KERAMIKA A JEJÍ KONZERVACE C6190 CHEMIE A METODIKY KONZERVOVÁNÍ PŘEDMĚTŮ Z ANORGANICKÝCH MATERIÁLŮ II Eva Zikmundová, 2020 KERAMIKA KERAMICKÁ HLÍNA •jemnozrnný materiál pro výrobu keramiky, který po smísení s vodou získává plasticitu •je tvořena především hlinitokřemičitany, jako doprovodné prvky se často vyskytují např. železo, alkalické kovy nebo kovy alkalických zemin •hlavní složkou jsou minerály ze skupiny fylosilikátů (vrstevnatých silikátů), především kaolinit Al2Si2O5(OH)4, dále také montmorillonit (Ca,Na)MgAl2(Si4O10)(OH)2 ± nH2O a illit (K,H3O)Al2(AlSi3O10)(OH)2; často vznikají zvětráváním živců •dalšími složkami jsou např. křemen, kalcit, sloučeniny železa nebo organické sloučeniny vzniklé degradací organických materiálů (neplastické materiály), které se do hlíny také cíleně přidávaly jako tzv. ostřiva, která ovlivňují vlastnosti keramiky během jejího zpracování, sušení i výpalu. KERAMIKA VLASTNOSTI HLÍNY •plasticita - vlastnost směsi hlíny s vodou, která umožňuje její tváření do podoby, v níž zůstane i po uvolnění působícího tlaku, částice hlíny snadno adsorbují vlhkost, voda funguje jako zvlhčovadlo a malé destičkové částice po sobě mohou snadno klouzat, ale odtrhnout je od sebe je poměrně náročné •nasákavost – souvisí se schopností hlíny dostat se do plastického stavu, je to rychlost, s jakou dojde k rozpadu hlíny při ponoření do vody •barva – závisí především na nečistotách, např. Fe barví hlínu do žluta až červena, barva surové a vypálené hlíny se liší •smrštění při výpalu – způsobeno ztrátou vody, je tím větší, čím jemnější a plastičtější je hlína KERAMIKA PŘÍPRAVA HLÍNY •zbavení nečistot a hrubších částeček •důkladné provlhčení – mokrá hlína se nechávala zrát i po několik měsíců, aby došlo k provlhčení i nejjemnějších částeček •smísení plastické hlíny s ostřivem PLASTIFIKACE SPRAŠOVÉ HLÍNY •není-li hlína při vytěžení plastická, je nutné ji nechat odležet přes jednu zimu, kdy vlivem přemrznutí a chemických reakcí jílových minerálů s vodou a s organickými látkami dochází k výrazné změně vlastností původní spraše a dochází k přeměně na kvalitní tvářecí hmotu •slouží například k tvorbě replik archeologické keramiky nebo k ověření lokálního původu keramické hlíny KERAMIKA PROCES TVORBY KERAMICKÉHO VÝROBKU •tváření •sušení – dochází ke smršťování •výpal •dehydratační fáze – z výrobku se při nízké teplotě odpařuje voda tak, aby nedošlo k náhlému uvolnění páry a poškození výrobku •oxidační fáze – z hlíny je vypalována uhlíkatá složka a všechny ostatní obsažené sloučeniny jsou plně oxidovány •slinutí – složky hlíny se vzájemně stmelují KERAMIKA •soudržná, ve vodě nerozpustná, polykrystalická látka z anorganických nekovových surovin získaná slinováním •SLINOVÁNÍ = proces, při kterém dochází ke zpevňování disperzních systémů za vysoké teploty a získání požadovaných fyzikálních a mechanických vlastností •tvorba krystalických fází s určitým podílem skelné fáze a s větším či menším množstvím pórů •první uměle vyrobený a zároveň jeden z nejdéle používaných materiálů v historii •zásadní význam ve stavebnictví, uplatnění ve výrobě užitkových (nádobí, žáruvzdorné hmoty, elektrotechnika) a dekorativních předmětů DEGRADACE KERAMIKY •velmi odolný materiál à v některých obdobích tvoří často jediný doklad o lidské činnosti a existenci •degradace je závislá jak na vlastnostech materiálu výrobku, tak na okolních podmínkách •keramické předměty jsou po výpalu tvořeny materiálem, který se tolik