Materiály pro konzervování artefaktů z kamene Materiály pro konzervování kamene Druhy kamene, používané pro zhotovování skulptur: Mramor, vápenec, žula, pískovec, keramika, sádra Kámen jako stavební materiál: Mramor, vápenec, žula, pískovec, opuka, břidlice aj., event. keramika Poškození kamene: Fyzikální působení: změny teploty, vlhkosti a abrazivní opotřebování částicemi, které jsou přenášeny větrem. Chemické působení: voda, oxidy síry, sulfan, oxidy dusíku, chlorovodík, oxid uhličitý, aj. Ø Výsledkem fyzikálního a chemického působení se mění vnější vzhled památek, na povrchu se objevují póry a trhliny. Ø Povrch nasává ze vzduchu vlhkost, což při změně teplot způsobuje další narušení materiálu. Ø Saze, kopt a špína se usazují na památkách, pronikají do pórů a trhlin, jejichž hloubka bývá až 1,5 mm a více. Ø Velmi složité bývá odstranit produkty činnosti bakterií, které pokrývají skulpturu v podobě tmavých skvrn. Ø Odstraňování znečišťujících látek, které mohou v horším případě vést až k deformaci části památky, vždy představuje problém. Ø Někdy se musíme smířit s tím, že je nelze vůbec odstranit. Materiály pro konzervování kamene - poškození Proces konzervování nebo restaurování kamenných děl sestává z několika stadií, jejichž posloupnost se může měnit v závislosti na stavu objektu: • odstranění znečištění, Čisticí prostředky musí působit pouze na znečištění a k materiálu skulptury musí být inertní. • • zpevnění povrchu, tmelení trhlin a prasklin, doplnění chybějících částí • • ochrana před dalším narušením Materiály pro konzervování kamene – proces konzervování a restaurování Čištění povrchu kamenné skulptury Omytí mramoru omývacím roztokem benzin 46 parafin 5 kyselina oleinová 2,5 hydrofobizující kapalina 1,5 morfolin 0,5 voda 44,5 A)Mechanické metody – štětky, skalpel, nožíky, dlátka, brusiva, brusné pasty B) B)Chemické metody – omývací roztoky, pasty Pozn. : působí pouze na ta znečištění, která se rozpouštějí nebo botnají v org. rozpouštědlech. Nedoporučuje se omývání mramorových soch. Komplexující prostředky a) Chelaton III b) Pasta (Chelaton III, hydrogenuhličitan amonný, hydrogenuhličitan sodný, Na-KMC, antiseptikum, voda). Čištění povrchu kamenné skulptury Použití anorganických kyselin – se příliš nedoporučuje Ø pasta se nanese na povrch skulptury a ponechá se vyschnout (od několika hodin do 2 dnů). Ø Ø pak se pasta otře štětkami namočenými vodou. Ø Ø organické znečištění se při tomto způsobu nedá odstranit, pouze jen v některých případech se sorbuje do pasty. Ø Ø nedostatkem tohoto způsobu je schopnost Chelatonu III převádět na vodorozpustné sloučeniny nejen část anorganických solí, ale také částečně i vápník z mramoru nebo vápence. Ø z povrchu mramoru se používají roztoky kyselin šťavelové, fluorovodíkové, citronové nebo orthofosforečné. Ø ošetření se má provádět opatrně, aby kyselina nepronikla do hloubky mramoru. Ø narušuje se lesk povrchuÞ vytvářejí se nelesklé vápenaté soli. Ø skvrny rzi je možno odstranit opatrným působením Chelatonu III. Ø nejbezpečnějším způsobem je použití tamponů z vaty nebo gázy s citranem sodným. Odstranění skvrn z oxidů železa (rzi) Čištění povrchu kamenné skulptury pomocí pasty (1 hm. dílu chloridu amonného, 4 hm. dílů talku (mletý mastek) a 25 %-ního roztoku amoniaku). Pasta se na povrchu ponechá do vyschnutí, přičemž skvrna se postupně odbarvuje. Odstranění vrstvy z oxidů mědi (zelené skvrny) odstraňují pomocí ethanolu nebo slabého roztoku amoniaku. oxidovadla, např. 2 %-ní roztok chloraminu T nebo 6 % H2O2 Čištění povrchu kamenné skulptury Skvrny od plísní, lišejníků, inkoustů Ø ošetření povrchu organickými (alkoholy, ketony, alifatické a aromatické uhlovodíky, ethery a estery kyselin), tak i jejich směsi. Ø na skvrnu nakladou rozpouštědlem smočené tampony nebo pasta, kterou lze získat smícháním rozpouštědel s inertními látkami – křídou, talkem nebo škrobem. Ø aby se zpomalilo odpařování rozpouštědel, pokrývá se ošetřovaný povrch polyethylenovou nebo polyesterovou