Приветствую Вас Гость!
Воскресенье, 19 Ноя 2017, 05:51
Главная | Регистрация | Вход | RSS

Меню сайта

Форма входа

Категории раздела

Погода

Яндекс.Погода Яндекс.Погода Яндекс.Погода

Поиск

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Каталог статей

Главная » Статьи » Поиск

Консервация мокрой археологической древесины как неотъемлемая часть подводных исследований


Необходимость консервации насыщенной водой археологической древесины в Новгороде приобрела особую актуальность с началом широкомасштабных раскопок, когда в 1950-е годы началось интенсивное восстановление разрушенного войной города и появилась возможность предварительного исследования одного из древнейших участков города в Неревском конце, где мощность культурных напластований достигала 6 метров.
Тогда археологи столкнулись с ошеломляющим количеством находок из органических материалов, большую часть которых составляли деревянные изделия: предметы утвари, детали механизмов, водного и колёсного транспорта и, наконец, целые уличные настилы, венцы срубов, частоколы. Среди бытовых предметов немало изделий высокого художественного достоинства.
В то время проверенных и хорошо зарекомендовавших себя методик консервации мокрой древесины не существовало ни у нас, ни в Европе. Тысячи деревянных предметов фиксировались, затем часть из них подвергалась естественной сушке, часть хранилась в воде. Одновременно велись поиски методик консервации. В лаборатории камеральной обработки Новгородской археологической экспедиции были проведены экспериментальные работы по замещению воды в мокрой древесине горячим парафином, но методика оказалась взрывоопасной, и от неё пришлось отказаться. В 1970-е годы Новгородская экспедиция начала сотрудничество с лабораторией Минского технологического института, где был разработан метод стабилизации древесины фенолоспиртами, впоследствии воспринятый лабораторией Новгородского музея-заповедника и применявшийся в течение нескольких лет. Этот метод технологически прост, достаточно дешев, не требует специального оборудования, но обладает рядом существенных недостатков, в числе которых необратимость и высокая токсичность.
В начале 1970-х годов в лаборатории реставрации и консервации органических материалов Гос.Эрмитажа был опробован метод стабилизации мокрого археологического дерева полиэтиленгликолями (ПГ). Результаты были обнадёживающими, и до сегодняшнего дня эта методика является ведущей в этом направлении деятельности лаборатории Эрмитажа. Многие уникальные находки из раскопок в Новгороде прошли консервацию в этой лаборатории и уже более 20 лет находятся в постоянной экспозиции музея, а также являются основой многочисленных выставок. Однако, этот отдельный опыт не мог решить всей проблемы новгородской археологической древесины: ежегодные поступления добавляли к уже хранящимся в воде с 50-х годов все новые и новые предметы, естественная сушка которых невозможна без потерь.
В конце 70-х гг. в музее была образована собственная лаборатория консервации мокрой археологической древесины, которая взяла на себя проблему стабилизации хранящихся в воде сотен деревянных предметов. Но она была сориентирована на методику консервации фенолоспиртами, что вызвало множество неразрешимых проблем. Во-первых, качество фенолоспиртов, применяемых в консервации, напрямую зависит от срока их изготовления, а единственным изготовителем на Северо-Западе являлся химкомбинат в Кохла-Ярве, где очень неохотно исполняли заказы в малых количествах. Приобретение фенолоспиртов от тех предприятий, которые также использовали их в своём производстве, привело к ухудшению их качества и существенно повлияло на конечный результат при консервации археологической древесины. Во-вторых, возникли непреодолимые проблемы с утилизацией неиспользованных и отработанных фенолов. В-третьих, основные составляющие компоненты являются высокотоксичными веществами, работать с которыми и в последующем хранить в музейных помещениях далеко не безопасно.
А между тем в странах Западной Европы была разработана методика осушения органических материалов вымораживанием. В начале 70-х гг. были проведены экспериментальные работы, а с середины 70-х гг. эта методика стала основной технологией осушения мокрой органики в музейных лабораториях Швеции и Норвегии. Смысл её состоит в том, что замороженная вода при испарении сразу переходит в газообразное состояние, минуя жидкую стадию, при этом кристаллы льда не разрушают клеточную структуру древесины. Для ускорения процесса сублимации используют вакуум. Несмотря на кажущуюся простоту методики, для её внедрения необходимо провести ряд предварительных мероприятий, состоящих из оснащения лаборатории специальным