podobný  typu  I,  je  ale  více  glykosylován.  Vyskytuje  se  současně  s typem I. Tvoří sítě tenkých fibril (retikulárních), které obklopují měk‐ ké, poddajné tkáně a poskytují jim oporu. Tento typ je také uváděn  jako retikulin. Jeho vlákna jsou ale tenčí ( 0,1 – 1,5 µm) než u kolage‐ nu.  Typ IV  hlavní typ kolagenu v bazálních membránách, netvoří vlákna ani fibri‐ ly.  Typ V  vyskytuje se v bazálních membránách placenty a cév  Typ X  nachází  se  v matrix,  která  obklopuje  hypertrofické  chondrocyty  v chrupavkách  Typ IX a XI  nacházejí se v chrupavce současně s typem II  Elastin je také důležitá složka kožní hmoty. Vytváří jemnou síťovou strukturu zejména v papilární (lícové) vrstvě kůže. Kůže obsahuje 2 – 5 % elastinu v sušině. Jeho pružnost je tak výrazná, že ho lze pokládat za typický elastomer. Elastická vlákna měří 0,1 – 10 µm a mohou se bez přetržení natáhnout až na 150 % své délky a pak se vrátit 26 do původní velikosti. Elastická vlákna vznikají z protoelastinu a mikrofibrilárních proteinů. Proelastin obsahuje velké množství tří hydrofobních AMK – Gly, Pro, Val – které způsobují, že elastin je nerozpustný. Molekuly elastinu jsou příčně vázány speciálními AMK – desmosinem a isodesmosinem – které vznikají interakcí ze čtyř jednotek AMK Lys. Kromě popsaných vláknitých bílkovin jsou v kůži také nevláknité (globulární) bílkoviny, z nichž za nejdůležitější považujeme keratin. Je to dvojlomný skleroprotein složený nejméně ze šesti polypeptidů. Tvoří podstatnou část buněk pokožky a všech jejich útvarů, hlavně rohoviny a chlupů. Je to bílkoviny nerozpustná v H2O, ale vlivem koncentrovaných kyselin a zásad, hlavně za tepla, se rozpouští. Této vlastnosti se v praxi využívá k uvolňování chlupů. Pro úplnost je zapotřebí zmínit se o melaninu (kožním pigmentu), vyskytujícím se těsně pod lícem, v chlupech i ve škáře. Vytváří nepravidelně ohraničené zbarvené ploch, viditelné po odstranění chlupů. Melanin je tvořen eumelaninem (v pokožce, v hnědé a černé srsti) a feomelaninem, který je bohatý na Cys a nachází se v ryšavých, hnědých odstínech pifmentů. Melanin je syntetizován přeměnou Tyr v dopachinon, který se mění v melanin. Během koželužského zpracování kožní pigmenty uvolňují s odstrňují. Stejně tak se postupně odstraňují albuminy a globuliny jako hlavní součásti rosolovité hmoty, která vyplňuje prostory mezi pletivem škáry (mezivláknité bílkoviny) 1.2.1 Další složky kůže[10] Kůže kromě zmíněných částí obsahuje ještě mnoho dalších složek Nevláknité bílkoviny lze izolovat vodou, roztoky solí, slabých kyselin a zásad, ale jen v případě že nenastává hydrolýza nerozpustných vláknitých bílkovin. Při výrobě usně se tyto z kůže odstraňují. Voda umožňuje průběh požadovaných biologických pochodů v živém organismu. Ovlivňuje strukturní stabilitu a fyzikálně mechanické vlastnosti bílkovin. Myosin a kolagen udržují vysoký obsah vody v živém organismu. Keratin a elastin mají relativně nízkou afinitu k vodě. Voda v nativní struktuře kolagenu má velký význam z hlediska svého podílu na stabilizaci konfirmace kolagenové molekuly. Vyskytuje ve formě vázané, asociované a volné. Vázaná voda je nepostradatelná, asociovaná a volná voda představují rezervní zdroj. Může být vázána intramolekulárně uvnitř triple-helixu a intermolekulárně mezi peptidickými řetězci rozdílných molekul. V prostorách mezi fibrilami a 27 v mezivláknitém prostoru je obsažena stále. Kolagen v nerovnovážném stavu přijímá průměrně 200 % vody. Voda v kolagenu není vázána stejně pevně. Přírodní tuky jsou obsaženy hlavně v tukových buňkách, převážně podkožního vaziva. Jedná se o triglyceridy mastných kyselin, kde je glycerol esterifikován VMK viz Rov. 5Rov. 5. Rov. 5 Běžným alkalickým zpracováním se odstraní asi 10 % přírodních tuků (podléhají hydrolýze). Obsah volných mastných kyselin je v kůži nízký, ale působením plísní za nepříznivých podmínek skladování, může stoupat. Vosky se nacházejí především v ovčinách ve formě lanolinu. Jedná se o estery vyšších alkoholů, VMK a sterolů. Papilární vrstva obsahuje fosfolipidy, sloučeniny glycerolu, mastných kyselin, kyseliny fosforečné a organických zásad s obsahem dusíku. Anorganické látky v sušině zabírají kolem 1 %. Jsou to především soli alkalických kovů (Na, K), kovů alkalických zemin (Ca, Mg), kovy (Al, Fe, Cu, Ni, Si), S ve formě SO4 2a P ve formě PO4 2. Některé kovy mají význam jako stopové prvky pro metabolické procesy, jiné jsou složkami vitamínů a hormonů a také se podílí na strukturní stabilitě kolagenu a plní funkci činící látky in vivo. Odstranění kovů mění fyzikální vlastnosti bílkovin kožního vaziva. 28 1.3 Histologická stavba kůže[9, 10, 17] Jak bylo uvedeno, kůže živočichů (obratlovců) se skládá že tří vrstev (Obr. 1-18): z pokožky – A – (epidermis), škáry – B+C – (dermis, cutis) a podkožního vaziva – D – (hypodermis). Pokožka – Epidermis[9, 10] Pokožka – A – je vnější a nejtenčí část kůže. Skládá se z buněk, které se stále množí a směrem k povrchu se zplošťují, při tom stárnou, vysychají a keratinizují. Buňky pokožky se nevyvíjejí stejnou rychlosti, nýbrž každá buňka žije a stárne jinak, takže v pokožce jsou vedle sebe buňky v různém stupni vývoje. Přesto, že pokožka (epidermis) je Obr. 1-18: Řez kůží. A – Pokožka, a) stratum corneum, b) stratum granulosum, c) stratum spinosum, d) stratum basale. B – Papilární vrstva škáry. C – Retikulární vrstva škáry. D – Vazivo podkožní. E – Žláza potní. F – Žláza mazová. G – Chlup. H – Erector pili (zvedač vlasový). I – Papila. J – Krevní céva. K – Tukové buňky. [7] 29 nejtenčí vrstva kůže (tvoří cca 1 % tloušťky kůže, u vepřovic za 20 %), tvoří ji pět vrstev – od živé tkáně za po odumřelý keratin (Obr. 1-18 a–d):  Stratum corneum – odlupující se vrstva odumřelého keratinu  Stratum lucidum – tenka vrstva plochých stárnoucích keratinocytů  Stratum granulosum – vrstva plochých buněk obsahujících keretohyalinové granule, tvoří ochranu před dehydratací  Stratum spinosum – vrstvy velkých keratinocytů dávající jim ostnitý vzhled  Stratum basale (germinativum) – vrstva cylindrických buněk (keratinocytů) tvořící přechod mezi epidermis a dermis. Při koželužském zpracovaní že pokožka spolu s chlupy, štětinami a ostatními vedlejšími útvary pokožky odstraňuje. Chlupy (Obr. 1-18 G) jsou svými kořínky (vlasové cibulky) zasazeny poměrně hluboko ve škáře a po jejich odstraněni zůstávají na líci kůže prohlubeniny (póry po chlupech), které jsou součásti lícové kresby. Kresba je tím výraznější, čím jsou chlupy tlustší a hlouběji zasazeny ve škáře. Lícová kresba je jedním z charakteristických znaku, podle nichž se určují druhy usní (Obr. 5-1 až Obr. 5-9 na str. 68 až 70) Škára – Cutis, Dermis[10] Dermis – škára (Obr. 1-18 B, C) je vnitřní a nejtlustší část kůže a tvoří 70–95 % z celkové tloušťky kůže. Ze škáry se dalším zpracovaným vyrábí useň. Škára tvoří vláknité pletivo (vazivo), tak hustě propletené, že se na příčném řezu kůže jeví jako jednotný celek. Vazivo škáry je z převážné části tvořeno vlákny obsahujícími bílkovinu kolagen. Proto bývá nazýváno kolagenové vazivo škáry. Schematicky je vznik kolagenového vaziva znázorněn na Obr. 1-12 na str. 20. Hustota vláknité spleti určuje pevnost a tažnost usni. Čím je vláknitá spleť hustší, tím je pevnější a méně tažná. Rozdíly v hustotě se projevuji nejen podle toho, z jakých druhu zvířat kůže pochází, ale zaleží zde i na stáři, pohlaví, způsobu života, odrůdě a podnebí. Rozdíly v hustotě jsou i na jednotlivých kůžích. Například místa ve hřbetní části (kruponu) obsahuji pletivo nejhustší (nejjadrnější), proto vykazuji největší pevnost a nejmenší tažnost. V okrajových částech (břišních) je pletivo značně řidší a tím se pevnost v tahu snižuje a tažnost zvyšuje. Nejnižší pevnost vykazují slabiny. Na pevnost vláken hotové usně má vliv způsobu činěni při koželužském zpracovaní. 30 Na průřezu škárou lze rozeznat dvě vrstvy: horní vrstva se v koželužství nazývá papilární (Obr. 1-18 B) dolní je vrstva retikulární (Obr. 1-18 C). rozhraní mezi oběma vrstvami tvoří myšlená čára spojující cibulky jednotlivých vlasových kořínků a papily. Kolem nich jsou rozloženy buňky mazové (Obr. 1-18 F), potní žlázy (Obr. 1-18 E) a krevní cévy (Obr. 1-18 J), které při špatném konzervování kůží podléhají snadno hnilobě. Projeví-li se tato vada ve větším měřítku, může způsobit štěpení a loupání líce. Papilární vrstva má pletivo nejjemnější, zejména směrem k líci kůže, kde vytváří téměř hladký povrch, mírně zvrásněný jemnými vlákénky, která líc proplétají a spolu s póry po chlupech vytvářejí lícovou kresbu, charakteristickou pro druh usně. Vrstva retikulární zaujímá větší část dermis. Vlákna v této části kůže jsou tlustší, u některých druhů kůží jsou prostoupena tukovými buňkami (Obr. 1-18 K), tato vláknitá spleť je nejpevnější. Vzájemný poměr tlouštěk papilární a retikulární vrstvy je značně rozdílný, např. u hovězin 1:4, u teletin v mezích od 1:1 do 1:2, u kozin 1:1. Je-li vzájemný poměr příznivější pro vrstvu retikulární (hověziny), je kůže vhodnější pro výrobu pevné, houževnaté usně, viz obr. Podkožní vazivo Nejspodnější část kůže tvoří subcutis – podkožní vazivo, ve kterém se ukládá tuk. Ten často tvoří souvislou vrstvu a je pružným spojením mezi kůží a tělem živočicha. Při koželužském zpracování se podkožní vazivo odstraňuje tzv. mízdřením. 31 1.4 Topografie kůže Histologická struktura kůže není ve všech částech její plochy stejná. Nejhodnotnější částí kůže je krupon (Obr. 1-1 A). Je tvořen rovnoměrně propleteným hustým pletivem a vyznačuje se stejnoměrnou tloušťkou. Z celkové plochy kůže zaujímá krupon asi 50 %. Rozdělením kruponu podle hřbetní čáry lze získat dva půlkrupony (Obr. 1-19 A/2). Krupon je po obou stranách ohraničen tzv. boky – krajinami (Obr. 1-19 B), které jsou řidší, měkčí a tenčí než krupon. Velikostí se rovnají asi 25 % celkové plochy kůže. Nejméně stejnoměrný je vaz (Obr. 1-19 C). Někdy bývá značně tlustý, jindy nedosahuje ani tloušťky kruponu, zaujímá zbytek plochy, tj. asi 25 %. Obr. 1-19: Plošné rozdělení kůže: A – krupon; A/2 – půlkrupony; B – boky (krajiny); C – vaz; D – hlava; E – nožiny; F – ocas; G – obza; H – slabiny 32 1.5 Surová kůže jako koželužská surovina Jak bylo řečeno výše, jednotlivé kůže se mezi sebou často liší v rámci jednoho druhu. Jednotlivé druhy mezi sebou vykazují stejné rysy. podle kterých je možné druh kůže určit. Jak je patrné z mikroskopických řezů, z papilární vrstvy škáry vyrůstá z chlupových cibulek skrz póry srst, která se loužením odstraňuje. Tyto póry pak zůstávají na hotové usni zcela zřetelné a vytváří tzv. lícovou kresbu, která je charakteristická pro jednotlivé druhy kůží. 1.5.1 Hověziny Hověziny ( 33 Příloha 2: Druhy usní, str. 177) jsou kůže odrostlých zvířat, která se už neživí mlé- kem Jejich hmotnost činí 15 – 60 kg/kus. Papilární vrstva tvoří cca 20 % tloušťky kůže. Retikulární vrstva tvoří cca 75 % tloušťky kůže. 1.5.2 Teletiny Teletiny (Obr. 5-3 na str. 69) jsou kůže z mláďat hovězího dobytka, která jsou živena převážně mlékem. Jejich hmotnost bývá od 3 do 8 kg/kus. Papilární vrstva tvoří asi 30 % tloušťky kůže. Retikulární vrstva tvoří asi 60 % tloušťky kůže. 1.5.3 Vepřovice Kůže vepřů (Obr. 5-9 na str. 70) se od ostatních koželužských surovin liší. Téměř celá tloušťka je tvořena papilární vrstvou, proto po odstranění štětin zůstávají v kůži otvory. Retikulární vrstva prorostla tukem se při výrobě odstraňuje. 1.5.4 Koziny Kůže z koz – koziny (Obr. 5-5 na str. 69) nebo z kůzlat – kůzlečiny poskytují velmi jemné usně. Usně bývají často používány v knihařství na vazbu knih. Papilární vrstva tvoří víc než polovinu tloušťky celé kůže. Vrstva retikulární je řidší, ale pevná. 1.5.5 Skopovice Kůže z ovcí – skopovice (Obr. 5-7 na str. 70) nebo z mláďat – jehněčiny se mimo jiné využívají také v knihvazačství. Škára ovčích kůží je poměrně řídká a obsahuje velké množství tuku – lanolinu. Papilární vrstva tvoří polovinu i více z tloušťky celé kůže. 34 1.5.6 Kůže z koní, mulů, oslů, mezků Tyto kůže jsou velmi podobné a lze je jen těžko rozlišit. Škára je řidší než u hovězin. Papilární vrstva dosahuje 30 % z celkové tloušťky kůže. Vrstva retikulární tvoří asi 50 – 60 % z celkové tloušťky kůže. 1.5.7 Další druhy kůží - Králičiny – koželužské, kožešnické, textilní, kloboučnické - Vysoká lovná zvěř – jelen, daněk, srnec, kamzík, muflon, ale i gazela, antilopa, sob aj. - Reptilie – kůže z ryb a obojživelníků, ještěrů, hadů, aligátorů - Ptačí kůže – labutěnky 35 1.6 Technologie výroby usní [10] Koželužská výroba je proces mechanických a chemických operací, které podněcují řadu přeměn v surové kůži. Jejich výsledkem je useň. Postupy závisí na druhu surové kůže a výslednému použití. Bezprostředně po stažení je třeba surovou kůži konzervovat buď rychlým způsobem sušení, nebo nasolením NaCl. 1.6.1 Příprava k činění[9, 10] Před samotným činěním je třeba kůži upravit vhodnými způsoby složenými z mnoha kroků. Námok – bílkoviny se hydratují až do fáze přibližně čerstvé kůže dochází k odstranění konzervovadel (např. NaCl) a povrchových nečistot. Loužení – narušuje spojení srsti a dalších keratinových bílkovin se škárou; Dochází ke štěpení disulfidických příčných vazeb keratinu, které jsou součástí cystinových zbytků; dále modifikuje kolagen, který je pak volnější a prostupnější pro chemikálie; nedochází k odstranění elastinu. Odvápňování holiny upravuje pH vyloužené alkalické kůže s cílem neutralizovat silné zásady; snižuje stupeň botnání. 36 Moření holiny – proteolytické enzymy umožňují rozpouštění degradovaných produktů bílkovin; rozpouští nebo rozrušuje elastinové vazivo. Mízdření – odstraňuje podkožního vazivo. Omykání – mechanické čištění líce od zbytků chlupových kořínků pokožky, pigmentů a jiných polorozpustných nečistot uvolněných loužením. Štípání se provádí u tlustších kůží za účelem snížit a vyrovnat tloušťku. 1.6.2 Činění[6, 10] Volba postupu při činění závisí na druhu kůže a účelu výroby. Jsou dána kritéria, která by kůže přeměněná činěním na useň měla splňovat: zvýšená odolnost vůči mikroorganismům zvýšená hydrotermální stálost zvýšená chemická stabilita zachování vlastností struktury v suchém stavu, tvořící pevný, ohebný materiál (dosažení lepších mechanických vlastností po usušení – měkkost, ohebnost, pevnost). Účinnost změn závisí na zvoleném způsobu činění. Činiva jsou sloučeniny schopné vázat se na funkční skupiny kůže a umožňují zesíťování kolagenu (Obr. 1-20Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.). Většina činění zvyšuje hydrofobní vlastnosti a poskytuje usni požadované fyzikální, mechanické, technické a užitné vlastnosti. Činící látky tvoří dvě základní skupiny, a to anorganické a organické látky. Činění probíhá v heterogenním systému mezi tuhou fází (holina) a kapalinou (roztok činiva), výjimečně mezi tuhou fází a plynem. Při činění probíhají dva základní procesy – difúze činiva do tuhé fáze a reakce s funkčními skupinami kolagenu. Po činění je obsah činiva v usni vyšší než jeho koncentrace ve vnějším okolí. Je to způsobeno chemickou reakcí a Obr. 1-20: Zavedení příčných vazeb do kolagenu [4] 37 vazbou činiva na kolagen. Proces přeměny probíhá v důsledku reakcí mezi kolagenem a činícími látkami. Reaktivitu kolagenu způsobují hlavní funkční skupiny -CONH- peptidická vazba -COOH karboxylová skupina kyseliny glutamové a asparagové -NH2 aminoskupina bazických AMK -OH hydroxylová skupina threoninu a serinu CONH2 amidická skupina asparaginu a glutaminu Dobré činicí vlastnosti nezávisí jen na schopnosti vazby na kolagen. Požaduje se i vícefunkčnost (schopnost tvořit víc než jednu vazbu, aby se v kolagenu vytvářely příčné vazby stabilizující uspořádanou strukturu). Bílkoviny mají řadu reaktivních skupin schopných vazby na kovový anion??. Vzniklé vazby mají různou povahu a pevnost. V koželužství je důležitá taková interakce, kdy se kovový anion stane integrální součástí kolagenové molekuly a přispívá k její stabilitě. Třísločinění [9, 10] Třísloviny nemají přesně definované chemické složení. Získávají se z různých částí rostlin. Nejčastěji jsou používány třísloviny z kůry a listů. Z chemického hlediska to jsou sloučeniny vícesytných fenolů (polyhydroxyfenoly s mírně kyselým pH). Mají svíravou chuť, sráží bílkoviny a alkaloidy a vyčiňují kůži. Třísločinění je jeden z nejstarších způsobů činění a bylo známé jíž ve starém Egyptě. Nejdůležitější funkční strukturou jsou fenolové hydroxyly. Každá tříslovinná surovina je velmi pestrá skupina látek, protože obsahuje třísloviny složené z několika strukturálně odlišných složek. Třísloviny se dělí do dvou skupin na hydrolyzovatelné (pyrogallové) a kondenzované (katecholové), které se dál dělí, viz Tab. 1-3: Rozdělení rostlinných třísliv [6, 13]. Tab. 1-3: Rozdělení rostlinných třísliv [6, 13] HYDROLYZOVATELNÉ   (pyrogallové)  Galotaniny –estery kyseliny galové a cukrů  Elagotaniny – estery kyselin elagových a cukrů  Neglykosidické estery kyselin fenolkarboxylových  Rostliné glykosidy  KONDENZOVANÉ   (katecholové)  Třísliva na bázi flavan‐3‐olů  Třísliva na bázi flavan‐3,4‐diolů  38 Třísliva na bázi hydroxystilbenů  Třísliva neznámé struktury  Hydrolyzovatelné třísloviny (Obr. 1-21, Obr. 1-22) mají strukturu polyesterů tvořených ze dvou základních složek – sacharidu a kyseliny fenolkarboxylové. Účinkem hydrolytických činidel, hlavně kyselin a enzymů se štěpí na původní složky. Typickou tříslovinou je sumach, který je považován za stabilnější než kondenzované třísloviny. Kondenzované třísloviny (Obr. 1-22) se působením minerálních kyselin neštěpí, ale tvoří hnědočerné kondenzované produkty označované jako flobafeny. Flobafeny jsou odolné vůči biologickému napadení a přecházejí působením kyselin nebo stárnutím na nerozpustné sloučeniny. Typickými tříslivy jsou mimóza, smrková kůra, quebracho aj. OOH OH OH OH O O O O OH OH OH OH O A B 2 3 5 4 6 7 8 Obr. 1-21: Kyselina gallová Obr. 1-22: Kyselina ellagová Obr. 1-23: Obecný vzorec flavonoidů Interakcí tříslovin s kolagenem vzniká vodíková vazba mezi fenolovým hydroxylem a peptidickou vazbou za vytěsňování vody. Tyto třísloviny lze odstranit organickými nebo alkalickými rozpouštědly. Druhá vazba má kovalentní charakter a vyskytuje se v té části třísloviny, v níž vznikají chinony oxidací fenolového hydroxylu. Vázání tříslovin probíhá především interfibrilárně. U většiny rostlinných třísliv se vyskytují oba typy společně (dubová kůra). Třisločiněné usně obsahují kolem 25 až 35 % třísliva. Dnes se používají i syntetická třísliva. Jsou to relativně nízkomolekulární polymerní sloučeniny s vyčiňující schopností. Pro činění se jen výjimečně používá pouze jeden typ třísliva. Většinou se pracuje se směsí několika druhů přírodních třísliv. Činění hlinitými solemi [9, 10] 39 Činění solemi hliníku, tzv. jirchářství, je nejstarší minerální činění přinejmenším stejně staré jako třísločinění. Hlinité soli se vážou na kolagen obdobně jako soli chromu, ale vazba hlinitých solí je nestálá a vyčiněná useň není odolná vůči vodě3 . Pro malou odolnost vůči vodě se kombinovalo s tzv. mazáním. Usně vyčiněné síranem hlinitodraselným neboli kamencem KAl(SO4)2 s přídavkem NaCl jsou bílé, na světle stálé a mají velkou pevnost v tahu. Sůl umístěná do kapilár dehydratuje kolagen. Podobně jako pseudočiněním nestoupá u bílých usní (jirch) Ts a po namočení do vody opět přechází v holinu. Význam hliníku poklesl po objevení chromu. Chromočinění [9, 10] Schopnost solí některých kovů vyčinit kůži na useň byla známa již ve starověku, ale až do 19. st. se používaly jen soli hliníku. Chromočinění se používá od 70. let 19. st. a dnes zaujímá 90 % celkové produkce usní. Činící schopnost mají pouze soli trojsytného chromu, a to ve formě bazických sloučenin (obsahují OH skupinu v koordinační sféře [Cr(H2O)5OH]SO4). Chromočinící soli jsou vícejaderné koordinační sloučeniny chromu o různé Mr. Roztoky chromitých solí podléhají hydrolýze za vzniku bazických solí. Systém je charakteristický rovnováhou závisející na teplotě, času a pH. Hlavní vazba chromu na kolagen se děje s karboxylovou skupinou. Ts stoupá u chromočiněných usní až na 100 °C. Takto činěná useň je velmi elastická a odolná vůči kyselému rozkladu. Aldehydické činění [9, 10] Nejstarší primitivní činění kouřem bylo reakcí kolagenu s aldehydy, případně s fenolickými sloučeninami vzniklými hořením. Od ostatních druhů činění se aldehydické liší hlavně v tom, že činění probíhá v mírně alkalickém prostředí. Aldehydy reagují především s aminoskupinami. Jsou to polyfunkční činidla tvořící kovalentní příčné vazby v kolagenu. Nejčastější zástupce je formaldehyd, glutaraldehyd nebo gly- oxal. Pseudočinění [10] Vlastní struktura je navozena pomocí dehydratace s vodou mísitelným rozpouštědlem (aceton). Toto ošetření není stabilní, nezvyšuje Ts a po námoku do vody opět konvertuje na holinu. 3 pro zvýšení odolnosti vůči vodě se vpravují tuky 40 Tukočinění [10] Tento způsob činění patří mezi nejstarší vydělávání kůže. Tuky mají částečně konzervační charakter, poněvadž odstraňují vodu a zamezují zahnívání. Tuky vhodné k činění obsahují nenasycené mastné kyseliny (např. rybí tuk, rostlinné oleje). Takto činěná useň se nazývá zámišová. Kombinované činění [9, 10] Jednotlivé druhy činění mohou být kombinovány vzájemně. Nejrozšířenější kombinací je použití chromitých nebo hlinitých solí a třísliv. Třisločiněná useň je přečiněna zmíněnými solemi, které zvyšují odolnost usně ke kyselým sloučeninám vzduchu. Přechromování se uplatňuje výjimečně, častěji se chromčiněná či jinak předčiněná useň dočiňuje tříslivem. 1.6.3 Předúprava usní Čerstvě vyčiněnou useň nelze ihned sušit nebo povrchově upravovat, protože by nezůstala dostatečně měkká a lícová vrstva nemá stejné vlastnosti v celé ploše. Pro konečnou úpravu vzhledu a vlastností se provádí řada procesů, tzv. předpúrava, někdy označovaná jako mokrá úprava. Do postupů předúpravy zahrnujeme praní, neutralizaci, barvení, mazání, plnění, aj. Tloušťka usně se upravuje postruhováním, případně štípáním. [10] Po ukončení činění a zaležení, kdy useň obsahuje asi 70 % vody, je třeba tento obsah snížit ždímáním asi na 35–45 %, aby postruhování proběhlo stejnoměrně. Postruhuje se na rubové straně a slouží k dosažení stejnoměrné tloušťky usně. [10] Useň po činění je kyselá, což způsobují silné minerální kyseliny, hlavně H2SO4, které vyvolávají hydrolytické poškození během stárnutí. Procesem neutralizace se silné kyseliny neutralizují nebo stávají slabými kyseliny. Praním se odstraní soli a část volných kyselých složek. K vlastní neutralizaci slouží zásadité prostředky, např. uhličitan sodný NaCO3, hydrogenuhličitan sodný NaHCO3, mravenčan vápenatý Ca(HCOO)2 aj. [10] Mazání (tukování) náleží mezi nejdůležitější operace. Hlavním účelem je získat měkkost, zvýšit tažnost a zlepšit pevnost v ohybu. Toho dosáhneme tukovými nebo jinými změkčujícími látkami a látkami snižujícími povrchové tření vláken ve struktuře, a to vpravením mazacího prostředku do usně. Dojde k zabránění slepení vláken při sušení a udržení měkkosti. Mazání zvyšuje voděodolnost a snižuje adsorpci vlhkosti a 41 vzdušných polutantů. K mazání byly užívány tuky, oleje a vosky rostlinného a živočišného původu. Kvalitu a reaktivnost lze posoudit dle hodnoty jodového čísla. Z živočišných tuků byl nejčastější lůj z hovězího dobytka a ovcí. Naproti tomu oleje z mořských živočichů jsou vysýchavé a používaly se spíš k činění. Výjimku tvoří vorvaňovina, která je vynikající stabilní mazadlo. Rostlinné oleje jsou polo- a vysýchavé a nechodí se k mazání, ale spíš ke konečným úpravám usně. Vosky a minerální oleje penetrují snadno do usně, ale rozprostírají se na povrchu vláken a mají tendenci migrovat zpět k povrchu. [9, 10] Mazadla se vpravují natíráním nebo ponořením do roztavených tuků. Tomuto procesu se také říká likrování.[10] 42 1.7 Základní druhy usňových – kožených materiálů Pergamen Pergamen je odvodněná, minerálními látkami naplněná a mechanicky opracovaná holina. Holina je kůže, která je loužena ve vápenném luhu a je zbavena srsti, keratinové pokožky a balastních součástí kůže (mázdra). Jako surovina se zpravidla používají skopovice, koziny a teletiny. Bílé usně Bílé usně se získávají činěním pomocí síranu hlinito-draselného KAl(SO4)2 4 nebo síranu hlinitého Al2(SO4)3. tento způsob činění se nazývá jirchářství a je znám od starověku. Vazba je málo stálá vůči vodě. Usně jsou bílé, světlostálé, pevné v tahu. Někdy se kamencové činění kombinovalo s činěním pomocí tuků. Třísločiněné usně Usně jsou činěny rostlinnými tříslivy, především dubu, kaštanu, quebracho, mimózy, sumachu aj. Tímto činěním se vyráběly a vyrábějí usně vazební, technické, galanterní, čalounické, obuvnické. Dnes se používají třísliva syntetická – syntany. Zámišové usně Zámišové suně se vyčiňují pomocí tuků, dnes především oxidačními produkty polovysýchavých tuků (rybí trány) nebo jejich kombinací s jinými činivy. Reptilie Kůže z plazů – hadů, ještěrů, krokodýlů, se buď zpracovávají obdobně jako pergamen nebo se činí hlinitými solemi nebo i kombinací třísliv. Kožešiny U kožešin bylo původní ošetření provedeno tukem (Eskymáci). Současný postup zahrnuje námek, mízdření, stříhání, činění. Dříve se činilo kvašením pomocí otrub, mouky a organických kyselin. Dnes se činí solemi Cr, Al, aldehydy, rybími trány i tříslivy. Následuje tukování rubní strany, finální úprava a sušení teplým vzduchem. 4 Často označovaný jako kamenec hlinitý či hlinito-draselný 43 2 PERGAMENY Kožený materiál se příležitostně používal jako psací již 2500 let před Kristem. Během 2. stol. před Kristem byl v Pergamonu v Malé Asii inovován postup pro přípravu psacího materiálu z kůže, zřejmě v souvislosti s budováním rozsáhlé knihovny panovníkem Eumenesem II. [18] 2.1 Rozdíly mezi usní a pergamenem Tab. 2-1: Rozdíl mezi pergamenem a usní   PERGAMEN  USEŇ  1. STRUKTURA  vrstevnatá  složitá,  nepravidelně  uspořáda‐ ná, vláknitá  2. ŠTĚPENÍ  snadno  –  na  oddělené  tenké  vrstvy  nesnadno 3. OBSAH   ČINÍCÍCH   LÁTEK  nulový  nebo  velmi  nízký,  jsou  umístěny  na  spodním  a  vrchním  povrchu  velké  množství  činících  látek  rozdělených  v celé  vláknité  struktuře  4. SMRŠTĚNÍ5   smršťuje se za nižší teploty smršťuje se za vyšší teploty 5. ABSORBCE  VODY  absorbuje  rychle  a  ve  velkém  rozsahu  může absorbovat rychle, ale ne  v tak velkém rozsahu  6. PEVNOST  poměrně  pevný,  tuhý  a  méně  ohebný  měkčí a ohebnější  7. KONVERZE  může  být  přeměněn  v rozumně  kvalitní useň  většina usní nemůže být přemě‐ něna v pergamen  Často se tvrdí, že useň a pergamen se liší tím, že pergamen neobsahuje činící látky. U historických pergamenů, kdy se při výrobě pergamenu použily lázně zkvašených rostlinných látek, to však neplatí. Základ rozdílu mezi pergamenem a usní není v činění, ale v mechanickém stadiu zpracování, a to v napínání mokré odchlupené kůže při sušení (viz dále). 5 Platí pro nedegradované materiály 44 2.2 Výroba pergamenu Výroba pergamenu se v minulosti skládala z následujících kroků. Krátkodobá konzervace surových kůží před zpracováním se prováděla sušením nebo solením. Namáčení – kůže se ponořila do velkého objemu studené vody na 48 hodin s občasným zamícháním, tím se smyla krev, špína, extrahovala se sůl a dosáhlo se rehydratace kůže. Námok se prováděl v kamenné nebo v dřevěné kádi, případně v koželužských jámách, a kůže se tam promíchávala pomocí rukou nebo dřevěných pádel. [19] Loužení – až asi do 8. stol. n. l. se používaly kvasné tekuté lázně z čerstvých zelených rostlinných látek. Od začátku 8. stol. se užíval nový postup využívající alkalické vápenné roztoky: vápenná voda či 5–30% disperze vápna ve vodě. Vápenná voda má vynikající odchlupovací účinky, uvolňuje a rozpíná živočišnou kůži, působí jemně a rovnoměrně. Kůže se ponořily do vápenného roztoku na 8 dní (až na 16 za chladného počasí), během kterých se kůže občas zamíchaly. Alkalita vápna rozrušila keratin chlupů a epidermis a chlupy mohly být seškrábány z kůže. U ovčí kůže byl proces trochu odlišný. Aby se vlna nepoškodila, užívala se vápenná pasta, která se roztírala na rubovou stranu kůže. Alkálie penetrovaly skrz kůži ke chlupovým kořínkům, které se uvolnily z kůže, chlupy se roztřídily, praly, sušily a prodávaly obchodníkům s vlnou. Kůže se opět ponořila do vápna, a potom se štípala na dvě vrstvy. Lícová vrstva se obvykle činila rostlinnými tříslivy a rub se zpracovával na per- gamen. Odchlupení a mízdření – kůže se odchlupovaly na dřevěném prknu speciálním nožem. Povrch se pak škrábal, aby se odstranily zbytky chlupů a povrchový tuk. Potom se odstranil tuk, zbytky svaloviny a uvolněná rubová vrstva z rubové strany. Pak se kůže obvykle vracely na několik dní do vápenného roztoku a následně máčely ve vodě den nebo dva. Dnes se k odchlupování a mízdření používají speciální stroje. 45 Sušení – kvalita pergamenu závisí na pečlivé kontrole při sušení6 . Kůže byla upevněna do pravoúhlého dřevěného rámu, a to tak, aby se mohlo reagovat na změnu rozměrů kůže během sušení. K upevnění se používaly dřevěné kolíky, které je možné snadno povolovat, kovové hřebíky, které však mohou způsobovat trhání kůže okolo sebe, kovové svorky, které také nejsou moc vhodné, protože mohou při styku s pergamenem způsobit skvrny. Variantou pro pravoúhlý rám byl rám oválný z pružného dřeva (vrba). Ještě mokrá kůže byla škrábána po obou stranách. Během škrábání se kůže opakovaně zvlhčovala a byla průběžně znovu napínána. Plně napnutá kůže byla sušena vzduchem. Rychlost sušení musela být kontrolovaná, vystavení přímému slunečnímu světlu nebo rychlý pohyb vzduchu mohly způsobit poškození pergamenu. Když byla kůže dostatečně suchá, oba povrchy se škrábaly a tlusté oblasti kůže se ořízly z rubové strany tak, aby se získala jednotná tloušťka. Jestliže pergamen nebyl určen pro knižní vazbu, škrábal se i líc, aby se odstranil charakteristický lesk. Vysoký lesk byl nežádoucí pro psací pergamen. Povrch byl dále broušen, bělen, plněn, mazán a hlazen. V současné době je popsaný historický postup považován za příliš pomalý a neekonomický, proto se místo čistých vápenných roztoků používají tzv. „přiostřené“ s přídavkem Na2S. Toto rychlé loužení odebírá příliš mnoho mezivlákenné hmoty ze struktury kůže, působení roztoku může být nerovnoměrné, což může vést k dírám, vlákna jsou citlivá k narušení při mechanickém zpracování a k mikrobiálnímu napadení. Za účelem získání homogenního pergamenu se přidává před napínáním formaldehyd. Získaný pergamen je bělejší, vrstvící efekt je méně výrazný, vláknitý struktura je tužší. Výroba pergamenu je podrobně popsána v knize R. Fuchse „Pergament“7 . [22] 6 Když se kůže vyjme z odchlupovací lázně, je její vláknitá struktura vysoce spletitá, vlákna běží všemi směry a proplétají se. Jsou obklopena mezivlákennou lepivou viskózní hmotou, která je složena z nevláknitých bílkovin (albuminů a globulinů) a mukopolysacharidů. Při napínání a sušení se určitý počet vláken trhá, a to umožňuje ostatním vláknům uspořádat se do vrstev rovnoběžných s povrchem. Mezivlákenná hmota je stlačena rovnoměrně kolem vláken, a tak i uschne. Tím upevňuje vrstvy vláken napjaté. Vznikne napjatý plošný materiál, hladký, relativně neelastický, světlý, většinou opakní. 7 Proces výroby pergamenu lze vyzkoušet i v takřka domácích podmínkách. Pergamen byl vyráběn v rámci řešení mezinárodního výzkumného projektu IDAP v Národní knihovně 20. Králová, D. and J. Vnouček, Parchment during the process of manufacture, in Improved damage assessment of parchment IDAP. 2007: Belgium. a již před tím se studenty Vyšší odborné školy restaurování a konzervačních technik, o. p. s. v Litomyšli. Postup historické výroby pergamenu byl prezentován i na semináři „Odkaz na pergamene“ v Martině. 21. Slovik, R., Historická výroba pergamenu. Pro výrobu je nezbytné zajistit si vhodné napínací rámy a funkční nástroje, zvláště nože pro odchlupování a mízdření. 46 Poškození pergamenu vzniklá při výrobě Znalost postupu výroby pergamenu pomáhá i při identifikaci poškození pergamenu, která můžeme pozorovat u listin či rukopisů. Jedná se o zeslabení nebo až proříznutí pergamenu při škrábání, vznik děr následkem nepřiměřené enzymatické nebo mikrobiální aktivity atd. 47 2.3 Druhy pergamenů Pro přípravu pergamenu mohou být použity kůže všech živočišných druhů. Nejčastěji byly používány kůže ovčí, kozí, telecí, vepřové, divokých zvířat (například srnčí). Bůvolí kůže byly na pergamen zpracovávány v Indočíně. Tento pergamen se užíval na výrobu stínových loutek, podobně jako oslí pergamen v Turecku.[22] Vellum – tento název označuje jemný psací materiál vyrobený většinou z teletiny. Jižní (italský) a severní (německý) pergamen – u jižního pergamenu bývá broušena pouze masová strana kůže, většinou kozí nebo ovčí. U severního pergamenu jsou broušeny obě strany, většinou u teletiny. [9, 18] Byzantský pergamen – má lesklý a hladký povrch, který vznikl nanesením vaječného bílku, pšeničného škrobu a lněného semínka a následným broušením a leštěním po- vrchu. Děložní pergamen – byl vyráběn z kůží nenarozených zvířat. Jde o tenký, velmi pevný a jemný pergamen, o malé ploše. Zlatotepecký pergamen (kůže) – je připravován z hovězích střev, většinou ze slepého střeva. Má podobné vlastnosti jako děložní pergamen, je transparentní. Transparentní pergamen – tenký, částečně transparentní pergamen byl zpracován arabskou gumou, vaječným bílkem, živočišným klihem a jinými látkami schopnými vázat velké množství vody. Nebyl napnut, pouze vyrovnán mírným tlakem tak, že vznikla transparentní folie. Jako transparentní materiál se také používá telecí zmetkovice (kůže z nedonošeného, mrtvě narozeného mláděte nebo z mláděte vyjmutého z těla uhynuté matky), která se po vápnění a odchlupení ztenčí, vlhčí a následně lisuje. Tím se dosáhne transparence. Pro stejný účel se používá i tzv. bubnová kůže, která se po vápnění a odchlupení nechává vyschnout volně na vzduchu a tím samovolně transparentní. Pergamenový papír– nemá s pergamenem nic společného. Je to různými způsoby ošetřený papír, který vypadá jako pergamen. Pergamenový klih – vyrábí se z odpadu z výroby pergamenu. Je to tradiční adhezivum. [18, 22] 48 3 FYZIKÁLNĚ CHEMICKÉ VLASTNOSTI A PŘÍČINY POŠKOZENÍ USNĚ Při zpracování kůží jsou důležité vlastnosti výrazně charakterizující materiál měnící se stárnutím. Teplota smrštění Ts je makroskopický projev denaturace bílkovin. Sekundární a terciární struktura bílkovin se může měnit působením vnějších podmínek (fyzikálních i chemických dějů, jako třeba zvýšením teploty, působením silných kyselin, zásad či iontů těžkých kovů). Tato změna může být buď vratná (dočasná) či nevratná (trvalá). Vratná změna konfigurace molekuly je rovnovážná, někdy se chybně označuje jako vratná denaturace. Nevratná změna (denaturace) je doprovázena ztrátou biologické aktivity dané bílkoviny. Tento děj se využívá například při vaření masa či vajec – tyto potraviny se tak stávají stravitelné, přičemž si zachovávají svoji biologickou hodnotu. Kolagenové řetězce jsou ve zpracované usni stabilizovány zesíťováním. Je-li kolagen najednou vystaven působení tepla a vody začne transformace pravidelně uspořádané (spirálové) formy do neuspořádaného svinutí a začne probíhat částečná hydrolýza. Useň získává kaučukovité chování. Ts částečně závisí na druhu zvířete, výrazněji na způsobu činění viz Tab. 3-1. Činění zavádí do kolagenu příčné vazby a Ts se zvyšuje. Stárnutím usně se tato teplota naopak snižuje a může být brána i jako kritérium degradace. [9, 10] Tab. 3-1: Přibližné hodnoty Ts různě činěných usní [9, 24] DRUH ČINĚNÍ  Ts [°C]  Nečiněná kůže  58–65  Vápnem loužený kolagen  50–60  Pergamen  55–64  Tukové činění  50–63  Formaldehydové činění  63–73  Třísločinění – hydrolyzovatelné  75–80  Třísločinění – kondenzované  80–85  Bílé hlinitočiněné usně  49–63  Chromočinění   100–105  Kolagen má amfoterní vlastnosti, protože AMK existují jako bipolární ionty v závislosti na pH. Bílkovina se zdá jako elektroneutrální v izoelektrickém bodě, který u nativního kolagenu odpovídá hodnotě pH 7. U třísločiněných usní je tento bod 49 v rozmezí pH 4 – 6. Bílkoviny v izoelektrickém bodě mají nejlepší užitné vlastnosti – minimální rozpustnost a botnání. Hodnoty pH slouží ke kvalitativnímu posouzení přítomnosti silných kyselin. Stárnutím usní (hydrolýzou) se mohou kyseliny uvolňovat a způsobovat narušení vláken, čímž dochází ke zhoršení vlastností usně. [9, 10] Na řadu vlastností usně má významný vliv obsah vody a s tím spojený obsah vlhkosti. Obsah vody závisí na struktuře, obsahu hydrofilních a hydrofobních skupin, úpravě usně, teplotě a RH okolí. Voda obsažená v usni je vázaná nebo volná a uvolňuje se z vláknité struktury se změnou relativní vlhkosti v podobě vodní páry. Usně obsahují za běžných podmínek kolem 14 % vlhkosti, starší nebo poškozené usně obsahují méně vlhkosti, většinou kolem 10 %. Přítomná voda působí jako změkčovadlo.[6, 9, 10] Tuk přítomný v usni pochází především z výroby a jeho množství se pohybuje v širokém rozmezí. Nebývá rozložen rovnoměrně. Největší obsah je v povrchových vrstvách a v měkkých a tenkých částech. Obsah tuku stárnutím klesá. Tuk má vliv např. na pevnost, plasticitu, měkkost, propustnost pro vodu a tepelně izolační vlastnosti. [9, 10] K posouzení kvality usně a popisu vlastností usně se stanovují další parametry jako jeobsah popela charakterizující obsah minerálních anorganických látek. Lze tak zjistit způsob činění. Obsah oxidu chromitého Cr2O3 udává množství chromitých solí přepočtené na Cr2O3. Obsah látek vyloužitelných vodou stanovuje především nevázaná činiva, plnidla, barviva a soli. Obsah dusíku a kožní hmoty charakterizuje obsah kolagenu a na něj vázaného činiva. Stanovuje se také sorpce a desorpce vody, kapilární savost, aj. [9, 25] 50 3.1 Poškození usně Z dochovaných nálezů jako např. „ledový muž Oetzi“, bahenní lidé, svitky z mrtvého moře, egyptské mumie aj. víme, že useň je schopná „přežít“ ve vhodném prostředí po staletí. Přežití, jinak citlivého organického materiálu, je možné v jeho přirozeném prostředí při snížené teplotě nebo relativní vlhkosti bez velkých výkyvů hodnot. Reakce materiálu je ovlivněna příliš malým nebo příliš velkým množstvím vody v okolí, snížením teploty nebo působením světla. Jednotlivé druhy usní se od sebe liší a každý druh může mít specifický mechanismus poškození, ale díky společnému kolagennímu základu je většina mechanismů rozkladu podobná. V muzejních sbírkách jsou nejčastěji zastoupeny usně třísločiněnné a věnuje se jim i největší počet výzkumných prací. Podobná poškození jako u třísločiněných usní se vyskytují i u usní činěných jiným způsobem. [6] Hlavními příčinami poškození usně je hydrolýza a oxidace. Obě reakce jsou ovlivněny okolním prostředím i samotnou usní (voda, teplo, světlo, pH, polutanty). Nedávné výzkumy nasvědčují tomu, že hydrolytický rozklad třisločiněné usně je zapříčiněn SO2 a NO2 přítomnými ve vzduchu. Oxidace se děje účinkem světla, kyslíku, tuků apod. Ukázalo se, že kyselá hydrolýza z kysele znečištěného prostředí zpomaluje oxidaci kolagenu. [6] Třísloviny se rozkládají oxidací a kyselou hydrolýzou a produkty jejich rozkladu mohou podporovat oxidaci a hydrolýzu kolagenu. [6] Kyselá hydrolýza Makromolekula kolagenu je „rozdělena“ působením vody na dvě části (Rov. 3-1). Na jednu se váže hydroxylový anion –OHa vodíkový kation H3O+ . Jsou-li hydrolyzovatelné skupiny v hlavním řetězci, dochází k výraznému snížení Mr a následně k poklesu pevnosti polymeru. Hydrolýza je pomalá, ale může ji urychlovat zvýšená teplota systému, zásadité i kyselé prostředí. [26] Uplatňuje-li se při hydrolýze disociace kyselin, pak mluvíme o kyselé hydrolýze. CH C NH CH O R´´R´ H2O CH C OH O R´ NH2 CH R´´ + Rov. 3-1: Kyselá hydrolýza kolagenu – působením vody dochází k rozštěpení peptidických vazeb [26] 51 Adsorpcí SO2 z průmyslových exhalací vzniká H2SO4, kterou pokládáme za hlavního činitele kyselé hydrolýzy v usni. Sluneční záření přeměňuje SO2 na SO3, který je adsorbován činivy. Následně dochází k hydrataci na H2SO4, která se disociuje za vzniku H3O+ iontů. Tyto ionty postupně rozrušují vazby mezi AMK v kolagenním řetězci. V usni jsou přítomny organické kyseliny a kyselé zbytky z činění, které zvyšují koncentraci H3O+ iontů (tj. snižují pH) a potenciál kyselé hydrolýzy. [6] H3O+ ionty ve vodě mohou selektivně rozrušit vazby uvnitř polymerní struktury vedoucí ke ztrátě integrity struktury. Konečným výsledkem je rozrušení kolagenu na želatinový koloidní roztok. Zvýšená vlhkost (> 70 %) a nízké pH (<3) výrazně zvyšují rychlost těchto hydrolytických reakcí. [6] Ačkoli kyselá hydrolýza je nejběžnější příčinou poškození, mohou se vyskytovat i jiné hydrolytické reakce v kyselých, zásaditých a neutrálních podmínkách. [6] Oxidace Oxidace může probíhat následkem účinku kyslíku (Rov. 3-2), světla, tepla nebo přítomností radikálů s vysokou volnou energií. [6] CH C NH CH O R´´R´ C O NH O2 CH C NH2 O R´ + C R´´ C O NH O Rov. 3-2: Oxidace kolagenu – účinkem O2 dochází k rozrušení peptidických vazeb [26] Volné radikály jsou zahrnuty ve většině oxidací. Jsou to vysoce reaktivní skupiny atomů nebo skupiny atomů obsahující nepárové elektrony, často vázané na atomu dusíku nebo kyslíku. Mohou mít současněpozitivní či negativní náboj, případně jsou neutrální. Jejich reaktivita je ovlivněna teplotou a koncentrací. Hlavní reakce produkující volné radikály a spojené s poškozením usně jsou zapříčiněny viditelným VIS a ultrafialovým UV zářením, vzdušnými polutanty jako O3, oxidy dusíku, SO2, H2O2 a produkty autooxidace lipidů. Volné radikály jsou produkovány reakcí mezi kyslíkem a různými lyofilními biologickými materiály (tkáně a mikroorganismy). 52 Přestože tepelná denaturace ničí strukturu kolagenu, kofaktory8 doplňky biooxidace zůstávají nepoškozené a mohly by ještě reagovat s kyslíkem. Volné radikály jsou pravděpodobně nejběžnější příčinou poškození organických materiálů. [6, 26] Fotooxidace Světelné záření se uplatňuje v rozsahu od UV, přes oblast viditelného záření (VIS) až po blízké infračervenou oblast (NIR), tedy v rozsahu vlnových délek 200 – 1400 nm. Vazby v makromolekule mají energii 300 – 500 kJ . mol-1 , záření VIS a NIR má tedy nedostatečnou energii k rozrušení vazby, ale záření UV pod 400 nm má tuto energii dostatečnou. Aby UV záření způsobilo fotolýzu, musí být absorbováno, a to vyžaduje přítomnost chromoforu v molekule 9 .[6] Energie z VIS záření je odražena jako světelná energie nebo převedena na tepelnou energii. Světlocitlivé materiály (barviva) jsou energií přeměňovány a ztrácí barevnost. Fotolýza polymerů umožňuje štěpení uhlíkové vazby v polymerním řetězci a způsobuje rozštěpení příčných vazeb řetězce a vznik malých monomerů.[6] Je-li přítomen kyslík, dochází k fotooxidaci. Absorbovaný foton reaguje s kyslíkem za vzniku aktivního volného radikálu kyslíku, který postupně reaguje s vodou za vzniku H2O2 (silné oxidační činidlo).[6] Fotooxidace poškozuje polymery. Má za následek ztrátu pevnosti, křehnutí, praskání, změnu rozpustnosti, snižování pH a barevnou změnu. Příčinou poškození je štěpení řetězce, změny v amorfním/krystalickém poměru, příčných vazeb, změna hustoty a vznik nových funkčních skupin a kyselých produktů. Tyto reakce se vyskytují v kolagenním řetězci.[6] Atmosférické polutanty 8 Kofaktor je nízkomolekulová, neaminokyselinová struktura, která spolu s řetězcem AMK tvoří tzv. složené enzymy. Kofaktory jsou nezbyté pro funkci daného enzymu, bez kofaktoru nemá tento ezym žádnou aktivitu. Hlavní funkcí kofaktoru je přenos atomů, skupin atomů nebo elektronů při chemické reakci, která je katalyzována enzymem. Vyskytují se především v enzymech, které katalyzují oxidoredukční děje (oxidoreduktázy) nebo přenos skupin (transferázy). Molekula kofaktorů je často tvořena heterocyklickou sloučeninou a mnoho kofaktorů jsou deriváty vitamínů rozpustných ve vodě. Také není vzácností, když kofaktory navíc váží molekuly kovů, nebo jsou samy tvořeny kovy, stopovými prvky, jako je mangan, železo, kobalt, nikl, měď, zinek nebo molybden. 9 červený anthokyanin v kondenzovaných činivech spolu s AMK s aromatickým postraním řetězcem – phenylamin, thyroxin, tryptofan 53 Ozon O3 je silné oxidovadlo. Nejreaktivnější složka vzduchu způsobuje štěpení polymerního řetězce. Obsah O3 v rozmezí 0,01 – 0,02 ppm ve vzduchu je dostatečný k iniciaci autooxidace nasycených mastných kyselin NMK. Reaguje s mnoha typy organických molekul poskytujícími radikály. NMK a oleje jsou zvlášť citlivé k oxidaci s O3. Vytváří meziprodukty, které postupně produkují aldehydy a H2O2, který pak s nimi reaguje za vzniku kyselin. V živých systémech může ozonolýza způsobit disulfidické síťování AMK obsahujících síru ve skupině -SH. [6, 26] Oxid siřičitý SO2je na povrchu usně přeměněn slunečním zářením na SO3. Za přítomnosti kyslíku se může SO3 rozložit na SO2 a O3. Useň činěná kondenzovanými tříslovinami absorbuje 2x víc SO2 než useň činěná hydrolyzovanými tříslovinami. Kondenzované třísloviny kvůli svému polymerizovaně – kondenzovanému stavu tvoří neproniknutelný povrch, na který může být soustředěn SO2. Absorpce SO2 závisí na okolní koncentraci a rychlosti usazování na povrchu. SOx reagují s vodou za vzniku H2SO3 a H2SO4, které disociují za vzniku nebezpečného H3O+ . [6] Oxid dusičitý NO2je silný katalyzátor peroxidace polynasycených mastných kyselin. Sluneční světlo a voda produkují HNO3 a O2 radikály. Takto aktivní kyslík reaguje rychle s organickými materiály za vzniku dalších radikálů, které způsobují štěpení. Ethylenová skupina v NMK je ihned „napadena“ NO2, tvořícím další volné radikály.[6] Oxid uhličitý CO2je běžně přítomnou složkou vzduchu a má malý vliv na poškození usně. [6] Kovy a soli Kovy zpravidla považujeme za katalyzátory oxidační reakce, ale jejich význam je komplexní. Hořčík a železo zvyšují rychlost fotolýzy, zinek a hliník ji snižují a souběžně železo a hliník mohou působit jako antioxidanty. Některé kovy jako měď, kobalt a železo podléhají jednovazebným redoxním reakcím. Mohou se zapojit jako katalyzátory autooxidace a peroxidace polynenasycených mastných kyselin. Železo je nejaktivnější promotér peroxidace tuků. Do usně se dostává při výrobě usně nebo z rostlinných třísliv a organické složky ho snadno chelatují. V aerobních podmínkách železo vystupuje jako katalyzátor oxidace SO2 ze vzduchu na SO3, který se následně přeměňuje naH2SO4. Ta skrz hydrolýzu způsobuje rozklad kolagenu. [6] Role různých kovů a solí byla zhodnocena pomocí Ts. Ionty jsou řazeny ve snižujícím se pořadí aktivityteploty smrštění od nejvyššího k nejnižšímu: Cl, Br, K+ , SCN- , Mg2+ , Na+ , Cs+ , Li+ a Ca2+ . Důvodem různých účinků solí na Ts je odlišný stupeň ad- 54 sorpce nebo iontových vazeb každé soli k molekule proteinu. Některé soli mohou být přítomny v usni ve vyšší koncentraci jako důsledek snížení vlhkosti. [6] Vliv kationtů kovů [12] Ionty přechodných kovů obecně katalyzují všechny oxidační reakce probíhající jak na povrchu, tak ve struktuře polymerních materiálů. Jejich význam je tedy komplexní. Mechanismus katalýzy iontů přechodných kovů na molekule RH (kde R značí uhlovodíkový zbytek s aktivním vodíkem H) popisují reakce Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.Rov. 3-1 a Rov. 3-2). Jejich výsledkem je vznik hydroperoxidového (HOO) a organického radikálu (R) (Rov. 4). [12] Men+ + O2  Me(n+1)+ + O2· Rov. 8 Me(n+1)+ + O2 + RH  Men+ + HOO· + R· Rov. 4 Vzniklé volné radikály reagují se vzdušným kyslíkem (Rov. 10) a následně s další makromolekulou polymeru R´H (Rov. 11) za vzniku hydroxyperoxidu (ROOH) a organického radikálu (R´). [12] R· + O2  ROO· Rov. 10 ROO· + RH  ROOH + R· Rov. 11 Již stopové množství iontů přechodných kovů ale může reakci Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.Rov. 11) katalyzovat. Tato katalýza pravděpodobně probíhá tak, že ionty přechodných kovů rozkládají vzniklé hydroperoxidy na další reaktivní radikály za současného snižování oxidačního stupně iontu přechodného kovu (Rov. 12). V další reakci (Rov. 13) může tento iont znovu reagovat s dalším hydroperoxidem za vzniku nového hydroperoxidového (HOO) a organického radikálu (R). Regenerovaný iont přechodného kovu tak může znovu vstoupit do reakce Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.Rov. 12) a tvorbou dalších radikálů dále katalyzovat reakci Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.Rov. 11). [12] Me(n+1)+ + ROOH  Men+ + HOO· + R· Rov. 12 Men+ + ROOH  Me(n+1)+ + R·+ HOO· Rov. 13 55 Poslední fází celého procesu je terminace, při které vznikají produkty neradikálové povahy (Rov. 14 - Rov. 16). Tyto produkty již nejsou aktivní a obsahují hydroxylové, karbonylové i karboxylové funkční skupiny. [12] 2R·  produkty neradikálové povahy Rov. 14 ROO· + R·  Rov. 15 2ROO·  Rov. 16 Tímto mechanismem pravděpodobně probíhá také oxidace kolagenu usní a pergamenů označovaná jako „černý rozpad“ (black rot), která je katalyzovaná ionty přechodných kovů. Jedná se o jedno z nejzávažnějších poškození kolagenních materiálů, jehož makroskopickým projevem je ztráta pevnosti, křehkost a práškovatění kolagenních vláken. U takto poškozených kolagenních materiálů ale nebyl zaznamenán pokles jejich hodnot pH. [12] Teplo Dodáním vnějšího tepla dojde k převodu tepelné energie na energii kinetickou. Vnější energie způsobí zvýšení pohybu molekul, který urychluje srážky mezi sousedními molekulami a vzrůstá tak rychlost reakce. U polymerů probíhá pohyb molekul, až dokud vazby držící řetězec pohromadě nemohou déle odolávat a rozruší se. Teplotní degradace může vést k oddělení triple helixu. Teplotní procesy se využívají např. k denaturaci proteinu a určení Ts. Vnější teplo, vlhkost obsažená v materiálu a vzduch kolem jsou vzájemně propojeny. [6, 26] Dlouhodobý účinek mírného kolísání teply okolí způsobuje ztrátu schopnosti usně adsorbovat vodní páru ze vzduchu. Po dlouhodobém kolísání useň ztrácí schopnost znovu získat vlhkost a stává se tvrdou a křehkou. Pokud useň ztrácí nebo získává vlhkost rychlými výkyvy, bude docházet k vypařování nebo kondenzaci vody. [6] Obvykle useň, která je vysoce degradovaná, netvrdne, ale je vláknitá a porézní. Bude ztrácet nebo získávat vlhkost mnohem rychleji než nedegradovaná. Příčinou jsou fyzikální a chemické změny, tak jako ztráta čísla pročinění a soudržnosti, vzrůst propustnosti vlákenné struktury a vzrůst hygroskopicity. [6] Voda 56 Za normální teploty a relativní vlhkosti existují v usni dva druhy vody – volná a vázaná (několikavrstvá a molekulová). [6] Volná voda je mezi propletenými vlákny kolagenu. Je přítomna jako monovrstva vázaná na silná a slabá místa v proteinu a jako multivrstva v interfibrilárním prostoru. Slabě vázaná voda je vázána van der Waalsovými silami na povrchu fibril. Množství multivrstev volné vody je 0,07 – 0,25 g vody na g suchého kolagenu. To závisí i na relativní vlhkosti (RH). Volná voda se pohybuje z a do fibrilární struktury se změnami RH, zatímco vázaná voda je spojena s molekulou bílkoviny. Volná voda může vstoupit dovnitř molekuly a zvýšit rychlost reakcí (hydrolýza, oxidace). Její ztráta způsobuje tuhost. Množství volné vody se mění s fyzikálním stavem usně. [6] Vázaná voda je přítomna v kolagenové struktuře a ovlivňuje fyzikální a chemické vlastnosti. V kolagenu je množství vázané vody asi 2 moly na tripeptid (0,07g vody/g suchého kolagenu) při rovnovážné RH kolem 10 %. Jejím odstraněním se mění intra- a intermolekulární vazby a dochází k nevratnému tuhnutí. Lyofilizace může způsobit odstranění vázané vody, a to je také příčinou denaturace interfibrilárních proteinů. [6] Tuky, oleje, vosky Produkují vysoce energetické volné radikály, které urychlují oxidaci proteinů. Jsou vpraveny do usní po činění jako mazadla a jako ochrana před slepením při vysychání usně. Sulfatované oleje mají esterovou vazbu mezi usní a vázaným SO3, jenž není stabilní a je snadno hydrolyzovatelná za současného uvolnění H2SO4. [6] Třísliva Třísliva mají silně antioxidační aktivitu. Síla aktivity závisí na počtu a umístění fenolových OH skupin. Hydrolyzovaná třísliva se zdají mít vyšší antioxidační schopnost než třísliva kondenzovaná. [6] Antioxidační schopnost může být významně snížena UV zářením, H2O2 a O3. V historii technologie činění byly k odstranění železitých nečistot užívány citrátové, oxalátové a tartrátové soli a Na4P2O7. Antioxidační schopnost třísliv může být snížena také metylací. Činiva mohou podléhat methylaci. [6] 57 4 FAKTORY KLIMATU OVLIVŇUJÍCÍ VLASTNOSTI KNIHOVNÍCH AARCHIVNÍCH KOLAGENNÍCH MATERIÁLŮ Fyzikální vlastnosti prostředí knihovních a archivních depozitářů (teplota a vlhkost vzduchu, světlo) a obsah polutantů (plynných i pevných z vnějších i vnitřních zdrojů) ovlivňují vlastnosti a životnost uložených sbírkových materiálů. Kolagenní materiály – pergameny a usně – tvoří významnou část jak archivních a knižních sbírek, tak i muzejních kolekcí. 4.1 Teplo a vlhkost Vysoká teplota Teplo působí jako iniciátor oxidace a urychluje chemické reakce, např. hydrolýzu. Teplo prostupuje celou strukturou a je aktivní i při nepřítomnosti světla. Radikály se mohou vytvořit v nečiněném kožním kolagenu při 50 °C během jedné minuty. Rostlině činěná useň se oxiduje snáze než nečiněný kožní kolagen nebo pergamen. Bylo zjištěno, že po skladování 2 roky při 50 °C za suchých podmínek je stupeň oxidace rostlině činěné usně srovnatelný s usní skladovanou více než 60 let při pokojové teplotě. V závislosti na typu usně může tato hladina oxidativního štěpení snížit teplotu smrštění pod teplotu smrštění nečiněné kůže, tj. cca 65 °C. Vysoká teplota a vysoká vlhkost Molekuly kolagenu obsahují množství aminokyselin s polárním postranním řetězcem a koncovými skupinami s náboji, proto kolagen snadno ztrácí nebo přijímá vlhkost z okolního ovzduší. Dlouhodobé skladování za vyšší teploty a vlhkosti způsobuje hydrolytickou degradaci hlavního řetězce kolagenu s následným snížením teploty smrštění a postupným snížením pevnosti. [27] Nízká vlhkost Malý obsah vlhkosti je vázán vodíkovou vazbou na polární skupiny kolagenových molekul. Tato vázaná voda tvoří v pergamenu skladovaném při 20 °C a relativní vlhkos- 58 ti 50 – 60% 12 – 14% hmotnosti suchého pergamenu. Prodloužené skladování při méně než 40% relativní vlhkosti vede k postupnému snížení obsahu této vázané vody, snížení pružnosti a zkřehnutí pergamenu. Může nastat smrštění a zkroucení kolagenového materiálu. Když se obsah vázané vody sníží pod 8 % hmotnosti pergamenu či usně, ztrácí kolagen postupně schopnost zpětné absorpce vlhkosti a suchý zkřehlý materiál již nelze zvlhčit. Kolísání vlhkosti Kolísání vlhkosti v usni může způsobit mechanické poškození při cyklech smrštění – roztažení. Snížení vlhkosti vypařováním může způsobit chemické reakce na rozhraní pevné a kapalné látky. Navíc rychlá absorpce vlhkosti vede ke zvýšení teploty usně, které může nastartovat smrštění nebo želatinizaci velmi poškozených usní. Kromě toho useň trpí fyzikálním napětím při změnách vlhkosti a teploty. Tento stresový faktor roste úměrně štěpení, protože rychlost absorpce a desorpce vlhkosti se zvyšuje se vzrůstajícím poškozením. Kolísání vlhkosti má negativní vliv i na strukturu pergamenu, a zvláště na adhezi barevné vrstvy iluminací k pergamenu. Závislost roztažnosti pergamenu na vlhkosti je jiná než závislost roztažnosti barevné vrstvy. Je to dáno jejich odlišným chemickým složením a strukturou. Při změnách vlhkosti je vyvoláno smykové namáhání na rozhraní pergamen – barevná vrstva, a to může vést k odloupnutí barevné vrstvy. Vysoká vlhkost Riziko mikrobiální kontaminace je vysoké, když je vlhkost vyšší než 60 %. Při relativní vlhkosti vyšší než 65 % může dojít k hydrolýze pergamenu. Nadměrná vlhkost vede k uvolnění struktury kolagenových vláken, jejich napnutí fixované při sušení pergamenu při výrobě mizí, vlákna se sbalují do přirozeného, méně uspořádaného stavu. To se projeví zkroucením a zvlněním pergamenu. Shrnutí Z uvedených informací vyplývá, že objekty z činěných usní nebo pergamenů by měly být skladovány při konstantní teplotě a vlhkosti. Postup chemických reakcí může být zpomalen nízkou teplotou a konstantní vlhkostí. Teplota 18 °C představuje přijatelný kompromis mezi ochranou kolagenních materiálů a pohodlím zaměstnanců v depozitářích. Pro objekty, které nemusí být vystaveny a 59 pravidelně užívány, může být nastavena nižší teplota. Relativní vlhkost v depozitářích by měla být mezi 50 a 55 %, ale stálá, pokud je to možné. Usně s nízkou hydrotermální stabilitou a teplotou smrštění blízko k 30 °C by měly být skladovány v chladu při nízké a stabilní relativní vlhkosti. Usňové objekty, které při pokojové teplotě při normální nebo vysoké relativní vlhkosti želatinizují, by měly být skladovány v mrazicím boxu. V normě ČSN ISO 11799 Informace a dokumentace – Požadavky na ukládání archivních a knihovních dokumentů jsou stanoveny následující podmínky pro uchovávání kolagenních materiálů. Pro srovnání jsou v Tab. 4-1 uvedeny i podmínky pro skladování papíru. [28] Tab. 4-1: Klimatické požadavky pro ukládání archivních a knihovních dokumentů dle normy [28] TYP MATERIÁLU  TEPLOTA [°C]  RELATIVNÍ VLHKOST[%]  MIN  MAX Přípustná  denní změna  v rozmezí  MIN MAX  Přípustná  denní změna  v rozmezí  Papír, optimální ochrana  2  18  ±1  30  45  ±3  Papír, úseky manuálního  ukládání, pravidelně uží‐ vané předměty  14  18  ±1  35  50  ±3  Pergamen, kůže  2  18  ±1  50  60  ±3    60 4.2 Záření a sluneční světlo S každou vlnovou délkou je spojena energie, která může způsobit strukturální změnu materiálu. Když tato strukturální změna vede k oslabení nebo vysoké náchylnosti k dalším změnám, potom dojde k degradaci ozářeného materiálu. Z tohoto důvodu je třeba snížit ozáření kolagenních materiálů na minimum. UV záření by mělo být vyloučeno úplně, ale i viditelné světlo může být škodlivé. [19] Vystavení kolagenního materiálu slunečnímu světlu vede k fotodegradaci kolagenu10 a změně zbarvení, u pergamenu obvykle zežloutnutí. Stupeň reakce závisí na intenzitě a energii světelného zdroje; nižší vlnové délky a UV záření poškozují nejvíce. Světlo působí na kolagenní materiály následujícími způsoby:  Na počátku ozáření se mohou tvořit nové příčné vazby, což způsobí úbytek pružnosti a zkřehnutí.  Prodloužené ozáření způsobí degradaci a rozštěpení hlavního řetězce v kolagenové molekule a postupné snížení pevnosti. To je pozorovatelné více u pergamenu než u činěných usní, protože v něm chybí příčné vazby činících látek s kolagenem.  Změna barvy způsobí postupné žloutnutí pergamenu v oblastech vystavených slunečnímu světlu nebo UV. 10 Kolagen obsahuje stopy tyrosinu a vyšší obsah fenylalaninu. Tyto AMK (stejně jako cystin a tryptofan, které nejsou v kolagenu obsaženy) reagují fotoaktivně a tvoří v hlavním řetězci bílkovin volná radikálová místa, což vede k degradaci tohoto hlavního řetězce. 61 4.3 Polutanty Polutanty bývají obecně míněny nečistoty v prostředí, které pocházejí z přírodních nebo člověkem vytvořených zdrojů. V oblasti ochrany kulturního dědictví je lépe použít upřesněnou definici, která polutanty definuje jako reaktivní chemické sloučeniny v plynném, kapalném nebo pevném stavu (částice), které se nacházejí v prostředí okolo památek. Tyto sloučeniny reagují s materiály uměleckých děl a značně urychlují jejích přirozené stárnutí. [29] Polutanty jsou vytvářeny jak vnějšími, tak vnitřními zdroji. Vnější polutanty jsou funkcí klimatu, zeměpisné polohy, počtu a typu průmyslu a dopravních prostředků, užívaných pohonných látek a podobně. Z plynných polutantů bývají obecně spojeny se zdroji mimo budovy oxid siřičitý a oxidy dusíku. Jejich zdroje mohou být přírodní nebo vytvořené člověkem. Další plynné polutanty jako organické kyseliny, formaldehyd a výpary rozpouštědel se tvoří a hromadí v interiérech a mohou dosahovat vysoké koncentrace v uzavřených prostorách. Některé, např. ozón, mají zdroje jak uvnitř, tak vně budov. Formaldehyd je spojovaný s vnitřním znečištěním, ale hladiny formaldehydu uvolňovaného ve venkovním prostředí stoupají, zvláště ve spojitosti s užitím pohonných látek na alkoholové bázi. Stav polutantů v ovzduší je obecně velmi proměnlivý a je nutné stále sledovat aktuální informace v této oblasti. [30] Jemné částice v ovzduší jsou tvořeny dvěma primárními zdroji: jedním jsou pevné materiály ze zemského povrchu, druhým částice vytvořené atmosférickými reakcemi. Větší částice o průměru 2,5 – 100 μm pocházejí z kouře a prachu z průmyslových procesů, zemědělství, stavebnictví, silničního provozu, rostlinných pylů a dalších přírodních zdrojů. Částice s průměrem menším než 2,5 μm pocházejí ze spalování fosilních paliv, zvláště z uhelných elektráren, a z automobilového provozu, ale také ze síranových a dusičnanových aerosolů, které vznikají, když oxidy síry a dusíku kondenzují v atmosféře. Nejjemnější prachové částice, pocházející ze spalovacích procesů, jsou černé o průměru jen několik desetin mikrometru, zatímco prach z půdy je obvykle hnědý, s průměrem několik mikrometrů nebo i větší. Organické látky bývají žluté a jejich velikost kolísá. V muzejních budovách pocházejí prachové částice hlavně z vaření a vytápění, rostlin a stavebních materiálů. Dalším zdrojem prachových částic jsou návštěvníci, kteří je přinášejí na botách a oděvu. 62 Lidé jsou účinkům polutantů přizpůsobivější než umělecké předměty. Žijící organismy mají obranné systémy a jsou schopné určité „sebeopravy“ jako odpověď na napadení. V případě uměleckých objektů každá chemická reakce mezi polutantem a objektem způsobuje poškození objektu. Ačkoliv poškození může být na molekulární hladině a není viditelné, následují nevratné chemické změny. To je důvod, proč jsou koncentrace polutantů pro muzejní účely požadovány extrémně (o dva až tři řády) nižší než hodnoty stanovené zdravotnickými organizacemi (Tab. 4-2 a Tab. 4-3). [29] Tab. 4-2: Doporučované hodnoty vnějších plynných polutantů pro muzea [29] POLUTANT  μg.m‐3   NAVRHOVANÝ LIMIT  SROVNÁVACÍ HODNOTY  DOPORUČENÍ  WHO11        Citlivé materiály  Ostatní  Přirozená hladina Město    NO2  <0,1 ‐ 5  3,8 – 19,1 0,4 ‐ 93  3,8 ‐ 90  199 (1 hod)  40,2 (celoročně) SO2  <0,1 – 1,1  1,1 – 5,3 2,7 – 37,3  5,3 ‐ 251  506 (10 min)  50,6 (celoročně) O3  <0,1  1–10  2–200  130–290  120 (8 hod)  Tab. 4-3: Doporučované hodnoty vnitřních plynných polutantů pro muzea [29] POLUTANT   μg.m‐3   NAVRHOVANÝ LIMIT SROVNÁVACÍ HODNOTY  DOPORUČENÍ  WHO    Citlivé   materiály  Ostatní Přirozená  hladina  Město    H2S  <0,01  0,14  0,01 – 14,2  0,14 – 7,1  152  Kyselina octová  <12,5  100–700 0,12 ‐ 10  0,25 ‐ 40    Kyselina mravenčí  <9,5  9,5 ‐ 38 0,1 – 7,6  0,1 – 32,5    Formaldehyd  <0,12 – 6,2 12,5 ‐ 25 0,5 ‐ 2  2–30  62,5 – 75 (nové  domy)  100 (30 min)  11 WHO – World Health Organization 63 Kolagenní materiály řadíme mezi materiály citlivé na všechny polutanty uvedené v tabulkách 1 a 2.[31] Jednotlivé polutanty ohrožují objekty v závislosti na materiálech, z kterých jsou objekty zhotoveny. Svou roli v celkovém riziku poškození hrají integrita objektu (tj. kvalita materiálů, historie objektu a skladovací podmínky), podmínky prostředí (relativní vlhkost a teplota) a konzervační ošetření. Je také třeba brát zřetel na synergii vnitřního klimatu a mikroklimatu: riziko poškození směsí polutantů není jen prostý souhrn rizik jednotlivých polutantů, ale polutanty se ovlivňují navzájem. Kvůli těmto a mnoha dalším parametrům, které přispívají k potencionálnímu poškození polutanty, je obtížné definovat standardy polutantů pro skladování objektů kulturního dědictví. Další komplikací je to, že koncentrace polutantů je zpravidla měřena v prostředí, kde již poškození nastalo. Nevíme, které polutanty byly přítomny na počátku poškození ani jaké byly jejich koncentrace, když poškození aktuálně začalo, nebo jak dlouho trvalo, než poškození vzniklo. Často je začátek poškození postupný, a zvláště u uložených objektů není hned pozorovatelný. Když je poškození objeveno, může být jeho příčina připsána podmínkám uložení. Oxid siřičitý SO2 Hlavním zdrojem oxidu siřičitého bylo spalování fosilních paliv. V současné době se koncentrace oxidu siřičitého v ovzduší pohybuje v daleko menších hodnotách než ve 20. století, protože spalování fosilních paliv (vytápění domácností, tepelné elektrárny) bylo na konci 20. století značně omezeno. V roce 1935 byl v Anglii uskutečněn test dlouhodobého skladování usňových vazeb: do usní připravených různými způsoby bylo svázáno přes 300 svazků. Tyto svazky byly skladovány v Britské knihovně v Londýně (ovzduší s vysokým obsahem plynných polutantů) a jejich duplikáty v Národní knihovně ve Walesu (čisté ovzduší). Vazby byly prohlíženy každých 5 let a byla zjišťována mechanická poškození - praskání povrchu, snadnost odírání nebo zlomení hřbetu. Zkouška skončila po 35 letech skladování. Bylo zjištěno, že zatímco velká část knih skladovaných v Londýně dosáhla pokročilého stupně poškození po 20 letech, ve Walesu byla za celou dobu skladování pozorována pouze u některých knih malá poškození. [32] Tento pokus umožnil stanovit normu pro oxid siřičitý s ohledem na skladování usní. Ostatní polutanty jako oxid dusičitý a ozon byly při pokusu nalezeny v koncentracích, 64 které vlastnosti usní neovlivňují, proto bylo poškození usní připsáno na vrub pouze oxidu siřičitému. V knihovně ve Walesu byla po 60 letech skladování zjištěna v usních akumulace 0,5 % síranů, která byla podle stavu usní vyhodnocena jako přijatelná. Naopak akumulace 2,5 – 5 % síranů nalezená v Britské knihovně vedla ve většině případů k poškození. Z pokusu vyplývá, že vyhovující vnitřní koncentrace oxidu siřičitého nemá činit více než 0,06 ppb12 , jestliže chceme zachovat nízkou rychlost poškození usně. [33] Výsledky pokusu s dlouhodobým skladováním usňových vazeb byly zhodnoceny ve výzkumných projektech Evropské komise: STEP Leather Project, ENVIRONMENT Leather Project, MAP a IDAP. [32-35] Useň je přirozeně kyselá látka, do které byly kyselé materiály zavedeny při výrobě. Oxid siřičitý může způsobit tzv. „red rot“ poškození neboli červený rozpad (zeslabení a práškovatění) usně. Tento jev je provázen velmi nízkým pH usně. Pergamen má významně vyšší odolnost k polutantům než rostlině činěné usně. Molekuly rostlinných třísliv obsahují četné hydroxylové skupiny, které reagují s oxidem siřičitým, takže přítomnost rostlinných třísliv hraje aktivní roli ve zvýšení poškození a kyselosti. Pergamen neobsahující třísloviny absorbuje daleko méně oxidu siřičitého a změny pH jsou významně pomalejší než u rostlině činěných usní skladovaných ve stejně znečištěném ovzduší. Oxidy dusíku NOx Oxidy dusíku je souhrnný název pro oxid dusnatý NO a oxid dusičitý NO2. Hlavními zdroji oxidů dusíku je silniční doprava (významný podíl má ovšem i doprava letecká a vodní) a spalovací procesy ve stacionárních zdrojích. Méně než 10 % celkových emisí NOx vzniká ze spalování přímo ve formě NO2. [29-31] 12 V literatuře nebo při vlastním měření koncentrace polutantů lze narazit na dva typy jednotek koncentrace. Jsou to jednotky objemové a hmotnostní. Nejužívanější objemovou jednotkou jsou ppb, ppm případně ppt: 1 ppm parts per million – na jednu sledovanou částici připadá 106 částic 1 ppb parts per billion – na jednu sledovanou částici připadá 109 částic 1 ppt parts per trillion – na jednu sledovanou částici připadá 1012 částic Hmotnostní koncentrace je udávána v μg.m-3 , případně mg.m-3 . Při užití stavové rovnice ideálního plynu P.V = R . T získáme přepočítací rovnici μg.m-3 = ppm. 40,9. Mv, kde Mv se rovná molekulové váze polutantu v g.mol-1 . ppb = (μg.m-3 . 103 )/(40,9.Mv) Objemové jednotky jsou závislé na teplotě a tlaku, hmotnostní nikoliv. Často je možné získat výsledky v obou jednotkách. Laboratoře dávají přednost objemovým, zprávy pro EU hmotnostním. 65 NOx poškozují usně a pergamen. NO2 zvyšuje poškození způsobené SO2 na usních. Hraniční koncentrace oxidů dusíku, která již způsobuje degradaci usní a pergamenů, zatím nebyla přesně vyčíslena.[29, 30] Ozón O Ozón je označován za sekundární znečišťující látku, protože není významně primárně emitován z antropogenních zdrojů znečišťování ovzduší. Sluneční světlo z ozónu tvoří vysoce reaktivní oxidanty, které mohou způsobit oxidativní degradaci hlavního řetězce kolagenových molekul. Tato degradace je urychlována kyselostí: studie přirozeně zestárlých vazeb ukázaly, že poškození je relativně slabé, dokud se pH kůže nebo pergamenu nesníží pod 3, pak se poškození urychluje. [29, 30] Kyselina mravenčí a octová, formaldehyd a acetaldehyd Tyto látky se mohou uvolňovat ze stavebních materiálů, z výstavních vitrín a nábytku. Jejich zdrojem jsou dále dřevěné výrobky, barvy, laky, koberce a jiné podlahové krytiny a další vybavení. V kolagenových materiálech může formaldehyd tvořit příčné vazby, a to může ovlivnit jejich pevnost. Kyseliny octová a mravenčí způsobují poškození pergamenu a usní. Známkou poškození je želatinizace kolagenních materiálů a snížení teploty smrštění. Dochází i k denaturaci proteinových materiálů. [36] Prachové částice Prachové částice urychlují degradaci některých třísločiněných usní, které se také projeví snížením teploty smrštění. [37] 66 4.4 Skladovací podmínky a ochranné obaly Nejlepší způsob ochrany a prodloužení života rostlině činěných usní a pergamenů je skladování ve stabilním neznečištěném prostředí s minimem škodlivých faktorů jako teplo, vysoká nebo nízká vlhkost a elektromagnetické záření. Jestliže se pro konzervaci usní používají další materiály, výběr těchto materiálů musí být učiněn opatrně, aby nedošlo ke kontaminaci usní prodlouženým kontaktem se škodlivými materiály (adheziva, tukovací směsi, konsolidanty a další). Proteinové materiály jako usně, peří, želatinované fotografie jsou svou přirozeností poněkud kyselé. Aby se zabránilo chemické reakci s jejich obalem, tyto materiály se nemohou skladovat v kontaktu s alkalickými papíry, spíše s papíry s neutrálním pH. [29] 67 5 VLASTNOSTI USNÍ A PERGAMENŮ A JEJICH TESTOVÁNÍ Vlastnosti pergamenů a usní závisí na mnoha faktorech, zvláště pak na:  Vlastnostech výchozí suroviny – kůže. Každé zvíře, z kterého je kůže stažena, je jedinečné, určené druhem plemene a stářím, podmínkami života (druh potravy, poranění a prodělaná onemocnění) i způsobem porážky.  Způsobu zpracování výchozí suroviny  Způsobu dalšího zpracování usní a pergamenů  Skladovacích podmínkách  Způsobu a šetrnosti manipulace s objekty zhotovenými z usní a pergamenů Vlastnosti usní a pergamenů můžeme posuzovat z různých hledisek [10]:  Přirozené vlastnosti – souhrn vlastností, které vyplývají z celkového stavu materiálu. Zjišťují se zrakem a hmatem – plocha, tloušťka, plnost, průhlednost, barevnost  Chemické a fyzikálně chemické vlastnosti (chemické složení, obsah vlhkosti, obsah popela, obsah tuku, obsah látek vyloužitelných vodou, pH)  Fyzikálně mechanické vlastnosti (pevnost v tahu, tažnost, pevnost v roztržení štěrbiny, pevnost ve dvojohybu)  Hygienické vlastnosti – určují užitkové vlastnosti výrobku (sorpce a desorpce vodních par, propustnost pro plyny a páry, porozita)  Vlastnosti povrchové úpravy (otěr, stálost na světle, odolnost vůči ohybu) Podmínky některých zkoušek jsou definovány příslušnými normami. Většinou se jedná o zkoušky destruktivní s velkou spotřebou materiálu. Proto je u testování historických objektů, které chceme uchovat, nelze použít. 68 5.1 Testování usní a pergamenů [6] 5.1.1 Určení druhu zvířete [6, 10] 1) Mikroskopicky– struktura kůže je pro každý druh zvířete typická, a to jak její průřez, tak vzorek, který je na líci usně vytvořen folikulami, které zůstaly po odstranění chlupů. Hovězina Hovězí kůže (Obr. 5-1, Obr. 5-2) mívá tloušťka obecně mezi 4 a 6 mm, plochu 3,3- 4,2 m2 . Papilární vrstva zabírá jednu šestinu celkové tloušťky. Chlupy jsou rovné, relativně hrubé a vyplňují papilární vrstvu ve stejné vzdálenosti. Svazky vláken retikulární vrstvy jsou relativně velké (0,1 mm v průměru) a proplétají se v relativně velkém úhlu k povrchu. Obr. 5-1: Líc hověziny [GV] Obr. 5-2: Příčný řez hovězinou [GV] Teletina Je miniatura dospělé hovězí kůže (Obr. 5-3, Obr. 5-4). Poměr papilární vrstvy k celkové tloušťce je podobný (asi jedna šestina), ale tloušťka kůže a velikost svazků vláken je závislý na stáří zvířete, oboje se zvyšuje s věkem. Kůže telete starého jeden měsíc má tloušťku 1 mm a plochu 0,5-0,7 m2 . Svazky vláken koria jsou jemné a proplétají se ve středním úhlu. Kůže telete starého 6 měsíců má tloušťku 1,3 mm, plochu 1 m2 , svazky vláken koria jsou silnější a proplétají se ve větším úhlu. Ve 12 měsících, když je tele již plně vzrostlé, je tloušťka kůže 3 mm a plocha 2,7 m2 . Struktura vláken odpovídá dospělému zvířeti. 69 Obr. 5-3: Teletina – líc [GV] Obr. 5-4: Teletina – příčný řez [GV] Kozina Tloušťka kozin bývá 1-3 mm a plocha 0,5-0,7 m2 . Papilární vrstva tvoří třetinu celkové tloušťky. Chlupy jsou jak hrubé, tak jemné (Obr. 5-5) přímé a procházejí skrz papilární vrstvu. To dovoluje jemné proplétání vláken papilární a retikulární vrstvy a obě vrstvy tedy nejsou oddělené (Obr. 5-6). Svazky vláken retikulární vrstvy jsou relativně jemné a proplétají se kompaktně ve středním úhlu. Obr. 5-5: Kozina – líc [GV] Obr. 5-6: Kozina – příčný řez [GV] Skopovice Hustota a zkadeření vláken v papilární vrstvě omezuje prostor skrz který mohou vlákna retikulární vrstvy pronikat do vrstvy papilární, a proto není přechod mezi oběma vrstvami zřetelný (Obr. 5-7, Obr. 5-8). Přírodní tuk se snaží být uložen ve vrstvě tukových buněk na přechodu mezi papilární a retikulární vrstvou. Tyto tukové buňky přerušují kadeření vláken, a když je tuk během výroby usně odstraněn, zhroucené tukové 70 buňky přispívají k uvolnění vláken v této oblasti. Vlákna retikulární jsou jemná a méně kompaktně propletená než u kozí a telecí kůže. Proto je skopovice měkčí než kozina. Existuje několik typů ovcí, každý má různou strukturu kůže. Hair sheep – původem z tropických zemí – je relativně malé zvíře, poskytuje tenkou kůži (0,8mm) o ploše 0,4-0,5 m2 . Jemná vlákna koria se proplétají kompaktně bez rozdělení mezi vrstvami papilární a retikulární. Woolbearing sheep (původem z Británie) má 2-3 mm silnou kůži o ploše 0,5-0,6 m2 . Retikulární vrstva zahrnuje nejméně polovinu celkové tloušťky. Domácí horská ovce s hrubou vlnou má nižší hustotu vlny s menší tendencí k uvolňování spojení papilární a retikulární vrstvy. Pro výrobu kůží chamois je lícová vrstva odštěpena a užívá se jen korium. Obr. 5-7: Ovčina – líc [6] Obr. 5-8: Ovčina – příčný řez [6] Vepřové usně Liší se ve struktuře od popsaných kůží (Obr. 5-9, Obr. 5-10), není odlišená papilární vrstva od retikulární, chlupy prostupují celou tloušťkou kůže. Obr. 5-9: Vepřovice – líc [GV] Obr. 5-10: Vepřovice – příčný řez [GV] Další obrázky a druhy usní viz 71 Příloha 2: Druhy usní 2) Analýza DNA extrahované z objektu je dobře využitelná pro nečiněné materiály a pro tukočiněnou chamois useň. U rostlinně a minerálně činěných usní mohou mechanismy příčných vazeb vzniklé při činění rušit extrakci. 5.1.2 Určení typu činění [6, 38] 1) Vizuálně a omakem: barva a struktura vzorku prozradí, jestli je nečiněný nebo činěný rostlinně, hliníkem nebo chromem. 2) Spalování vzorku: vzhled popelu je charakteristický pro jednotlivé typy činění  Chromočiněná useň – zelený popel  Hlinitočiněná useň – bílý popel  Rostlinně činěný, tukočiněný a nečiněný vzorek kompletně shoří. Z mnoha nečiněných materiálů zůstávají bílé zbytky, které vypadají jako hliníkové soli. V některých případech vyžaduje získání popela vysokou teplotu a dlouhý čas. 3) Jednoduché chemické testy se užívají pro jednotlivá vlákna nebo malé skupiny vláken.  Rostlinná třísliva: na mikroskopické sklíčko se umístí dva vzorky, každý se zvlhčí kapkou destilované vody. K jednomu vzorku se přidá kapka 1 – 2% (w/v) vodného roztoku FeCl3. Přítomnost rostlinných třísliv způsobí tmavomodré, černé nebo zelené zbarvení (Obr. 5-11).  Hliník: dva vzorky se umístí na mikroskopické sklíčko, každý vzorek se zvlhčí kapkou 2N vodného roztoku NH4OH. K jednomu vzorku se přidá jedna kapka 0,1% roztoku alizarinové červeni S (sodium alizarin sulphonate) v 90 % etanolu. Po pěti minutách se odstraní za pomoci filtračního papíru přebytečné činidlo a přidá se několik kapek 2N vodného roztoku CH3COOH. Přítomnost hliníkových sloučenin způsobí červené zbarvení, které je po okyselení stabilní.  Kondenzované taniny I: na mikroskopické sklíčko se umístí dva vzorky. Jeden vzorek se zvlhčí 2 kapkami 1% roztoku vanilinu v 90% etanolu. Přebytek činidla se odstraní filtračním papírem a k oběma vzorkům se přidají 2 kapky koncentrované HCl. Tmavočervené zbarvení oznamuje přítomnost kondenzovaných taninů (Obr. 5-12).  Kondenzované taniny II: do skleněné zkumavky se odměří 2,4 ml okyseleného n-butylalkoholu připraveného smísením 95 ml n-butylalkoholu a 5 ml 37% HCl, přidá 72 se 5 mg vzorku usně. Následně se přikápne 40 µl 2% roztoku (FeNH4(SO4)2·12H2O) ve 2N HCl. Směs se po dobu 50 min udržuje při 100 °C. Vývoj červeno-oranžového až karmínového produktu indikuje přítomnost kondenzovaných tříslovin (Obr. 5-13).  Hydrolyzovatelné taniny – gallotaniny: dva vzorky se umístí na mikroskopické sklíčko. K jednomu vzorku se přidá kapka 2N H2SO4. Po třech minutách se odstraní přebytečné činidlo filtračním papírem. Ke stejnému vzorku se přidají 2 kapky 0,7% (w/v) roztoku rhodaninu v 99% etanolu (methanolu). Po 5 min se odstraní přebytečné činidlo filtračním papírem. K oběma vzorkům se přidá kapka 2N KOH. Růžové až červené zbarvení je způsobeno přítomností kyseliny gallové (vznikla kyselou hydrolýzou hydrolyzovatelných taninů).  Hydrolyzovatelné taniny – ellagotaniny: ke 2 ml pyridinu ve skleněné zkumavce se přidá 5 mg vláken, následně se přidá 150 µl 37% HCl a směs se zahřeje na 30 °C. Po 5 min se přidá 150 µl 1% (w/v) NaNO2 ve vodě. Směs se udržuje 20 min při 30 °C. Vznik modrého zabarvení indikuje přítomnost ellagotaninů (Obr. 5-14). Obr. 5-11:Důkaz rostlinných třísliv [GV] Obr. 5-12: Důkaz kondenzovaných tříslovin I [GV] Obr. 5-13:Důkaz kondenzovaných tříslovin II [GV] Obr. 5-14: Důkaz ellagotaninů [GV] 73 5.1.3 Analytické instrumentální metody [12, 25]  Chromatografické metody o HPLC – aminokyselinová analýza (změny v primární struktuře kolagenu), přítomnost a typ rostlinného třísliva o Gelová permeační chromatografie o GC-MS – rozkladné produkty kolagenu  Elektromigrační separační metody o 2D elektroforéza – změny v izoelektrickém bodě a molekulové hmotnosti ko- lagenu  Metody termické analýzy o Termická mikroskopie – teplota smrštění o DSC – teplota denaturace a změna entalpie o Další – TA, DTA, DTMA (dynamická termomechanická analýza)  Spektroskopické metody o FTIR spektroskopie – změny konformace sekundární struktury kolagenu o FT Ramanova spektroskopie – sekundární uspořádání kolagenového řetězce o Kolorimetrie – změna barevnosti o EPR spektroskopie – spektroskopie elektronové paramagnetické rezonance – sledování vzniku, reakcí a rozpadu volných radikálů o NMR spektroskopie - změny aminokyselin  Elektronová mikroskopie o SEM – skenovací elektronová mikroskopie, morfologické změny struktury o TEM – transmisní elektronová mikroskopie, morfologické změny struktury Rentgenová fluorescenční spektroskopie – detekce prvků (hliník, draslík, vápník, chrom) 5.1.4 Fyzikálně mechanické vlastnosti Tyto vlastnosti souvisí do značné míry se strukturou usní a pergamenů. Vláknité uspořádání kolagenových řetězců dodává těmto materiálům dobré mechanické vlastnosti, zejména pevnost v tahu, tažnost a odolnost proti opakovanému ohybu. Závisí na tom, z jakého místa a jakým způsobem byly testované vzorky odebrány. Zkoušky se provádějí na vzorcích odebraných ve dvou směrech – rovnoběžně se hřbetem usně/pergamenu 74 a kolmo ke hřbetu usně/pergamenu – na speciálních přístrojích. Fyzikálně-mechanické vlastnosti se mění i s vlhkostí a teplotou testovaných materiálů, proto je ideální provádět je v klimatizované zkušebně. Kondicionování vzorků před měřením (23 °C, 50% relativní vlhkosti) je nutností. Pevnost v tahu a tažnost Podstatou zkoušky je jednoosé namáhání zkušebního tělesa tahem. Vlákna se protahují, narušují se jejich vzájemné spoje, až se nakonec přetrhnou. Pevnost v tahu je největší dosažená síla při zkoušce tahem vztažená na jednotku plochy počátečního příčného průřezu pracovní části zkušebního tělesa. Tažnost se stanoví současně s pevností v tahu. Je to poměrné prodloužení počáteční délky pracovní části zkušebního tělesa při jeho přetržení. Tažnost kolagenních materiálů se výrazně mění podle místa, odkud byl odebrán vzorek. Nejvyšší tažnost prokazují vzorky ze slabin a vazu, nejméně jadrná část usně (zadek, hřbet a žebra). Další zkoušky Pro posouzení vhodnosti kolagenních materiálů pro některé výrobky, jako jsou knižní vazby nebo funkční řemeny, je vypovídající zkouškou stanovení odolnosti vůči opakovanému ohybu, index praskání. Dalšími důležitými fyzikálně-mechanickými zkouškami jsou zdánlivý modul pružnosti v tahu usně při prodloužení, torzní tuhost a zdánlivý modul pružnosti ve smyku usně a deformační vlastnosti při vydutí usní. [10] 5.1.5 Určení stupně poškození Smyslově Oranžovo-červené zbarvení třísločiněné usně indikuje red rot (kyselé poškození). Jemným třením povrchu usně se zjistí, zda uvolňuje práškovité částice nebo zda je tuhá. Poškození red rot má i charakteristický kyselý zápach. Chemické testy Chemické testy usní jsou také definovány v příslušných normách. Z historických materiálů lze však odebrat jen limitované množství vzorku. Wouters [39] popisuje analytické schéma pro určení těkavých látek (hlavně vlhkost), teplotu smrštění, pH, obsah aniontů jako síranů, chloridů, dusičnanů a fosforečnanů, typu a obsahu taninů, obsahu tuku a obsahu kationtů jako hliník, chrom, železo. Na tyto 75 analýzy se vyžaduje vzorek menší než 200 mg. Stárnutá usně je velmi heterogenní, a proto lze dojít u jednotlivých vzorků k velkým odchylkám. Toto analytické schéma je založeno na instrumentálních metodách jako HPLC a atomová absorpční spektroskopie. 5.1.6 pH Měření pH pevných látek je problematické, a i v tomto případě se vlastně měří pH vodného extraktu. Získaný výsledek závisí na koncentraci iontů v extraktu, který je určen obsahem vody užité k extrakci daného množství pevné látky. K získání reprodukovatelných výsledků je nutné pevně stanovit poměr vzorku k vodě. To bylo mezinárodně definováno jako 5 g usně k 100 ml vody. Jen zřídka je možné získat historický vzorek této velikosti, ale podobné výsledky byly získány i z menších vzorků při zachování tohoto poměru. Při užití standardní skleněné elektrody je možné snížit velikost vzorku na 0,25 g extrahovaných 5 ml vody a nyní jsou dostupné mikroelektrody, které mohou měřit např. extrakt připravený ze vzorku 0,025 g extrahovaného v 0,5 ml vody. Ve zmíněném Woutersově schématu byl 1 g usně extrahován 50 ml vody. Výsledky získané touto metodou byly o 0,4 jednotky vyšší než výsledky získané standardní metodou. Poškození red rot vzniká působením silných kyselin na rostlinně činěné usně, zvláště na činěné kondenzovanými taniny. Tyto silné kyseliny, hlavně kyselina sírová, mohly být k usním přidávány během výroby nebo byly tvořeny In situ z oxidu siřičitého absorbovaného ze znečištěné atmosféry. Jestliže standardní extrakt z rostlinně činěné usně má pH vyšší než 3,2, není pravděpodobné, že useň obsahuje takové množství silných kyselin, které by způsobilo poškození red rot. Useň s pH pod 2,8 je zřejmě takto poško- zená. V České republice se pro měření pH kolagenních materiálů v konzervátorské a restaurátorské praxi běžně používá pH metr s dotykovou elektrodou, která se přiloží na kapku destilované vody na povrchu testovaného materiálu. Tímto způsobem se však, jak bylo vysvětleno výše, měří pH povrchové vrstvy, a ne materiálu v celé jeho tloušťce. 5.1.7 Obsah síranů[6] Přítomnost síranů v usních je spojena s přítomností, nynější nebo bývalou, kyseliny sírové. Obsah síranů v usni se obecně určuje gravimetricky přidáním chloridu barnatého k vodnému roztoku a zvážením množství sraženého síranu barnatého. Mnoho usní ob- 76 sahuje pouze malé množství síranů, takže k získání výsledků je třeba velký vzorek. Alternativní metody, jako je volumetrie (odměrná analýza) nebo aniontová chromatografie, požadují daleko menší vzorky. 5.1.8 Obsah tuků Oleje a tuky, které jsou přidávány ke kůži během jejího zpracování, mají chránit vlákna před slepením během sušení a poskytnout jí požadovanou měkkost a pružnost. Mohou být aplikovány jako pasta k teplé, mokré kůži a impregnovat strukturu vláken, nebo jsou aplikovány ve formě emulze v likrovacím procesu, který byl zaveden na konci 19. století. Když usně stárnou, stávají se tvrdými, křehkými a nepoddajnými. Současně se snižuje obsah materiálů, které se mohou extrahovat organickými rozpouštědly. Lze předpokládat, že tuk přidaný během výroby stárnutím mizí. Metody k určení obsahu tuku v materiálu zahrnují extrakci vzorků usně organickými rozpouštědly jako je petrolether, n-methan nebo dichlormethan v Soxhletově přístroji. Požadované množství vzorku je velké. Alternativní metoda používá plynovou chromatografii/hmotovou spektrometrii. 5.1.9 Obsah vlhkosti Obsah vlhkosti kolagenního materiálu se zjišťuje gravimetricky. Zkušební vzorek se vysuší do konstantní hmotnosti a rozdíl hmotnosti vzorku před a po sušení je pokládán za hmotnost vlhkosti. Nové usně obsahují při 20 °C a 65 % relativní vlhkosti asi 14 % vlhkosti. Staré, poškozené usně jí obvykle obsahují méně, asi 10 %. Je obecně zjištěno, že poškozené usně absorbují a desorbují méně vlhkosti a pomaleji než nové usně. Výjimkou jsou degradované usně obsahující hygroskopické produkty štěpení. 5.1.10 Mikroskopické metody stanovení poškození kolagenních materiálů [40] 77 Odhad soudržnosti vláken Zkouška se používá pro pergamen i pro činěné materiály (Obr. 5-15). Obr. 5-15: Příprava ke zkoušce soudržnosti materiálu a pro měření Ts mikroskopicky [MS] Z rubu zkoumaného kolagenního materiálu se tupou hranou skalpelu uvolní několik vláken a posouzením jejich soudržnosti a práškovatění se odhaduje stav jeho poškození. U vzorku se hodnotí podíl zastoupení vláken a prachových částic a jejich velikost. Velmi poškozené usně jsou typické vysokým podílem práškovitých částí a krátkými vlákny. Useň v tomto stavu se snadno smrští ve styku s vodou nebo dokonce s vysokou vzdušnou vlhkostí, proto u ní nelze použít konzervační zákrok založený na použití vody. Vyšší citlivosti metody lze tedy dosáhnout, jestliže se uvolněná vlákna smočí kapkou vody a nechají na vzduchu volně vyschnout. Výsledky zkoušky lze posuzovat s pomocí lupy, mikroskopu, případně i bez veškerých pomůcek pouhým okem. Podle výsledků této zkoušky lze testovaný materiál rozdělit na tři třídy: 78 Třída č. 1 - makro Třída č. 1 – mikro Popis Vlákna jsou dlouhá, soudržná, jejich zastoupení je relativně větší než zastoupení prachových částic. Materiál je v dobrém stavu. Třída č. 2 - makro Třída č. 2 - mikro Popis Zastoupení soudržných vláken a prachových částic je stejné, vlákna jsou kratší než u třídy č. 1. Po namočení vláken a uschnutí není pozorováno jejich smrštění. Materiál je mírně degradova- ný. Třída č. 3 - makro Třída č. 3 - mikro Popis Zastoupení vláken je relativně menší než zastoupení prachových částic a jsou ještě kratší než u třídy č. 2, případně zcela ztrácí soudržnost. Po smočení dochází k jejich smrštění. Materiál je silně degradova- ný. 79 Teplota smrštění Molekuly kolagenu jsou molekuly vysoce organizované. Tuto organizovanost ztrácejí, jestliže jsou zahřáty ve vodě na 58-68 °C, kdy se uvolní příčné vazby (vodíkové můstky) mezi jednotlivými řetězci v trojšroubovici kolagenu, a molekuly kolagenu se smršťují (Obr. 5-16: Vlákna před smršťováním, zvětšení 40xObr. 5-16 - Obr. 5-19). Obr. 5-16: Vlákna před smršťováním, zvětšení 40x [MS] Obr. 5-17: Začátek smršťování, zvětšení 40x [MS] Obr. 5-18: Vlákna během smršťování, zvětšení 40x [MS] Obr. 5-19: Vlákna po kompletním smrštění, zvětšení 40x [MS] Když dojde k vnesení dalších příčných vazeb do kolagenu, například při činění při výrobě usní, zvýší se původní teplota smrštění nečiněné čerstvé kůže, která je asi 58-64 °C, až na 87 °C u třísločiněných a nad 100 °C u chromočiněných usní. Teplota smrštění nového pergamenu připraveného tradičním způsobem bez dočiňování je asi o 10 °C nižší než teplota smrštění surové čerstvé kůže, tedy asi 57 °C. 80 Vztah teploty smrštění a chemického poškození usně Rozpad přirozeně poškozených usní je způsoben kyselým hydrolytickým a oxidativním štěpením, která jsou konkurenční a současně se doplňují a vzájemně ovlivňují. Analýzou přirozeně zestárlých usní bylo zjištěno, že teplota smrštění velmi dobře odráží změny v rozdělení aminokyselin způsobené oxidací (tj. snížení obsahu lysinu, argininu, hydroxylysinu a zvýšení obsahu asparaginu a glutaminu) i chemické štěpení taninů, přítomnost rozpustných síranů a vodíkových iontů, které jsou připisovány hydrolytickému poškození. [32] Chemické štěpení nepůsobí u pergamenů, na rozdíl od činěných usní, práškovatění vláken. Při zahřátí ve vodě nebo dokonce při přímém kontaktu s vodou při pokojové teplotě může ale docházet ke ztrátě uspořádané vláknité struktury a k tzv. želatinizaci. Přibližné hodnoty Ts některých nepoškozených kolagenních materiálů (Tab. 5-1): Tab. 5-1: Ts vybraných druhů nepoškozených usní DRUH ČINĚNÍ  Ts [°C]  Nečiněná kůže  58–65  Vápnem loužený kolagen  50–60  Pergamen  55–64  Tukové činění  50–63  Formaldehydové činění  63–73  Třísločinění ‐ hydrolyzovatelné  75–80  Třísločinění ‐ kondenzované  80–85  Bílé hlinitočiněné usně  49–63  Chromočinění   100–105  Standardní metoda měření teploty smrštění podle normy: Význam znalosti teploty smrštění pro hodnocení usně je všeobecně znám již dlouhou dobu. Počáteční teplota smrštění usní hraje významnou úlohu v trvanlivosti a rychlosti poškozování usní: vyšší počáteční teplota smrštění znamená vyšší fyzikální a chemickou stabilitu a tím i vyšší ochranu vůči poškození materiálu. V Čechách se stanovuje podle normy ČSN EN ISO 3380 ve speciálním zkušebním přístroji. Značnou nevýhodou této tradiční metody jsou rozměry zkušebního tělesa 50 x 3 mm. Proto byla vypracována modifikace stanovení teploty smrštění mikroskopicky. [32, 40] 81 Mikroskopická metoda stanovení teploty smrštění K měření teploty smrštění mikroskopickou metodou je nutný mikroskop a elektricky vyhřívaný stolek, jehož chod lze kontrolovat (Obr. 5-20). Skutečnou teplotu na používaném mikroskopickém sklíčku, které se klade na vyhřívaný stolek, je třeba přeměřit dotykovým teploměrem nebo kalibrovat proti látce se známým bodem tání (např. azobenzen, bod tání 68 °C a benzil, bod tání 95 °C). Obr. 5-20: Měření teploty smrštění: řídící jednotka, topný stolek a mikroskop [MS] Příprava vzorku Vzorek vlákna z rubové strany materiálu o hmotnosti cca 0,3 mg je na 10 minut namočen do destilované vody, rozvlákněn tupou hranou skalpelu jako u zkoušky odhadu soudržnosti vláken, umístěn na mikroskopické konkávní sklíčko, překryt destilovanou vodou a krycím sklíčkem. Měření se může provádět jen s několika vlákny, ale takový vzorek neposkytne výsledek vypovídající o celkovém poškození materiálu. Jestliže byl kolagenní materiál ošetřen oleji, tuky nebo vosky, tyto látky by měly být odstraněny promytím vláken v acetonu, protože by mohly ovlivnit měření. Sklo se vzorkem je umístěno na stolek pod mikroskop a zahříváno rychlostí 2 °C za minutu. Rychlost zahřívání stolku má vliv na naměřenou teplotu smrštění: změna rychlosti z 0,5 na 4 °C za minutu zvýší naměřenou teplotu smrštění o 3 – 4 °C. Proto se užívá konstantní rychlosti 2 °C za minutu. Smršťování je pozorováno při čtyřicetinásobném zvětšení. Provádějí se nejméně dvě měření stejného vzorku, v případě odchylky větší než 2 °C se provede třetí měření a v úvahu se berou dva výsledky, které jsou si bližší. 82 Průběh smršťování Fyzikální stav vzorku během zvyšování teploty se popisuje třemi teplotními intervaly (metoda School of Conservation z Kodaně, užívaná v mezinárodních projektech STEP, ENVIRONMENT, MAP a IDAP): A – Smršťovací aktivita je pozorována v jednotlivých vláknech. B – Smršťovací aktivita v jednom vláknu je bezprostředně následována smršťovací aktivitou v druhém vláknu. C – Nejméně dvě vlákna prokazují smršťovací aktivitu souběžně. Počáteční teplota tohoto intervalu je označována jako teplota smrštění. Pozorované smršťování má ideální průběh: nulová aktivita – A1 – B1 – C – (B2) – (A2) – kompletní smrštění V praxi mohou některé intervaly úplně chybět. Např. když poškození vláken dosáhlo určitou úroveň – kolem teploty smrštění 30 o C – dochází většinou ke smrštění pouze v jednotlivých vláknech, intervaly B a C nejsou pozorovány. V některých případech není pozorován interval C, potom se za teplotu smrštění označuje počátek intervalu B1. Délka celkového intervalu smrštění, tj. mezi první a poslední známkou smrštění, značně kolísá. Odráží se tu rozdíly ve stabilitě materiálu způsobené  nejednotným stupněm poškození  nejednotným činěním  počátečním ošetřením materiálu. Přesnost stanovení závisí na dvou faktorech:  na vizuálním záznamu teploty, kterou může zkušený pozorovatel zapsat s přesností 0,1 °C  na větším nebo menším náhodném výskytu simultánní smršťovací aktivity, která se užívá ke stanovení teploty smrštění (rozlišení intervalu B a C). Změny teploty smrštění souvisí se změnami kolagenové struktury, činících látek, pH a skladovacích podmínek obecně. Protože teplota smrštění odráží velmi dobře stav usně i pergamenu jako celku, lze doporučit mikroskopické určení teploty smrštění jako metodu na testování stavu poškození historických objektů z kolagenních materiálů v praktické konzervaci i na testování trvanlivosti nových materiálů určených pro restaurátorské zákroky, knižní vazbu apod. 83 Mikroskopická analýza a formulář hodnocení pergamenů a činěných usní Pro potřeby výzkumného projektu IDAP byl vytvořen a během projektu užíván formulář „Parchment Assessment Report“, kam byla kromě obecných údajů o pergamenu a jeho vybraných vlastnostech uváděna i teplota smrštění měřená mikroskopicky a mikroskopická analýza vláken z vybrané oblasti pergamenu. Formulář lze s menším omezením použít i pro hodnocení činěných usní. [34] Mikroskopická analýza kolagenových vláken je nenáročná na přístrojové vybavení. Doplňuje vizuální hodnocení materiálu a dává informaci o poškození kolagenových vláken. Využitelnost získaných informací vzrůstá s rostoucí praxí. Testování usní a pergamenů nám před provedením konzervačního zákroku pomůže odpovědět na důležité otázky: • Z jakého druhu zvířete jsou pergamen nebo useň vyrobeny • Jak byly vyrobeny • Jak moc a jakým typem poškození jsou postiženy 1. Způsob odebrání vzorku – zda byl vzorek odřezán, vyvrtán nebo odškrábán. 2. Umístění vzorku ve struktuře pergamenu – zda většina vláken pochází z líce, rubu nebo vnitřní části vzorku. 3. Vzhled suchého vzorku – vzorek 1x1 mm nebo menší je umístěn na podložní sklíčko a pozorován pod mikroskopem při zvětšení 20 x – 40x.Zaznamenává se charakteristika povrchu: - Neprůhledný – opakní hladká s viditelnými vlákny - Neprůhledný – opakní se sklovitou vrstvou - Transparentní – ne pro činěné vzorky - Chlupatý povrch s trčícími vlákny - Trhliny v povrchu 4. Vzhled mokrého vzorku – ke vzorku na podložním sklíčku se přidá pár kapek destilované vody a vzorek se nechá úplně provlhčit. Zaznamená se charakteristika povrchu při zvětšení 20 x–40 x: - Hustá a soudržná vláknitá struktura - Hustá pouze s několika viditelnými vlákny 84 - Část vzorku se během pozorování smrštila - Celý vzorek se smrštil během pozorování - Část/většina vzorku získala vzhled jako želatina (zprůhlednění) – ne pro činěné vzorky - Část/většina vzorku ztrácí vláknitou strukturu - Celý vzorek ztratil vláknitou strukturu (vlákna již nejsou viditelná) - Zbytky přídavných látek, z povrchové kontaminace atd. - Části/celý vzorek se rozdělil do vrstev (vloček) 5. Jak snadno lze oddělit vlákna z mokrého vzorku Po charakterizaci za mokra se vzorek skalpelem rozdělí na lícovou a rubovou vrstvu a dále se hodnotí obě části. Po pěti minutách namočení vzorku ve vodě se preparačními jehlami oddělují jednotlivá vlákna. V případě, že se vlákna oddělují bez dotyku preparačních jehel, jedná se o snadné rozvláknění. Když musí být užita síla, jedná se o obtížné rozvláknění, případy mezi se hodnotí jako méně obtížné rozvláknění. Vlákna by měla být oddělena co nejvíce. Někdy se vzorek snadno rozdělí do částic a až po použití větší síly do vláken. Tento případ se zaznamená do poznámek. Doporučené zvětšení pro pozorování této části zkoušky je 10x – 60x. 6. Obsah vláken – vlákna se rozprostřou na mikroskopické sklíčko. Zaznamená se přibližný celkový počet vláken při zvětšení větším než 100x: - Méně než 10 - Mezi 10 a 20 - Více než 20 7. Charakteristika vláken – zaznamenává se pro dlouhá i krátká vlákna i částice. 8. Obsah - mnoho, málo, velmi málo, žádné 9. Popis: - Šroubovice:  Třepení – neporušená vlákna mají strukturu podobnou zakroucenému lanu s vlákny sestávajícími z menších vláken a základních vláken. Po porušení mohou vlákna trčet ven ze šroubovice (jako nitě u odřeného lana).  Štěpení – když se šroubovicová struktura rozvine, vlákno se štěpí. Štěpení může být patrné v různých stupních, od malého k úplnému rozvinutí. Lze zaznamenat umístění štěpení – konce či středy šroubovice.  Zploštění – celé vlákno nebo častěji jeho část (mezi šroubovicemi) mohou být široké a ploché. 85  Drsný (nerovný) povrch – povrch vláken se může jevit jako hladký nebo s viditelnou strukturou povrchu, ale někdy povrch vypadá více nerovný, hrubý a odřený. K pozorování je často potřebné větší zvětšení.  Praskliny – na povrchu vlákna.  Smrštění – smrštěná vlákna mají charakteristický vzhled, více zkroucená (stočená) a deformovaná, zbotnalá a silnější.  Svazky – může být obtížné nebo nemožné oddělit vlákna ve vodě. Někdy zůstanou tyto svazky neoddělených vláken nebo částí vláken (mohou mít vzhled želatiny nebo být částečně rozpuštěné). - Vzhled želatiny – při oddělování vláken jehlami jsou někdy lepkavá jako gel.  Rozpuštěná – když jsou vlákna částečně nebo zcela proměněná v hmotu podobnou želatině, a dokonce se rozpouští ve vodě. 86 6 BIOLOGICKÁ KOROZE A DESINFEKCE Biologická koroze je poškození materiálů mikroorganismy (plísně a houby), hmyzem a někdy i hlodavci. Dezinfekci (zneškodňování mikroorganismů) a dezinsekci (zneškodňování hmyzu) lze obecně provádět chemickými a fyzikálními metodami nebo jejich kombinací. Byla vyvinuta široká škála chemických prostředků, které se liší šetrností k materiálům, svou účinností a také škodlivostí pro člověka a životní prostředí. Při nesprávném výběru prostředku může dojít k vážnému poškození historického předmětu (změna barvy, složení, denaturace bílkovin atd.). Přehled desinfekčních prostředků viz Příloha 3: Přehled desinfekční prostředků. Použití dezinfekčních prostředků k likvidaci plísní je v konzervátorské praxi nevyhnutelné, přestože největší snaha by měla směřovat k rozšíření preventivní péče a zajištění optimálních podmínek pro uložení. Chemické ochranné prostředky (biocidy) je možné aplikovat na předměty formou roztoků, kdy je účinná látka rozpuštěná ve vhodném rozpouštědle, nebo ve formě aerosolů, kdy účinná látka – kapalina, je rozptýlená v plynu anebo přímo použít účinnou látku v plynné fázi - tzv. plynování (fumigace). Kapalné biocidní látky se aplikují na předmět pomocí tampónů, nátěrem, nebo přímo ponořením předmětu do roztoku. Tento způsob v sobě skrývá řadu nebezpečí pro ošetřovaný materiál, např. botnání materiálu, poškození písma atd. Poněkud šetrnější metodou je postřik předmětu aerosolem. Předmět přichází do styku s menším množstvím kapaliny než v případě ošetření kapalnými biocidy. Plynování je metoda, při níž účinná látka působí ve formě par nebo plynu. V hermeticky uzavřeném prostoru se vytváří atmosféra, která je pro biologické škůdce toxická. Tato metoda zajišťuje usmrcení biologických škůdců, nikoli však dlouhodobou ochranu proti nim. Po ukončení plynování je třeba ošetřený předmět uložit do nekontaminovaného prostření, protože, jak již bylo řečeno, plynování je pouze likvidační zásah a neposkytuje předmětu dlouhodobou ochranu. Výhoda této metody spočívá v tom, že nedochází k přímému styku ošetřovaného materiálu s rozpouštědlem, což je v řadě případů výhodné. [41] Obecně tyto přípravky: 1. Musí mít dostatečnou mikrobiální/baktericidní/fungicidní účinnost 2. Nesmí negativně měnit vlastnosti desinfikovaného předmětu ani během stárnutí 3. Nesmí měnit negativně vlastnosti konzervačních prostředků, do kterých jsou při- dávány 87 4. Nesmí být toxické pro člověka V konzervátorské praxi se nejčastěji k desinfekci (nejen usní, ale i většiny ostatních materiálů) používají alkoholy. Ethanol se obecně k desinfekci používá již od počátku 20. století. Jako nejvhodnější byly zjištěny koncentrace v rozmezí 50 – 90 % spíš než koncentrovaný alkohol. Alkoholy se považují za desinfeciens s nespecifickým účinkem. Hlavní antimikrobní účinek je způsoben koagulací a denaturací bílkovin buněčné stěny, cytoplazmatické membrány i bílkovin obsažených přímo v cytoplazmě. Děj probíhá pouze při určité koncentraci, proto vodné roztoky alkoholů vykazují mnohem lepší účinky na mikroorganismy než čistý alkohol. Alkoholy mají vliv i na lipidy obsažené v membránách13 . Alkoholy tedy narušují buněčnou stěnu a cytoplazmatickou membránu a následně dochází ke zhroucení buněčného metabolismu. Alkoholy jsou účinné proti vegetativním formám bakterií (i mykobakterií), virům i plísním. Způsobují sice inhibici enzymů potřebných ke klíčení (germinaci), ale tento děj je reversibilní. Po odstranění alkoholů z prostředí může znovu dojít ke klíčení spor. Alkoholy tedy nemají účinek sterilizační, ale pouze dezinfekční. Míra rezistence plísní vůči alkoholům je dána především stavbou buněčné stěny (složení, tloušťka, porozita) a cytoplazmatické membrány. [42] Plísně (spadají do podskupiny hub) vyžadují k vývoji O2 (jsou aerobní) a uvolňují CO2. Jejich rozkladná činnost je závislá především na přítomnosti organických látek ve formě cukrů, tuků a bílkovin. Mohou se rozrůstat jak na povrchu napadeného materiálu, tak i v jeho vnitřních vrstvách14 . Do okolního prostředí vylučují enzymy, pomocí nichž se rozkládají organické látky. Houby vyžadují kyselejší pH materiálu (4,5 – 7) zatímco bakterie vyžadují pH neutrální, případně slabě alkalické. Přítomnost plísní je ovlivněna především relativní vlhkostí, přítomností kyslíku a kyselejším pH. Vliv světla nemá na růst plísní výraznější vliv. [43] U kolagenního materiálu se nejčastěji setkáváme s plísněmi rodu Aspergillum a Pe- nicillinum. Přípravky používané k desinfekci usně jsou většinou založeny na alkoholech (samotných i jejich kombinacích). Výhodou vypařovacích fungicidů (páry alkoholu) je okamžitá dekontaminace a usmrcení zárodků plísní. Nicméně alkoholy neposkytují dlouho- 13 Způsobují změny propustnosti membrány, případně ji rozpouští. 14 To ovlivňují strukturální vrstvy a dostupnost O2. 88 dobé ošetření. Alkoholem ošetřené předměty je v případě archeologie potřeba okamžitě dále zpracovat. V případě historických předmětů je nutné tyto umístit v podmínkách nepříznivých pro vývoj plísní. Někdy je tedy potřeba dlouhodobá aktivní antimikrobní ochrana, kdy netěkavá biocidní látka je vpravena do materiálu. Často využívaný Septonex15 , patří mezi kationaktivní povrchově aktivní látky (PAL), které se dobře rozpouští v kyselém, neutrálním i zásaditém prostředí. Při aplikaci PAL do konzervačních roztoků, může dojít k nežádoucím reakcím (např. vodné disperze s anionaktivním emulgátorem mohou přidáním Septonexu koagulovat) Na vlákna se záporným nábojem (celulózová i kolagenová) se kationaktivní povrchově aktivní sloučeniny intenzivně váží a kinetika procesu je velmi rychlá. Kvarterní amoniové soli vykazují značné změkčující účinky na vlákna a jsou často aplikovány jako změkčující přípravky. Většina těchto přípravků vykazuje silné antimikrobní účinky a používají se i jako fungistatika. Antimikrobní účinnost je založena na silné adsorpci PAL na povrch buněk mikroorganismů, jejichž sorbovaný film brání respiračním funkcím orgánůtěchto organismů. Z výzkumů vyplývá, že antimikrobní účinnost Septonexu proti plísním ve formě vodně-ethanolových roztoků, je dostatečná při koncentraci 2 – 5 %. Nicméně dochází ke zhoršení mechanických vlastností a ke snížení pH u papírů, a proto jej nelze doporučit jako dlouhodobý dezinfekční prostředek pro papír. Nicméně je možné ho použít jako dlouhodobou antimikrobní ochranu při přípravě škrobu nebo pergamenových lepidel. Roztoky Septonexu lze použít pro okamžitou desinfekci s následným trojím promytím. [44] K dekontaminaci plísní a dalších mikroorganismů je možné použít více postupů. Jako nejúčinnější se ukazuje využití vypařovacích biocidů. Jedná se o uzavření ošetřovaného předmětu v prostředí nasyceného parami alkoholu nebo jiného biocidu po dobu alespoň 24, respektive 48 hodin. Dále je možné ošetřované předměty otírat nebo krátkodobě máčet v biocidu. Z výzkumů vyplývá, že otírání ani krátkodobé máčení (do 10 min) v alkoholech neredukuje plísňovou kontaminaci. Je to způsobeno tím, že kontakt alkoholu se zárodky plísní je příliš krátký, protože alkohol velmi rychle vyprchá. Je potřeba předměty vystavit dlouhodobějšímu působení alkoholů. [45] Průběh jednotlivých postupů je uveden níže 15 N-(2-kabetoxy-pentadecyl)-trimethyl-amonium bromid, patří mezi soli kvarterních amoniových slou- čenin 89 Desinfekce vypařovacími biocidy Nejčastěji se k desinfekci využívají páry alkoholů (obvykle n-butylalkoholu, ethanolu, iso-propylalkoholu, n-propylalkoholu), páry o-fenyl-fenolu, (Preventol O, Dowcide), p-chlor-m-kresolu, thymolu (výrobce Spolana Neratovice), viz Příloha 1: Přehled základních AMK kolagenu AMK  Zkratka  Vzorec Obsah AMK Zkratka Vzorec  Obsah Glycin  Gly  O NH2 OH 26,5  Alanin  Ala  O NH2CH3 OH 8,7  Prolin  Pro  O NH OH 17,5  Valin  Val  O NH2 CH3 CH3 OH   Hydroxypro‐ lin  Hyp  O NH OH OH 14,4  Fenylala‐ nin  Phe  O NH2 OH 1,0  Leucin  Leu  O NH2 CH3 CH3 OH 7,1  Cystin  Cys  O NH2 SH OH   Serin  Ser  O NH2 OH OH 4,3  Histidin  His  O NH 2 N NH OH 0,6  Arginin  Arg  NH O NH NH2 NH2 OH 8,4  Lysin  Lys  O NH2 NH2 OH 5,9  90 K. aspara‐ gová  Asp  OH OH NH2 O O 3,5  K gluta‐ minová    O O OH OH NH2 5,7  91 Příloha 2: Druhy usní Obr. 9-1: Hovězina – líc, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-2: Hovězina – detail + velikost pórů, zvětšení 80x [GV] 92 Obr. 9-3: Hovězina – detail + velikost pórů, zvětšení 80x [GV] Obr. 9-4: Hovězina - příčný řez, zvětšení 20x [GV] 93 Obr. 9-5: Teletina - líc + velikost pórů, zvětšení 80x [GV] Obr. 9-6: Teletina - příčný řez, zvětšení 50x [GV] 94 Obr. 9-7: Teletina - líc, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-8: Teletina - příčný řez, zvětšení 20x [GV] 95 Obr. 9-9: Skopovice - líc + velikost pórů, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-10: Skopovice - příčný řez, zvětšení 50x [GV] 96 Obr. 9-11: Skopovice - líc, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-12: Skopovice - líc, zvětšení 20x [GV] 97 Obr. 9-13: Vepřovice - líc + velikost pórů, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-14: Vepřovice - příčný řez, zvětšení 20x [GV] 98 Příloha 3. Páry alkoholů, jsou účinné biocidy proti plísním i baktériím. Neovlivňují odstín ošetřovaných archiválií ani jejich fyzikální vlastnosti. Z hlediska bezpečnosti pro materiály je z nich nejvhodnější butanol. Je možné ho použít také při ošetřování listin opatřených pečetěmi z šelaku a z vosku s příměsí pryskyřic. Rovněž nepoškozuje většinu razítek a inkoustů a je použitelný i pro kožené materiály. Bylo zjištěno, že při dodržení určitých podmínek (hermeticky uzavřený prostor, 80 – 96% roztok butanolu, doba působení 48 h, teplota 25 °C) dochází k usmrcení jak vegetativních forem plísní tak i jejich spor. Je sice zdlouhavější (v závislosti na tloušťce), ale nedochází ke vnášení dalších látek do usně. O-fenyl-fenol se převážně používá pro aplikaci na papír, pergamen a kožené vazby. Thymol jako vypařovací fungicid je vhodný pro objekty, u nichž se neprojeví případná barevná změna (třísločiněné usně a dřevo). Po dezinfekci thymolem je nutné některé materiály, zejména pergameny, větrat. P-chlor-m-kresol je poměrně šetrný prostředek, takže se může použít i pro tak citlivé materiály jako je pergamen, případně jiné materiály v bílých nebo světlých odstínech, protože neovlivňuje jejich barevnost. [41] Provádí se ve vzduchotěsně uzavřeném prostředí, kam se kromě předmětu umístí nádobka s alkoholem nebo jiným biocidem. Hermeticky uzavřená nádoba by měla být v prostředí o teplotě 25 °C. Po uzavření nádoby dojde k prosycení parami v celém objemu nádoby i předmětu v ní umístěném (Obr. 6-1) Předmět se v nádobě nechá alespoň 48hodin. průběžně by měla být kontrolována teplota i vlhkost. Po vyjmutí z nádoby se useň nechá odvětrat v digestoři nebo na dobře větraném místě. [24, 46] Desinfekce toxickými plyny Obr. 6-1: Příklad vzduchotěsně uzavřené nádoby - ve spodní části nádobka s vypařovacím biocidem, v horní části nádoby desinfikovaný předmět [GV] 99 Práce s dezinfekčními plyny – formaldehydem, ethylenoxidem a methylbromidem, podléhá přísným hygienickým a bezpečnostním předpisům, takže je lze aplikovat jen na specializovaných pracovištích. Formaldehyd je plyn, který se dobře rozpouští ve vodě – přípravek Formalin. Má vysoký biocidní účinek, ale nelze jej doporučit pro ošetření pergamenu. V konzervátorské praxi se někdy používají páry formaldehydu z Formalinu nebo z tablet paraformaldehydu k dezinfekci prostorů, dřeva a textilu. Působí pouze povrchově, jeho účinnost je možné zvýšit evakuací prostoru. Zůstává poměrně dlouhou dobu zadržen v materiálu, který se musí odvětrávat. Ethylenoxid proniká pórovitými materiály a ovlivňuje je velmi málo. Proto se často využívá v archívech a v knihovnách pro dezinfekci fondů. Pracoviště používající ethylenoxid je vybudované např. v Národním archivu v Praze na Chodovci nebo v Technickém muzeu v Brně. Methylbromid je účinný jak pro dezinfekci, tak pro dezinsekci. [41] Postřik a natírání Aplikace biocidu postřikem nebo natíráním nejjednodušší a nejrychlejší. Lze použít vhodně naředěné alkoholy a další i komerční přípravky. Nevýhodou může být přítomnost vody a jiných látek, které sorbují do materiálu a jejichž účinek na ně může být negativní. Přípravek se jednoduše rozprašovačem nastříká na povrch předmětu. Takto ošetřené předměty je vhodné okamžitě uzavřít do zipového PE sáčku nebo vložit mezi filtrační papíry prosycené alkoholem nebo použitým biocidem a zatížit. Bude tak docházet k dlouhodobějšímu kontaktu plísní s biocidem. Postřik a natírání nejsou tak účinné, protože dochází k velmi rychlému vypaření účinné látky, která se nestihne dostat dovnitř materiálu. [45, 47] Máčení v desinfekčním prostředku Provádí se pouze u předmětů, které to dovolují. V případě využití alkoholů je potřeba předmět ponořit do 80% roztoku alkoholu alespoň na 1 h a následně zatížit mezi filtračními papíry. K máčení je možné použít i Ajatin. Ten se často používá při dlouhodobějším uložení. [45] Desinsekce 100 Pro dezinsekci hmyzu se mohou použít různé metody: mechanické, fyzikální, biologické a chemické. Mechanická dezinsekce zahrnuje sběr a ničení hmyzu, instalaci pastí a lapačů a hubení hmyzu pomocí čistících strojů, nejčastěji vysavačů. Dezinsekce fyzikální zahrnuje působení nízkých nebo vysokých teplot, záření a tlaku, případně jejich kombinaci. Fyzikální metody však nejsou obecně použitelné pro všechny materiály. Pro usmrcení dřevokazného hmyzu se v současné době používá rovněž gama-záření, jehož zdrojem je radioaktivní izotop 60Co. Gama záření je pro dezinfekci archiválií nevhodné, protože je poškozuje. Chemická dezinsekce je nejčastěji užívanou metodou pro hubení škodlivého hmyzu. Tzv. insekticidy se aplikují ve formě roztoků, nejčastěji postřikem. Fumiganty jsou insekticidy, které se používají v plynném stavu. Jsou vysoce účinné pro všechny škůdce, ale jedovaté i pro teplokrevné živočichy. Jejich používání je proto značně složité a mohou s nimi pracovat pouze speciálně školení pracovníci. Nejvýznamnějšími fumiganty jsou kyanovodík, fosfan, sulfurylforid, methylbromid a ethylenoxid. Kyanovodík a fosfan (fosfin) se používají pro plynování historických budov (kostely, knihovny atd.), které obsahují dřevo napadené dřevokazným hmyzem. Sulfurylflorid se používá především v zahraničí. Využívá se opět pro dezinsekci celých budov. Methylbromid a ethylenoxid byly diskutovány výše. Kromě výše zmiňovaných toxických plynů se pro plynování začínají aplikovat i tzv. inertní plyny (dusík, argon a oxid uhličitý), které nejsou toxické. Princip úhynu hmyzu v atmosféře inertního plynu s nízkým obsahem kyslíku spočívá v paralýze nervového systému a kolapsu dýchání. Výhoda dusíkové N atmosféry spočívá v tom, že při použití vhodné relativní vlhkosti nedochází k poškození materiálu památkových objektů. Je vhodná i pro tak citlivé materiály jako jsou pigmenty. N je netoxický plyn, není příliš drahý a snadno se aplikuje, proto je dobrou alternativou k toxickým fumigantům. Plynování se provádí v plynovacích komorách nebo ve speciálních foliích, které nepropouští plyn. Aby došlo k zahubení hmyzu, doporučuje se snížit koncentraci O2 až na 0,1 % (obvykle 0,3 – 1 % při různé RH) a udržet ji po celou dobu aplikace. Během procesu plynování je nutné inertní plyn zvlhčovat, aby nedošlo k poškození materiálů vysušením. Zvlhčování N se provádí H2O nebo roztokem H2O – glycerol. 101 Působení N atmosféry pro památkové objekty bylo vyzkoušeno na pergamenu, knihách, textilu, dřevě a barevných vrstvách. Účinkem N atmosféry (při různých teplotách a relativních vlhkostech) se snižuje mikrobiální aktivita a dochází k úhynu brouků, larev, kukel a vajíček hmyzu. Na bakterie je účinek této atmosféry zanedbatelný. Pro památkové objekty se doporučuje použití N atmosféry při koncentraci O2 v rozmezí 0,5 – 1 %, při teplotě 22 – 25 °C a relativní vlhkosti 40 – 45 %, s dobou expozice 3-4 týdny. Tato doba by měla být dostatečně účinná pro inhibici (zpomalení) mikrobiálního růstu a likvidaci hmyzu. Argon Ar je další inertní plyn používaný k hubení hmyzu v památkových objektech. Při porovnání účinku Ar a N atmosféry, se jeví Ar, jako účinnější Při použití Ar nedochází k poškození barevné vrstvy. Oxid uhličitý CO2 může být alternativou k ethylenoxidu. Je bezpečný vůči potravinám, je nehořlavý, nevýbušný, neexplozivní, je levný a snadno dostupný. CO2 netvoří depozity a nebezpečná residua. Pro plynování se používá 60% koncentrace CO2 ve vzduchu. CO2 usmrcuje všechna vývojová stádia hmyzu. Doba expozice závisí na druhu hmyzu a také na teplotě. Lze takto ošetřit celá řada citlivých materiálů, např. knihy s vazbou z usně nebo pergamenu, fotografie, textil, sušené květiny, dřevo, olejové malby, aj. Nevýhodou této metody je, že pro každý druh hmyzu musí být vytvořeny speciální podmínky plynování (délka expozice, koncentrace oxidu uhličitého). [41] 102 7 KONZERVACE KOLAGENNÍCH MATERIÁLŮ Účelem konzervace výrobků z kolagenních materiálů (usní a pergamenů) je zpomalit procesy stárnutí bez omezení funkční a estetické hodnoty předmětu. První fází konzervačního postupu je obvykle mechanické očištění předmětu, po kterém je teprve možno s předmětem manipulovat. V této fázi je nutno provést popis předmětu, dokumentující jeho původní stav. Jestliže jsou usně nebo pergameny napadeny mikroorganismy, což bývá důsledek nevhodných klimatických podmínek skladování, je nutné je před mechanickým čištěním dezinfikovat. Před volbou dalšího konzervátorského zásahu by měl být proveden odhad stupně degradace ošetřovaného materiálu, který určuje jeho citlivost k vodným roztokům konzervačních činidel. Při běžných konzervátorských a restaurátorských zákrocích, při kterých se užívají čistící a tukovací látky, které předměty vyrobené z usní za normálních okolností nemění, maximálně způsobí lehké ztmavnutí u třísločiněných objektů nebo mírné zažloutnutí u pergamenových, může dojít u předmětů z kolagenních materiálů citlivých na vodu k silnému nevratnému zežloutnutí až zhnědnutí (u bílých hlinitočiněných usní a pergamenů) nebo ztmavnutí až zčernání (u třísločiněných usní), ve vyšším stupni poškození ke zkřehnutí, smrštění a popraskání usně na části objektu nebo i celoplošně. Nečistoty, které nebylo možno odstranit mechanicky, se odstraní chemickým čištěním. Tím se obecně rozumí použití specifických, zpravidla tekutých nebo pěnových přípravků, které uvolní a odstraní špínu. Při čištění předmětů z usní se zpravidla jedná o vodný roztok látek majících detergenční účinek nebo o rozpouštědlo obsahující deter- genty. Další součástí konzervace předmětů z usní je doplnění lubrikačních složek do struktury tzv. tukováním. S ohledem na způsob čištění musí být tento základní postup konzervace dále modifikován. Z dosavadní praxe je známo, že například při čištění některých velmi starých třísločiněných usní tyto po použití vodného roztoku detergentů mohou po usušení ztvrdnout natolik, že následné tukování na tom nemůže mnoho změnit. Pro takové speciální případy je třeba použít alternativní postupy. 103 7.1 Konzervace vazebních usní a pergamenů 7.1.1 Historie konzervace usňových a pergamenových knižních vazeb v Národní knihovně ČR Zprávy o konzervaci historických vazeb z kolagenních materiálů jsou do 80. let minulého století v Národní knihovně řídké a nepřesné. Do roku 1979 spočíval způsob konzervace historických třísločiněných vazeb v mechanickém předčištění vazby, tj. zbavení prachu a mechanických nečistot, případně v předčištění pěnou vodního roztoku detergentů o nízké koncentraci. Po uschnutí očištěné vazby následovalo tukování mazací směsí. Tzv. „stará“ tukovací pasta se skládala ze stolního oleje, včelího vosku, karnaubského vosku, boraxu a hydroxidu sodného. Nejsou známy žádné údaje o váhovém či objemovém zastoupení jednotlivých složek. Tukovací pasta „nová“ se skládala z lanolinu, včelího vosku, cedrového oleje a hexanu. Z tohoto období se nezachovala dokumentace s přesnějším popisem způsobu ošetření kožených vazeb ani seznam ošetřených svazků. V 60. letech 20. století proběhla konzervace a dezinfekce části knižního fondu 2naftolem. Základem ošetření byla dezinfekce 2- naftolem v etylakoholu a acetonu, v některých případech byly použity i thymol, prací prášek Azur, chloroform, kyselina šťavelová a konzervační pasta, jejíž součástí byly amylacetát, žlutá vazelína, řepkový olej, karnaubský vosk a stearin. Podle záznamů bylo takto ošetřeno na 30 000 vazeb, seznam signatur ošetřených svazků však nebyl zachován. Takto nakonzervované vazby se vyznačují barevnými změnami pergamenových vazeb a vazeb z bílých vazebních usní (červenání až hnědnutí) na částech vystavených světlu a změknutím až houbovitostí a lepivostí vazebního materiálu. Bylo zřejmé, že ke konzervování historických knižních vazeb nelze přistupovat živelně, ale je nutné konzervační postupy a materiály důkladně vyzkoušet před jejich aplikací v praxi. V roce 1973 začal Výzkumný ústav kožedělný Otrokovice (VÚK) na žádost Národní knihovny ČR řešit problém konzervace třísločiněných vazebních usní. Jako výsledek výzkumu byl roku 1979 vydán „Technologický předpis pro konzervaci třísločiněných vazebních usní, zejména z období 17. až 18. století“. [48] Konzervační postup podle tohoto předpisu obsahoval tyto kroky:  Mechanické čištění a posouzení vzhledu vazby  Chemické čištění 1% vodným roztokem Flavolu OMK 104  Stanovení základních charakteristik usně (plocha, pH povrchu, schopnost sání)  Blokování vodnými roztoky 8% fluoridu draselného a 12% hydrouhličitanu dra- selného  Tukování – „Směs podle Britského muzea“ nebo „Směs VUK“. Stav vazby před a po konzervaci, množství použitých činidel a kontroly stavu vazeb po určitém časovém období byly zaznamenány v konzervačním protokolu. Podobně řešil VÚK výzkumný úkol „Vývoj technologie pro záchranu a konzervaci bílých vazebních usní a pergamenů zejména z období 16. a 17. století“, jehož výsledkem se stal roku 1986 „Technologický předpis pro konzervaci bílých vazebních usní a pergamenů zejména z období 16. a 17. století“ . [49] Tento konzervační postup se skládal z následujících operací:  Mechanické čištění  Chemické čištění směsí 80% isopropanolu v destilované vodě  Měření pH  Neutralizace a dočinění kyselým uhličitanem sodným a formaldehydem v isopropanolu  Tukování – směs silikonového oleje, klihárenského tuku a vosku E v chloroformu. V letech 1979-1990 bylo podle obou „Technologických předpisů“ v Národní knihovně nakonzervováno přes 1700 třísločiněných a přes 800 pergamenových a bílých vazebních usní. V roce 1994 byla provedena kontrola 670 takto ošetřených třísločiněných vazebních usní uskladněných v Barokním sálu Klementina. S využitím záznamů o provedení konzervace byl porovnán vzhled vazby před a bezprostředně po konzervaci se současným stavem. Zvláštní pozornost byla věnována výskytu skvrn na usni, lepivosti povrchu usně a výskytu zkřehlé usně a prasklin speciálně v oblasti hran, hřbetní drážky, hřbetu a výzdoby desek mramorováním či stříkáním. U 62 % zkontrolovaných svazků byl zjištěn dobrý stav vazební usně bez negativní změny v porovnání se stavem vazby před konzervací. U 89 % svazků bez zdobení nedošlo vlivem konzervace a následného skladování ke zhoršení stavu vazby. Přitom není prokázáno, že zbývajících 11 % nezdobených vazeb, u nichž byly zaznamenány negativní změny, bylo poškozeno v důsledku konzervace. Poněkud jiná situace je u vazebních usní zdobených mramoro- 105 váním nebo stříkáním (nepravidelné tmavé skvrny na povrchu usně). U 33 % zdobených svazků byla výzdoba zachována a ani za 13 let skladování se jejich stav nezhoršil. U 28 % bylo zdobení potlačeno, bez dalších negativních důsledků na stav usně. U 12 % vazeb se projevilo nežádoucí křehnutí hned po konzervaci a u 23 % až při kontrole po 13 letech po ošetření. Během kontroly nakonzervovaných vazeb se ukázala důležitost dokonalé dokumentace všech zákroků během konzervace včetně popisu stavu vazby před a bezprostředně po konzervaci pro vyhodnocení účinnosti zákroku a jeho vlivu na historický materiál. V roce 1992 byl konzervační postup podle „Technologického předpisu“ pro bílé vazební usně a pergameny přehodnocen z důvodů hygienických i provozních. Roku 1993 byl navržen inovovaný konzervační postup, který se od původního lišil složením používaných činidel:  Chemické čištění 1% Flavolem OMK  Neutralizace a dočinění – Ebotan DA a Novaltan PF v etylalkoholu  Tukování – lineární alfaolefin 20-24 ve směsi cyklohexanu a etylalkoholu. [50, 51] Postupně se ustoupilo od hromadného konzervování historických kožených a pergamenových vazeb, a i od neutralizace a dočiňování. „Metodický pokyn ke konzervaci usňových nebo pergamenových knižních vazeb a ostatních sbírkových předmětů vyrobených z kůže a pergamenu“ z roku 1999 [5], který byl formulován jako výstup řešení programového projektu „Zastavení degradace historických kožených knižních vazeb, pergamenů a jiných kožených výrobků způsobené vodou“ řešeného v NK ČR v letech 1996-1997, zredukoval postup konzervace sbírkových předmětů na následující kro- ky:  Mechanické čištění  Popis a odhad stupně degradace materiálu  Chemické čištění 1% Alvolem ve vodě (pro třísločiněné usně v dobrém stavu) či 80 – 90% vodným roztokem isopropanolu (pro degradované třísločiněné usně, bílé vazební usně a vazební pergameny)  Tukování 106 Jako tukovací prostředky jsou zde doporučovány již dříve osvědčené:  tukovací směsi VUK (lanolin, japonský vosk, paznehtní olej a Preventol O extra v extrakčním benzinu 60/80),  modifikovaná směs podle Britského muzea (lanolin, včelí vosk, cedrový olej a Preventol O extra v extrakčním benzinu 60/80), inovovaná směs pro bílé vazební usně a pergameny (lineární alfaolefin 20-24 a Septonex v extrakčním benzinu 60/80) a  „tukovací směs K2“ (lineární alfaolefin 14-18, paznehtní olej a etoxylovaný mastný alkohol 18-20 ETO v extrakčním benzinu 60/80), která se v současné době ne- vyrábí. 7.1.2 Tukování historických vazebních usní Tukování je důležitým krokem v procesu výroby usně. Tukovací činidlo se vnáší do usně s cílem zabránit slepení vláken během vysychání usně, a tak získat určitou pružnost a vláčnost. Tak se také snižuje povrchové tření vláken, absorpce vody a useň získá určitou odolnost proti vodě. [52] Tukovací činidla Jako tukovací činidla se užívají tuky, oleje a vosky živočišného a rostlinného původu v pevném stavu, jako viskózní kapaliny nebo jako pasty. Většina z přírodních tuků a olejů jsou triglyceridy (Obr. 7-1) – estery glycerolu a organických mastných kyselin. CH2 CH CH2 O O O O O O   9 12 15 Obr. 7-1: Obecný vzorec triglyceridu Mastné kyseliny jsou nasycené či nenasycené. Nasycené jsou chemicky stabilní a za normálních podmínek nereagují s kyslíkem. Nejdůležitější jsou kyselina palmitová (Obr. 7-2) a stearová (Obr. 7-3), které jsou za normální teploty pevné bílé krystalické látky s bodem tání 62 (69) °C. 107 O OHCH3 Obr. 7-2: Kyselina palmitová O OHCH3 Obr. 7-3: Kyselina stearová V nenasycených kyselinách je jeden nebo více uhlíkových atomů vázáno dvojnou vazbou (např. kyselina olejová Obr. 7-4). Počet dvojných vazeb kolísá od jedné do tří (kyselina linolováObr. 