fólií. Skvrny od pryskyřic, olejů, kalafuny, bitumenu (živic), šelaku nebo vosku Filmotvorné polymerní roztoky a latexy Čištění povrchu kamenné skulptury Ø spočívá v nanášení roztoků tvořících povrchové vrstvy, tj. roztoků polymerů nebo latexů. Ø roztok polymeru nebo latexu se nanese na povrch a rozpouštědlo se nechá odpařit. Ø vytvořená vrstva se sejme i s nečistotami Na-KMC a polyvinylalkohol (PVAlk). Hm.díly Na-KMC 5-10 glycerin 5-30 voda 60-90 Používané látky Čištění povrchu kamenné skulptury •chemická inertnost vůči materiálu skulptury (polymer nesmí obsahovat takové funkční skupiny, které by s materiálem reagovaly) • •rozpustnost v běžně používaných rozpouštědlech • •schopnost mísit se s chemicky inertními plastifikátory • •možnost získat roztok polymeru o takové viskozitě, aby nestékal z vertikálních povrchů ošetřované skulptury • •schopnost tvořit dostatečně pružné filmy, což minimalizuje nebezpečí narušení nepevného povrchu kamene • •nízká adheze k materiálu skulptury (snadné odstranění povrchového filmu) • •pevnost filmů dostačující k tomu, aby se film při snímání netrhal •polymer se s ohledem na jeho strukturu a molekulovou hmotnost musí volit tak, aby nepronikal do pórů kamene Používané polymery musí splňovat tyto požadavky: Soustavy pro zpevňování oslabené struktury kamene Zpevňování kamene Fluatizace (fluát = fluorokřemičitan). na mramor působí roztokem hexafluorokřemičitanu hořečnatého, zinečnatého nebo hlinitého: Mg[SiF6] + 2 CaCO3 → 2 CaF2 + MgF2 + SiO2 + 2 CO2 Ø Vznikající oxid křemičitý zaplňuje póry mramoru a zvětšuje se pevnost povrchových vrstev. Ø Ø Vnější vzhled díla se však mění. Ø Ø nově vytvořené sloučeniny liší svými fyzikálními vlastnostmi od mramoru, a proto při kolísání teploty a vlhkosti dochází k jejich odvrstvování a tím k narušení skulptury. Zpevňování kamene – siloxany a zvláště pak silazany. Ø Povrch skulptury se ošetřuje 2 %-ním zpevňujícím roztokem polyorganosilazanu v toluenu nebo benzinu. Ø Ošetření se provádí dvakrát. Ø Vnější vzhled kamene se přitom nemění. Ø V závislosti na stupni destrukce kamene proniká roztok do hloubky 1,5-2 cm. Ø Hydrofobizující účinek se zachovává po několik let. Použití organokřemičitých sloučenin Dokončovací hmoty a tmely Doplňování a lepení kamene Ø Tradičními materiály pro restaurování skulptury z kamene jsou vosk, voskokalafunové směsi, klih na bázi mastixu, jeseterový klih s medem, lněný olej a šelak. Ø Tmely se získávaly smícháním těchto pojiv s mramorovým práškem nebo jinými plnivy, příp. pigment. Ø K pozdějším materiálům pak patří použití magneziové hmoty, sádry, vápenato-cementové hmoty, mramorového prášku s vodním sklem, roztavené síry s cementem nebo křídou. ü Po restaurování skulptury přírodními materiály se s postupujícím časem pozoruje tmavnutí tmele a lepených švů a také ztráta jejich pevnosti. ü Často se stávají lepivými, což vede k jejich zašpinění. ü Anorganická pojiva se značně liší pokud jde o barvu a strukturu povrchu od materiálu památek. ü Velmi těžko se provádí derestaurování, tedy odstranění lepidel a tmelů ze sbírkového předmětu. Ø nitrát celulózy (celuloid), rozpouští se zpravidla v toxických organických rozpouštědlech, je hořlavý a časem tmavne. Ø epoxidové a polyesterové pryskyřice. Ø Jako plniva se používají mramorový prášek nebo jiný rozmělněný anorganický materiál. ØEpoxidové a polyesterové pryskyřice dávají pevné lepené spoje a tmely, ale v případě potřeby je velmi těžké je odstranit, protože jsou později nerozpustné v mnohých organických rozpouštědlech. Ø nízkoviskózní a vysokoviskózní polybutylmethakrylát Ø Nízkoviskózní PBMA se rozpouští v xylenu a tímto roztokem se impregnují oslabené fragmenty. Ø Při smíchání tohoto roztoku s odpovídajícími plnivy se dají zhotovit tmely. Ø K přednostem PBMA patří snadnost případného derestaurování – lepené spoje a doplňky je možno odstranit pomocí organických rozpouštědel. Doplňování a lepení kamene Restaurátorské kompozice na bázi modifikovaných přírodních a