оборудованием и применения различных технологических приёмов. Сушка производится в морозильной камере в вакуумной среде до полного испарения несвязанной воды. Мокрая древесина до помещения её в вакуум должна быть предварительно заморожена. Для предотвращения разрывов при замораживании деревянные предметы прежде всего подвергаются пропитке в водных растворах полиэтиленгликолей (ПГ) с применением системы подогрева и циркуляции. Полигликоли давно и широко используются в Европе как пропитывающее нейтральное средство для полной или частичной замены воды в древесине перед процессом сушки. Они представляют собой высокомолекулярные водорастворимые воски, продукт взаимодействия окиси этилена и этиленгликоля. Полигликоли имеют несколько разновидностей и различаются по молекулярному весу, гигроскопичности, растворимости, вязкости и некоторым другим характеристикам. Для пропитки важно определить, какой тип ПЭГ следует выбрать для того или иного предмета. Это зависит от влагосодержания древесины, её плотности, степени деградации, наконец, формы и массы предмета. По тем же причинам выбирается концентрация ПЭГ (от 15 до 50 %) и длительность пропитки. Для снижения вязкости и увеличения проникающей способности используется подогрев. 
После окончания процесса пропитки древесина помещается в камеру предварительного замораживания с температурой -20 – -30°C, где находится несколько дней. Если пропитка проведена правильно, новых трещин на предметах появиться не должно, хотя старые трещины могут увеличиться. После полного замораживания предметы помещаются в вакуумную морозильную камеру с идентичной температурой. В течение процедуры сушки температура в камере постепенно повышается и в конце процесса доводится до 0°, когда испарение льда наиболее интенсивно. Собственно говоря, низкие температуры необходимы на начальной стадии для сдерживания слишком скорого процесса испарения, когда воды в древесине ещё много. При хорошем оборудовании система мониторинга процесса осуществляется автоматически, с записью всех параметров и указанием на окончание процесса.
 С 1995 года лаборатория консервации древесины нашего музея начала внедрять методику сушки вымораживанием. Для начала необходимо было приобрести более или менее подходящее оборудование, а поскольку в России его не делают, пришлось изготавливать кустарным способом морозильно-вакуумную камеру, для чего была использована готовая герметичная труба из нержавеющей стали, а к ней подсоединён морозильный агрегат и вакуумный насос. Как ни странно, мы получили необходимую температуру и вакуум, но на этом трудности только начались. У нас не было оборудования для пропитки древесины, мы использовали только два небольших термостата, где о перемешивании и равномерной пропитке не могло быть и речи. Собственно, мы пытались объединить две методики: полную замену воды в древесине полигликолями и сушку вымораживанием. В результате предметы после консервации выглядели слишком тёмными и тяжёлыми от перенасыщения ПЭГ, а при повышении влажности воздуха немедленно становились мокрыми, поскольку полигликоли, в зависимости от молекулярного веса, в той или иной степени абсорбируют влагу из воздуха. Большая часть деревянных находок из новгородского культурного слоя имеет довольно плотную древесину, и казалось бы, могла быть пропитана полигликолями с молекулярным весом 400, которые не отвердевают на воздухе и оставляют древесину лёгкой и светлой, но практика показала, что после сушки такие предметы обнаруживают значительную деградацию древесины и связанные с этим дефекты. Поэтому ПЭГ-400 мы используем очень осторожно, для отдельных предметов, после тщательного отбора. Кроме того, при повышении влажности воздуха до 50% эти предметы могут становиться влажными. В настоящее время мы используем ПЭГ-4000, они менее гигроскопичны, имеют способность отвердевать и придавать предмету физическую прочность.
Стало понятно, что технология пропитки является важным фактором, влияющим на конечный результат, и без специального оборудования добиться нужного результата очень трудно. На одном из местных предприятий нам изготовили по индивидуальному заказу ванну ёмкостью в 500 л с автоматической системой подогрева и перемешивания раствора. Постоянная концентрация поддерживается заданным уровнем, и при испарении воды система отключается, таким образом процесс пропитки происходит согласно технологическим требованиям. Теперь появилась возможность стабилизировать находки до 2-х м длиной и до 0,5 м диаметром. Вслед за этим возникла необходимость в приобретении новой морозильной вакуумной камеры больших размеров и более совершенной, поскольку существующая камера не снабжена конденсатором для льда, и водяной пар из камеры поступает в вакуумный насос, что создаёт некоторые трудности с регулярной заменой и поисками подходящей марки вакуумного масла. К сожалению, готового оборудования найти не удалось, и мы стали использовать естественные атмосферные условия, т. е. в зимнее время пропитанную полигликолями древесину сушить на воздухе, в закрытом неотапливаемом помещении.
