"Principles of consolidation applied to the restoration of the modern papyri from Sicily and papyri...

IVth Conference “Diagnosis, Conservation and Valorization of Cultural Heritage” 12/13 December 2013

PRINCIPLES OF CONSOLIDATION APPLIED TO THE

RESTORATION OF THE MODERN PAPYRI FROM SICILY

AND PAPYRI OF ORIENTAL ORIGIN FOUND IN ROME

Dott.ssa Paola Boffula * - Dott. Francesco Madau**

*Istituto Nazionale di Archeologia e di Storia dell’Arte - Palazzo Venezia ,

P.zza San Marco 46, Roma, 0039.346.52.50.967, [email protected]

**Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Facoltà di Scienze Matematiche ,

Via della Ricerca Scientifica 1, Roma, 0039.3405513565, [email protected]

Abstract The discovery of some papyri in Rome at the Biblioteca Nazionale Corsiniana e dei Lincei

has allowed to carry out the restoration works in conjunction with chemicals testing, with

the use of nanotechnology for the first time in the form of DND ( Detonation Nano

Diamond ) to assess whether it is able to replace the Klucel G, Culminal MC 2000 and

Tylose MH 300 P the consolidating entity used widely in the restoration, putting the

samples in relation to the photos carried out under an optical microscope; physical testing,

with the tensile and elogantion tests of the samples for the qualitative analysis of the media.

Keywords : Papyrus; Restoration; DND Nanotechnology; Klucel G ; Tylose MH 300 P;

Culminal MC 2000.

Introduzione

Il ritrovamento di alcuni papiri a Roma, conservati presso la sezione orientale della

Biblioteca Nazionale Corsiniana e dei Lincei, ha permesso di poter effettuare, di pari passo

con le operazioni di restauro, delle sperimentazioni chimiche ( confrontando i consolidanti

tradizionali con le nanotecnologie nella forma del DND ), fisiche ( prove di trazione

meccanica e di allungamento) e diagnostiche (fotografie a Riflettografia Infrarossa e

Fluorescenza UV). I papiri fanno parte di due donazioni molto particolari, perché mentre

una, quella di Ugo Monneret De Villard, è attestata da un resoconto del 1935 [1], l’altra è di

dubbia provenienza. L’intervento di restauro è stato effettuato su sei papiri in lingua araba,

un papiro geroglifico funerario e una pelle di gazzella contenente un testo di carattere

religioso in arabo, databili dal VII secolo al IX d.C.

Le sperimentazioni sono state effettuate presso i laboratori della facoltà di Scienze

Matematiche nell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata, sotto la direzione della

prof.ssa Francesca Nanni.

Materiali e metodi I problemi connessi al restauro sono legati alle condizioni di ritrovamento e di

conservazione del materiale, in questo caso, i papiri lincei venivano conservati all’interno

di contenitori acidi (buste da lettera, scatoline di sigarette Dimitrino e Co Caire , vetri di

misure non idonee, avvolti in carta da giornali e tra dei teli bianchi) in un ambiente

sprovvisto di un impianto climatico a norma, che rispetti i parametri di conservazione

previsti per i beni librari.


Discussioni

Uno dei problemi precipui che il restauratore si pone dopo aver terminato il restauro è se sia

necessario effettuare il “consolidamento” della superficie papiracea [2], prima di passare

alla fase finale di chiusura tra i due vetri. Le opinioni sono discordanti ma in genere si

preferisce non manipolare in maniera invasiva il manufatto [3], oppure si tende “ a fissare ”

[4] esclusivamente i pigmenti e gli inchiostri che hanno perso coesione e adesione e la

scelta dei fissativi è ampia: Klucel G1, Tylose MH 300 P2 e Culminal MC 20003 [5].