syntetických polymerů. pro slepování a pro zhotovování tmelů estery kyseliny α-kyanoakrylové (sekundová lepidla). Lepené spoje a tmely z tohoto monomeru si po dlouhou dobu uchovávají původní vzhled, ale nejsou dostatečně odolné vůči kolísání teploty a vlhkosti. Lze takto s úspěchem restaurovat skulptury, které se nacházejí v muzeích. Lepení kamene Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny • Kámen (mramor, granit, pískovec, vápenec), • Stavební keramika (cihla, pálená krytina) jsou nejčastěji užívané materiály pro stavbu budov a jiných staveb. • Spojování jednotlivých elementů se děje pomocí různých malt – Ø vápenato-pískových, Ø cementových (event. z polymerního cementu) Ø hliněných. Vápno Pálené: CaCO3 ® CaO + CO2 Hašené: CaO + H2O ® Ca(OH)2 • Budovy a jiné stavby, zřícené památky architektury podléhají v přírodních podmínkách intenzivní biologické destrukci. • • Obvykle se objevuje skupina destruujících agens – bakterie, houby, mechy, lišejníky, trávy, keře, stromy. • • Vyšší rostliny rozmísťují svůj kořenový systém do mikroštěrbin kamene nebo zdiva. Podle míry růstu tento kořenový systém štěrbinu rozšiřuje, dochází ke zdvihání monolitních bloků kamene, a tak se narušuje jejich uložení. Kořeny trav se mohou rozprostírat do šířky několika metrů. • • Mnohé vyšší rostliny mají na kořenech „spící pupeny“, které se probouzejí i po zničení nadzemní části popínavých rostlin. Vykácení keřů a stromů rostoucích na povrch částečně narušeného zdiva je proto bez úspěchu. Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Ochrana před biologickou destrukcí použití herbicidů (aplikace postřikem, zálivkou)- (Roundup aj.) za 3-4 týdny po jejich aplikaci kořenový systém zpravidla zcela odumře a rostliny lze odstranit mechanicky. povrch kamene se podrobí nutné konzervaci - praskliny a trhliny se zapravují vápennou, cementovou maltou nebo maltou z polymerního cementu a povrch se pak hydrofobizuje. ohrožují více organické materiály (dřevo, sláma) méně nebezpečné pro anorganické přírodní i umělé materiály. mechanické odstranění plísní, vodních řas, mechů a lišejníků ze stěn zříceného zdiva nebo budov, které se nacházejí v místech vysoké vlhkosti, se provádí pomocí roztoků formaldehydu, chlorového vápna, chlornanu sodného a jiných dezinfekčních prostředků. Bohužel efekt jejich působení není dlouhodobý. Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Proces ochrany před destrukčním účinkem rostlinstva Plísně, bakterie, hmyz, vodní řasy, mechy a lišejníky Dlouhodobou ochranu zpravidla zabezpečuje použití solí mědi, zinku a chromu. 8-oxychinolinátu měďnatý dává dostatečně dlouhou ochranu kamennému povrchu před většinou biologických vlivů. Tato látka se pevně váže na ošetřovaný materiál, nesmývá se vodou a nevede ke zbarvování povrchu do modrozelena. Vápence, tufy, lasturnatý vápenec, beton, cihla se za účelem ochrany před biologickými vlivy natírají 25 % roztokem ethyl- nebo methylsilanolátu sodného s přídavkem chloridu zinečnatého nebo síranu měďnatého. Jsou-li pro ochranu kamenných materiálů použity 0,1-0,3 %-ní roztoky organocíničitých sloučenin (Lastanox, aj.) s přídavkem dezinfekčních činidel. Pak je zajištěna ochrana před růstem plísní, vodních řas, mechů a lišejníků na 5-7 let. Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Ošetření půd silikonovými preparáty v oblasti architektonických památek (silikatizace) Pokles nosnosti půdy je důsledkem: Ø vymývání jemných frakcí z pískového podloží základů při změnách režimu spodních vod Ø Ø zmenšování nosné schopnosti podkladu při podmáčení prohnutých základů (sprašové, písčitohlinité půdy) Ø Ø rozkladu organických komponent u sypaného podloží Ø Ø hnití dřevěných pilotů Ø Ø důlní a jiná výkopové činnosti v blízkosti monumentů Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Aby se zabránilo nerovnoměrnému sedání podloží, používají se následující způsoby jeho zpevnění: Ø vyhloubení a zatloukání kovových pilotů nebo vložení kořenových pilotů Ø Ø odvedení podzemních vod nebo změna směru jejich toku (hydrologický způsob) Ø Ø vytvoření nezbytných svahových úprav, které před vodou ochraňují (hydrologický způsob) Ø Ø chemické zpevnění podloží (používané nejčastěji při záchraně architektonických památek) zpevňujícími maltami v základech s různou schopností filtrace (především cementové malty). Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Pro jemně zrnité pískové podloží s koeficientem filtrace 0,5-10 m/24 hodin byly navrženy způsoby silikatizace pomocí kyselin fosforečné, kyseliny sírové a síranu hlinitého, hlinitanu sodného a kyseliny hexafluorokřemičité. Použití kyseliny hexafluorokřemičité je obzvláště efektivní v podloží z jemného písku, včetně toho, které obsahuje i značný podíl humusu. Hm.díly křemičitan sodný (ρ = 1,3 g.cm-3) 3,5 kyselina hexafluorokřemičitá (ρ = 1,1 g.cm-3) 1 Při teplotě 14-15 oC se gel vytvoří asi za 30-35 minut. Vysoká pronikavost těchto roztoků dovoluje při zpevňování základů rozložit injektory cca jeden metr od sebe. Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Ø Pro snímání znečišťujících látek z povrchů budov a jiných staveb se hojně používají sorbující pasty, rozpouštědla a také mechanické způsoby. Ø Ø Dobré výsledky dává čisticí pasta, která obsahuje Chelaton III, neionogenní tenzidy, Na-KMC, hydrogenuhličitan amonný a talek jako plnivo a sorbent zároveň. Ø ØKonzistenci pasty ovlivňuje množství vody. Ø Ø Pomocí této pasty se odstraňují jak organické, tak i anorganické nečistoty. Ø ØPasta se natře na objekt a nechá se působit asi jeden den, poté se odstraní pomocí štětek, namočených do vody nebo do směsi voda-organické rozpouštědlo. Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Prostředky pro čištění povrchů Ø Tradičními materiály při barvení cihlových a omítnutých fasád jsou vápenné barvy vyrobené na bázi vápna s malým obsahem hořčíku a s přídavkem anorganických pigmentů nebo silikátů. Ø Nátěry jsou dekorativní a vyznačují se jasností barev. Ø Použití magnezitového nebo dolomitového vápna viditelně snižuje trvanlivost těchto nátěrů. Ø Aby se prodloužila jejich trvanlivost, přidává se do barev parafin, kamenec draselno-hlinitý a hydrofobizující prostředky. Ø Je také možné provést dodatečné ošetření povrchu hydrofobizujícími látkami. Ø Barvení se provádí buď přímo na cihlu nebo na pevnou omítkovou vrstvu teprve potom, až jsou skončeny renovačně-restaurátorské práce. Ø Defekty, objevené po očištěné povrchu omítky se přetírají vápnem nebo vápenným těstem, smíchaným s jemně disperzním pískem v poměru 1:1,2. Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Ochranně- dekorativní konečná úprava fasád Vápenné barvy se zhotovují z kusového vápna, vápenného těsta nebo hydraulického vápna. kg na 10 l vody vápenné těsto 2,5-3,5 - - kusové vápno - 1,2-1,5 - hydraulické vápno - - 2,5 kuchyňská sůl 0,1 - 0,1 fermež - 0,06-0,12 - vápenné mýdlo (pasta) - - 2,5-5,0 pigment 0,3-0,5 0,3-0,5 0,5-0,7 voda (ne více než) 10 10 10 Hydrofobizaci fasád barvených vápennými barvami se přednostně provádí pomocí organokřemičitých kapalin, Hydrofobní efekt má trvanlivost 2-3 roky. Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny Ø V posledních desetiletích se pro barvení fasád cihlových nebo omítnutých budov používají hlavně vododisperzní barvy (latexy). Ø Nejlepší vlastnosti mají barvy na bázi akrylových kopolymerů. Ø Vynikají dobrou adhezí k cihlovým, omítnutým a jiným povrchům, vodoodpudivostí a dostatečnou odolností vůči působení světla a atmosféry. Ø Mají značně lepší užitkové vlastnosti než barvy na bázi divinylstyrenového latexu nebo polyvinyacetátových emulzí. Ø Aplikace těchto vododisperzních barev je možná při kladných teplotách vzduchu (od +5 do +30 oC). Ø Při barvení fasád akrylovými barvami je praktické používat pro tmelení prasklin a nerovností tmelicí materiál na bázi stejných latexů, ale s obsahem (do 80 %) inertních plniv (talek, sádra, slída, živec, kaolin aj.). Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny