Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3 - Коллектив авторов

Адгезию клеевого шва к холсту оценивали по сопротивлению отслаиванию (γ). Измерение механических свойств: разрывного напряжения и относительного удлинения, а также сопротивления отслаиванию проводили с помощью разрывной машины Zwick Roell BT1-FR005TN.A50 при скорости растяжения 50 мм/мин и комнатной температуре.

Рис. 1. Зависимость разрывной прочности (σр) композиции ткань – СПЛ 85 % БМА—10 % ВА–5 % БА с М=11.5•104 от концентрации пропитывающего раствора (С). 1 – композиция бязь – СПЛ; 2 – композиция льняной холст – СПЛ (на примере среднезернистого холста трехнитки)

Первой задачей исследований было установить, как влияет полимер на физико-механические свойства дублировочного холста. На рис. 1 представлена зависимость влияния концентрации пропитывающего раствора на прочность тканей при разрыве.

Видно, что эта зависимость носит экстремальный характер с максимумом прочности при концентрации раствора тройного сополимера 10 мас.%. Так как ткань является капиллярно-пористым материалом, то проникновение полимера в поры ткани носит диффузионный характер. Очевидно, при концентрации пропитывающего раствора менее или равной 10 мас.% макроклубки глубоко проникают в поры волокон и в промежутки между нитями, склеивая и тем самым укрепляя их. При повышении концентрации раствора макроклубки объединяются в крупные ассоциаты, а при более высокой концентрации образуют сплошную флуктуационную сетку зацеплений. Поэтому таким крупным образованиям становится труднее проникать в поры волокон нитей. В результате они сосредотачиваются лишь на поверхности нитей, сначала лишь обволакивая их, а затем при более высоком содержании полимера в растворе заполняют пространство между нитями, образованное в результате переплетения долевых и поперечных нитей (ячейки). В композиции возрастает содержание полимерного компонента, прочность которого намного ниже прочности самой ткани. В связи с этим при большом содержании полимера в композиции происходит снижение ее прочности. Было установлено, что чем выше прочность полимерной пленки (табл. 1), тем выше прочность ткани, пропитанной данным полимером. Кроме того, установлено также, что прочность ткани, пропитанной раствором полимера из «плохого» для него растворителя (изопропилового спирта), значительно ниже, чем из «хорошего» (этилацетата). Таким образом, на прочность композиций ткань-СПЛ оказывают влияние такие факторы, как концентрация пропитывающего раствора, молекулярная масса и состав сополимера, качество растворителя.

Исследования адгезионных свойств сдублированных холстов показали прямо пропорциональную зависимость их сопротивления отслаиванию от количества полимера в клеевом шве. Как видно из данных таблиц 3 и 4, чем больше полимера содержится в композиции (это достигается ростом концентрации (С) полимера в пропитывающем растворе и увеличением числа наносимых полимерных слоев (n)), тем больше сопротивление отслаиванию у сдублированных холстов. Максимальную адгезию дублировочного холста с дублируемым при склеивании обеспечивает 50 %-й раствор сополимера при трехкратном его нанесении на дублировочный холст.

Таблица 3. Зависимость сопротивления отслаиванию (у) склеенных тканей (тонкий холст) от содержания (m) сополимера состава 85 % БМА-10 % ВА – 5 % БА с М= 11,5·104 в дублировочном холсте

Данную закономерность можно объяснить тем, что полимер, находящийся на дублировочном холсте при его расплавлении переходит в текучее состояние и под некоторым давлением при проглаживании утюгом проникает в промежутки между нитями дублируемого холста, обеспечивая тем самым их склеивание. И чем больше полимера проникает в дублируемую ткань, тем сильнее будет адгезионное взаимодействие клеевого шва с тканью. Были изучены также адгезионные свойства склеенных расплавом тройного СПЛ холстов, предварительно пропитанных желатином. Эти холсты используются реставраторами для укрепления кромок холстов картин. Из данных табл. 4 видно, что присутствие желатина способствует снижению сопротивления отслаиванию у сдублированных холстов. Это связано, очевидно, с тем, что акриловый сополимер не проникает в поры холста, потому что они заняты желатином. А так как из-за плохой совместимости полимеров взаимодействие между ними ослаблено, поэтому и адгезия их друг к другу также будет невысокой.