neliší od jeho formy nacházející se v přírodě, nejsou tedy příliš náchylné k chemické degradaci a jejich poškození je převážně způsobeno mechanickými vlivy •glazura – funguje jako ochranná vrstva, nicméně je sama náchylná k degradaci (oděr, usazování nečistot s prasklinách) DEGRADAČNÍ FAKTORY •PROSTŘEDÍ ULOŽENÍ PŘEDMĚTU – archeologická keramika je často po velmi dlouhou dobu uložena v neměnném prostředí •VLHKOST - pro novější keramiku, obzvláště glazovanou, není zásadně problematická, u archeologické keramiky, která se vyznačuje vysokou pórovitostí a malým obsahem skelné fáze, je třeba uvažovat působení vlhkosti, především jejích výkyvů •vlhkostní roztažnost – vázání difundované nebo kondenzované vody v pórech způsobjící nevratné zvětšování objemu střepu, závisí na obsahu jílových složek a na teplotě výpalu •u glazované keramiky problém různé roztažnosti glazury a střepu •voda – mechanický i chemický faktor, pomáhá urychlovat další degradační procesy DEGRADAČNÍ FAKTORY •TEPLOTA – pro pórovitou keramiku je rizikový především mráz, kdy dochází ke zvětšení objemu vody v pórech až o 9 %obj., vznik tlaku, který způsobuje porušení struktury, oprýskání materiálu nebo jeho úplnému prasknutí •PŮSOBENÍ ALKALICKÝCH ROZTOKŮ A KYSELIN – např. kyselina fluorovodíková způsobuje rozpouštění skelné fáze DEGRADAČNÍ FAKTORY •PŮSOBENÍ SOLÍ ROZPUSTNÝCH VE VODĚ •působením vysoké RV na předmět dochází k transportu rozpustných solí materiálem, následná rekrystalizace způsobuje zvýšení tlaku na strukturu •vlivem nízké RV dochází k tvorbě solných výkvětů na povrchu keramických předmětů •bílé výkvěty – způsobeny přítomností síranů, některé z nichž obsahují krystalickou vodu a mohou tak měnit objem a způsobovat tlak •barevné výkvěty – soli obsahují barevné příměsi (např. Fe) •vápenný nálet – způsoben přítomností uhličitanu vápenatého •vápenný závoj – vznik karbonatací vyplaveného vápenného hydrátu vzdušným oxidem uhličitým • • • • • [3] [4] PREVENTIVNÍ KONZERVACE •bezprašné prostředí •prostředí bez rizik mechanického poškození z důvodu křehkosti keramiky – v depozitáři i při vystavování •stabilní klimatické podmínky bez výkyvů t a RV •relativní vlhkost 45 – 65% •teplota 15 – 20 °C •celková roční expozice 100 000 lx/h/rok •intenzita osvětlení max. 50 lx • • • • SANAČNÍ KONZERVACE PRŮZKUM •analýza materiálu – slinutost, barva střepu/glazury, zjištění chemického složení, stanovení teploty výpalu •sestavení střepů na sucho, odhad tvaru, není-li patrný •stanovení pravděpodobného způsobu výroby (litím, točením) •datace •provenience •zjištění charakteru poškození • • miska stredodunajska2.jpg SANAČNÍ KONZERVACE PRŮZKUM •mikropetrografická analýza – studium mikrostruktury materiálu a obsažených minerálů, pórovitosti, atd. •polarizační mikroskop •v lineárně polarizovaném světle (pouze polarizátor) – studium barvy, pleochroismu (různých odstínů a intenzity barev při různé orientaci krystalu), tvaru a stavby minerálů, štěpnost, velikost zrn, uzavřeniny, atd. •při zkřížených nikolech (polarizátor i analyzátor) - polarizátor propouští světlo polarizované v rovině předozadní a analyzátor propouští světlo kmitající v rovině pravolevé, umožňuje rozlišit izotropní a neizotropní látky, studium výše dvojlomu nebo zhášení minerálů •[5] •další analytické metody SANAČNÍ KONZERVACE PRŮZKUM – PŘÍKLADY POUŽITÍ ANALYTICKÝCH METOD •Rentgenová počítačová tomografie (CT) v neinvazivním studiu výrobní techniky keramických nádob – modelové