7-5). OH C O Obr. 7-4: Kyselina olejová OH C O Obr. 7-5: Kyselina linolová Dvojná vazba je reaktivnější než jednoduchá a nenasycené mastné kyseliny jsou méně stabilní než nasycené. Triglyceridy s vysokým zastoupením nenasycených mastných kyselin mají tendenci absorbovat kyslík a tvořit gumy nebo pryskyřice. Tukovací účinek mizí, a useň tvrdne. Takové oleje jsou nazývány vysýchavé oleje. Přirozené tuky a oleje jsou stálé směsi několika mastných kyselin a jejich vlastnosti závisí na poměru nasycených a nenasycených mastných kyselin. Např. tuky s vysokým obsahem nasycených mastných kyselin budou pevné, zatímco tuky s vysokým obsahem nenasycených mastných kyselin budou za normální teploty kapalné. Palmitin a stearin (Obr. 7-6 a Obr. 7-7) jsou základní pevné triglyceridy nebo živočišné tuky. 108 CH2 CH CH2 O O O O O O Obr. 7-6: Palmitin CH2 CH CH2 O O O O O O Obr. 7-7: Stearin Olein (Obr. 7-8) je kapalná část živočišného tuku a základní složka rostlinných nevysychavých olejů. CH2 CH CH2 O O O O O O Obr. 7-8: Olein Živočišné tuky jsou získávány lisováním, škvařením nebo extrakcí tuků z částí zvířecí kostry. Lůj je tuk z dobytku nebo ovcí. Čistý lůj je bílá pevná látka sestávající z palmitinu a stearinu s podílem oleinu. Paznehtní olej je nažloutlý, téměř bez zápachu, extrahovaný z nohou hovězího dobytka či ovcí. Tento olej má mnoho oleinu, ale obsahuje také menší podíl palmitinu a stearinu. Tyto pevné složky krystalizují při nízké teplotě. Oleje získávané z mořských živočichů, jako treska a některé velryby, mají vysoký podíl nenasycených mastných kyselin. Některé z těchto mastných kyselin mají více než 109 čtyři dvojné vazby a jsou užívány jako vysýchavé oleje. Výjimkou je spermacetový olej extrahovaný z vorvaně. Tento olej obsahuje podíl triglyceridů obsahujících hlavně sloučeniny vysokomolekulárních alkoholů podobných voskům. Je vysoce prchavý a je výborné tukovací činidlo, ale dnes je jeho užití omezeno ochranou vorvaňů. Tuk extrahovaný z ovčí vlny je sloučeninou mastné kyseliny a vyššího alkoholu. Dvěma základními složkami jsou lanolin a cholesterol (Obr. 7-9). OH H HH H Obr. 7-9: Cholesterol Rostlinné oleje jsou získávány z plodů a ze semen. Všechny obsahují nenasycené mastné kyseliny. Olivový olej je téměř čistý olein a je považován za nevysychavý olej. Ačkoliv je olejem s dobrými tukovacími vlastnostmi, má tendenci žluknout, a proto je méně vhodný pro tukování usní. Oleje pocházející ze semen jsou všechny polovysýchavé nebo vysýchavé (lněný olej). Vosky se liší od triglyceridů tím, že jejich mastné kyseliny mají vyšší molekulovou váhu a kombinují se ne s glycerolem, ale s alkoholy s vyšší molekulární hmotností. Mají tuhou konzistenci. Pocházejí přímo z živočišných, rostlinných nebo minerálních zdrojů. Včelí vosk se tradičně užívá pro konzervaci usní. Minerální oleje jsou zcela odlišné od triglyceridů, protože neobsahují mastné kyseliny ani glycerol, ale mají dlouhý řetěz uhlovodíku. Penetrují suchou usní, ale méně se rozšiřují přes povrch mokrých vláken. Mají tendenci migrovat, a když se nahromadí na vnějším povrchu usně, mohou tvořit šedé povlaky. Degradace tuků 110 Triglyceridy žluknou štěpením ve vazbě glycerol a mastná kyselina. Tato změna je podporována růstem plísní na usni. Volné mastné kyseliny jsou tuhé při pokojové teplotě a mají tendenci krystalizovat na povrch usně v podobě bílých výkvětů. Tyto výkvěty se podobají povlakům plísní, ale na rozdíl od nich působením vyšších teplot tají a migrují zpátky do usně. Dají se odstranit bez poškození povrchu, ale mají tendenci se znovu objevovat. Vážnější forma výkvětů je vytvořena jako výsledek oxidace vysýchavých olejů. Tento výkvět nejprve vypadá jako malá tečka pryskyřičnatého materiálu na povrchu usně, ale může vytvořit i pryskyřičnatý lepivý potah povrchu usně. Oxidace vysýchavých olejů je urychlena teplými vlhkými podmínkami a přítomností těžkých kovů. Volba tukovacího činidla Pro tukovací činidla užívaná během výroby usní je důležitou schopností zajistit požadovaný stupeň měkkosti a pružnosti. Pro konzervování se berou v úvahu nejen tukovací vlastnosti, ale i změny činidla v čase. Např. vysýchavé oleje mohou po oxidaci způsobit tvrdnutí usně a vznik výkvětu. Přirozený tuk obsahuje proměnný poměr oleinu, který má jodové číslo 83 a podíl oleinu se odrazí v hodnotě jodového čísla. Každý olej s jodovým číslem vyšším než 83 obsahuje vysýchavé oleje. Oleje ze semen jako lněný olej a některé rybí oleje mohou mít jodové číslo vyšší než 190-20016 . Netriglycerolové tuky jako lanolin, minerální oleje nebo některé moderní syntetické oleje jsou chemicky stabilní, světloodolné a nezanechávají výkvěty. Aplikace tukovacích činidel v konzervování Zatímco při výrobě usní může být useň ponořena do tukovacího činidla a lze mechanicky dosáhnout jeho plnou penetraci, při konzervaci usňových vazeb může být činidlo pouze aplikována na povrch usně, často pouze v jedné vrstvě a velmi šetrně. Tukovací činidla mohou být aplikována jako roztoky v nepolárním rozpouštědle, které vnese činidlo hluboko do usně, hrozí zde ale také nebezpečí zpětné migrace, když se 16 Jodové číslo vyjadřuje v procentech obsah jodu vázaného na tuk. Je měřítkem obsahu dvojných va- zeb. 111 rozpouštědlo vypařuje. Polární rozpouštědla by neměla být užívána k tukování rostlině činěné usně, protože rozpouští rostlinná třísliva a přináší je na povrch usně, která tmavne a křehne. Při stárnutí useň tvrdne a vlákna v kůži se slepují. Potom se při tukování roztok rozpouštědla s tukovacím činidlem penetrující do vnitřního vlákenného prostoru akumuluje ve větších mezivlákenných prostorách usně. Uvolnění vláken pro adhesi kapaliny je možno dosáhnout zvlhčením usně před aplikací tukovacího činidla. Voda může být případně vnesena do usně aplikací emulze vody a rozpouštědla v nepolárním rozpouštědle s užitím vhodného emulgátoru k vytvoření relativně stálé emulze. Tukovací činidla užívaná v konzervování historických usní a pergamenů mají mít tyto vlastnosti: 1. nevysychavý olej s jodovým číslem nižším než 83 2. relativně nízký podíl kyseliny stearová – vyvarovat se výkvětů 3. nezpůsobovat změnu zbarvení při stárnutí 4. dobře tukovat bez mastného omaku 5. být chemicky stabilní, bez vzniku škodlivých produktů štěpení 6. mít známé složení Usně činěné olejem nebo mozkem, které ztvrdly, mohou být změkčeny vodou a tukovacím činidlem jako je paznehtní olej nebo glycerid trioleát v polárním rozpouštědle jako je aceton. Toto rozpouštědlo uchovává jemné štěpení usně a zabraňuje adhezi vláken během schnutí mokré usně. Jiný způsob měkčení těchto usní je mechanicky bez tukovacích činidel jen pomalým jemným hnětením. Ideální tukovací činidlo by mělo zlepšovat fyzikálně-mechanické vlastnosti vazebních usní (pevnost v tahu, pružnost a roztažitelnost) a zvýšit jejich odolnost ke změnám klimatu. Dalšími požadavky na ideální tukovací činidla jsou reversibilita, dlouhodobá stabilita a zdravotní nezávadnost. Účinné tukovací činidlo je tvořeno těmito součástmi: - Tuk nebo olej – jen čisté látky - Vosk 112 - Voda nebo rozpouštědlo (lze doplnit hygroskopickým činidlem pro zajištění vlhkosti a tudíž pružnosti pomocí vzdušné vlhkosti [53]) - Emulgátor (jen v nezbytném množství). Naopak nesmí obsahovat sulfátované oleje, které jsou zdrojem kyseliny sírové a příčinou kyselé degradace kůže, tzv. „Red-rot“ viz str. 61. Dávka tukovacího činidla se používá co nejnižší, ale celé ošetření může být opakováno. Tím se zamezí tomu, aby vazba lepila. Velké množství vosku na povrchu usně uzavře povrch a omezí v ní tak změny vlhkosti. Tukovací činidlo se aplikuje tak, že se vetře do struktury usně, co možná nejhlouběji. Při aplikaci tukovacího činidla s rozpouštědlem se použije nejprve nižší koncentrace činidla a nanáší se opakovaně, po odpaření předchozí dávky rozpouštědla. Pro poškozené usně Fuchs doporučuje pro první tukování užít činidlo bez vody a pro opakování roztok tukovacího činidla ve vodě. [53] 113 7.2 Metodické pokyny ke konzervaci usňových nebo pergamenových knižních vazeb[24] Omezení použití konzervačních postupů Níže uvedené konzervační postupy nelze doporučit pro materiály postižené vysokým stupněm degradace struktury, neboť by mohlo nastat zhoršení jejich stavu a vzhledu. Problematické jsou třísločiněné usně zdobené mramorováním, u kterého může dojít ke změně barevných odstínů, někdy i k rozmazání skvrn nebo k jejich ztmavnutí. V případech historicky cenných vazeb s bohatým barevným zdobením se proto doporučuje přistupovat ke konzervaci individuálně po společném vyjádření odborného konzervátora, restaurátora a správce fondu. Mechanické čistění Mechanické čištění od volně usazeného prachu lze nejlépe provést vysavačem opatřeným vlasovým kartáčkem. Pak se předmět lehce otírá flanelem nebo obdobným vhodným materiálem. K mechanickému čištění lze použít také pryže. Popis objektu Zhodnocení dosavadní historie předmětu je nedílnou součástí konzervace. Musí ob- sahovat:  Evidenční číslo (signaturu) předmětu a jeho původ  Charakteristiku depozitáře (vlhkost, teplota, stavební situace apod.)  Dobu skladování předmětu, jeho stáří  Popis předmětu (stav, rozměry, druh usně, zdobení, přítomnost jiných materiálů)  Výsledky zkoušek vedoucích k odhadu stupně degradace materiálu (pH, soudržnost vláken, teplota smrštění) viz Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.  Druh poškození – celkový rozpad kůže - dílčí poškození - u knižních vazeb uvést, zda se jedná o poškození na přechodu desky a hřbetu nebo převážně na hřbetu či deskách 114 - ztráta pevnosti - poškození hmyzem - poškození plísněmi - jiná poškození (charakterizovat je) Příklad formuláře, zaměřeného na konzervaci knižní vazby, viz Příloha 4. Během konzervace se do formuláře zapisuje postup konzervace a použitá konzervační činidla. Zhodnocení stavu předmětu po konzervaci slouží spolu s popisem předmětu před konzervací k vyhodnocení účinnosti konzervace a jako základ ke kontrolám stavu předmětu po delší době skladování. Odhad stupně degradace materiálu Zahrnuje  Měření pH  Zkoušku soudržnosti vláken  Měření teploty smrštění Podrobnosti k jednotlivým zkouškám jsou uvedeny v kapitole „Vlastnosti usní a pergamenů a jejich testování“. Měření pH Vysoký obsah volných silných kyselin v usni se odrazí v hodnotě pH menší než 3. Takové usně by byly při styku s vodou nebo s látkami obsahujícími vodu nenapravitelně poškozeny. K měření pH usní i pergamenů lze užít pH metr s dotykovou elektrodou. Přesnější údaje o kyselosti celé hmoty, nejen povrchu, získáme měřením pH vodného extraktu materiálu, které však vyžaduje odebrání určitého množství látky ze zkoumaného objektu. K tomuto měření jsou vhodné nové systémy pH metrů se speciálními mikroelektro- dami. Odhad soudržnosti vláken Uvolněním několika vláken kůže z rubu zkoumaného materiálu tupou hranou skalpelu a posouzením jejich soudržnosti a práškovatění je možno určit velmi poškozené kůže: 115 jsou typické vysokým podílem práškovitých částí a krátkými vlákny. Kůže v tomto stavu se snadno smrští ve styku s vodou nebo s vysokou vzdušnou vlhkostí, proto u ní nelze použít zákrok založený na použití vody. Vyšší citlivosti metody lze tedy dosáhnout, jestliže se uvolněná vlákna smočí kapkou vody a nechají na vzduchu volně vyschnout. Výsledky zkoušky lze posuzovat s pomocí lupy, mikroskopu, případně i bez veškerých pomůcek pouhým okem. Podle výsledků této zkoušky lze testovaný materiál rozdělit na tři třídy: Třída č. 1: Vlákna jsou dlouhá, soudržná, jejich zastoupení je relativně větší než zastoupení prachových částic. Materiál je v dobrém stavu. ( Odhad soudržnosti vláken s.77). Třída č. 2: Zastoupení soudržných vláken a prachových částic je stejné, vlákna jsou kratší než u třídy č. 1. Po namočení vláken a uschnutí není pozorováno jejich smrštění. Materiál je mírně degradovaný. ( Odhad soudržnosti vláken s.77). Třída č. 3: Zastoupení vláken je relativně menší než zastoupení prachových částic a jsou ještě kratší než u třídy č. 2, případně zcela ztrácí soudržnost. Po smočení dochází k jejich smrštění. Materiál je silně degradovaný. ( Odhad soudržnosti vláken s.77). Měření teploty smrštění Při mikroskopické metodě stanovení teploty smrštění pomocí vyhřívaného stolku sledujeme, při jaké teplotě dojde ke smrštění vláken usně či pergamenu (uvolněných stejným způsobem jako v odhadu soudružnosti vláken) ve vodě. [8] Výše teploty smrštění nových usní závisí na způsobu jejich činění: u nečiněné kůže je asi 70 °C, u bílých hlinitočiněných usní 49-63 °C, u třísločiněných usní 70-87 °C a u chromočiněných usní až 100°C. Teplota smrštění velmi dobře odráží změny materiálu způsobené oxidačním i hydrolytickým poškozením. Vyšší teplota smrštění znamená vyšší fyzikální a chemickou stabilitu a tím i větší odolnost proti poškození materiálu. Při teplotě smrštění menší než 45 o C nejsou vhodné konzervační zákroky založené na vodě. K provedení zkoušky je nutný mikroskop a topný stolek, který je schopný zajistit plynulou rychlost zahřívání sledovaných vláken 2 °C za minutu až do dosažení teploty, 116 při které nejméně dvě vlákna z testovaného vzorku souběžně prokazují smršťovací aktivitu. Tato teplota je zaznamenána jako teplota smrštění. 117 7.3 Postup pro ošetření předmětů z třísločiněných usní s mírně degradovanou strukturou materiálu 1) Charakteristika konzervovaného materiálu a) pH vyšší než 4 b) soudružnost vláken ve třídě 1-2 c) teplota smrštění vyšší než 45 o C 2) Chemické čistění pěnou Alvolu Aby nedošlo k poškození předmětu, je třeba ochránit části, které nemají přijít do styku s pracovními roztoky. Například knižní blok se zabalí do čisté, suché a nepoužité folie z plastické hmoty (polyetylenu), která se upevní pomocí gumiček nebo tkalounů, a zůstane zabalen po celou dobu konzervace. Potřebné množství 1% roztoku Alvolu ve vodě se nalije do ploché misky. Do druhé misky se přichystá destilovaná voda. Několikanásobným vymačkáváním textilních tamponů v Alvolu se v misce vytvoří pěna a tampony smočenými v pěně se vytírá lícová vrstva usně tak dlouho, dokud se uvolňují nečistoty. Tampony je nutno měnit. Dokonalejšího vyčištění slepotisku se dosáhne čištěním měkkým kartáčkem. Při použití polyuretanové nebo mořské houby je třeba často vymývat houbu čistou vodou a důkladně ji vymačkat před dalším smočením v pěně – jednak proto, aby se pěna nezašpinila, jednak proto, aby se nečistou hubkou špína jen nerozmazala po celém povrchu. Po skončení čištění se zbytky pěny a roztoku Alvolu pečlivě setřou z vazby tamponem nebo hubkou smočenou v destilované vodě a důkladně vymačkanou. Useň se osuší přiložením suchého filtračního papíru. 3) Tukování za mokra Doporučované přípravky (složení přípravků viz kapitola „Složení a příprava konzervačních činidel“)  Tukovací směs VUK  Corex TU 118 Účelem ošetření je zabránit nadměrné kontrakci kolagenových vláken a vnitřnímu pnutí při vysychání materiálu. Provádí se bezprostředně po čištění. Do kádinky nebo jiné vhodné nádoby se nalije potřebné množství tukovacího přípravku. Přípravek se nanáší na očištěný materiál štětcem vhodné velikosti (šířka asi 2 cm). Nanášení musí být stejnoměrné a provádí se v několika nátěrech (zpravidla 2-4 podle savosti usně). Předmět se pak ponechá vyschnout při teplotě pracovní místnosti. Knižní vazba se při schnutí ponechává ve svislé poloze. Vysychání trvá podle druhu materiálu dvě i více hodin. 4) Dotukování (Přetukování) Doporučované přípravky  Tukovací směs VUK – na třísločiněné usně s „uzavřenějším“ povrchem, neboť nižší koncentrace tukových složek umožňuje snazší pronikání roztoku do nitra usní.  Corex TU – viz Tukovací směs VUK.  Tukovací směs podle britského muzea modifikovaná – pro třísločiněné usně s „otevřenějším“ povrchem s odřenou lícovou vrstvou.  Corex BT – viz Tukovací směs podle britského muzea. Tukovací směsi se uchovávají v chladnu, před použitím se důkladně protřepou a zahřejí na teplotu 20-24 °C. Množství nanášené tukovací směsi závisí na tloušťce materiálu a ploše konzervovaného předmětu. Tukovací roztok o teplotě 20-24 °C se nanáší štětcem vhodné velikosti co nejstejnoměrněji na líc suchého čistého předmětu, a to ve dvou až čtyřech nátěrech. První nátěr se provede s minimálním množstvím tukovací směsi. Po nanesení celého množství tukovací směsi se ponechá předmět uschnout při teplotě místnosti s relativní vlhkostí 40 – 60%. Po vyschnutí se přetře líc předmětu flanelovým hadříkem, aby se odstranily případné přebytky tukových složek z líce usně. 119 7.4 Postup pro ošetření předmětů z třísločiněných usní ve vyšším stupni degradace, z bílých vazebních usní a z pergamenů 1) Charakteristika konzervovaného třísločiněného materiálu  pH nižší než 4  soudružnost vláken ve třídě 3  teplota smrštění pod 45 °C Uvedený konzervační postup je doporučován i pro předměty z bílých vazebních usní a z pergamenů. 2) Chemické čištění Části předmětu, které nemají přijít do styku s pracovními roztoky, je třeba zabalit do folie z plastické hmoty, viz s.117. Jako čistící roztok se užívá 80 – 90% vodný roztok isopropylalkoholu, kdy dochází k menšímu provlhčení materiálu než v pří čištění pěnou Alvolu. Čištění se provádí pomocí textilních tamponů nebo hubkou smočenou v roztoku isopropanolu. Lícová vrstva usně se vytírá tak dlouho, dokud se uvolňují nečistoty. Tampony je nutno měnit. Dokonalejšího vyčištění slepotisku se dosáhne čištěním měkkým kartáčkem. Při použití polyuretanové nebo mořské houby je třeba často vymývat houbu čistým čistícím roztokem a důkladně ji vymačkat před dalším smočením. 3) Tukování Doporučované přípravky pro bílé vazební usně a pergameny  Tukovací směs pro bílé vazební usně a pergameny Doporučované přípravky pro třísločiněné usně  Tukovací směs podle britského muzea modifikovaná  Corex BT  Tukovací směs VUK  Corex TU Provede se stejně jako dotukování podle „Postupu pro ošetření předmětů z třísločiněných usní s mírně degradovanou strukturou materiálu“. 120 7.5 Ošetření předmětů z usní a pergamenů značně znečiš- těných 1) Čištění Sbírkové předměty a zejména vazby mohou být někdy zašpiněny nejen běžnou špínou, ale i špínou mastnou nebo pevně ulpívající špínou ze zatřeného prachu, případně se na nich mohou vyskytovat i zbytky kdysi použitého transparentního laku neznámého složení. I tyto nečistoty lze odstranit. K tomu je možné použít tyto směsi: Roztok pro odstranění mastné špíny - 79 ml dichlormetan - 20 ml benzin extrakční - 1 ml Alvol Roztok pro silně znečištěné vazby se zatřeným prachem - 40 ml alkohol denaturovaný - 4 ml terpentýnový olej - 4 ml glycerin čistý - 2 ml Alvol - 50 ml destilovaná voda Roztok pro odstranění transparentního laku vazby - 90 ml alkohol denaturovaný - 10 ml aceton čistý Před použitím těchto směsí je nutno ověřit účinek na malé ploše a teprve pak provést očištění celé plochy. Uvedené roztoky byly s úspěchem použity např. při konzervaci obuvi z 16. stol., nalezené ve studni Pražského hradu. 121 7.6 Dezinfekce předmětů z usní a pergamenů Předměty vyrobené z usní nebo pergamenů, které byly skladovány v nevhodných klimatických podmínkách (nadměrné vlhko), bývají často napadeny mikroorganismy (bakterie, plísně), které je nutno před vlastní mechanickou očistou devitalizovat. V laboratorních podmínkách je uskutečnitelná dezinfekce parami butylalkoholu. [45] Do hermeticky uzavíratelné nádoby (je možné použít i nepoškozený polyetylenový pytel přiměřené velikosti) se vloží napadený předmět společně s miskou vodného roztoku butylalkoholu (96 – 99%). Nádoba se uzavře, umístí do prostoru o teplotě 25 °C a předmět se ponechá nejméně 48 hodin v uvolňujících se parách butylalkoholu. Teplota a relativní vlhkost vzduchu v nádobě je během dezinfekce průběžně sledována. Po vyjmutí z dezinfekční nádoby se ošetřený předmět nechá odvětrat v digestoři nebo na dobře větraném místě. Poté může být mechanicky očištěn. Ošetření není vhodné pro pečetě (nebezpečí popraskání). 122 7.7 Složení a příprava konzervačních činidel Látky, u nichž není uveden konkrétní dodavatel, je možno zakoupit u firem zabývajících se distribucí chemikálií. Čistící roztok pro materiály v dobrém stavu Složení: 1% roztok Alvolu ve vodě (Alvol – vodný roztok kokosdimetylaminoxidu) Příprava: 10 ml Alvolu se smíchá s 990 ml destilované vody. Dodavatel: CHEMOTEX Děčín, a. s. Tovární ul. 63 407 11 Děčín 32 – Boletice n. L. Čistící roztok pro materiály ve vyšším stupni degradace Složení: 80% (90%) roztok isopropylalkoholu ve vodě Příprava: 800 (900) ml isopropylalkoholu se smíchá s 200 (100) ml destilované vo- dy. Tukovací směs VUK Složení: rafinovaný lanolin japonský vosk paznehtní olej Preventol O extra extrakční benzin 60/80 Příprava: Uvedena v „Přehledu konzervačních metod II“, viz seznam literatury. Tukovací směs podle britského muzea, modifikovaná Složení: rafinovaný lanolin včelí vosk cedrový olej Preventol O extra benzin extrakční 60/80 Příprava: Uvedena v „Přehledu konzervačních metod II“, viz seznam literatury. Tukovací směs pro bílé vazební usně a pergameny 123 Složení: N-alkan, frakce 20-24 benzin extrakční 60/80 Septonex V současné době se nevyrábí. Corex TU Složení: Lanolin Japonský vosk Preventol O Extra Benzin 60/80 Dodavatel: Ceiba s. r. o. V současné době se nevyrábí. Corex BT Složení: Lanolin Včelí vosk Preventol O Extra Benzin 60/80 Dodavatel: Ceiba s. r. o. Roztok pro dezinfekci Složení: 100 ml butylalkoholu 1-4 ml destilované vody 124 7.8 Bezpečnostní pokyny Obecná doporučení Zásady pro bezpečnou práci v chemické laboratoři stanoví ČSN 01 8003. [54] Pro skladování hořlavin platí ČSN 65 0201. [55] Mezi ochranné pomůcky pro konzervování kůží a pergamenů patří rukavice, plášť a ochranné brýle při práci v digestoři nebo ve větrané místnosti. Při práci s prachem a chemickými látkami se nedoporučuje používat kontaktní čočky. Zvyšují citlivost očí na prach a chemické výpary jsou činností kapilár absorbovány pod čočky, čímž dochází ke dráždění očí. Mechanické čištění Mechanické čištění prachu usazeného na předmětech se provádí v digestoři za použití výše popsaných ochranných pomůcek. Při čištění mimo digestoř nebo při čištění předmětů napadených plísněmi po antimikrobiálním ošetření se použije respirátor. Chemické čištění Čištění je prováděno v gumových rukavicích. Při čištění isopropylalkoholem je třeba pracovat v odvětrávané digestoři, případně v dobře větratelné místnosti. Pokožku potřísněnou isopropylalkoholem je nutné pečlivě umýt mýdlem a vodou. Zasažené oči se vyplachují vodou. Po požití roztoku je třeba vypít velké množství vody a vyvolat zvracení. Isopropylalkohol je hořlavinou první třídy, skladuje se v odvětrávané kovové skříni odděleně od ostatních chemikálií. Tukování Tukování je prováděno v gumových rukavicích. Tukovací látky jsou rozpuštěny v benzinu, který působí dráždivě a narkoticky. Odmašťuje pokožku, může způsobit popraskání kůže a kožní záněty. Potřísněnou pokožku je nutné omýt mýdlem a vodou. Zasažené oči se vyplachují čistou vlažnou vodou. Benzin je hořlavinou první třídy, skladování viz isopropylalkohol. Natukované předměty se nechávají vyschnout v dobře větratelné místnosti, oddělené od konzervačních dílen. Dezinfekce Butylalkohol je hořlavinou první třídy. Skladování a první pomoc stejné jako u iso- propylalkoholu. 125 7.9 Konzervace usňových knižních vazeb: současné techniky v zahraničí [6] V posledních 25 letech se pro konsolidaci usní nejvíce používá Klucel G (hydroxypropylcelulosa). Připravuje se jako 1 – 2% roztok v etanolu nebo isopropylalkoholu. Při aplikaci přímo na poškozenou useň je Klucel G obvykle okamžitě účinný při konsolidaci práškovité usně s menšími změnami v jejím vzhledu. Bylo však zjištěno, že film vytvořený Kucelem G se degraduje kyselinou sírovou a produkty degradace usní. V 80 letech byla v Leather Conservation Centre (Northampton, Anglie) vyvinuta nová látka SC6000, emulze akrylového polymeru a vosku, která dává pevnost a chrání povrch usně. V praxi se zjistilo, že nepenetruje dostatečně do líce usně. Poměrně silný voskový a akrylový film, který se tvoří na povrchu líce usně, způsobuje odštěpení lícové vrstvy od koria. Látka také dodává povrchu nežádaný lesk. Proto byla testována směs, kterou tvořily stejné díly (1:1:1) SC6000, Klucelu G a 2% etanolu. Tato směs dobře penetrovala do líce velmi poškozené usně. Její výhodou je, že tuhost povlaku je zmírněná a lesk se tlumí. Směsí SC6000/Klucel lze ošetřit usně postižené kyselým rozpadem red-rot. Nevratné práškovité poškození usně je konečný stav kyselé hydrolýzy. Konzervace se jen snaží zastavit další rozvoj poškození a posílit poškozenou strukturu. Proces může být zpomalen ochranou kůže před polutanty, které zesilují hydrolytické reakce. Vosková složka směsi poskytne ochranu usni. U méně rozvinutých případů poškození red-rot přidá jemné zvlhčení prostřednictvím lehké aplikace metylcelulosy ve vodě usni vlhkost a určitou pružnosti. Nátěr směsi SC6000/Klucel aplikovaný na zvlhčenou useň pomůže uchovat získanou vlhkost a zvýší odolnost povrchu. Nátěr nepenetruje do usně tolik jako olejové dresinky, které mohou způsobovat další vysušení usně. Obecně lze konstatovat, že směs SC6000/Klucel G je velmi užitečný konsolidant při konzervaci křehké a zestárlé usně. Směs může být velmi prospěšná pro ošetření povrchu nové usně a při opravách papíru, včetně aplikace na pergamenové vazby a dokumenty. 126 7.10 Konzervování pergamenových listin[9] U pergamenových listin a rukopisů se zvyšuje komplikovanost konzervačních zásahů přítomností dalších látek, jako jsou inkousty, barviva a pigmenty, které jsou citlivé na degradační faktory způsobující mechanické a chemické poškození objektu. U listin bývají připojeny voskové pečetě. Podrobnosti o jejich konzervování lze nalézt v literatuře. [9, 56] Suché čištění Používají se pryže různé tvrdosti, štětce, kartáčky, skalpely. Čištění povrchu barevné vrstvy se provádí pomocí různě jemných štětců, gum, proudu vzduchu, ultrazvuku, aerosolového dávkovače, v rámci fixace barev pomocí štětce, či jiné metody s fixativem a hrubší nečistoty se odstraňují pomocí skalpelu nebo špachtle. Je nutné dbát na šetrný přístup k čištění, nemělo by dojít k přečištění ani jakémukoliv minimalizování barevné vrstvy. Mechanické čištění barevné vrstvy není reverzibilní. Komplikované je čištění sprašující či odlupující se barevné vrstvy, v takových případech je nutné zvolit bezdotykový způsob čištění. Mokré čištění Mokré čištění (čištění systémy obsahujícími vodu a rozpouštědlo) téměř vždy ovlivňuje strukturu pergamenu. Dochází k vymývání plniv (křídy), které působí jako alkalická rezerva. Před mokrým čištěním je nutné zjistit snášenlivost barevné vrstvy s čistícím systémem a případně chránit text fixativem. Pro čištění se užívá vodný roztok etanolu s minimálním obsahem etanolu 50 %. Zbytky klihu nebo škrobu se nejprve naměkčí 4% vodně-alkoholovým roztokem (1:1) Tylose MH 4000, a pak se opatrně seškrábou skalpelem a setřou smotkem vaty namočeným ve směsi voda – etanol. Měkčení a vyrovnávání deformací Pro změkčení a vyrovnání pergamenu je nutné zavést do pergamenu optimální obsah vody a zabezpečit její rovnoměrné rozložení do hmoty pergamenu. 127 Nejšetrnější metodou je měkčení působením zvýšené relativní vlhkosti prostředí. Při krátkodobém působení vysoké relativní vlhkosti na pergamen dojde k rychlé a vysoké absorpci vodních par. Absorbovaná voda pergamen změkčuje a ovlivňuje jeho mechanické vlastnosti. Měkčení vodními parami se provádí ve zvlhčovací komoře s regulací. [9, 22] Po vyjmutí z komory se pergamen musí hned vyrovnat. To se provádí jeho umístěním mezi filtrační papíry, plst a dřevěné desky. Na pergamen se nesmí působit velkým tlakem (nelisovat!), jinak hrozí jeho zprůhlednění. Zákrok se provádí v prostředí o relativní vlhkosti 55 – 60 % a teplotě 20 °C. Další možností je nepřímé měkčení vodními parami za použití textilie Gore-tex, která jednosměrně propouští vodní páry. Při této metodě se pergamen nedostane do přímého styku s vodou. Pergamen je umístěn mezi netkanou textilii, Gore-tex a vlhkou látku či filtrační papíry. Vše se opět uloží mezi dřevěné nebo skleněné desky. Po změkčení (zákrok trvá 15 minut až několik hodin) následuje vyrovnávání. Tento typ měkčení není příliš vhodný pro pergameny s barevnou vrstvou, u které hrozí obnovení lepivosti pojiva a následné rozmazání. U těchto pergamenů se více osvědčilo vlhčení v komoře s postupným zvyšováním vlhkosti. Měkčení močovinou se v současné době nepoužívá s ohledem na sporné výsledky. [9] Ani změkčování psacího pergamenu tukováním, při kterém se využívala přírodní vorvaňovina nebo syntetická vorvaňovina Syncet, se v současnosti neužívá. Rizikem je působení rozpouštědel na otevřenou strukturu historického pergamenu, možné promaštění povrchu a poškození písma. [9] 128 8 ARCHEOLOGICKÁ USEŇ A JEJÍ KONZER- VACE Jak již bylo zmíněno dříve, s vyčiněnou kůží neboli usní a jejími variacemi se setkáváme již od pravěku. V podstatě se jedná o jeden z prvních materiálů, který se člověk naučil zpracovávat na užitné předměty (oděvy, nádoby, obydlí apod.). I z těchto důvodů se jedná o materiál, se kterým se lze setkat při archeologických výzkumech. V porovnání s anorganickými materiály jsou organické materiály (textil, useň, dřevo) vždy minoritní. I přesto, že nálezy organických materiálů nejsou v porovnání s anorganickými zdaleka tak časté a obsáhlé o to větší je potřeba věnovat jejich zpracování a zachování dostatečnou péči kvůli jejich choulostivosti. Paradoxně se useň většinou dochovává v extrémním, velmi suchém nebo silně podmáčené prostředí. Taková prostředí poskytují usni výborné podmínky pro jejich uchování. Téměř bezvýhradně se dochová useň třísločiněnná vyzvednutá z vlhkých, anaerobních prostředí. Barviva a pigmenty se obvykle nedochovají, nicméně ve velmi vzácných případech se lze setkat i s usní malovanou či barvenou. Barevně zdobené třísločiněné usně spolu s hlinito-, tuko- i nečiněnou kůží stejně jako pergameny se dochovávají spíše v suchém prostředí. Ve vlhku tyto podléhají rychlé hnilobě a rozpadají se. Zmíněné druhy kůže se dochovávají v prostředí s vyšším obsahem solí, které zpomalují poškození způsobené mikroorganismy. Speciální případem jsou nálezy kůže v rašeliništích.[6, 57] Stav dochování je ovlivněn: - samotnou historií předmětu (kvalita suroviny – druh, stáří zvířete, část těla…, kvalitou a způsobem zpracování, životem předmětu) - prostředím, ve kterém byl nalezen - fyzikálním poškozením (roztržení, díry) - zvláštní druhy rozkladu (oddělování papilární a retikulární vrstvy). Všechny zmíněné faktory ovlivňují kvalitu kolagenního vlákna, kdy dochází k jeho slábnutí a pozvolnému rozpadu kožní hmoty. [6] Mechanismus půdní degradace a vzájemné vztahy mezi usní, půdou, vlhkostí půdy, mikroby, obsahem kyslíku aj. je vcelku málo znám. Z dosavadního výzkumu vyplý- 129 vá, že jako k prvnímu v půdě dochází k odstranění lipidických složek. Ty jsou potravou pro půdní mikroby. Následně dochází k mikrobiálnímu napadení kolagenu. Zkušenost praví, že obecně nejlepší jsou usně ze žump, odpadních jímek, bažin, kdežto usně z hlíny a jílu bývají často velmi poškozeny. [58] Hlavní faktory degradace a) fyzikální faktory – opotřebování běžnou činností, abraze v půdním prostředí, neodborná manipulace, fyzický tlak (namáhání) po zasypání a při exkavaci; b) biologické napadení – hmyz, plísně, bakterie (požírají kolagen); c) chemické poškození – oxidace a hydrolýza; Oxidace vede ke křehnutí, snížení pevnosti, odbarvení a vyblednutí. Kovové soli obvykle způsobují černání a zaskvrnění, mohou způsobit křehnutí a další problémy. Hydrolýza se projevuje ve vlhkém prostředí nebo tam, kde je rostoucí pH či teplota. Useň nejlépe přežívá v prostředí o pH 3 – 6. d) vlhkost a teplotní změny. Jak již bylo naznačeno dříve, archeologická useň je velmi citlivý materiál a práce s ní zahrnuje jistá rizika. a) abnormální smrštění – způsobené příliš rychlým schnutím či špatnou dehydra- tací17 b) ztvrdnutí – zapříčiněné neúplným mechanickým a/nebo chemickým čištěním (mazadla neúspěšně penetrují do hmoty a rychle schnou) nebo způsobené nevhodně zvoleným mazadlem c) chybná interpretace detailů – je vhodné zakreslit předmět po mechanickém očištění, ale ještě před dalším postupem. [58] Při zpracování archeologické usně se setkáváme s rozdílnými přístupy a pohledy ze strany konzervátor a archeologa. Z pohledu konzervátora je nejpodstatnější zachovat nález ve vlhkém stavu a nedopustit vysušení. S vlhkým materiálem se pracuje výrazně lépe, nedochází k masivním rozměrovým změnám a čas potřebný ke konzervaci může být až o polovinu kratší. Je 17 Bohužel smrštění se nelze vyhnout téměř nikdy a vždy k nějakému dojde. Cílem je dosáhnout co nejmenšího smrštění (cca do 5 %). 