Таблица 4. Зависимость сопротивления отслаиванию (у) склеенных холстов от содержания (m) сополимера состава 85 % БМА – 10 % ВА – 5 % БА с М = 11,5·104 в дублировочном холсте (Концентрация пропитывающего раствора 50 мас.%)

Вводимый в ткани консервант или адгезив должен защитить их от неблагоприятных факторов воздействия окружающей среды, и в частности повышенных температур. Проведенные нами исследования показали, что при прогреве до температуры 120–150°С как полимер или холст, так и их композиция сохраняют прочностные свойства практически неизменными (рис. 2). И лишь прогрев при температуре свыше 150ºС приводит к резкому снижению прочностных характеристик исследуемых материалов. Это связано с их деструкцией.

Рис. 2. Зависимость разрывной прочности пленки (σр) СПЛ 85 % БМА – 10 % ВА – 5 % БА с ММ=11.5404 (кривая 3), среднезернистого холста трехнитка (кривая 2) и их композиции (кривая 1) от температуры старения (Т).

Концентрация пропитывающего раствора 30 мас.%. Время старения 3 часа

Рис. 3. Изменение содержания СПЛ 85 % БМА – 10 % ВА – 5 % БА с М = 11,5 • 104 в композиции ткань-СПЛ от времени (t) пребывания композиции в этилацетате.

1, 3, 5 – среднезернистый холст трехнитка;

2, 4, 6 – среднезернистый холст трехнитка, обработанный желатином. Температура прогрева, °С: 1, 2 – 200; 3,4 – 150; 5, 6 – 100. Время прогрева 3 часа

Важным требованием реставраторов к полимерам является возможность удаления их из ткани в случае замены на новый материал-консервант. Обычно полимер удаляют из экспоната экстракцией растворителем. На рис. 3 представлена зависимость снижения содержания СПЛ в холсте от времени пребывания композиции в растворителе. Причем композиции были подвергнуты прогреву при повышенных температурах. Видно, что полимер практически полностью экстрагируется из холста только после прогрева композиции при 100°С. Прогрев композиции при температурах 150 и 200°С приводит лишь к частичному вымыванию сополимера из ткани. Это связано, вероятно, с тем, что при данных температурах сополимер сшивается, о чем свидетельствовало отсутствие растворимости его пленки в растворителе.

Таким образом, можно заключить, что тройной сополимер состава 85 % БМА – 10 % ВА – 5 % БА обладает высокой адгезией к холстам при склеивании их его расплавом. Кроме того, он сохраняет высокие показатели адгезии и физико-механических свойств композиций с холстами при воздействии температур до 100–120 °С.

Литература

1. Федосеева Т. С. Применение синтетических материалов в практике реставрации станковой масляной живописи // Консервация и реставрация музейных художественных ценностей. Обзорная информация. 1989. Вып. 5.

2. Волкова Н. В., Емельянов Д. Н., Молодова А. А. Адгезия акриловых сополимеров на основе бутилметакрилата к целлюлозным тканям // Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. Вып. 1. С. 148–151.

М. М. Наумова, С. А. Писарева. Особенности красочного слоя росписей собора Рождества Богородицы в Ферапонтово

В 1490 г. в Ферапонтово был сооружен каменный соборный храм Рождества Богородицы, который в 1501–1502 гг. расписал Дионисий с сыновьями.

У искусствоведов, реставраторов и копиистов сложилась точка зрения, что при росписи этого памятника художники использовали разнообразные природные пигменты. При этом считалось, что роспись выполнена в технике фрески.

Начиная с 1980 г., Отдел реставрации темперной живописи ГосНИИР осуществлял реставрацию росписей Дионисия. Одновременно сектор лабораторного анализа института занимался исследованием материалов и техники живописи. Для получения достоверных технологических сведений использовались следующие физико-химические методы анализа: химический, микроскопический, рентгенофазовый, микрорентгеноспектральный, гистохимическое окрашивание и инфракрасная спектроскопия. Исследования, проведенные с помощью данных методов, позволили получить достоверные данные о пигментах, связующих и методах построения красочного слоя, а именно:

1. Было установлено, что настенные росписи не являются фреской, а представляют собой темперную живопись. Анализ связующего красочного слоя показал присутствие яичного желтка.