nádoby byly vyrobeny pomocí různých historických postupů a pomocí CT byla zkoumána vnitřní struktura závisející na typu výrobní techniky; na základě porovnání s reálnými vzorky je možná identifikace výrobní techniky (Sanger, 2016) •Ramanova spektrometrie v neinvazivní materiálové analýze glazury keramického fragmentu (vč. kaliv či barviv) – byla identifikována tradiční olovnatá glazura, zajímavostí však byla přítomnost mikročásteček drceného recyklovaného skla, které se při výrobě glazury přidávalo (jiné složení, jiné vlastnosti) (Caggiani, 2020) •Mikroinvazivní materiálový průzkum hloubkového profilu keramiky metodou LIBS (spektroskopie laserem buzeného plazmatu) – studium prvkového složení zacílením většího množství laserových pulzů (zde 100) do jednoho místa (čím více pulzů, tím větší hloubka kráteru), nejprve získaný signál odpovídá glazuře, poté keramickému střepu (López, 2005) SANAČNÍ KONZERVACE ČIŠTĚNÍ •nejčastější původci znečištění: hlína, solné výkvěty, zbytky potravin a produkty jejich rozkladu, barvy, předchozí konzervátorské zásahy, atp. •v případě obalení předmětu hlínou je nutno očištěnou hlínu uchovat a prozkoumat •mechanické čištění – suché, mokré (destilovanou vodou) •k čištění s použitím chemických látek je dobré přistupovat na základě zkušební aplikace (ideálně na skrytém místě) a vždy od méně agresivních prostředků, např. ethanol, aceton •u některých typů znečištění, např. krust, se k čištění dokonce nepřistupuje, mohlo by dojít k poškození původního materiálu; tento typ znečištění je také někdy zachováván ve smyslu vývoje předmětu v čase • • SANAČNÍ KONZERVACE ČIŠTĚNÍ •zejména u neglazované archeologické keramiky je důležitá šetrná manipulace, aby nedocházelo procesem čištění k poškození střepu, obzvláště u keramiky s nízkou teplotou výpalu • •odstranění starých doplňků a jiných zásahů • • • SANAČNÍ KONZERVACE DESALINACE •provádí se pomocí destilované/deionizované vody •některé soli (např. sírany) mají ve vodě nízkou rozpustnost, lze je ale odstranit vyluhováním •luhování ponorem, zábaly •kontrola průběhu desalinace - stanovení přítomnosti solí ve výluhu, např. titračně nebo pomocí iontově selektivní elektrody • •do destilované vody pro desalinaci lze přidat antimikrobiální přípravky (např. thymol) • • SANAČNÍ KONZERVACE KONSOLIDACE •konsolidaci neboli zpevnění předmětu je nutné provádět až po desalinaci a vysušení předmětu! •provádí se ponořením do roztoku nebo opakovaným nanášením konsolidačního přípravku na povrch předmětu •může být vakuová •cílem je dosáhnout co největší penetrace prostředku do nitra předmětu •konsolidant je nutné volit tak, aby nedošlo k vytvoření nepropustné krusty na povrchu předmětu •používají se především organokřemičitany, dále např. roztok polyvinylbutyralu v ethanolu nebo roztok polybutylmethakrylátu v acetonu nebo toluenu • • • SANAČNÍ KONZERVACE LEPENÍ •přechází mu sestavení tvaru a zjištění chybějících částí •velká škála používaných lepidel, např: •kyanoakrylátová – vysoce reaktivní jednosložková lepidla, rychle vytvrzují vzdušnou vlhkostí, tvoří tenký spoj •epoxidová – vícesložková polymerní lepidla, vytvrzují polykondenzací, lepený spoj vytvrzuje až hodiny, po delší časový interval nemá požadovanou pevnost •disperzní – tuhnou vlivem vytěkání rozpouštědla, spoj se vytvrzuje poměrně rychle, jsou rozpustná ve vodě, tvoří tenký spoj, např. polyvinylacetátová •tavná – lepidlo je před nanesením nejprve nutné roztavit, například pomocí