130 tedy potřeba důrazně apelovat na archeology, aby useň po vyjmutí uložili do PE zapínatelných sáčků (Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.) a neprodleně nález předali konzervátorovi! Ještě před přistoupením ke zpracování je třeba vzít v potaz, k jakým účelům předmět byl a bude využíván. Pokud se jednalo o předmět, jehož funkcí bylo držet tvar, např. nádoby, pochvy zbraní, brnění, helmy apod., kdy byla vyžadována co nejvyšší pevnost a tuhost, nemá smysl snažit se takové usni vnutit pružnost a ohebnost. Ohebnost nebyla přirozenou vlastností takového předmětu a došlo by k narušení její přirozenosti. Z pohledu archeologa je nejpodstatnější zachovat archeologickou evidenci (Obr. 8-1). Pokud tedy jako konzervátoři vyžadujeme, aby archeolog vyjmul a především uložil useň dle našich požadavků, je třeba splnit i požadavek archeologa na důsledné dodržování jím uvedené evidence. Upravovat si evidenci dle svého klíče není příliš praktické. Následné přiřazení k příslušnému nálezu může být zmatené, komplikované a někdy až nemožné. Obr. 8-1: Příklad možného uložení nálezu před konzervací – označený uzavíratelný sáček [GV] Rozdělení a vzhled jednotlivých druhů Archeologickou useň lze z konzervátorského hlediska rozdělit podle stavu dochování na useň vlhkou (promáčenou, zahrnuje i mořské nálezy), suchou a mineralizovanou. Promáčená useň bývá nalézána v prostředí jímek, studní, zásypů, pohřebišť, ale i v mořích, řekách, jezerech apod., obvykle tedy v anaerobním prostředí. Je obvykle téměř černá (Obr. 8-1), kvůli nasycení kožní hmoty huminovými látkami18 a kvůli re- 18 Přírodní organické látky vznikající rozkladem převážně rostlinných zbytků. 131 akci mezi ionty železa a tříslivy. Useň vyzdvižená z moře mívá různé odstíny světle hnědé. Useň, která byla zasypána pod vrstvou zeminy, bývá pokryta nánosem hlíny, jílu a dalších těžko odstranitelných půdních nánosů. Železité soli a krusty mineralizátů mohou zkreslit povrch, mořské krusty se mohou tak pevně připojit k usni, že téměř nemusí být rozpoznatelná původní povaha/materiál. [6] Suchá useň se nalézá v prostředí dlouhodobě suchém s malým obsahem vody (pouště). Na našem území byla takovým nalezištěm oblast v okolí Starého města u Uherského hradiště, kde byly nalezeny předměty z doby Velké Moravy. Useň se zde dochovala, protože podloží je písčité a případné srážky nebyly v písku dlouhodobě zadrženy a vždy došlo k celkem rychlému vyschnutí. Suchá useň nebývá zdaleka tak tmavá19 , bývá relativně ohebná (má přirozený obsah vlhkosti) a pokud nebyla v kontaktu s jiným materiálem, především kovy, nebývá výrazně mineralizovaná. [6] Mineralizovaná useň může být suchá i vlhká. K mineralizaci dochází v případě, že se vyskytuje ve spojení především s kovovými předměty. Kompletně mineralizované usně jsou nejčastěji nalézány v aerobním, kyselém prostředí, které urychluje korozi kovů. Kovy jako železo a slitiny mědi v půdě podléhají korozi a jejich korozní produkty se rozpouští v podzemních vodách. Fe ochotně tvoří nerozpustné komplexy s tříslivy. Useň ve velmi těsné blízkosti s korodujícími kovy a vodou je napadána rozpuštěnými solemi kovů. Nejčastěji se setkáváme s oxidy a fosfáty železa, uhličitany a chloridy mědi. Vysoký obsah mineralizátů v promáčené usni indikují skvrny a snížení ohebnosti. V případě mineralizace usně kovovými ionty jsou sráženy buď snopce kolagenových vláken (substituce) nebo se mineralizace projevuje vně jako cementování. Úplně mineralizovaná useň je tuhá, drolivá a okrově zbarvená, bez viditelných organických obsahů (Obr. 8-2Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.). Některé původní strukturní rysy mohou být zachovány. Tento druh nálezů je náchylný k fyzikálnímu poškození během nevhodné manipulace a uložení. Úplně mineralizované usně jsou obvykle drolivé a křehké. [6] 19 V písčitém prostřední není tak vysoký podíl huminových látek a tříslovin 132 Obr. 8-2: Příklad mineralizované usně – část pochvy se zbytkem dřevěné nebo kovové výztuže [GV] Jako samostatnou kapitolu můžeme považovat příležitostné nálezy kůže vyčiněné tzv. In situ. Příkladem jsou nálezy tzv. bahenních lidí (Bog bodies) (Obr. 8-3). Původně se jednalo o surovou nečiněnou kůži, kdy došlo k jejímu vyčinění díky baktericidním vlastnostem rašeliny o nízkém pH a vzniku příčných vazeb mezi kolagenními vlákny v kůži, způsobenými přítomností rašeliníku20 a dalších rostlin bohatých na taniny. Zjednodušeně můžeme říci, že došlo k druhotnému vyčinění kůže a díky tomu se nám tyto „mumie“ dochovaly. Obsáhlý seznam nálezu Bahenních lidí uvádí wikipedie [6, 59] Obr. 8-3: Tollundský muž (http://news.nationalgeographic.com/news/2014/07/140718-bog-bodies-denmark- archaeology-science-iron-age/) Asi poslední možností je zachování kolagenního materiálu v trvale zmrzlém prostředí (permafrostu). Příkladem je náhodný nález člověka z doby bronzové, známého jako Öetzi, který byl nalezen v Alpách a dochoval se i s oblečením. Dalším příkladem je nález ze sibiřského Altaje, kde bylo nalezeno tělo mladé skytské ženy, označované jako Ledová princezna. V petrohradské Ermitáži v archeologické sbírce je vystavena celá 20 Pojem rašeliník zahrnuje 150 – 350 druhů mechů (v Evropě 54, v Česku 34), rostoucích převážně na rašeliništích v rašelině. Rašeliník okyseluje prostředí, protože váže kationty Ca, Mg a uvolňuje H ionty) 133 řada nálezů skytských bojovníků. Ti se mnohdy zachovali i s vlasy, tetováním apod. ( Obr. 8-4). Obr. 8-4: Mumie skythského bojovníka dochovaná i s tetováním Zásah po vyzdvihnutí ze země Obecně platí, že archeologické usně po vyjmutí ze svého původního prostředí velmi rychle vysychají, čímž dochází k jejich degradaci, často již nevratné deformaci a rozpadání (Obr. 8-5). Pokud není možné je okamžitě a komplexně zpracovat, je nezbytně nutné zabránit vysušení. Po prvotním očištění je vhodné useň prosytit 50% ethanolovým roztokem a následně uložit do uzavíratelného obalu (PE sáček, krabička, apod. viz Obr. 8-1). Nemáme-li možnost useň prosytit ethanolem, je možné vlhký materiál vložit do sáčku nebo nádoby s malým množstvím vody, případně i přídavkem jiného fungicidu, a neprodyšně uzavřít. Obr. 8-5: Příklad nevhodně uložené usně [GV] Umístění ve vlhku přináší riziko především v podobě napadení kolagenního materiálu plísněmi. Zejména v teplém prostředí tak dochází k sekundární kontaminaci způsobené rozvojem mikroorganismů mnohdy doprovázené i rozvojem hmyzích larev. Nádo- 134 ba by tedy měla být uložena v chladu (1 – 5°C)21 , temnu ale ne v mrazu! Stav materiálu by měl být průběžně kontrolován, zda nedochází k vysoušení a k růstu plísní. S vlhkou usní by mělo být manipulováno co nejméně, protože je velmi křehká. [6, 60] Suché usně většinou nepotřebují žádnou speciální péči. Pokud si drží přirozenou vlhkost a s tím spojenou ohebnost, je potřeba zajistit, aby nedošlo k její ztrátě. Toho lze dosáhnout umístěním v neprodyšně uzavíratelné nádobě, bez přídavku vody či ethanolu. Rizikem může být náhlý vzrůst RH okolního prostředí, který způsobuje u suchých usní pohyb vláken a možné poškození. RH nad 65 % pak růst plísní, které samy o sobě sice kolagen nepoškozují, ale způsobují vznik skvrn. Při vyšším RH mohou kolagen poškozovat bakterie, a to hlavně pergamen. Bakterie také napadají kožešiny, a to především chlupové kořínky. UV způsobuje vyblednutí, oxidaci kolagenu a jeho křehnutí. [61] Useň ze zasolených nalezišť je možno okamžitě nechat odsolovat v čisté vodě, kterou je potřeba pravidelně měnit. Přítomnost solí lze kontrolovat konduktometricky nebo měřit přítomnost Claž do úplného odstranění. [6] Existence mineralizovaných usní může být maskována pod objemovou korozí, takže je nejvýhodnější, aby nálezy byly vyzdvihnuty i s okolní zeminou. Malé kusy do délky 200 mm mohou být obvykle vyzvednuty do boxu, ale větší nebo kompletní nálezy vyžadují vyztužení zespodu a zboku, aby se zabránilo zhroucení. Úplně mineralizované nálezy po odkrytí běžně nepodléhají změnám, ale jsou v ohrožení, pokud kov, s kterým jsou v kontaktu, podléhá čerstvé korozi nebo pokud nejsou chráněny před fyzickým poškozením, např. manipulací. Fe, které není úplně oxidované před odkrytím, může začít znovu korodovat. Pokud necháme předmět nekontrolovaný, začne docházet k pozvolnému rozpadu kovových prvků, k mineralizaci usně a rozpadnutí. [61] Zahraniční literatura uvádí možnost zpevnění materiálu ihned na místě. Na našem území zatím takový zásah ještě nebyl publikován. Jedná se tedy čistě o teoretickou in- formaci. Pro posílení lámavých předmětů je někdy nutné zpevnění ihned na místě nálezu. Umožnuje vyzvednutí a pozdější bezpečný transport, manipulaci, zaznamenání a rekonstrukci položek, které by jinak mohly být ztraceny nebo poškozeny. Pokud je jako první opatření vyžadována konsolidace, je mimořádně důležité, aby byly vzaty vzorky před a po konsolidaci. Ideální konsolidant pro usně ještě nebyl nalezen. 21 I v lednici může dojít k růstu „slizu“ – spíš než při laboratorní teplotě. 135 Konzervátoři standardně vyžadují takové materiály, aby poskytovaly odolnost, pevnost, stabilitu, flexibilitu, reverzibilitu a udržitelnost barvy a povrchové kvality. Pryskyřice dříve i dnes používané ke konsolidaci suché usně jsou založené na akrylátových pryskyřicích jako je Paraloid B72, F10, založené na celulóze jako je Klucel G, a další jako polyvinyl butyryl (Movital B30H). Široký rozsah potenciálních konsolidantů, který byl v minulosti zkoumán, zahrnuje želatinu, polyuretany, polyvinylacetátové emulze, epoxypryskyřice a polyvinylacetát/ethylenové kopolymery (Vinamul 3252). [62] Povaha poškození Ke ztmavnutí a zkřehnutí může dojít už během používání, a to z důvodů oxidace tuků a olejů obsažených v usni, případně zásaditým pH. Suché usně - RH nižší než 50 % - křehnutí vlivem ztráty vody, která působí jako mazadlo. Následuje smršťování, křehnutí a odlupování na vrstvy. - oxidace tuků a olejů – tvrdnutí a tmavnutí. - vysoká RH a teplota – hydrolýza Vlhká useň bývá většinou v relativně dobrém stavu. Každopádně může docházet k - bakteriální aktivitě a vyluhování – ztráta tuků a třísliv - vyloužení třísliv – následuje hydrolýza a slábnutí kolagenu - bakteriím a hydrolýze – hydrolýza a poškození srsti. - rozpadání – hydrolýza. - rozštěpení na dvě vrstvy – způsobeno přirozenou diskontinuitou mezi vlákny lícové a rubové vrstvy. - tmavnutí a černání – reakce tříslovin obsažených v usni s železem obsaženým i v půdě. - zvýšení pH – tmavnutí usně22 . Surová kůže, střeva(gut), pergament, semičiněné většinou ve vlhkém prostředí nepřežívají, protože voda penetrující do vláken způsobuje hydrolýzu a bakteriální napadení. Dobře vyčiněná useň a kožešiny mají ve vlhku mnohem lepší pravděpodobnost dochování. Přítomnost mědi a tříslovin v půdě zpomaluje bakteriální napadení. 22 Třísloviny v usni fungují jako pH indikátory. 136 Suché prostředí někdy i s vysokým obsahem solí uchová surovou kůži, střeva, činěnou i semi – činěnou useň, a dokonce někdy i pergamen, protože zpomaluje hydrolýzu a bakterie. Ve vlhku přežívá pouze činěná useň. V prostředí s vysokým pH dochází k mnohem rychlejší hydrolýze a vyluhování tříslovin než v prostředí s nízkým pH. Usně z mořských vraků se dochovají díky zásaditému pH prostředí. Přesný důvod, proč tomu tak je, zatím není znám. V místech, kde jsou v půdě obsaženy třísloviny23 , dochází k činění In situ. [61] Hodnocení materiálu Již malé zvětšení a dobré osvětlení pomáhají určit, zda byl povrch barevně upravován nebo zda na něm byly nějaké např. kovové aplikace. Barvy se sice většinou nedochovají stejně jako pojiva a lepidla, ale jejich zbytky mohou být rozeznány za použití UV nebo IR záření. Lícová kresba a tloušťka mohou vypovídat o druhu materiálu. Je možně určit, zda šlo o useň činěnou tukem či tříslivem, ale konkrétní identifikace třísliva je téměř nemožná. Ts vypovídá o stupni poškození. Rozbalování suchých a srolovaných předmětů, např. pergamenů, je možné provádět pouze velmi opatrně, a to za opatrného kontrolovaného postupného zvlhčování pergamenu v prostředí s vyšší RH. Stabilizace U suchého materiálu je potřeba kontrolovat a udržovat RH v rozmezí 50 – 60 %, především u malovaných a zlacených usní je nutné se vyvarovat náhlým výkyvům RH. Pokud materiál pochází z extrémně suchého prostředí je třeba ho postupně pomalu „aklimatizovat“ na vhodnou vlhkost. Teplota by měla být udržována do 18 °C, což snižuje riziko biologického napadení. Vystavení světlu, a především jeho UV složce by mělo být minimální. U mokrých a vlhkých nálezů je nutné zabránit neřízenému vyschnutí a růstu mikroorganismů, např. uložením v chladu a temnu. Není potřeba useň uchovávat úplně ponořenou ve vodě. Tím dochází k dalšímu zbytečnému vyluhování. 23 Ne všechny třísloviny jsou schopny činit useň, některé mají spíš bakteriostatický účinek. 137 Konzervace a komplexní zpracování Konzervace a komplexní zpracování je časově náročné a skládá se z mnoha dílčích kroků 1. Desinfekce 2. Rehydratace 3. Fotodokumentace 4. Očištění 5. Zakreslení 6. Rozdělení 7. Určení suroviny a další analýzy 8. Samotná konzervace 9. Tvarování a restaurování 10. Zakreslení a fotodokumentace 11. Uložení 12. Konzervátorská zpráva 13. Jednotlivé kroky jsou podrobně rozepsány níže. 138 8.1 Desinfekce Useň se často vyskytuje v prostředí vhodném pro růst plísní a bakterií (jímky, krypty atd.) a jako organický materiál je velmi citlivá k napadení těmito činiteli. Vzhledem k tomu, že vždy je na prvním místě vlastní zdraví konzervátora (i dalších osob manipulujících s nálezy) je nezbytné dodržovat bezpečnostní hygienická opatření, jako jsou práce v jednorázových rukavicích (nitrilové, vinylové, latexové), v případě potřeby pak i s rouškou. Tato opatření by měla být dodržována i archeology! Prvním krokem od předání nálezu archeologem konzervátorovi je desinfekce. Ta by měla být provedena i v případě, že useň nevykazuje známky napadení plísněmi apod. Desinfekci lze provést různými postupy a přípravky. Desinfekce v parách alkoholu nebo jiného vypařovacího biocidu (alkoholy, Preventol O, Thymol) – předmět se vloží do vzduchotěsně uzavíratelné nádoby spolu s nádobkou obsahující vypařovací biocid (Obr. 8-6). V případě alkoholů se používá 80 – 96% roztok v destilované vodě. Po uzavření nádoby dojde k prosycení parami biocidu v celém prostoru nádoby a postupně dochází k usmrcení vegetativních forem plísní i jejich spor. Doba působení by měla být alespoň 48 h při teplotě 25°C. Doba působení závisí na charakteru materiálu a může být příslušně prodloužena (silnější usně nebo jiné materiály je vhodné nechat v parách delší dobu). Po vyjmutí z nádoby se useň nechá odvětrat v digestoři nebo na dobře větraném místě. [46] Obr. 8-6: Možné uspořádání desinfekční komory – biocid (96% n-butylalkohol) je nalit přímo na dno nádoby [GV] 139 Postřik a natírání biocidu – je nejjednodušší a nejrychlejší. Lze použít vhodně naředěné alkoholy a další i komerční přípravky. Přípravek se jednoduše rozprašovačem nastříká nebo štětcem natře na povrch předmětu. Takto ošetřené předměty je nutné okamžitě dál zpracovat. Pokud to není možné je potřeba materiál uzavřít do zipového PE sáčku nebo vložit mezi filtrační papíry prosycené použitým biocidem a zatížit. Bude tak docházet k dlouhodobějšímu kontaktu plísní s biocidem. Nevýhodou může být přítomnost vody a jiných látek, které sorbují do materiálu a jejichž účinek na ně může být negativní. [47, 63] Máčení v biocidu – se provádí pouze u předmětů, které to dovolují. V případě využití alkoholů je potřeba předmět ponořit do 80% roztoku alkoholu alespoň na 1 h a následně zatížit mezi filtračními papíry. K máčení je možné použít i Ajatin. Ten se často používá při dlouhodobějším uložení. Máčení v biocidu je jednou z možností, kdy není možné useň zpracovat ihned a je potřeba ji na delší dobu uložit. [63] Velmi nevhodný k desinfekci usně je peroxid vodíku, který jakožto silné oxidační činidlo způsobuje oxidaci usně. V minulosti se používal i fenol, který je ale silně toxický a nesplňuje dnešní hygienické požadavky. Lze použít i jiné komerční výrobky dostupné v lékárnách a drogeriích. Jejich nevýhodou může být přídavek dalších látek, např. parfémy apod., které mohou mít vliv na useň. Je proto třeba si řádně zjistit a prostudovat složení jiného zamýšleného přípravku a zvážit tak zda je tento vhodný. Obecně by desinfekční přípravky neměly obsahovat chlor a peroxid vodíku. Přehled desinfekčních prostředků uvádí Příloha 3: Přehled desinfekční prostředků. Více k desinfekci je uvedeno v kapitole 6 Biologická koroze a desinfekce. 140 8.2 Rehydratace a změkčení vysušené usně Archeologická useň se na našem území obvykle nalézá v promáčeném nebo alespoň provlhčeném stavu. Jen v málokterých případech bývá useň již při nálezu suchá. Pokud je useň vlhká až promáčená je potřeba ji takto udržet a zamezit vyschnutí hmoty. Bohužel se často setkáváme s případy, kdy byla useň neodborně nebo jen „dočasně“ uložena a došlo k vysušení viz Obr. 8-5. Tímto vysušením dojde ke ztvrdnutí a zkřehnutí, kdy je materiál neohebný a nelze s ním pracovat, a v neposlední řadě také k nevratnému smrštění. Pokud se nám do rukou dostane takto vyschlá useň, je to sice komplikace, ale i tento problém lze celkem efektivně vyřešit a alespoň částečně usni navrátit její vlastnosti (ohebnost, pružnost) a následně i tvar. Původní velikost již vrátit nelze. Překvapivé může být zjištění, že i dehydratovaná useň (která již jednou prošla procesem smrštění) se při volbě nevhodného postupu konzervace může znovu smrštit. Stejně tak může použitím nevhodného konzervačního postupu dojít ke zkřehnutí a ztvrdnutí. Možností rehydratace je více. Jejich účinnost však není vždy dostatečná. a) Rehydratace v prostředí o vysoké relativní vlhkosti – useň se umístí do hermeticky uzavíratelné nádoby (např. exsikátoru) spolu s nádobkou s vodou a uzavře se (Obr. 6-1 nebo Obr. 8-6) Celý objem nádoby se prosytí vodní párou, která pomalu prostupuje i skrz kožní hmotu a postupně dojde k jejímu změkčení. Useň je potřeba průběžně kontrolovat, zda nedochází k růstu plísní (Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.). Místo vody lze použít např. 80% roztok n-butylalkoholu. Postup je časově náročný (až 2 měsíce), poskytuje ale nejlepší výsledky. [47] Obr. 8-7: Růst plísní v prostředí o vysoké RH, bez přídavku biocidu [GV] b) Měkčení zábalem n-butanolu – useň se zabalí do buničité vaty zvlhčené 10% roztokem n-butanolu v destilované vodě a vloží se do uzavíratelného PE sáčku 141 nebo jiné neprodyšně uzavíratelné nádoby. Po 1 až 2 týdnech se useň vybalí, očistí tamponem smočeným v naředěném 10% n-butanolu, opět zabalí do zvlhčené buničité vaty a uzavře do PE sáčku. Takto je možné pokračovat, až do požadovaného změkčení. Výhodou tohoto postupu je průběžné čištění a odstraňování nečistot. (Mikulov) c) Měkčení ponořením do n-butanolu – usně se ponoří do 5 – 10% roztoku nbutanolu v destilované vodě. Roztok je po týdnu možné vyměnit a pokračovat v rehydrataci až několik týdnů (dle stavu a tloušťky). Výsledné usně jsou relativně ohebné. Výhodou je průběžné vymývání nečistot. d) Měkčení zábalem isopropylalkoholu – useň se zabalí do buničité vaty namočené v 75% roztoku isopropylalkoholu ve vodě a vloží se do uzavíratelného PE sáčku na 1 – 2 týdny. Při každém dalším zábalu se postupně snižuje obsah vody až do 100% isopropylalkoholu. Výhodou je průběžné odstraňování nečistot. Výsledné usně mají lepší vlastnosti, ale nejsou tvarovatelné. [47] e) Prosycení roztokem 30% glycerolu v ethanolu – usně se vloží do roztoku, po 2 – 4 týdnech dojde ke změknutí. Výsledné usně jsou celkem ohebné a měkké. [47] f) Ponoření v destilované vodě – usně se vloží do nádoby s čistou destilovanou vodou. Přibližně po týdnu dojde k jistému změknutí, nicméně usně byly celkem křehké a tuhé. Tento postup není příliš vhodný. Jak bylo zmíněno za každým postupem, jejich účinnost je různá. Společnou nevýhodou všech je velká časová náročnost (až 2 měsíce). 142 8.3 Fotodokumentace Fotodokumentace je podstatná při konzervaci jakéhokoli předmětu a materiálu, nejen usně. Fotodokumentaci lze rozdělit na vstupní, průběžnou a výstupní. Vstupní dokumentace (Obr. 8-8) by měla být provedena před zahájením jakékoli manipulace (kromě výše zmíněné desinfekce) jako doklad nálezového stavu (množství materiálu, úroveň znečištění, výskyt bakteriálního napadení apod.). Vstupní dokumentace může sloužit i jako dokladem o předaném materiálu a jeho množství. Obr. 8-8: Příklad vstupní fotodokumentace [GV] Průběžná fotodokumentace by měla být prováděna průběžně po celou dobu práce s předměty. Tato dokumentace pak dokládá jednotlivé pracovní kroky (rozdíly v průběhu čištění) nebo nově zjištěné informace (např. zdobení). Archeologické usně jsou mnohdy silně znečištěny a vstupní fotografie mohou být zavádějící (nemusí být patrný tvar apod.), proto je dobré nafotit i předměty očištěné pro lepší představu o stavu a velikosti materiálu. Vzhledem k tomu, že AU se při čištění silně promáčí, je dobré nechat ji následně lehce oschnout případně osušit (otupovat hadříkem, papírovými utěrkami) a následně nafotit. Takto osušený materiál se tolik neleskne a fotografie mají lepší výpovědní hodnotu. Závěrečná výstupní fotodokumentace (Obr. 8-9) se provádí na již kompletně zkonzervovaných, natvarovaných a osušených předmětech. S nafoceným výsledným předmětem už by se dále nemělo z konzervátorského hlediska manipulováno (kromě uložení, badatelské či výstavní činnosti). 143 Obr. 8-9: Výsledná fotodokumentace [GV] Stručná pravidla pro fotodokumentaci jsou: Předmět nebo fragment je vždy opatřen evidencí a škálou Pokud to předmět umožňuje, fotí se lícová i rubní strana. Metodika uvádí, že u lícové strany se evidence umisťuje vpravo kdežto barevná škála vlevo a při focení rubní strany je evidence vlevo a škála vpravo. Na umístění evidence a škály až tak nezáleží, nicméně je dobré dodržovat umístění po celou dobu práce. Ačkoli se zpočátku může zdát, že focení AU s barevnou škálou je zbytečné (protože promáčená useň je téměř černá a vše vypadá stejně) po konzervaci dochází k barevné změně oproti vstupnímu stavu. Barevné rozdíly mohou být i mezi výslednými zkonzervovanými usněmi. Vliv na výslednou barvu usně mají i konzervační postupy. Je dobré fotit na neutrálním pokud možno omyvatelném pozadí (šedý stůl, šedá fó- lie). Jako nevhodné pozadí k focení se ukazuje papír i textil, kde dochází k promáčení a zašpinění podkladu. Pravidla pro fotodokumentaci byla převzata z Certifikované metodiky pro konzervátory textilu dostupné na http://konzervovani.sci.muni.cz/?page=fotodokumentace. Podrobnější informace ohledně možností focení, nastavení fotoaparátu a podmínek pro focení jsou dostupné na zmíněném webovém odkazu 144 8.4 Čištění Základním pravidlem u čištění historických usní nebo knižních vazeb je snaha o minimalizaci promáčení kožní hmoty24 . V případě AU je tento požadavek téměř nemožné dodržet Vysušené usně velmi snadno sají vodu a i při sebemenším kontakt vody nebo ovlhčeného tamponu dochází k okamžitému prosáknutí do kožní hmoty. Usně vlhké dlouhodobě ležely v prostředí o vysoké vlhkosti a lze říci, že jsou na obsah vody zvyklé. Následné postupy konzervace využívají prosycení usně na vodné bázi, případně je voda postupně vytěsňována. U AU lze s velkou pravděpodobností říci, že u usní zakopaných v zemině došlo k částečnému „vymytí“ tříslovin do půdy. Otázkou je, zda se zbylé třísloviny uvolňují do konzervačních (většinou vodně-alkoholových roztoků). Roztoky po konzervaci byly zkoušeny na přítomnost tříslovin a v žádném z nich nebyla přítomnost třísloviny v roztoku dokázána. Můžeme tedy tvrdit, že v průběhu konzervace pravděpodobně nedochází k vyplavování třísliv do konzervačních roztoků. Výjimkou je konzervace kombinovaných materiálů, kdy nelze předmět rozdělit a konzervovat každou část zvlášť. Takové předměty většinou není možné ponořit do konzervačních roztoků a je třeba se skutečně vyvarovat nadměrného prosycení vodou. Fragmenty bývají nalézány ve skupině a až po očištění je možné je rozdělit na jednotlivé předměty a jejich části, odřezky, odpad a neurčitelné části. Čištění se skládá z mechanického a chemického postupu a jejich kombinace. Obecně platí, že čištění je vhodné vyzkoušet na malém vzorku a až následně postup aplikovat na celou skupinu. Mechanické čištěním zahrnuje čištění na sucho nebo pod jemným proudem vody, za pomoci např. zubních kartáčků, štětců, Wishab houby a dalších pomůcek. Uvádí se i možnost čištění pomocí ultrazvuku, kdy se useň rozloží na jemné umělohmotné síťce. [6, 62, 64] Ultrazvukem ale může dojít k narušení už tak poškozených kolagenních vláken a částečnému rozpadu. K použití ultrazvukového čištění by mělo dojít pouze u materiálu velmi pevného a ve velmi dobrém stavu, rozhodně ne u křehkých kousků. 24 Vysoký obsah vlhkosti aktivuje třísloviny a dochází k urychlení degradace. 145 V případě, kdy je useň silně poškozena a dochází k jejímu rozpadání, je možné ji umístit mezi umělohmotné nebo kovové síťky a čistit ji kartáčkem přes mřížku. Zde ale může docházet k „propisování“ struktury síťky na povrch usně. Pokud se na usni vyskytují nerozpustné mineralizáty, odstraňujeme tyto opatrně mechanicky za pomoci skalpelů a dalších většinou zubařských nástrojů. [61] Mechanicky jsme schopni odstranit pouze největší nánosy nečistot, ale pro vymytí z kožní hmoty je vždy potřeba přistoupit i k čištění chemickému stejně jako při odstraňování mineralizátů. Chemické čištění zahrnuje použití detergentů a jiných chemikálií. Pokud je useň pouze znečistěná od hlíny nejsou na ní žádné krusty a mineralizáty, pak stačí použít tenzid, nejčastěji Alvol (1% vodný roztok). Jak bylo zmíněno výše, u suchých usní by nemělo dojít ke kompletnímu promáčení usně a je vhodné použít k čištění jen Alvolovou pěnu. Nicméně i tak dochází k promáčení a vzhledem k tomu, že je žádoucí odstranit ze substrátu co největší množství detergentu je nezbytné na závěr useň propláchnout v destilované vodě. Pokud to předmět dovoluje, může dojít i k vícedennímu vyluhování v destilované vodě, kdy je voda pravidelně vyměňována. Do vody může být přidán i biocid (lihový roztok, Ajatin, Septonex apod.) Pokud nelze předmět celý namočit pak ihned po aplikaci tenzidu je třeba tento vytírat kartáčkem nebo houbičkou ovlhčeným destilovanou vodou. [58, 61, 64] Může se zdát, že použití tenzidů je zbytečné, ale z praxe se ukazuje, že pouhé čištění kartáčkem ve vodě není dostačující. V případech kdy byl použit i tenzid byly výsledné usně mnohem čistší a neobsahovaly zdaleka takové množství zbytkových nečistot25 . Otázkou je, zda dochází k úplnému vymytí tenzidu z kožní hmoty a jaký mají vliv na případné DNA a AMK analýzy. Na toto téma zatím nebyly publikovány žádné výsled- ky. Jako dalším přípravkem používaným k čištění usně je isopropylalkohol. V porovnání s tenzidem se může jevit jako výhodnější, protože nedochází k tak rozsáhlému promáčení vodou jako při čištění Alvolem. Na druhou stranu ale isopropylalkohol nedosahuje příliš dobrých čistících výsledků. Jako přípravek s dobrými čistícími vlastnostmi se ukázal i 5 – 10% n-butanolu ve vodě. Výhodou čištění pomocí alkoholů je jejich přirozený desinfekční účinek a následné úplné vytěkání z kožního substrátu. 25 Nečistoty jsou nežádoucí nejen z estetického hlediska, ale především z preventivního, kdy by mohly být zdrojem další koroze. 146 Jak již bylo řečeno výše, usně mohou být znehodnoceny mineralizáty nerozpustných solí a železitými skvrnami, které lze někdy odstranit pomocí chemického čištění, např. chelatačními činidly, minerálními a organickými kyselinami a jinými přípravky. Odstraňování skvrn je považováno za poněkud kontroverzní. Zatím nebylo publikováno mnoho výsledků na toto téma a účinek jednotlivých přípravků na useň není příliš dobře znám. Především pak nejsou známy vlivy chemického čištění z dlouhodobého hlediska. Useň bývá znečištěna nejen hlínou, ale i korozními produkty z materiálů vyskytujících se v těsné blízkosti apod. Jako porézní materiál absorbuje rozpustné soli (Cl, PO4 3, NO3aj.) z půdy i vody. Povrch může být pokryt nerozpustnými solemi (např. CaCO3, CaSO4 aj.). Co největší množství solí je potřeba z usně odstranit. To může probíhat dlouhodobým vymýváním v destilované (nebo alespoň demineralizované) vodě, kdy dochází i k vymývání použitého detergentu. Přítomnost všech solí lze měřit konduktometricky, přítomnost pouze Clmůžeme určit reakcí s AgNO3 nebo chloridovým tes- tem26 . [62] Při vymývání solí z kožní hmoty je velká spotřeba vody. Jako ekonomičtější variantu Hamilton [62, 64] popisuje postup, kdy jsou fragmenty umístěny do textilního sáčku (např. ze záclonoviny apod.) a ten se umístí do záchodové nádržky. Pravidelným splachováním dochází k průběžnému vyprazdňování nádržky a tím i k vymývání nečistot. Vzhledem k tomu, že se u nás používá chlorovaná voda, bude pravděpodobně nutné kůži ještě nějakou dobu máčet ve vodě alespoň demineralizované. Další spíše technickou otázkou je zanášení nádržky vyplavenými nečistotami. Hamilton [62, 64] uvádí možnost konsolidace před čištěním u velmi křehkých usní, kdy by mohlo dlouhodobým máčením dojít k rozpadu. Konsolidace se provádí 5% roztokem Paraloidu B-72. Rozpustné soli by se měly rozptylovat skrz pryskyřici, i když mnohem pomaleji. Je otázkou jak, se useň dále čistí. Paraloid vytvoří na povrchu tenký filmy, který je pak mechanicky velmi těžko odstranitelný. Odstraňování korozních produktů a mineralizátů: Existují dva druhy skvrn – černé organické skvrny sulfidů a skvrny způsobené korozí kovů vyskytujících se v blízkosti usně, většinou železa. Je třeba pamatovat, že chemikálie užité k odstranění rzi a mineralizátů (kyselina šťavelová, EDTA) mohou 26 Soupravu na chloridový test dodává firma Merck 147 způsobit další hydrolýzu proteinů kolagenních vláken a mohou odstraňovat činiva, barviva, barevné dekorace a jiné aplikace, které jsou součástí charakteru předmětu. Využití chemikálií musí být provedeno dostatečně opatrně. [62, 64] Skvrny sulfidů jsou vcelku nebezpečné, mohou poškozovat kožní hmotu a je vhodné je odstranit. Odstraňují se mnoha organickými látkami a polymery s 3 – 10% přídavkem H2O2. Stav se musí se kontrolovat v krátkých intervalech. Peroxid je bělidlo a může velmi negativně ovlivnit např. textilní vlákna. Předmět by měl být ošetřován pouze pár hodin denně. Po každém použití peroxidu musí být předmět pečlivě propláchnut. [65] Postupů odstranění skvrn železa existuje celá řada. Někdy je vhodnější ponechat skvrny a zabránit tak poškození způsobenému snahou odstranit je za každou cenu. Některé kovové skvrny jsou stálé a nemusí do budoucna způsobovat problémy. Možnosti odstranění Fe skvrn: - 3 – 5% roztok citronanu sodného nebo EDTA. Předmět se máčí a sledujeme 2 – 3 hodiny. Následuje promytí v tekoucí vodě až do vymytí veškerých reziduí. [62] - 3% vodným roztokem KMnO4. Přebytek červené barvy se následně odstraní promytím v 5% roztoku NaHSO3 ve vodě. Dále je useň ponořena do 5 – 10% roztoku NaHCO3 ve vodě po dostatečně dlouhou dobu, pro dosažení úplné penetrace. Závěrečné ošetření je prováděno v 1% HCl ve vodě. Ta rozpouští usazeniny a reaguje s NaHCO3 za vzniku plynného CO2, který vybublá. Odstraňuje tedy kontaminanty. [66] - 5% roztok (COOH)2 ve vodě. Je nezbytné po zákroku odstranit veškeré kyseliny, aby výsledné pH materiálu bylo mezi 3 – 5. [66] - Oakite 33 - přípravek založený na kyselině orthofosforečné, používaný k odstranění oxidů kovů, H3PO4, a CH3COOH. Roztok každé z kyselin s pH ≤ 2 byl aplikován 2 – 3 h. Mezi účinkem kyselin nebyl pozorován žádný rozdíl. - 3 – 10% kyselina citronová, šťavelová nebo fluorovodíková. Opět se musí hlídat a dobře vymývat. Odstraňování se provádí, dokud se skvrny vymývají. Když jsou skvrny odstraněny pomocí kyselin, pak se musí ponořit na hodinu do 1 – 2% roztoku NaHCO3 pro neutralizaci kyselin, které mohly zůstat ve 148 hmotě. Poté se vymývají v destilované vodě a ukládají do lednice, dokud nebude dokončen proces dehydratace. [65] - 3 – 10% kyselina šťavelová, která má v porovnání s ostatními výraznější bělící účinek. Bělení je při použití kyselin výhoda navíc. Usně jsou po odkryvu obecně tmavě hnědé, nejspíš díky fialovo-černé barvě chemických složek vznikajících mezi činivy a Fe solemi z půdy. V důsledku chemického čištění se barva archeologických usní blíží původní barvě materiálu. Stopy opotřebovaní jsou tak lépe viditelné. Názory na čištění pomocí kyselin se různí. Někteří autoři [58] uvádí, že není důvod obávat se vzrůstající kyselosti, pokud jsou po aplikaci zbylé kyseliny dobře vymyty. Jiné zdroje [61] oproti tomu uvádí, že kyseliny jsou velmi rizikové. Chemikálie používané k zesvětlení působí nepříznivě. Zásady a silné kyseliny vyluhují třísloviny a barviva a způsobují hydrolýzu kolagenu. Rozpouštědla ve směsi s vodou extrahují třísliva. Žádné podrobnější studie ohledně použití kyselin jako čistících přípravků a jejich vliv na kolagenní materiál zatím nebyly publikovány a je třeba rozšířit výzkum i tímto směrem. Závěrem lze shrnout, že pokud chceme useň čistit za přispění chemikálií, je třeba toto dobře zvážit a uvědomit si případná rizika s tím spojená. 