Sperimentazioni chimiche Il restauro dei papiri arabi lincei è il primo che abbia sperimentato la tecnica del

Nanodiamante - DND (Detonation Nano Diamond)4 ovvero diamanti nanoscopici originati

da una detonazione [6], per verificare se potesse avere un’ottima resa e che quindi le sue

caratteristiche di trasparenza, igroscopicità, di essere un buon idratante e soprattutto di

conferire robustezza lo rendessero capace di sostituire il Klucel G, che come adesivo ha

delle caratteristiche notevoli, innanzitutto ha una accentuata resistenza agli attacchi

biologici, inerzia nei confronti del supporto sul quale viene applicato, una buona

reversibilità e stabilità nel tempo[7]. Qualità che raramente si trovano in altri adesivi, ma il

DND è antiossidante, idratante e traspirante, proprietà che permettono al papiro, composto

all’80% da acqua, di non seccarsi; infatti essendo igroscopico, è un assorbitore di umidità e

mantiene il livello dell’acqua stabile. Non solo, essendo una polvere nanometrica è inerte, è

grigia quindi non introdurrà del colore, unico inconveniente è che potrebbe creare un punto

di aggregazione della polvere, ma nell’eventualità che questo fenomeno si verificasse non

avrebbe effetti deleteri e non danneggerebbe il materiale in maniera irreversibile [8].

Questi fattori concorrono a rendere il DND un ottimo consolidante, migliore di quelli

tradizionali perché il Klucel G, rimane sempre un poliacetato di cellulosa, un polimero che

ha come effetto quello di plastificare l’intera superficie, mutando l’indice di rifrazione,

fenomeno che con il DND non avviene, come si può notare dalle foto effettuate su alcuni

campioni, imbevuti con diverse soluzioni, al microscopio ottico ( fig.1)

P_Lincei_non trattato_10x_01 P_Lincei_Klucel_H2O_10x_01 P_Lincei_DND_(CH3)2CHOH_10x_01

Fig. 1

1 Klucel G o Idrossi-propil-cellulosa ( HPC ), appartiene al gruppo degli eteri di cellulosa, si presenta come una

polvere bianca che una volta disciolta in acqua o in solventi organici polari dà luogo a un gel trasparente e

incolore. 2 Tylose MH 300 P, è una metildrossietil-cellulosa ( MHEC ), viene disciolta in acqua demineralizzata per il

restauro ( 4% ) e la collatura ( 2% ). 3 Culminal MC 2000, è una metilcellulosa derivata da eteri di cellulosa. 4 DND, della ditta svizzera Microdiamant AG.


Le sperimentazioni chimiche sono state effettuate prendendo sia campioni di frammenti di

papiri lincei originali che papiri moderni prodotti a Siracusa, con e senza pigmenti.

I frammenti sono stati immersi i soluzioni acquose, alcoliche e idroalcoliche con Klucel G,

Tylose, Culminale e DND e tenuti in sospensione per 5 minuti, lasciati poi ad asciugare su

carta acid free per confrontare le variazioni strutturali visibili, in seguito messi in un forno

a 50 gradi con il 70% di umidità per 3 giorni, accelerando l’effetto di invecchiamento e

dall’osservazione ad occhio nudo è emerso che tutti i frammenti di papiri imbevuti con le

soluzioni contenenti acqua tendono a rimanere adesi alla superficie cartacea del supporto

crettandola e macchiandola; mentre al microscopio ottico sono ben visibili le variazioni

dell’indice di rifrazione e i fenomeni di “plastificazione”, in particolar modo con Tylose in

soluzione acquosa (fig. 2).

P_moderno_non trattato_10x_01 P_mod_Tylose_2%_acqua_10_02 P_mod_Tylose_4%_ acqua_10x_03

Fig. 2

Fenomeno diversificato appare con il Culminal in soluzione acquosa e idroalcolica (fig.3).

P_mod_non_trattato_10x_01 P_mod_Culminal_2%_idroalcol_10x P_mod_Culminal_2%_alcool_10x

Fig. 3

Il Klucel G, appartenendo al gruppo degli eteri come il Culminal, mostra gli stessi effetti di

plastificazione se disciolto in soluzione acquosa, fenomeno che si intensifica in soluzione


idroalcolica; mentre in alcool non si notano differenze sostanziali (fig.4).

Il Klucel L, che differisce dal Klucel G soltanto per il grado di viscosità, accellera il

fenomeno di ossidazione della lignina scurendo il papiro in maniera irreversibile.

P_mod_non_trattato_10x_01 P_mod_Klucel_2%_acqua_10x_02 P_mod_Klucel_2%_alcool_10x_02

P_mod_non_trattato_10x_01 P_mod_Klucel_2%_acqua_50% P_mod_Klucel_2%_acqua_10x_01

_alcool_48%_10x_01

P_mod_green_non_tratt_10x_01 P_mod_green_Klucel_2%_acqua P_mod_green__Klucel_2%_acqua_10x

_50% _alcool_48%_10x_02

Fig. 4


Le soluzioni contenenti alcool sono quelle meno invasive , i frammenti immersi in queste

soluzioni infatti non hanno subito alcuna variazione strutturale visibile (fig.5).