tavné pistole, tvoří silnější spoj, lze použít i jako tmel •šelaková – přírodní živice z výměšků červce lakového, obvykle ve formě ethanolového roztoku, tuhnou vlivem vytěkání rozpouštědla, tvoří tenký spoj • • • SANAČNÍ KONZERVACE LEPENÍ (I) (II) (III) (IV) (V) Ukázka použitých lepidel po aplikaci: disperzní (I), kyanoakrylátové (II), tavné (III), epoxidové (IV), šelakové (V) • • • P3260222.JPG P3260234.JPG P3260245.JPG P3260264.JPG P3260284.JPG SANAČNÍ KONZERVACE LEPENÍ •požadované vlastnosti lepeného spoje •snadnost manipulace •pevnost spoje •reverzibilita •mechanická odolnost – pevnost spoje by měla odpovídat pevnosti použitého materiálu •odolnost v nepříznivých klimatických podmínkách •estetické hledisko • • • SANAČNÍ KONZERVACE DOPLŇOVÁNÍ •nejčastěji sádrou •pro zvýšení pevnosti doplňku lze přidat např. přídavek kyselin •doplňovaná část se z jedné strany podloží (např. keramickou hlínou) a otvor se vylije sádrou, po jejím vytvrzení se obě strany zbrousí jemným smirkovým papírem do roviny s původním materiálem •doplňky je možno retušovat, např. anorg. pigmenty v ethanolu či šelaku • • [6] • • • Restaurování archeologické keramiky a porcelánu v souladu s ... DĚKUJI ZA POZORNOST. ZDROJE Boublík V.: Lepidla a jejich příprava. Praha, 1966. Caggiani, M.C. a kol.: Raman and SEM‐EDS insights into technological aspects of Medieval and Renaissance ceramics from Southern Italy, Journal of Raman Spectroscopy, 2020 Cronyn J.M.: The Elements of Archaeological Conservation. 1990 Gibson A.M., Woods A.: Prehistoric Pottery for the Archaeologist. Leicester, 1997 Gregerová M. a kol.: Petroarcheologie keramiky v historické minulosti Moravy a Slezska. Brno, 2010 Hložek M.: Multidisciplinární technologická analýza neolitické keramiky, Brno, 2012 Kopecká I. a kol.: Preventivní péče o historické objekty a sbírky v nich uložené, Praha, 2002 López A.K. a kol.: Compositional analysis of Hispanic Terra Sigillata by laser-induced breakdown spectroscopy, Spectrochimica Acta B, 60 (2005), 1149-1154 Nikitin M.K., Meľnikova J.P.: Materiály pro konzervaci a restaurování, Brno, 2003 Osten M.: Práce s lepidly a tmely, Praha, 1975 Podborský V.: Pravěké dějiny Moravy, Brno, 1993 Sanger M.C.: Investigating pottery vessel manufacturing techniques using radiographic imaging and computed tomography: Studies from the Late Archaic American Southeast, Journal of Archaeological Science: Reports, 9 (2016), 586-598 Sejkora J., Kouřimský J.: Atlas minerálů České a Slovenské republiky, Praha, 2005 Shepard A. O.: Ceramics for the Archaeologist, Washington DC, 1966 Vitešníková A.: Vlastnosti lepidel používaných v muzejní praxi, Brno, 2007 HTTP://WWW.VSCHT.CZ/MET/STRANKY/VYUKA/PREDMETY/KOROZE_MATERIALU_PRO_RESTAURATORY/KADM/PDF/2_3.PDF HTTP://WWW.CESKATELEVIZE.CZ/CT24/VEDA/2445481-NAPROSTA-NAHODA-GEOLOGOVE-U-BRNA-NASLI-ULOMKY-KERAMIC KE-VENUSE • • ZDROJE OBRÁZKŮ [1] HTTPS://WWW.NOVINKY.CZ/CESTOVANI/276483-PAVLOV-NOVOMLYNSKA-NADRZ-A-LOVCI-MAMUTU-VE-VESTONICICH.HTML [2] HTTP://WWW.CESKATELEVIZE.CZ/CT24/VEDA/2445481-NAPROSTA-NAHODA-GEOLOGOVE-U-BRNA-NASLI-ULOMKY-KERAMIC KE-VENUSE [3] HTTPS://WWW.CESKESTAVBY.CZ/CLANKY/JAK-VYCISTIT-PORCELAN-KERAMIKU-20123.HTML [4] HTTPS://WWW.CESKESTAVBY.CZ/CLANKY/JAK-POSUZOVAT-STAV-STARSIHO-DOMU-24306.HTML [5] HTTP://MINERALOGIE.SCI.MUNI.CZ/KAP_4_3_OPTIKA/EPIDOT.HTM [6] HTTPS://ADOC.TIPS/QUEUE/RESTAUROVANI-ARCHEOLOGICKE-KERAMIKY-A-PORCELANU-V-SOULADU-S-.HTML AUTOR NEČÍSLOVANÝCH OBRÁZKŮ: EVA ZIKMUNDOVÁ • •