149 8.5 Zakreslení Zakreslení předmětů či fragmentů není sice nezbytný krok a lze jej při velkém množství materiálu či nedostatku času opominout, každopádně je ale tento krok vhodný pro identifikaci a kontrolu. Zakreslení má hned tři výhody – ochrana proti ztrátě identifikace, základní vizuální zhodnocení souboru a měření smrštění. V případě většího množství materiálu je po zakreslení a popsání příslušnou evidencí možné všechny kousky vložit do jedné nádoby a konzervovat hromadně. Po konzervaci je pak na základě nákresu možné přiřadit každému kousku jeho původní „místo“. Další výhodou je kontrola vstupního a výstupního stavu. Ať chceme nebo ne téměř vždy dochází ke smrštění předmětu či fragmentu. Porovnáním s nákresem jsme schopni říci jaká byla původní velikost. Porovnáním nákresu před a po konzervaci je možné spočítat případné smrštění. Zakreslení slouží jako rychlá vizuální kontrola souboru a jeho stavu. Během čištění může být odhaleno mnoho zajímavých detailů a zakreslení je snadná cesta jejich zaznamenání zaznamenat. Do nákresů si dále můžeme zapisovat další poznámky k jednotlivým fragmentům, např. materiál, tloušťku, stručný popis stavu apod. Nejčastěji se tvar obkreslí obyčejnou tužkou a po konzervaci se každý kousek znovu obkreslí např. červenou pastelkou. Při zakreslování je stejně jako při fotodokumentaci vhodné useň lehce osušit. Lze zakreslovat na obyčejný kancelářský či jiné druhy dostupných papírů. Jako vhodný se ukázal i pečící papír, u kterého nedochází k tak velkému promáčení ani zašpinění (případné nečistoty lze celkem snadno odstranit) a je možné odstřihnout potřebné množství (výhodné např. u velkých souborů). [6] U kombinovaných předmětů useň-kov je možné k zaznamenání využít i RTG snímkování. [61] Příklad zakreslení viz Příloha 5. 150 8.6 Posouzení a rozdělení materiálu Před samotnou konzervací by měly být usně zhodnoceny, rozděleny a vypracován seznam. Seznam by měl obsahovat: Množství materiálu Druh materiálu (předměty, fragmenty, odřezky, odpad) – většinou určuje archeolog Zhodnotit důležitost nálezu a určení jeho vědecké hodnoty Zaznamenat obecný stav, důležitost jednotlivých kusů – u velkého množství, je možné určit kusy pro konzervaci a kusy, které není potřeba uchovat Určit možnosti – čas, vybavení, materiál – pro konzervaci a budoucí péči [61] Nálezy usní nejsou většinou tak časté a obsáhlé a obvykle se zachovává veškerý materiál. Pouze v případech kdy je nalezeno skutečně velké množství materiálu, rozhoduje se co vše zachovat a co je možné „vyhodit“. 151 8.7 Určení suroviny a další analýzy Určení druhu suroviny a další níže popsané analýzy by měly být proveden ještě před samotnou konzervací nebo by mělo dojít k odebrání vzorku, ke kterému je možné se vrátit. Při konzervaci dochází ke vnášení druhotných přípravků do usně, které mohou ovlivňovat výsledky prováděných zkoušek. URČENÍ DRUHU SUROVINY je důležitou informací především pro archeology. Na samotnou konzervaci a výběr vhodného konzervačního postupu nemám druh suroviny vliv. [6] Surovina se stejně jako v případě usně historické provádí pozorováním lícové vrstvy (Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. - Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.). Každé zvíře má charakteristickou lícovou kresbu folikulů viz kap.5.1.1Určení druhu zvířete na str. 68. Problémem v případě archeologických nálezů, může být značná degradovanost této vrstvy. Líc může být mechanicky narušen, zbroušen či úplně chybět. V takovém případě není možné určit druh zvířete. Další komplikací mohou být neodstranitelné nánosy zeminy či jiné špíny. Ta mnohdy úplně zaplní folikuly. Ty jsou sice lehce viditelné, nicméně určení druhu kůže může být zkresleno a výsledky budou nepřesné. Líc se pozoruje buď lupou či pod mikroskopem (v odraženém světle). Jak již bylo zmíněno dříve je třeba najít správný směr pozorování. Vlivem růstu chlupů jsou folikuly z různých stran různě pozorovatelné. [6, 9, 65] Další možností určení suroviny je analýza DNA nebo analýza aminokyselin, na jejímž základě lze určit druh zvířete. Nevýhodou obou zmíněných analýz j vysoká cenová náročnost a poměrně malá dostupnost. [67] Obr. 8-10: Hovězina – líc [GV] Obr. 8-11: Skopovice – líc [GV] 152 Obr. 8-12: Vepřovice – líc [GV] Obr. 8-13: Vepřovice – rub [GV] URČENÍ pH již pro konzervaci význam má. Spíš, než ke konzervaci, se vztahuje ke stupni degradace usně. Jak ukázaly výsledky (Tab. 8-1) pH archeologické usně je silně ovlivněno prostředím, v kterém byla uložena a přizpůsobuje se hodnotě pH prostředí. Z tohoto hlediska tedy nemá takovou výpovědní hodnotu, jako v případě usní historických, kde by se hodnoty pH měly pohybovat v rozmezí od 4,5 – 5,5 a pokud pH klesne pod 3,5 je taková useň označena za silně degradovanou a je třeba volit vhodný konzervační postup. Tab. 8-1: Změna pH usně ovlivněná pH půdy VZOREK  pH  VZOREK  pH  Chromčiněná  useň  nová  6,1  Třísločiněnná  useň  nová  4,2  Chromčiněná  useň  –  1 rok zakopaná  6,7  Třísločiněnná  useň  –  1 rok zakopaná  7,2  Chromčiněná  useň  –  2 roky zakopaná  6,9  Třísločiněnná  useň  –  2 roky zakopaná  6,8  Zemina   6,9      Obecně se pH měří dotykovou elektrodou, tedy pouze povrchově. U mokrých usní odpadá potřeba provlhčení vzorku a případné nebezpečí vzniku barevné skvrny. U usní suchých je třeba vzorek ovlhčit, což může být poněkud komplikované, protože suchá useň saje vodu velmi snadno a těžko se dosahuje povrchové vodné „kuličky“ kde se měří pH. Obr. Jak by to mělo vypadat a jak to většinou vypadá Měření pH by se mělo provádět až po očištění. Nečistoty výsledek zkreslují. Pro kontrolu je dobré proměřit pH i po konzervaci, nicméně toto není nezbytné. Žádný z níže uvedených konzervačních postupů výrazně nesnižuje ani nezvyšuje pH. [6, 9] 153 STANOVENÍ TEPLOTY SMRŠTĚNÍ je opět parametr vypovídající o úrovni degradace materiálu. Zkouška se provádí stejně jako u historických usní. Odebraná vlákna se nechají prosytit vodou (u mokrých tento krok odpadá) a pod mikroskopem s elektricky vyhřívaným stolkem se pozoruje interval smrštění (kapitola 5.1.5). Tato zkouška se zatím u usní archeologických příliš neosvědčila. Interval smrštění je velmi špatně a těžko sledovatelný v porovnání se smrštěním vzorků historických usní. Zatím nebyly publikovány práce o vztahu Ts a kvality či úrovně degradace AU a je otázkou jakou výpovědní hodnotu výsledek má. [6] URČENÍ DRUHU ČINĚNÍ je informace hodnotná především pro archeology. U archeologických usní si můžeme být téměř úplně jisti, že kůže byla činěna rostlinným tříslivem. Do budoucna se však budeme moci setkávat i s kůžemi chromočiněnými. Jak bylo zmíněno dříve (kap. 1.6.2) chrom se k činění kůže používá od konce 19. století, již dnes je možné se výjimečně setkat s nálezy usní, které by mohly být chromočiněné. Jiné druhy činění neposkytují tak odolnou useň a mohly by se dochovat jen ve velmi výjimečných podmínkách. V případě archeologie se jedná o skutečně vzácné nálezy. Určení tříslo- či chromočinění může tedy sloužit i jako jakási jednodušší datovací metoda. Způsob činění lze určit z teploty smrštění, druh činiva pak lze určit relativně jednoduše pomocí kapkovacích reakcí (kap. 5.1.2) nebo FTIR. Nevýhodou u archeologických usní je ovlivnění nálezovým prostředím a potřeba extrakce třísliva z usně. Jak ukazují výsledky z výzkumů, v půdě pravděpodobně dochází k degradaci třísliva a jeho postupnému „vymývání“ z usně. Pro extrakci i velmi malého množství vzorku je potřeba relativně velké množství vzorku (alespoň 1 gram). [6, 9, 67] PRVKOVÁ ANALÝZA může být doplňkovou analýzou, nicméně pro konzervaci samotnou nemá významný vliv. Lze ji provést např. XRF analýzou (která bývá dostupná i v mobilní fázi, ale poskytuje pouze orientační informaci o přítomnosti prvků). Pokročilejší metodou SEM-EDX (případně varianta WDX). Pro tuto analýzu je potřeba jen malé množství vzorku (5x5 mm), který není potřeba nijak zvlášť upravovat (stáčí odstřižek či úlomek). Analýza nám poskytuje podrobné informace o prvkovém i objemovém (anorganika) složení. Analýzou lze určit, zda byla useň činěna chromem a poskytuje informace o prvkovém složení prostředí, v kterém byla uložena.[67] 154 8.8 Konzervace Pokud je mokrá archeologická useň ponechána, aby volně vysychala, kontrakční síly budou způsobovat smrštění a useň ztuhne a ztvrdne. Tento stav je již jen těžko vratný. Cílem každé stabilizace vlhké usně je, aby se v suchém stavu zachovala velikost a tvar, pokud možno s minimálním zásahem. Konzervační proces by měl být cílen k poskytnutí usně vhodné k příležitostné manipulaci, studiu a uložení v běžném muzejním stavu, a to prostřednictvím zlepšení fyzické síly a flexibility a její odolnost vůči výkyvům prostředí. Další krok může zahrnovat vytvarování pokroucených kusů a další měření podléhající zlepšení vzhledu významných kusů určených k vystavení. V průběhu konzervace je nutné zavést do mezivláknitých prostor nějaké mazadlo, které vytěsní a nahradí vodu a nedojde tak ke zhroucení a slepení kolagenních vláken. Výběr konzervačního prostředku se řídí jak stavem usně, tak dalšími faktory jako jsou např. viskozita a délka polymerního řetězce konzervačního prostředku. Obecně lze konzervaci AU rozdělit do tří skupin.  Konzervace založená na odstranění vody pomocí méně těkavých látek, které pokryjí vlákna a nedojde tak ke zhroucení, např. glycerol  Konzervace založená na odstranění vody a jejím následném nahrazení jiným mazivem  Vymrazování KONZERVACE ARCHEOLOGICKÉ USNĚ V MINULOSTI A DNES V minulosti se AU často konzervovala pouhým prosycením hmoty tukovací směsí. Prosycení se provádělo natíráním nebo ponořením a následným setřením přebytků. Vždy docházelo ke smrštění, obvykle o 5 – 10 %. S odstupem času se tento postup ukázal jako nevhodný. [6] Další možností bylo použití výrobku Bavon27 , který se aplikoval několika denním ponorem s následným setřením přebytků. Po aplikaci ale docházelo ke smrštění, křehnutí a vzniku těžko odstranitelných bílých depozitů emulgovaných olejů. [6] V 70. letech 20. století bylo v Britském muzeu vyvinuto vymrazování glycerolem nebo PEGem prosycené usně. Impregnační lázeň bylo potřeba zahřívat, a to vedlo ke smrštění a silnému zkroucení. Postup byl proto následně modifikován. Glycerol i níz- 27 Přípravekzaložen na směsi alkylované kyseliny jantarové a minerálních olejů; používaný v průmyslu jako lubrikant a pro získání voděodolnosti chromočiněnných usní. 155 komolekulární PEGy (nepotřebují zahřívání) se nakonec ukázaly jako dobrá volba při vymrazování za sníženého tlaku. V roce 1979 bylo v Anglii zřízeno jedno z prvních pracovišť vybavené vakuovým vymrazováním. [61] Vakuové vymrazování je v současnosti v zahraničí velmi využívaný postup. Vymrazování je dvoustupňový proces. V prvním kroku dochází k ošetření usně vodou rozpustnými složkami jako je glycerol nebo PEG 400 k získání rozměrové stability během vymrazení a k zajištění flexibility a soudržnosti struktury usně. Glycerol a PEG funguje jako kryoportektory jenž chrání strukturu usně před poškozením způsobeným tvorbou krystalů ledu a rozpínání během rychlého ochlazování před vymrazením. Ve druhém kroku – vakuovém vymrazování – krystaly ledu ve zmrzlém předmětu sublimují za nízkého tlaku. Toto sušení překoná přirozené síly vlastního povrchového napětí, které má v sobě kapalnou vodu a probíhá celkem rychle. Mrazení je rychlé ale nákladné. Umožnuje dávkové zpracování a zpracování velkých souborů spíš než zpracování jednotlivých kusů zvlášť. Je možné vymrazovat i bez vakua, což vyžaduje jednodušší vybavení, ale proces je zdlouhavější. Vzhled takto zpracované usně je suchý a jemný, detaily výzdoby, výroby a nošení jsou dobře zachované a dobře viditelné.[6, 58, 61] Kite [6] uvádí případ, kdy byly vakuovým vymrazováním konzervovány kombinované předměty. Výsledky jsou však neurčité. V polovině případů byl výsledek uspokojivý, ale v polovině případů došlo k následnému výskytu koroze kovů. Koroze kovů způsobuje křehnutí usně až s následným rozpadem nebo oddělením kovu od usně. U takových předmětů je vhodné předmět zaznamenat pomocí RTG. Impregnace PEG s následným mrazením bylo využito i ke konzervaci bahenních lidí. V neposlední řadě byl PEG následovaný mrazením využit ke konzervaci „zmuchlané“ a pomačkané pokožky s chlupy28 . Kůže byla prosycena pryskyřicemi z měkkých dřev, tzv. stockholmským dehtem, který má velmi dobré baktericidní vlastnosti a je pravděpodobně důvodem dochování nečiněné, surové kůže. Kůže byla nejprve máčena v chelatačních činidlech, následně impregnovaná PEG 1500 a mrazená. [6] Od počátků konzervace AU byla snaha odstranit vodu z usně pomocí rozpouštědel s nižším povrchovým napětím, ve kterém mohl být rozpuštěn i vlastní prostředek pro ošetření usní. Obecně byla useň ponořena několika acetonových lázní, vždy do ustálení 28 nalezena v Coppergate v Yorku, určená jako teletina 156 rovnováhy až do úplné dehydratace a následně pak vpravováno mazadlo. Tento způsob konzervace se často používá dodnes a u nás je nejčastějším způsobem. Neustále se hledají nové účinnější postupy, které by nahradily PEG 400 nebo glycerolové ošetření. PEG i glycerol jsou poměrně silně hygroskopické přípravky a při nevhodném uchování mohou na useň působit velmi negativně29 . Nová technika využívaná běžně v medicíně je plastinace30 . Tato metoda zahrnuje dehydrataci mokré usně v lázni acetonu, který je pak vytěsněn silikonovým olejem (ve vakuu). Následná polymerizace oleje se provádí použitím katalyzátoru. Toto ošetření je rozměrově stabilní, flexibilní a estetické, ale jsou zde otázky ohledně dlouhodobé stability polymeru stejně jako skutečnost, že tento postup je ireverzibilní. [6] Literatura popisuje celou řadu možností konzervace archeologických usní. Níže budou popsány odzkoušené postupy, jejich vliv na useň a porovnání mezi sebou. V některých případech byla literatura poměrně skoupá na informace a postupy byly pouze informativní. V těchto případech jsme navrhli postup dle vlastního uvážení. Téměř v každém postupu jsou používány běžně dostupné chemikálie. Pro konzervaci jsou plně dostačující chemikálie technické, případně chemikálie označované jako čisté (čistota cca 99%) a není potřeba používat chemikálie o vyšší čistotě (např. p.a. = pro analýzu apod.), které jsou také dražší. Při práci s chemikáliemi je třeba také brát v potaz možná rizika práce s nimi (kap. 7.8). Vždy bychom měli k chemikálii mít i bezpečnostní list, kde jsou rozepsány jak vlastnosti, tak případná rizika. 29 Zadržují vodu a mohou způsobit růst plísní a bakteriální napadení. 30 Technika používaná k uchování histologických preparátů 157 1) Dehydratace v postupně se zvyšující koncentraci ethanolu Princip: Postupným zvyšování koncentrace ethanolu (EtOH) v destilované vodě dochází k vytěsnění přebytečné vody z usně. Pro doplnění maziva je potřeba usně následně ponořit a prosytit 30% roztokem glycerolu v EtOH. [68-70] Postup: Očištěná useň se ponoří do 20% roztoku EtOH v destilované vodě. Přibližně po 2 týdnech se koncentrace zvýší o 10 % oproti původnímu roztoku a takto se postupuju až do 80 %. Následně je useň ponořena do 30% roztoku glycerolu v EtOH asi na 1 týden. Nádoba s každým roztokem musí být dobře uzavřena, aby nedocházelo k odtěkání EtOH. Je vhodné sledovat, zda došlo k ustálení rovnováhy (jestli je výměna mezi roztokem a usní již dokončena). Jednou z možností kontroly může být měření hustoty. Pokud se hustota ustálí, můžeme si být jisti, že výměna je již kompletní a lze navýšit koncentraci EtOH. Z hustoty kontrolujeme i koncentraci, a to porovnáním s tabulkou, viz Příloha 6. Další možností kontroly výměny a celkové koncentrace roztoku je použití lihoměru. Pokud nedisponujeme žádným měřícím zařízením, lze říci, že 2 týdny jsou obecně dostatečně dlouhá doba k ustálení rovnováhy a navýšení koncentrace roztoku. Rychlost výměny a rovnováhy pochopitelně závisí na množství fragmentů a především na jejich tloušťce. Po vyjmutí z roztoku glycerolu je možné useň na 1 hodinu vložit do acetonu (kvůli odstranění přebytku glycerolu). Na závěr se useň osuší, vloží mezi savou vrstvu, např. filtrační papír 31 a lehce zatíží, aby nedošlo ke zkroucení. U trojrozměrných předmětů po otření přebytku glycerolu přistupujeme ke tvarování. Vzhled: Takto konzervované usně mají tmavě hnědou barvu (Obr. 8-14 a Obr. 8-15), jsou příjemné na omak, vláčné a velice dobře ohebné. U poškozenějších kusů může být lícová vrstva lámavější. Fragmenty dosušované v acetonu mají světlejší barvu, jsou sušší, méně ohebné, lámavější, křehčí a tvrdší. Výhody a nevýhody: Nevýhodou tohoto postupu je časová náročnost, výhodou pak příjemný omak a celkově dobrá manipulovatelnost, dále pak minimální smrštění předmětu (bez použití dosušení v acetonu do 5 %, při dosoušení v acetonu až 10%) (Příloha 9). Postup je proto vhodný i pro konzervování trojrozměrných předmětů, u kterých by 31 Papíry či jinou savou vrstvu je potřeba průběžně měnit. 158 velké smrštění mohlo způsobit problémy. V neposlední řadě je výhodou i cena a dostupnost potřebných surovin. Konzervací v ethanolu by se hodnota pH měla snížit max do 0,5 (Příloha 8). Obr. 8-14: Umytá a lehce osušená useň před konzervací [MŘ] Obr. 8-15: Useň po konzervaci [MŘ] 159 2) Dehydratace v postupně se zvyšující koncentraci acetonu Princip: Postupným zvyšování koncentrace acetonu v destilované vodě dochází k vytěsnění přebytečné vody z usně. Pro doplnění maziva uvádí literatura použití tukovací směsi Bavon, u nás nahrazené tukovací směsí VÚK, Britskou tukovací směsí nebo směsí Corex. Tato metoda nebyla v literatuře podrobně rozepsána a navrhovali jsme proto vlastní postup.[62, 64] Postup: Useň se ponoří do 20% roztoku acetonu v destilované vodě. Koncentrace acetonu se zvyšuje vždy po hodině o 20% oproti původnímu roztoku a to až do 100% čistého acetonu. Nádoba musí být velmi dobře uzavřena, aby nedocházelo k odtěkání acetonu. Po vyjmutí ze 100% acetonu se fragmenty nechají lehce oschnout, natukují vloží mezi savou vrstvu, např. filtrační papír a lehce zatíží, aby nedošlo ke zkroucení. U trojrozměrných předmětů přistupujeme ke tvarování. Vzhled: Takto konzervované usně jsou hodně suché, lámavé a tvrdé, pokud nedojde k tukování pak i světle hnědé32 (Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. a Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.). Tukováním dochází k výraznému ztmavnutí, jinak se ale vlastnosti usně v porovnání s netukovanou usní příliš nemění. Výhody a nevýhody: Výhodou tohoto postupu je rychlost a případně dosažení velmi příjemné barevnosti (pokud nebude useň tukována viz Obr. 8-16 a Obr. 8-17), nevýhodu pak lámavost a tvrdost získaných usní. Bohužel smrštění dosahuje 10 až 20 % (nezávisle na tukování) (Příloha 9)a postup je tedy absolutně nevhodný pro trojrozměrné předměty. I v tomto případě je cena a dostupnost potřebných surovin velmi příznivá. Konzervací v acetonu docházelo k průměrnému snížení pH do 1,2 (Příloha 8). Obr. 8-16: Umytá a lehce osušená useň před konzervací [MŘ] Obr. 8-17: Useň po konzervaci, šipky označují netukované kusy [MŘ] 32 Není-li useň tukována, poskytuje konzervace v acetonu nejsvětlejší useň ze všech. 160 3) Dehydratace ve sledu organických rozpouštědel Princip: Voda se z usně vytěsňuje sérií lázní organických rozpouštědel s klesající polaritou v následujícím pořadí: x% H2O – x% isopropylalkohol →100% isopropylalkohol → 100% EtOH nebo MeOH → 100% methyl-ethyl-keton → 100% aceton → 100% ether Není vždy nutné použít všechny lázně. Obvykle se jich používá méně v závislosti na poškození usně, někdy může stačit jen sušení v acetonu. Bližší informace o provedení postupu literatura neuvádí (o navyšování koncentrace isopropylalkoholu nebo potřebných časech) a bylo proto opět na nás navrhnout a vyzkoušet jak by postup mohl vypadat. O tukování se literatura nezmiňuje a tento krok nebyl učiněn, nicméně by mělo být možné useň po dehydrataci natukovat. [62, 64] Postup: Provedení bylo navrženo následovně: Ponoření v isopropylalkoholu 25%, 50%, 75% roztoku v destilované vodě a 100% isopropylalkoholu. Koncentrace byla zvyšována vždy po 60 minutách → Ponoření do 100% EtOH kde byla useň ponechána po dobu 30 minut → Závěrečné ponoření do 100% aceton. I zde byla useň ponechána 30 minut. Po vyjmutí z posledního organického rozpouštědla se fragmenty nechají lehce oschnout, natukují vloží mezi savou vrstvu, např. filtrační papír a lehce zatíží, aby nedošlo ke zkroucení. U trojrozměrných předmětů přistupujeme ke tvarování. Vzhled: Výsledné usně jsou světle hnědé, přesušené, relativně lámavé a tvrdé (Obr. 8-18 a Obr. 8-19). Výhody a nevýhody: Výhodou metody je rychlost. Jednoznačnou nevýhodou je výsledná useň se smrštěním až 20 % (Příloha 9), stejně jako potřeba relativně velkého množství rozpouštědel. Tento postup snižuje pH nejvíc a to až o 1,5 (Příloha 8). Obr. 8-18: Umytá a lehce osušená useň před konzervací [MŘ] Obr. 8-19: Useň po konzervaci [MŘ] 161 4) Dehydratace a prosycení usně směsí Glycerolu a EtOH Princip: Literatura uvádí použití glycerolu jak v alkoholu, tak ve vodě s rozsahem koncentrací glycerolu 10 - 40 % (nejčastěji pak 30%), do kterého se předměty vloží na 2 týdny a následně se suší ve 3 lázních acetonu po 3 hodinách. [62] Postup: Byla odzkoušena konzervace v nejčastěji zmiňované koncentraci (30% roztok glycerolu v 96% ethanolu) do kterého se ponoří useň. Stejně jako u výše zmíněných dehydratačních metod je potřeba nádobu uzavřít tak aby nedocházelo k vytěkání ethanolu. Koncentrace případně hustota, byla průběžně kontrolována (viz výše). Přibližně po 14 dnech dojde k ustálení rovnováhy. Jako nejlepší se ukázal postup, kdy je useň po ustálení rovnováhy ponořena do nového, čerstvého roztoku glycerol v EtOH a v něm ponechána ještě 1 týden. Dojde k odstranění zbývající vody, které by jinak mohla způsobit větší smrštění. Po vyjmutí ze závěrečné glycerolové lázně se usně osuší tamponky, vloží mezi savou vrstvu (např. filtrační papíry) a lehce zatíží. I zde je potřeba stav průběžně kontrolovat a papíry v případě potřeby vyměňovat. Některé zdroje uvádí možnost „dosušení“ v lázni 100% acetonu. Použití acetonu není nezbytné. Podporuje rychlejší vysušení, případně odstranění přebytku glycerolu. Usně ale pak mohou být přesušené. Vzhled: Takto konzervované usně mají tmavší hnědou barvu (Obr. 8-20 a Obr. 8-21), jsou ohebné, vláčné a příjemné na omak. V případě, že nedojde k výměně lázně, jsou usně sušší, nicméně nedojde k úplnému ztvrdnutí jako u konzervace v acetonu či jiných organických rozpouštědlech. Usně, které prošly acetonem mívají světlejší a velmi přirozenou barvu. Výhody a nevýhody: Výhodou tohoto postupu je relativní rychlost (do 3 týdnů), uspokojivý vzhled i manipulovatelnost stejně jako celkové smrštění (při použití 1 lázně kolem 5 %, při použití 2 lázní 0 – 5 %) (Příloha 9). Snížení pH je zde poněkud větší a to až o hodnotu 1,5 (Příloha 8). Poznámka: Glycerol je relativně vysoce hygroskopická látka. Pokud by useň byla uložena ve vlhkém prostředí, může zde dojít ke snadnému růstu plísní. Naopak pokud useň bude uložena v příliš suchém prostředí, může na sebe glycerol vázat vodu přirozeně vázanou v usni a způsobit přesušení. [6, 61] 162 Obr. 8-20: Umytá a lehce osušená useň před konzervací [MŘ] Obr. 8-21: Useň po konzervaci [MŘ] 163 5) Konzervace v Polyethylenglykolu 400 Princip: Při konzervaci je voda z usně vytěsňována Polyethylenglykolem (PEG). Ten zároveň slouží i jako mazivo, a proto po konzervaci není potřebné tukování. Lze použít PEG o různé molekulové hmotnosti, nejčastěji se pak uvádí PEG 40033 . Jako rozpouštědlo či „ředidlo“ lze použít vodu nebo ethanol34 . Použití vody je sice levnější nicméně je potřeba do lázně přidat fungicid (Preventol O extra, H3BO3 aj.). Vodný postup je v porovnání s alkoholovým zdlouhavější a výsledná useň je údajně těžší. Koncentrace se postupně zvyšuje z 1 – 10% na 60 – 85% roztok. Literatura neuvádí podrobnější postup konzervace. Je vhodnější postupně zvyšovat koncentraci roztoku než použít rovnou vysoce koncentrovaný roztok, protože při postupném zahušťování dochází k lepší penetraci a prosycení hmoty. [57, 62, 64, 70, 71] Postup: Useň se ponoří do 10% roztoku PEGu 400 v destilované vodě s přídavkem 1 % biocidu (viz desinfekce). Při použití ethanolu není potřeba přidávat biocid. V tomto případě se koncentrace lázně zvyšuje odpařováním vody. Přibližně po 1-2 týdnech odpařování se k lázni, v které jsou usně ponořené, přidá 20% roztok PEGu ve vodě a takto se průběžně postupuje až do dosažení asi přibližně 60% roztoku. Kontrolu koncentrace lze provádět měřením hustoty a porovnáním s tabulkou, viz Příloha 7. Po dosažení 60% koncentrace lze předměty vyjmout, osušit, vyrovnat mezi savou vrstvu (např. filtrační papír) a lehce zatížit. Při příliš rychlém vysychání může dojít k většímu smrštění. Fragmenty rozložené mezi filtračním papírem je možné vložit do pootevřeného nebo proděravělého PE sáčku a zpomalit tak vysychání. Doba, po které se přidává roztok PEGu 400 je individuální a záleží na usních i na prostředí kde je nádoba umístěna. Literatura se příliš neshoduje na výsledné koncentraci PEG. Jako dostačující se uvádí rozmezí 60 – 85%, ale lze se setkat s nižšími i vyššími hodnotami. Námi zkoušená konzervace do 60% koncentrace se ukázala jako dostačující. Vzhled: usně konzervované PEG mají příjemný vzhled (Obr. 8-22 a Obr. 8-23), manipulovatelnost, ohebnost a celkem malé smrštění (do 5 %). V porovnání s jinými bývají celkem těžké a někdy i hodně mastné. Výhody a nevýhody: Výhodou konzervace v PEG je jejich výsledný vzhled a malé smrštění (do 5% viz Příloha 9). Naopak nevýhodu je dlouhá doba konzervace (až několik měsíců), relativně vysoká cena v porovnání např. s glycerolem. V neposlední řadě je 33 Literatura uvádí možnost použití i PEG o vyšší M (600 a více). Z praxe se ale ukazuje, že při jejich použití následně docházelo k penetraci na povrch a vzniku bílých sraženin. 34 Je možné použít i jiná rozpouštědla, např. 2-methylpropanol, toluen aj. 164 nevýhodou také celkem vysoká hygroskopicita. PEG může vázat vodu v množství až 40 % celkové hmotnosti polymeru (Zelinger). PEG způsobuje snížení pH usně až o 1 (Příloha 8). Poznámka: Usně konzervované jakýmkoli PEG je třeba uložit v prostředí s kontrolovaným klimatem, protože PEG je poměrně hodně hygroskopický a s výkyvy T a RH se může stát nestabilní. Po čase může docházet k degradaci vazeb mezi kolagenem a PEG, který je bohatý na hydroxylové skupiny. Z toho důvodu nemusí být plně reversibilní. Může docházet k mezibuněčnému pohybu PEG mezi buněčnou strukturou a docházet k poškození. [72] PEG urychluje korozi železa a nelze takto konzervovat usně kombinované s kovem! Obr. 8-22: Umytá a lehce osušená useň před konzervací [MŘ] Obr. 8-23: Useň po konzervaci [MŘ] 165 6) Vymrazování Vymrazování je v zahraniční literatuře často zmiňovaná metoda, nicméně u nás tento postup konzervace archeologické usně zatím publikován nebyl. V rámci výzkumu jsme provedli pouze základní zkoušku a pro hlubší testování by bylo potřeba výzkum rozšířit. Princip: První fází je nasycení usně 15 – 50%35 roztokem PEG ve vodě s přídavkem 1 % H3BO3 nebo jiného fungicidu. Prosycená useň se zbaví přebytků PEG a měla by být hluboce zmrazena při teplotě -20 až -30 °C po dobu 2-4 týdnů. Vymrazování probíhá za sníženého tlaku a je potřeba speciální technické uspořádání, které není příliš dostupné (v běžných muzeích). Literatura uvádí možnost vymrazení prosycené usně i v obyčejném mrazáku. Z důvodů dostupnosti obyčejných mrazáků, jsme proto zkoušeli PEGem prosycenou useň vymrazit takto. [57, 62] Postup: Fragmenty byly 1 týden máčeny v 15% roztoku PEGu 400 v destilované vodě s přídavkem 1 % H3BO3. Při tomto postupu se nádoba zakryla fólií, aby nedošlo k odpaření vody. Po vyjmutí z roztoku byly usně lehce osušeny, rozloženy na fólie a na 3 týdny vloženy do mrazničky. Fragmenty je potřeba položit na měkkou podložku (fólii) či mřížku. V žádném případě by useň neměla být položena přímo na materiál mrazáku, aby nedošlo k přimrznutí. Při vyndávání by mohlo dojít k nevratnému poškození. Ukázalo se, že pokud jsou fragmenty jen proložené fólií, je dobré vkládat je do mrazničky jen v jedné vrstvě, jinak na předmětech pod fólií zůstává vrstva ledu. Pro více vrstev jsou vhodná síta či patra. Vzhled: Po vyjmutí z mrazničky se usně jevily ve velmi dobrém stavu, ale po „rozmrznutí“ a oschnutí ztvrdly. Výsledná barva byla tmavě hnědá (Obr. 8-24 a Obr. 8-25), useň je na omak suchá a lámavá. Výhody a nevýhody: Výše popsaný postup se příliš neosvědčil. Výsledná useň je suchá a lámavá, dochází k velkému smrštění (kolem 10% viz Příloha 9) a snížení pH je až 1,2 (Příloha 8). Tato metoda by mohla poskytovat uspokojivé výsledky při použití vhodného mrazícího zařízení, kde dojde k velmi rychlému zmrazení až na – 30°C. Při pomalém mrazení nedochází k sublimaci vody obsažené v usni a po vyjmutí dochází k rozmrazení a uschnutí. Pokud přistoupíme k vymrazování tvarovatelných trojrozměrných předmětů, měly by být tyto natvarovány do své budoucí podoby ještě před vymrazováním. Je tedy třeba zvážit „konstrukční“ materiál, který bude použit pro vytvoření kostry. 35 Koncentrace je závislá na stavu usně, pro silně degradované je doporučována horní hranice 166 Obr. 8-24: Umytá a lehce osušená useň před konzervací [MŘ] Obr. 8-25: Useň po konzervaci – vymrazování za normálního tlaku [MŘ] 167 7) DALŠÍ POSTUPY KONZERVACE PASIVAČNÍM POLYMEREM [57] Tento postup byl vyvinut na americké Texas A&M University, Preservation Research Laboratory pro účely archeologické konzervace. Protože PEG vykazuje jisté nedostatky spojené s migrací a nestabilitou (spojené s výkyvy klimatu) snažili se vědci z uvedené instituce vyvinout postup, který by minimalizoval rizika spojená s chemickou nestabilitou přípravků a následným poškozením usně. Tento postup je založen na použití silikonového oleje, který zde plní úlohu mazadla, ve spojení s dalšími nezbytnými složkami. Postup: Useň se důkladně očistí a promyje ve vodě36 . Následně se ponoří do acetonu při pokojové teplotě a vzduchotěsně uzavře. Po 3 dnech se vymění lázeň acetonu a nádoba s usní ponořenou v nové acetonové lázni se umístí do komory, kde se dosáhne nízkého vakua 28 Torr (např. exsikátor). Takto se z usně odstraní zbytek přebytečné vody. Useň v nádobě je potřeba překrýt hliníkovou fólií, aby bylo zajištěno ponoření v acetonu po celou dobu. Po vyjmutí z acetonové lázně se useň okamžitě ponoří do silikonového oleje PR-12 s 3% přídavkem síťovadla CR-20 (methyltrimethoxysilan) a opět se překryje hliníkovou fólií, aby bylo zajištěno stálé ponoření. Opět se umístí do vakuovatelné nádoby a tlak se sníží na 28 torrů. Jakmile dojde k plynulému vymizení bublinek, je možné vypnout pumpu a useň se nechá v tomto prostředí. Po uplynutí 3 h se nádoba otevře, v roztoku dojde k vyrovnání atmosférického tlaku a useň se v roztoku nechá dalších 24h při atmosférickém tlaku a pokojové teplotě. Následující den se useň vyjme, přebytek silikonového oleje se nechá stéct a zbytek se otře a otupuje nežmolkujícím savým materiálem. Nakonec se useň vytře nežmolkujícím hadrem smočenýn několika kapkami katalyzátoru CT-32 (dibutylcín diacetát). Po 5 min se přebytek nevstřebaného silikonového oleje a katalyzátoru setře a useň se vyleští. Useň se vloží do zipového sáčku spolu s tampónkem ovlhčeným katalyzátorem a uzavře se. Useň se nechá v parách katalyzátoru 48h, což zajistí, že polymerizace bude pokračovat do hloubky. Po vyjmutí z par katalyzátoru se useň nechá dobře vyvětrat. Následné zhodnocení stavu ukázalo, že nedošlo k žádnému smrštění. Zkoušky urychleného stárnutí takto ošetřených usní ukazují, že nedochází k žádnému poškození vlivem výkyvu T a RH stejně jako UV zářením. 36 Pokud konzervujeme seschlou, ale čistou useň není potřeba ji vymývat a dehydratovat v acetonu, ale ihned ji vložit do silikonového oleje. 168 Vakuum není možné využít při konzervaci velmi křehkých a nestabilních usní. Celý postup lze provést i bez použití vakua, nicméně to trvá mnohonásobně delší dobu. Tento postup zatím bohužel nebyl odzkoušen, ačkoli publikované výsledky vypadají jako velmi slibné pro konzervaci archeologické usně. Nevýhodou tohoto postupu je relativně náročné laboratorní vybavení a potřeba u nás hůře dostupných chemikálií. DEHYDRATACE VE SMĚSI ACETON – LAKOVÝ BENZÍN [58] Tento postup je založen na stejném principu jako výše zmíněné dehydratace s použitím různých rozpouštědel. V tomto případě se používá směs acetonu s lakovým benzínem37 (White spirite) v poměru 1:3. tento postup údajně způsobuje ohromující výsledky, kdy se na povrchu usně již po krátké době objevují kapky vody. Bohužel literatura neuvádí bližší specifika postupu (počet lázní, dobo dehydratace). Takto dehydratované usně údajně vykazují nejmenší smrštění. Po dehydrataci je opět nutné zavést do usně nějaké mazadlo. DEHYDRATACE V ACETONU 2[66] Voda se z usně odstraní za použití acetonu. Je potřeba useň máčet postupně ve 4 lázních nového čistého acetonu a to 24h v každé. Po odstranění vody se useň ponoří do 3% roztoku paznehtího?? oleje v acetonu, ve kterém se nechá alespoň týden. TUKOVÁNÍ TUKOVACÍ SMĚSÍ Pouhé natukování tukovací směsí se ukázalo jako nedostatečné. Dochází k úplnému ztvrdnutí a ztmavnutí. 37 Působí jako katalyzátor dehydratace. 169 8.9 Tvarování Rekonstrukce a tvarování do původního tvaru, je obtížný a choulostivý proces, který by neměl být proveden bez předchozích zkušeností a potřebných znalostí materiálu i předmětu (přibližný původní tvar a funkce). Pokud to stav materiálu dovoluje, je někdy vhodné tvarovat předmět ihned nebo co nejdřív po odkrytí. Pokud předmět ihned po nálezu trochu drží svůj původní tvar a není možné ihned přistoupit ke konzervaci, je vhodné ho vypodložit a tvar zafixovat. Vlhká useň stejně jako useň čerstvě prosycená konzervačním prostředkem obvykle nedrží tvar sama o sobě a je nutné ji vypodložit a zafixovat tvar. Základní tvar je možné si zhotovit např. z modelíny38 . Modelína se vytvaruje do přibližně požadovaného tvaru, obalí se mikrotenovým sáčkem nebo potravinářskou fólií a na takto zhotovené pracovní kopyto se položí useň a podle potřeby dotvaruje. Různé „výdutě“ je možné dle potřeby vycpat (např. tampónky). Pokud useň na pracovním kopytě odpovídá požadovanému tvaru je potřeba ji ještě zafixovat, aby při vysychání nedocházelo ke kroucení. Fixaci je možné provést obvazem, kdy se celý předmět opatrně, ale relativně pevně obváže, tak aby kopíroval tvar kopyta. Výhodou fixace obvazem je odstranění přebytečného množství konzervačního přípravku (nasákne se do obvazu) a předmět tak není přesycen tukovací složkou. Takto zafixovaný předmět se nechá pomalu vysychat několik dní až týdnů. Pro pomalejší vysychání je možné předmět obalit ještě do fólie nebo sáčku, ale je třeba kontrolovat, zda nedochází k plesnivění, případně místy sáček proděravět (aby měl předmět přísun vzduchu a nedošlo k zapaření). Často se setkáváme pouze s částmi předmětů (např. svršky obuvi). Pokud dojde k nálezu celého předmětu, bývá většinou rozpadlý na jednotlivé díly, protože švy jsou obvykle kompletně rozpadlé.39 K „montáži“ přistupujeme, pokud máme všechny díly předmětu nebo alespoň části, které k sobě evidentně patří. Nikdy se nesnažíme sešít předmět, protože nevíme přesně, jaký steh byl použit. Vhodné je použít pouze bodové šití, které jasně dává znát, že steh není původní a že jde pouze o technickou nutnost potřebnou pro správnou interpretaci předmětu. Bodové šití se provádí čím. 38 Výhodou modelíny je možnost různých úprav v požadovaných místech (přidávání, ubírání, navyšování, zvětšování, zmenšování). 39 K šití se používaly rostlinné, případně živočišné nitě, které se málokdy dochovají. 170 Je-li to nezbytné, lze přistoupit i k lepení. Lepení se provádí až po „vyschnutí“ a zafixování tvaru. Používá se vyzina nebo methylcelulóza, která je v porovnání s vyzinou pružnější. Při lepení je potřeba lepit plochy, které se překrývají. Lepit spoje, které se pouze dotýkají není možné. Případně je možné spoje podlepit např. velmi tenkou usní. Lepení usně je celkem obtížné a přistupujeme k němu až v nejzazší chvíli. Vyzina a příprava lepidla: [73] Vyzina je kolagenní materiál, získaný vysušením plovacích měchýřů jeseterovitých ryb, dříve nejčastěji vyzy velké. Lepené spoje jsou vysoce pevné, trvanlivé a pružné. Nicméně může docházet ke ztvrdnutí usně. Výhodou je přírodní charakter materiálu, nevýhodou pak vysoká cena. Na drobné kousky nastříhaná vyzina se zalije nadbytkem destilované vody a nechá se několik hodin až dní botnat. Voda by měla dosahovat asi 1 cm nad vrstvu vyziny. Po nabotnání se přebytek vody slije, případně se voda úplně vylije a zalije se novou destilovanou vodou. Vyzina se opatrně zahřívá na vodní lázni. Teplota nesmí překročit 60 °C! jinak dojde k želatinaci a ztrátě lepivých vlastností. Lze přidat i desinfekční prostředek, např. Ajatin. Vyzina se nanáší v tenké vrstvě. Vyzinu je možné uchovávat několik dní, nejlépe v chladu při asi 5°C. pro rozpuštění je potřeba ji opět opatrně zahřát. Vzhledem k ceně je vhodné připravit vždy jen potřebné množství. Methylcelulóza a příprava lepidla Jedná se methylether celulózy, je netoxická, hypoalergení a rozpustná ve studené vodě (ne v horké). Používá se jako slabé lepidlo. Je pružná, snadno odstranitelná a neplesniví. Do přibližně 100 ml studené destilované vody se vsypou asi 2 lžičky práškové methylcelulózy. Promíchá se a nechá v lednici do druhého dne botnat. Pokud je lepidlo příliš husté/řídké je možné podle potřeby přidat buď vodu nebo me- thylcelulózu. Takto připravené lepidlo se uchovává v lednici. 171 Pomalým vysycháním dojde ke zpevnění a tvar by měl i po odstranění kopyta zůstat stálý. Nicméně pro dlouhodobé uložení i vystavování je dobré každý trojrozměrný předmět opatřit vlastním kopytem/kostrou/výztuží na kterém bude předmět adjustován. Pokud se jedná o celé předměty, může být dostačující pouze vycpat jejich tvar papírem, gázou či jinou nebarvenou textilií (obě mohou zanechávat vlákna). Případně lze zhotovit kopyto přímo na míru každému předmětu vyřezáním s PES, PP, PET případně i PU nebo jiné snadno řezatelné pěny či plastu, která se v požadovaných místech mohou dovycpat měkčím materiálem (textil, papír). Při použití silně kyselého materiálu s velmi nízkým pH je potřeba výztuž obalit inertní vrstvou (fólií). Chceme-li vypodložit pouze součásti předmětů, např. svršky obuvi, je dobré připravit si kopyto požadovaného tvaru, na kterém bude součást dobře držet a ponechá si svůj tvar. I zde je možné použít různé pěny ořezané do potřebného tvaru. Další možností je zhotovit si kopyto z papíroviny nebo papírmaše. Takové kopyto lze tvarovat buď přímo podle vytvarované části, nebo podle pracovního kopyta, na kterém docházelo k fixaci a vysychání (z modelíny nebo jiné hmoty). Vždy je potřeba použít mezivrstvu, např. z potravinové nebo jiné nepropustné fólie či materiálu. Část předmětu/pracovní kopyto se vyloží fólií a na ni se vrství papírmaše nebo papírovina. Příprava papíroviny: Na přípravu papíroviny se velmi dobře osvědčila papírová plata na vejce40 . Papír se natrhá na menší kusy a prosytí vodou. Nabobtnaný papír se rozmixuje. Do papíroviny lze přidat i lepidlo ředitelné vodou (Herkules nebo jiné akrylátové lepidlo, methylcelulóza, škrob, tapetovací lepidlo). Papírovina se nanáší na fólii do požadovaného tvaru. Příprava papírmaše: Noviny nebo jiný tenký papír se natrhá na pásky (nebo jiné požadované tvary). Natrhaný papír se namáčí v řídkém lepidle (naředěný Herkules nebo jiné výše zmíněné lepidlo) a jednotlivé pásky a kousky se kladou na fólii a přes sebe do požadovaného tvaru. Po vytvoření několika vrstev se lepidlo nechá proschnout. 40 Mnohokrát recyklovaný papír, který se snadno rozpouští a bobtná. 172 Pokud je kopyto příliš tenké a neudrželo by váhu předmětu, je možné ve vrstvení po- kračovat. Většinou kopyto zhotovené z přibližně 10 vrstev bylo po zaschnutí překvapivě pevné a tedy dostatečné pro udržení váhy41 . Protože pro zhotovené papírmaše i papíroviny většinou používáme recyklovaný a potištěný papír, který bývá poměrně kyselý, stejně jako některá lepidla, je dobré výsledné kopyto opět obalit fólií, aby nedošlo k přímému kontaktu usně s rizikovými materiály. Pokud máme strach, že bude při těsném kontaktu neprodyšné fólie a usně docházet k plesnivění42 je možné vytvořit ještě mezivrstvu z gázoviny nebo jiné nebarvené textilie (Obr. 8-26). Takto adjustovaný předmět je i s kopytem možné uložit do depozitáře případně vystavit aniž by došlo k deformaci tvaru a zkreslení výpovědní hodnoty. Obr. 8-26: Zkonzervovaná a natvarované bota uložená na kopytu pro dlouhodobé uložení. Kopyto je zhotoveno z papírmaše, vycpaném gázovinou a obaleném mezivrstvou z potravinové fólie [GV] 41 Počet vrstev je orientační, vždy závisí na hmotnosti předmětu, který budeme adjustovat. 42 Což by při dodržení správných podmínek ukládání nemělo. 173 8.10 Výsledná dokumentace Zkonzervované, vyrovnané a přebytků tukovadel zbavené usně se znovu nafotí a zakreslí. Focení výsledného „produktu“ nám umožní porovnat stav před a po konzervaci, především pak tvar a barvu (Obr. 8-14 - Obr. 8-25) Zakreslení nám ukazuje, k jak velkému smrštění během práce došlo (bohužel téměř vždy k nějakému smrštění dojde, vždy v závislosti na postupu) a u velkého souboru, kde bylo konzervováno mnoho nálezů najednou, nám pomáhá určit evidenci fragmentů, která je z hlediska archeologie tím nejdůležitějším. Dojde-li ke ztrátě archeologické evidence, chybí nálezu kontext a pro archeologa se stává bezvýznamný a z hlediska konzervace by pak celý zdlouhavý postup byl ztrátou času 174 8.11 Uložení Zkonzervované předměty by měly být a) Uloženy v uzavíratelné krabici – chrání před světlem, prachem a tlumí výkyvy RH a teploty. Do krabice je možné přidat i indikátor vlhkosti. b) Přehledně označené a v případě neprůhledných krabit opatřené obrázkem – jako ochrana před zbytečnou a neúmyslnou manipulací c) Uloženy ve vhodných materiálech – nejčastěji papírové krabice. U usní není potřeba nutně dodržovat požadavek na nekyselý papír, každopádně ale příliš kyselý papír také není vhodný. Pokud v depozitáři nedochází k velkým výkyvům vlhkosti a teploty je možné použít i plastové uzavíratelné krabice. d) Tvarované předměty by měly být uloženy na svém vlastním kopytě či jiné kostře e) Pravidelně kontrolovány – především růst plísní a napadení mikroorganismy. S tím souvisí i kontrola prostředí. Při dlouhodobém uložení předmětů v depozitáři může dojít k následujícím rizikům: a) Ztmavnutí světlých světlejších usní, případně vyblednutí barevných b) Růst plísní a biologické napadení c) Migrace tuků na povrch d) Oxidace následovaná ztvrdnutím e) Měknutí původních úprav a dekorací f) Usazování prachu a zvýšení rizika napadení mikroorganismy Tato rizika nemusí být způsobena jen nevhodnou konzervací. Archeologická useň je z hlediska mechanismu degradace zatím nepříliš prozkoumaným tématem a nelze tedy s přesností stanovit požadavky na jejich uložení. Jak již bylo zmíněno výše, velký vliv na stav usně má prostředí, kde je useň uložena. Obecně se uvádí teplotní optimum 12 – 18 °C a RH kolem 50 – 55 % . Depozitární uložení by mělo být bez přístupu světla (viditelné i UV způsobují degradaci), při vystavování by maximální hladina osvětlení neměla přesáhnout 200 lx (pro nebarevné usně) respektive 50 lx (pro barvené, pergameny apod.). (Tab. 8-2) Především by nemělo docházet k prudkým výkyvům jak teploty, tak relativní vlhkosti. Stejně tak by výše uvedené hodnoty neměly být dlouhodobě překračovány, a to do 175 obou stran. Při teplotě nad 20 °C dochází k urychlení chemické degradace, příliš velké sucho (pod 45 %) způsobuje vysychání, zkřehnutí a praskání (snížení mechanické odolnosti), příliš vysoká vlhkost (nad 65 %) ovlivňuje především růst plísní a bakterií (mikrobiální napadení). Časté a náhlé změny relativní vlhkosti způsobují smrštění, ztuhnutí, praskání. (Tab. 8-3) Komplikovanější je uložení kombinovaných materiálů. Obecná pravidla říkají, že podmínky ukládání i vystavování by se měla přizpůsobit citlivějšímu materiálu. Např. optimální prostředí pro uložení a vystavení částečně mineralizované usně je závislé na organické a minerální složce. Chlad a sucho minimalizují chemické změny a jsou pravděpodobně prospěšnější. V tomto případě je tedy vhodné volit podmínky podobné uložení kovů a hornin. [6, 9, 57, 61, 74] Tab. 8-2: Doporučené hodnoty pro uložení a vystavování usně Faktor  Doporučené podmínky  Teplota [°C]  12 – 18 °C  Relativní vlhkost  [%]  50 – 55 %  Osvětlení  [lx]  50 lx (barevné)  200 lx (nebarevné)  Max roční expozice (lxh)  12 500 lxh  Tab. 8-3: Přehled rizikových faktorů a jejich vliv na useň Rizikový faktor  Důsledek  Teplota na 20 °C  Urychlení chemické degradace  RH nad 65 %  Mikrobiální napadení  RH pod 40 %  Snížení mechanické odolnosti, křehnutí, praskání  Časté a náhlé změny RH  Smrštění, tuhnutí, praskání  Viditelné a UV záření  Degradace, křehnutí  Prach a popílek  Urychlení chemické degradace, ulpívání na povrchu,  možný zdroj mikroorganismů  Plynné polutanty (SOx, NOx, O3)  Chemická  degradace  bílkovin,  tuků,  činících  látek,  urychlení červeného rozpadu (Red rot)  Nadměrné a nevhodné tukování Lepivost, ulpívání prachu, bílé výkvěty  Hmyz   Destrukce   Růst mikroorganismů  Barevné skvrny, degradace  176 8.12 Konzervátorská zpráva Ačkoli jsou depozitáře plné v minulosti zkonzervovaných archeologických usní, setkáváme se záznamy o jejich konzervaci jen velmi sporadicky a většinou vůbec neexistují. Tento fakt komplikuje situaci v případě nutnosti rekonzervace – nevíme jaké materiály a postupy byly použity. Tato situace není doménou jen u nás, ale se stejnými problémy se setkávají i konzervátoři v zahraničí. Je tedy bezpodmínečně nutné vždy po zpracování předmětu vypracovat alespoň stručnou konzervátorskou zprávu. Konzervátorská zpráva by měla obsahovat: a) Evidenční číslo nálezu + předmět b) Datum předání ke konzervaci a datum vrácení c) Určení materiálu d) Rozměry e) Provedené analýzy a získané výsledky f) Postup konzervace – jaké materiály byly použity a jak probíhal postup konzerva- ce g) Fotodokumentaci h) Další poznámky i) Čím komplexnější zpráva je tím hlubší informace zanecháme. Návrh KZ 177 9 PŘÍLOHY Příloha 1: Přehled základních AMK kolagenu AMK  Zkratka  Vzorec Obsah AMK Zkratka Vzorec  Obsah Glycin  Gly  O NH2 OH 26,5  Alanin  Ala  O NH2CH3 OH 8,7  Prolin  Pro  O NH OH 17,5  Valin  Val  O NH2 CH3 CH3 OH   Hydroxypro‐ lin  Hyp  O NH OH OH 14,4  Fenylala‐ nin  Phe  O NH2 OH 1,0  Leucin  Leu  O NH2 CH3 CH3 OH 7,1  Cystin  Cys  O NH2 SH OH   Serin  Ser  O NH2 OH OH 4,3  Histidin  His  O NH 2 N NH OH 0,6  Arginin  Arg  NH O NH NH2 NH2 OH 8,4  Lysin  Lys  O NH2 NH2 OH 5,9  K. aspara‐ gová  Asp  OH OH NH2 O O 3,5  K gluta‐ minová    O O OH OH NH2 5,7  178 Příloha 2: Druhy usní Obr. 9-1: Hovězina – líc, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-2: Hovězina – detail + velikost pórů, zvětšení 80x [GV] 179 Obr. 9-3: Hovězina – detail + velikost pórů, zvětšení 80x [GV] Obr. 9-4: Hovězina - příčný řez, zvětšení 20x [GV] 180 Obr. 9-5: Teletina - líc + velikost pórů, zvětšení 80x [GV] Obr. 9-6: Teletina - příčný řez, zvětšení 50x [GV] 181 Obr. 9-7: Teletina - líc, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-8: Teletina - příčný řez, zvětšení 20x [GV] 182 Obr. 9-9: Skopovice - líc + velikost pórů, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-10: Skopovice - příčný řez, zvětšení 50x [GV] 183 Obr. 9-11: Skopovice - líc, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-12: Skopovice - líc, zvětšení 20x [GV] 184 Obr. 9-13: Vepřovice - líc + velikost pórů, zvětšení 20x [GV] Obr. 9-14: Vepřovice - příčný řez, zvětšení 20x [GV] 185 Příloha 3: Přehled desinfekční prostředků Název  Chemické  složení  Spektrum  účinnosti  Způsob apli‐ kace  Oblast po‐ užití  Toxiko‐ logie  Poznámky  Ajatin Plus  Extra[1]     Baktericidní Fungicidní  Postřikem  Natíráním  Neředěný        Bacillol AF[2]   Směs pro‐ pan‐1‐ol  a propan‐2‐ ol  Baktericidní  Fungicidní  Virucidní  Postřikem  Nátěrem Ne‐ ředěný      Nezanechává  rezidua, ne‐ parfemo‐vaný n‐ Butyl‐ alkohol  Butan‐1‐ol  Fungicidní  Baktericidní Sporicidní  Plynování  (80–96% roz‐ tok) 48h,  Postřikem  Nátěrem  Useň, archi‐ válie (razítka  a pečetě je  třeba vy‐ zkoušet)  Po požití  narkotický  účinek,  dráždí  spojivky,  dýchací  cesty a  zažívací  trakt  Páry alkoholů  mohou způso‐ bovat rozpíjení  inkoustů. Silně  vysušují  Ethanol  Ethylalkohol    Plynování  Máčení (50– 90% roztok)        Ethylenoxid  Epoxyethan  Desinsekce  Plynování  Archiválie,  useň  Toxický,  karcino‐ genní,  mutagen‐ ní, ex‐ trémně  hořlavý  Způsobuje  degradaci  bílkovin  Forma‐ ldehyd  Methanal  Baktericidní  Fungicidní  Desinsekce  Plynování  Dřevo, textil Toxický,  karcino‐ genní,  vysoce  těkavý  Nevhodný pro  desinfekci  kolagenních  materiálů  Incidin  Liquid[3]   Směs pro‐ pan‐2‐ol  a n‐propanol  Baktericidní  Fungicidní  Virucidní  Nátěrem Po‐ střikem Neře‐ děný      Dříve Incidur  Spray, nezane‐ chává rezidua  Inertní ply‐ ny  Dusík   Argon   Oxid uhličitý  Desincekce  Plynování  Veškeré  materiály    Plyny je po‐ třeba zvlhčo‐ vat vodou  nebo směsí  voda‐glycerol. Preventol O  extra    Dowicide  Ortho‐ fenylfenol    2‐fenylfenol  Baktericidní  Fungicidní  Protikva‐ sinkový  Plynování (1,5  – 5% vodný  nebo alkoho‐ lový roztok)  48h  Pergamen,  kožené vaz‐ by, papír  Vysoce  toxický,  silně leptá  sliznici i  pokožku  Nevhodný pro  celulózu. Do‐ dávaný  v šupinkách,  rozpustnost  186 Postřikem  Nátěrem má‐ čení (1% vod‐ ně‐alkoho‐ lový roztok)  těžko rozpust‐ ná ve vodě  (0,6 g/l), dobře  rozpustná  v ethanolu  (5500 g/l)  Septonex  1‐etho‐ xycarbonyl)  pentadecyl  Baktericidní  Fungicidní  Postřikem  Natírání Má‐ čení (2 – 5%  vodně‐ alkoholový  roztok)      Vhodný pro  okamžitou  desinfekci.  Zhoršuje me‐ chanické  vlastnosti a  snižuje pH  papíru. Vhod‐ ný do perga‐ menových  lepidel  Thymol[4]   2‐isopropyl‐ 5‐ methylfenol  Baktericidní  Fungicidní  Insekticidní  Plynování  (30g látky na  1 m3  při 50%  RH) 15 dní  Tmavě ba‐ revná useň,  dřevo  Dráždivý,  leptá po‐ kožku, při  požití  může  způsobit  smrt  Pevná látka  výborně roz‐ pustná  v alkoholech.  Lze přidávat  do konzervač‐ ních směsí.  Způsobuje  změny barev‐ nosti.     [1]  http://profarma.cz/?page_id=10019  [2]  http://www.medipos.cz/dezinfekce‐a‐hygiena/dezinfekce‐ploch/tekuta/bacillol‐af‐500ml.html  [3]  http://www.ecolabcz.cz/divize.php?b1=healthcare&b2=6&b3=dezinfekce‐ploch‐a‐ povrchu&sh=27&b4=Incidin%20liquid)  [4]  https://toxnet.nlm.nih.gov/cgi‐bin/sis/search/a?dbs+hsdb:@term+@DOCNO+866;  https://cs.wikipedia.org/wiki/Thymol  187 Příloha 4: Protokol o konzervaci knižní vazby používaný v Národní knihovně 188 Příloha 5: Příklady zakreslení - rozdělení podle evidence, zaznamenání způsobu konzervace, původní a výsledné velikosti, druhu suroviny, pH, tloušťky materiálu apod. [68] 189 190 Příloha 6: Tabulka koncentrace vodných ethanolových roztoků v závislosti na hustotě 191 192 Příloha 7: Koncentrace PEG ve vodě a v ethanolu v závislosti na hustotě a teplotě. Laboratorní teplotě odpovídá rozsah mezi 293,15 a 298,15 K [75] 193 Příloha 8: Vliv jednotlivých postupů konzervace na změnu pH usně Postup konzervace    pH jednotlivých fragmentů  Průměrná  změna  P1 ‐ EtOH  Před  5,83  6,53  5,95  ‐ 0,40  Po  6,01  5,80  5,65  P2 – aceton  Před  6,95  7,56  6,73  ‐ 1,21  Po  5,67  5,71  6,24  P3 – org. rozp.  Před  7,14  6,91  7,80  ‐ 1,62  Po  5,38  5,70  5,91  P4 – glycerol v EtOH  Před  6,76  6,84  6,38  ‐ 1,66  Po  5,33  5,08  4,60  P5 – PEG 400  Před  6,94  7,59  6,63  ‐ 0,94  Po  6,07  6,34  5,93  P6 ‐ vymrazování  Před  7,50  6,75  6,02  ‐ 1,23  Po  5,92  5,38  5,29  Příloha 9: Vliv jednotlivých postupů konzervace na smrštění usně Typ činění  Třísločiněné  Chromočiněné  postup  podélně  příčně  podélně  příčně  P0  3,9  5,1  5,1  12,2  P1  0  0  1,4  0  P2  4  3,1  3,9  6,6  P3  5,2  4,3  7,6  8,6  P4  2,8  5  0  2,2  P5  0  0  2,6  2  P6  2,8  0  0  0,7  194 10 LITERATURA 1. Keratin. 15. 2. 2017]; Available from: http://activilong.com/en/content/95- structure-composition-of-the-hair. 2. Elastin. 15. 2. 2017]; Available from: https://www.studyblue.com/notes/note/n/histology-connective- tissue/deck/1998230. 3. Protein structure [cited 2017 14. 2. 2017]; Available from: http://www.particlesciences.com/news/technical-briefs/2009/protein- structure.html. 4. Tropokolagen. [cited 2017 15. 2. 2017]; Available from: http://www.cmoefner.com/collagen/. 5. Kolagen. [cited 2017 15. 2. 2017]; Available from: http://theses.ulaval.ca/archimede/fichiers/23201/ch01.html#N100F4. 6. Kite, M. and R. Thomson, Conservation of Leather and Related Materials. 2006, Oxford: Butterworth-Heinemann. 340. 7. Vadlejchová, N., Vliv glycerinu, resp. polyethylenglykolu, na konzervační účinnost přípravku na usně, in Ústav chemie. 2011, Masarykova univerzita: Brno. p. 90. 8. reCollections: Caring for Collections Across Australia, in Caring for Cultural Material 2. 2005: Canbera. p. 29 -46. 9. Ďurovič, M., Restaurování a konzervování archiválií a knih. 2002, Praha: Paseka. 10. Blažej, A., Technologie kůže a kožešin. 1984, Praha Bratislava: SNTL Nakladatelství technické literatury Alfa. 451. 11. Blažej, A. and e. al., Štruktúra a vlastnosti vláknitých bielkovín. 1978, Bratislava: Veda. 453. 12. Ohlídalová, M., Vliv kationtů kovů na degradaci kolagenních materiálů, in Fakulta chemické technologie. 2011, VŠCHT: Praha. p. 162. 13. Marecek, A. and J. Honza, Chemie : pro ctyrletá gymnázia. Díl 3 Díl 3. 2000, Olomouc: Nakladatelství Olomouc. 14. Elastin 3. [cited 2017 23. 2. 2017]; Available from: https://www.reference.com/science/functions-collagen-elastin- 9ab6837f6f65bd6d. 15. Elastin 2. [cited 2017 23. 2. 2017]; Available from: http://www.gettyimages.com/detail/illustration/illustration-of-elastin-and- microfibrils-stock-graphic/128634220. 16. Douglas, F.P., Histologie a buněčná biologie : opakování a příprava ke zkouškám. H&H. 17. Mrazík, M., Koželužství : pomocná kniha pro odborná učiliště, učňovské školy a střední odbornou školu. 1976: Nakladatelství technické literatury. 18. Zelinger, J., Konzervace pergamenu a jeho uložení. 1. vyd. ed. 1992, Národní knihovna: Praha. 19. Haines, B. and C. Leather Conservation, Parchment: The physical and chemical characteristics of parchment and the materials used in its conservation. 1999, Northampton: Leather Conservation Centre. 20. Králová, D. and J. Vnouček, Parchment during the process of manufacture, in Improved damage assessment of parchment IDAP. 2007: Belgium. 21. Slovik, R., Historická výroba pergamenu. 195 22. Fuchs, R., C. Meinert, and F. Schrempf, Pergament : Geschichte - Material Konservierung - Restaurierung. 2001, Siegl: München. p. 226. 24. Odvárková, J., et al., Metodické pokyny ke konzervaci usnových nebo pergamenových knizních vazeb a ostatních sbírkových predmetu vyrobených z kuze a pergamenu. 1999, Praha: Národní knihovna CR. 25. Kopecká, I., Průzkum historických materiálů : analytické metody pro restaurování a památkovou péči. 2005: Grada. 104. 26. Ohlídalová, M., Koroze a degradace materiálů, in Koroze a degradace usní a pergamenů. 27. Calnan, C.N., B. Haines, and C. Leather Conservation. Leather : its composition and changes with time. 1991. Northampton [England]: Leather Conservation Centre. 28. ČSN ISO 11799 (010169) A Informace a dokumentace - Požadavky na ukládání archivních a knihovních dokumentů = Information and documentation Document storage requirements for archive and library materials, i. Česko. Český normalizační, Editor., Český normalizační institut. 29. Hatchfield, P.B., Pollutants in the museum environment : practical strategies for problem solving in design, exhibition and storage. 2002, London: Archetype. 30. Tétreault, J., Airborne pollutants in museums, galleries and archives : risk assessment, control strategies and preservation management. 2003: [Ottawa] : Canadian Conservation Institute, [2003] ©2003. 31. Grzywacz, C.M., Monitoring for gaseous pollutants in museum environments. 2006, Los Angeles, Calif.: Getty Conservation Institute. 32. Larsen, R., M. Vest, and U. Bøgvad Kejser, STEP Leather Project : evaluation of the correlation between natural and artificial ageing of vegetable tanned leather and determination of parameters for standardization of an artificial ageing method. 1994, København: Royal Danish Academy of Fine Arts. 33. Larsen, R. and C. European, ENVIRONMENT Leather Project : deterioration and conservation of vegetable tanned leather. 1996, København: Royal Danish Academy of Fine Arts, School of Conservation. 34. Larsen, R., et al., Improved damage assessment of parchment (IDAP) : assessment, data collection and sharing of knowledge. 2007, [Luxembourg]: European Commission, Directorate-General for Research, Directorate I-- Environment. 35. Larsen, R., Microanalysis of parchment. 2002, London: Archetype. 36. Odlyha, M.a.k., Damage assessment from organic acids, in Memori. 2013: Madrid. 37. Součková, M., Vliv prachu na vlastnosti kolagenních materiálů, L. Mašková and J. Smolík, Editors. 2015, Ústav chemických procesů, Rozvojová 135, 165 02 Praha 6, http://www.icpf.cas.cz/. 38. Falcao, L. and M. Araujo, Tannins characterisation in new and historic vegetable tanned leathers fibres by spot tests. Journal of Cultural Heritage, 2011. 12(2): p. 149-156. 39. Wouters, J., Evaluation of small leather samples following successive analytical steps. 1992, London, United Kingdom: Victoria and Albert Museum. 40. Součková, M., Mikroskopické metody stanovení stupně poškození pergamenu. Knižnica, 2010(2-3): p. 5. 41. Kučerová, I., M. Škrdlantová, and K. Vosátková, Dezinfekce a dezinsekce historických materiálů plynováním. Zprávy památkové péče, 1999. 59(8): p. 5. 196 42. Bacílková, B., Studium účinků par butanolu a jiných alkoholů na plísně, in XII. Seminář historiků a restaurátorů. 2003, Národní archiv: Praha. p. 10. 43. Beranová, M. and M. Štifter, Mikroorganismy a kulturní památky, in Nové metody muzejní konzervace - sborník přednášek ze semináře, P. Justa, Editor. 1988, Národní technické muzeum: Praha. p. 103 - 109. 44. Ďurovič, M. and J. Dernovšková, Septonex - jeho antimikrobiální účinnost a vliv na fyzikálně-chemické vlastnosti papíru, in Nové metody muzejní konzervace sborník přednášek ze semináře, P. Justa, Editor. 1988, Národní technické muzeum: Praha. p. 165 - 176. 45. Orlita, A. and M. František, Dekontaminace plísní na pergamenech a jiných historických písemnostech, in Nové metody muzejní konzervace - sborník přednášek ze semináře, P. Justa, Editor. 1988, Národní technické muzeum: Praha. p. 125 - 131. 46. Odvárková, J., et al., Metodické pokyny ke konzervaci usňových nebo pergamenových knižních vazeb a ostatních sbírkových předmětů vyrobených z kůže a pergamenu. 1999, Národní knihovna České republiky. p. 27. 47. Šulcová, V., Konzervování archeologického nálezu ze Salmovského paláce usně, in Textil v muzeu, P. Mertová, Editor. 2011, Technické muezum v Brně: Brno. p. 19 - 22. 48. Kovařík, J. and F. Hejčl, Přehled konzervačních metod II, in Technologický předpis pro konzervaci třísločiněných vazebních usní, zejména ze 17. a 18. století. 1979, Státní knihovna ČSR: Praha. 49. Řehák, P. and A. Orlita, Přehled konzervačních metod III, in Technologický předpis pro konzervaci bílých vazebních usní a pergamenů zejména z období 16. a 17. století. 1986, Státní knihovna ČSR: Praha. 50. Orlita, A.a.k., Závěrečná zpráva úkolu „Inovace konzervačních postupů pro bílé vazební usně". Národní knihovna ČR. 51. Orlita, A.a.k., Závěrečná zpráva úkolu „Inovace konzervačních postupů pro třísločiněné vazební usně". Národní knihovna ČR. 52. Landmann, A.W. Lubricants. 1991. Northampton [England]: Leather Conservation Centre. 53. Fuchs, R., New trends in the care of leather and parchment. Care and conservation of manuscripts, 2005: p. 260-268. 54. ČSN 01 8003 (018003) A Zásady pro bezpečnou práci v chemických laboratořích = Safety code for working in chemical laboratories, Č.Č.n. institut, Editor., Český normalizační institut. 55. ČSN 64 0201 Hořlavé kapaliny-prostory pro výrobu, skladování a manipulaci = Flammable Liquids - Production, processing and stocking areas, Č.Č.n. institut, Editor. 2003, Český normalizační institut. p. 56. 56. Restaurování voskových předmětů. Zpravodaj STOP. Vol. svazek 18. 2016. 57. Smith, C.W., Archaeological Conservation Using Polymers : Practical Applications for Organic Artifact Stabilization. Texas A & M University Anthropology Series. Vol. 1st ed. 2003, College Station: Texas A&M University Press. 58. van Dienst, E., Some Remarks on the Conservation of Wet Archaeological Leather. Studies in Conservation, 1985. 30(2): p. 86-92. 59. List of Bog Bodies. 60. Orlita, A. and T. Ottl, Fragmenty středověké a raně novověké obuvi z archeologických nálezů v Opavě. 2010. p. 161 - 168. 197 61. Cronyn, J.M., The elements of archaeological conservation. 1990, London: Routledge. 62. Hamilton, D.L., Basic methods of conserving udnerwater archaeological material culture. 1997. 63. Orlita, A. and F. Martinek, Dekontaminace plísní na pergamenech a jiných historických písemnostech, in Nové metody muzejní konzervace. 1988, NTM. p. 125 - 131. 64. Hamilton, D.L., Methods of Conserving Archaeological Material from Underwater Sites. 2010, Texas A&M University p. 109. 65. Rodgers, B.A., The Archaeologist’s Manual for Conservation, in A Guide to Non-Toxic, Minimal Intervention Artifact Stablization. 2004, Springer US: New York. p. 214. 66. Protection of the underwater heritage. 1981, Unesco: Paris :. 67. Kopecká, I., Průzkum historických materiálů. 2005, Praha: Grada. 104. 68. Řezníková, M., Porovnání konzervačních postupů pro archeologické usně, in Ústav chemie. 2016, Masarykova univerzita: Brno. p. 80. 69. Sedláčková, E., Konzervace usně pomocí ethanolu. 2012, písemné sdělení. 70. Večeřová, A., Konzervace usně pomocí ethanolu. 2012, písemné sdělení. 71. Kosová, L., Konzervace usně v PEG. 2012, ústní sdělení. 72. Smith, C.W., Conservation of Waterlogged Leather Using Polymers. 1997. 73. Orlita, A., Příprava vyziny. 2013, ústní sdělení. 74. Štefcová, P., Preventivní ochrana sbírkových předmětů. 2000, Praha: Národní muzeum. 62. 75. Rodríguez, G.A., et al., Volumetric properties of (PEG 400 + water) and (PEG 400 + ethanol) mixtures at several temperatures and correlation with the Jouyban-Acree model. Revista Colombiana de Ciencias Químico Farmacéuticas, 2012. 41: p. 187-202.