Помимо оснащения лаборатории оборудованием мы стали совершенствовать методику консервации. Практика показала, что одинаковые по форме, твердости и размеру предметы, пропитанные одним и тем же раствором и высушенные в одинаковых условиях, могут выглядеть совершенно по-разному. Факторы, влияющие на конечный результат, лежат за пределами визуального осмотра, и здесь необходимо было провести целый комплекс лабораторных исследований, начиная от определения анатомического строения древесины и заканчивая исследованием химического состава культурного слоя, влияющего на сохранность органики. Некоторые из этих исследований нам удалось провести с помощью кандидата биологических наук Л. Л. Леонтьева (СПб Лесотехническая Академия). Мы отобрали образцы 11 пород ( ель, сосна, береза, клен, ольха, ива, липа, тополь, осина, вяз, дуб)с Троицкого и Никитинского раскопов и провели эксперимент по двум направлениям: изучение свойств древесины и изучение различных режимов консервации. Изучение физических свойств проводилось по тем же методикам, которые применяются для обычной древесины. Масса образцов определялась взвешиванием на электронных весах ВЛК-500 с точностью до 0,01 г. Объем образцов при различной влажности определялся по методу измерения выталкивающей силы, взвешиванием образцов, погруженных в воду с той же точностью на тех же весах. Линейные размеры измерялись штангенциркулем с точностью до 0,005 мм.
Все измерения проводились в четырех состояниях древесины:
-в исходном состоянии (при максимальной влажности древесины);
- в воздушно сухом состоянии (после высыхания образцов до постоянной массы в комнатных условиях);
- в абсолютно сухом состоянии (после высушивания образцов в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре 103˚С);
- в мокром состоянии после повторного вымачивания образцов в воде.
Обычно в качестве показателя сохранности используется влажность древесины: чем выше значение влажности, тем больше степень разрушения. Однако, влажность древесины зависит от плотности, в том числе изначальной, а различные древесные породы могут отличаться по плотности довольно сильно, а это приводит к несравнимости значений влажности как показателя сохранности древесины. Гораздо важнее знать содержание в древесине не воды, а древесинного вещества. Поэтому одной из задач был поиск подходящих показателей оценки степени деструкции. Определение ее по массе или максимальной влажности требует взвешивания образцов в исходном состоянии и в абсолютно сухом состоянии, после высушивания. Практически этот метод нельзя использовать для консервации, поскольку он требует абсолютного высушивания, что для археологических находок просто невозможно. Единственно возможный метод - это определение степени деструкции по максимальной плотности, где достаточно определить массу и объем в исходном состоянии. Объем определяется гидростатическим методом. Результаты исследований выявили, что археологическая древесина практически по всем показателям значительно отличается от здоровой, которая для наших исследований является расчетной.
Так, влажность археологической древесины оказалась выше значений расчетной максимальной влажности исследованных пород в 3 – 6 раз. При крайне сильной деструкции влажность может возрастать почти в 10 раз и достигать тысяч процентов. Сохранение археологическими предметами во влажном состоянии первоначальной формы и размеров свидетельствует о том, что деструкции подвержены не отдельные участки древесины, а достаточно равномерно все клетки древесины. Очевидно, это происходит за счет разрушения гемицеллюлоз, а также части целлюлозы и лигнина во всех клеточных стенках.
При высыхании археологической древесины ее объем изменяется и за счет усадки (смятия клеток с ослабленными клеточными стенками) и за счет усушки. Изменение размеров вдоль волокон при усушке обычно незначительно. Так, у хвойных пород и лиственных кольцесосудистых (дуб, ясень) изменение продольных размеров было относительно небольшим, но у лиственных рассеяннососудистых пород (береза, липа, осина) было гораздо большим, напр., у древесины тополя оно составило 11,5%, что никогда не встречается у нормальной древесины. Это говорит о значительной деструкции микрофибрилл целлюлозы в среднем слое вторичной оболочки. Изменение размеров в радиальном направлении в большинстве случаев в два раза меньше, чем в тангенциальном. Полное изменение размеров в тангенциальном направлении было относительно большим и составляло 9-11% у хвойных, 13-14% у лиственных кольцесосудистых и около 50% у лиственных рассеяннососудисттых пород.
У хвойных пород полное изменение объема при высыхании в большинстве случаев было небольшим (до 21%). У лиственных пород происходило гораздо большее изменение объема при высыхании, а для рассеянно-сосудистых пород часто достигало значений 70% и более, что говорит о том, что внутренних слои клеточной оболочки разрушились полностью. 
Для пропитки образцов были взяты водные растворы ПГ-400, ПГ-1500 и ПГ -4000 с концентрацией раствора от 15 до 50% и сроками пропитки 12 недель и 24 недели. После пропитки образцы были заморожены в камере предварительного замораживания при -18оС, а затем высушены в вакуумно-морозильной камере при начальной tо -18 с постепенным повышением до Оо в конце процесса. Высушенные образцы мы сравнили с контрольными и получили следующие результаты. Самым незначительным изменениям подверглись образцы хвойных пород: ели и сосны, причем различные режимы пропитки дали практически одинаковый результат. Образцы лиственных рассеянно-сосудистых пород с деструкцией свыше 50% показали различные результаты в зависимости от выбора ПГ. Лучший результат показали образцы, пропитанные 15% Пг-400 и 35% ПГ-4000-24 недели, т. е. длительная пропитка. Несмотря на значительную потерю древесинного вещества, эти образцы после пропитки и сублимации сохранили внешнюю форму. После пропитки ПГ-400 они оказались самыми светлыми и легкими, но в значительной степени потеряли физическую прочность и проявили склонность к выкрошке, что для последующего хранения крайне нежелательно. Для кольцесосудистых пород наилучший результат показала пропитка в 15% растворе ПГ-400, особенно для дуба с его неравномерными показателями от заболони к ядру. Для всех образцов никаких обнадеживающих результатов не выявила пропитка в 50% ПГ-4000, а для рассеяннососудистых оказалось и вовсе неприемлемой: после сушки появилась деформация, исказив форму образца. Для таких пород, как береза, осина, ольха, клен можно применять смешанную методику пропитки: 15% ПГ-400 с последующей заменой или добавлением 35% ПГ-4000.
Если методика пропитки подобрана правильно, процесс сублимации не вызывает особых проблем. Следует только учитывать, что низкие температуры замедляют процесс испарения льда, а самое интенсивное испарение происходит при 0о.
Отдельно следует сказать о проблеме сохранения и экспонирования затонувших судов. Безусловно, самый лучший способ – это оставить находку на месте, в привычной среде пребывания. Конечно, здесь есть проблемы как научные, так и экспозиционные, поскольку очень непросто обеспечить свободный доступ к осмотру и изучению объекта. Если же принято решение о подъеме судна или отдельных его частей, то прежде следует решить вопрос о дальнейшей и немедленной его консервации. Поскольку подъему судна предшествует археологическая разведка, то сведения о его габаритах и сопровождающем такелаже заранее известны, что позволяет рассчитать и продумать необходимые действия. В любом случае необходима лаборатория с большими емкостями для пропитки деталей и отдельных деревянных предметов; необходима вакуумно-морозильная камера; необходимы реактивы; необходим штат сотрудников. 
Зарубежный опыт подъема и сохранения затонувших кораблей должен быть внимательно изучен. В литературе много информации о находках древних и не очень древних судов, но очень мало сведений о консервации и дальнейшей судьбе поднятых кораблей. Так, в 1961 г. был поднят знаменитый шведский корабль «Ваза». Он был поставлен на берегу, закрыт прозрачным колпаком и постоянно обдавался струями воды, а в это время разрабатывалась методика консервации. Был выбран ПГ, которым опыляли древесину в течение многих лет. О его состоянии на сегодняшний день имеются глухие сведения о том, что загрязняющие вещества в воде привели к образованию большого количества серы, которая проникла в дерево. В настоящее время сера вступает в реакцию с кислородом, образуя серную кислоту, которая разрушает древесину. Исследования по сохранению продолжаются. 
Опыт «Вазы» и «Мэри Роуз», подъем и консервация которой стоили 20 млн. фунтов стерлингов, заставляет нас очень серьезно задуматься, прежде чем вытащить что-либо из воды. Такая работа требует больших затрат и усилий, но она должна стать составной и неотъемлемой частью всего проекта, как и предусматривает Международная Конвенция об охране подводного культурного наследия.


Категория: Поиск | Добавил: Инок (15 Июл 2009)
Просмотров: 2358 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]