P_moderno_non_trattato_10x_01 P_mod_Culminal_2%_alcool_10x P_mod_DND_0,1%_alcool_10x_02

P_moderno_non_trattato_10x_02 P_mod_Klucel_alcool_10x_01 P_mod_DND_alcool_10x_01

P_mod_black_non_trattato_10x_06 P_mod_black_Klucel_alcool_10x_04 P_mod_black_DND_alcool_10x_02

P_mod_brown_non_trattato_10x_06 P_mod_brown_Klucel_alcool_10x P_mod_brown_DND_alcool_10x_02

Fig.5


Sperimentazioni fisiche Le sperimentazioni meccaniche5 vengono effettuate perché ci indicano come si comporta

un campione preso in esame se sollecitato da sforzi assiali; le indagini sono state eseguite

dal dott. Francesco Madau prendendo come campione un foglio di papiro moderno prodotto

dalla ditta Pippo Tarascio6, purtroppo non disponevamo di frammenti originali lincei della

giusta dimensione.

Per l’esecuzione fisica delle prove meccaniche sui campioni si utilizzerà una macchina di

trazione LLOYD instruments LRX ( fig.6), digitale a microprocessori di tipo monoassiale;

la cui struttura è realizzata con un robusto telaio in metallo verniciato che si sviluppa in

verticale. Il pannello dei comandi, di semplice utilizzo, consente la memorizzazione di dieci

differenti metodologie di prova ed inoltre registra fino a seicento risultati.

Fig. 6 Macchina di trazione LLOYD instruments LRX

Le sperimentazioni partono da una prova di trazione e di allungamento che valuta la

resistenza e il comportamento di un materiale se sottoposto ad un carico di trazione e viene

eseguita su una “ provetta/campione ” standardizzata.

5 Non esistono articoli riguardanti le prove meccaniche di allungamento sui papiri; per comprendere il fenomeno

si può consultare: www.my.liuc.it 6 Tale ditta produce papiri a Siracusa dal 1980, cfr il sito www.papyrustarascio.com


Da un foglio di papiro moderno, si prendono quattro frammenti, con uno stampo, a forma di

dog bone ( fig.7) , di misure esterne 3,9 x 1,6 con spessore medio 100 - 200 μ.

Il foglio di papiro è caratterizzato dalla sovrapposizione delle fibre a 90 gradi, in questo

caso sono state misurate le proprietà del papiro avendo cura di avere l’asse parallelo alle

fibre. La sovrapposizione delle fibre crea degli avvallamenti, per avere una corretta

misurazione si calcola una media dello spessore lungo il tratto utile del provino.

Fig. 7 Provette standardizzate Dog Bones

La provetta dog bone, precedentemente imbevuta con delle soluzioni contenenti Klucel G o

DND in acqua o alcool viene posizionata nella macchina e sottoposta ad un allungamento

crescente fino alla rottura ( fig.8) .

Fig. 8 Prove meccaniche di trazione


Le prove, con i vari dog bones di papiro servivano a testare l’ efficacia del Klucel G, uno

dei solventi più utilizzati per il consolidamento e consistevano in :

0) Quattro dog bones non trattati

1) Quattro dog bones trattati con Klucel 2% + acqua ( 100cc )

2) Quattro dog bones trattati con Klucel 2% + acqua 50% + alcool 48%

3) Quattro dog bones trattati con DND 1% + alcool ( 100cc )

4) Quattro dog bones trattati con Klucel 2% + alcool ( 100cc )

I risultati meccanici possono essere riassunti in una tabella (fig.9) dove si mostrano le

proprietà meccaniche rilevate insieme alle relative deviazioni standard.

41,3 20,7 1483,2 199,2 25,3 9,5

38,8 11,6 1398,5 446,8 25,4 5,9

18,8 7,3

36,2 11,2 1179,5 317,8 24,7 5,2

Media

Sforzo

Massimo

Deviazione

Sforzo

Massimo

32,2 13,2 1355,7 139,5 21,3 5,5

tratt3

tratt4

Media

Deformazio

ne

Deviazione

Deformazi

one

Media

Modulo

young

Deviazion

e Modulo

Young

50,9 16,5 550,6 138,9

trattamento

no

tratt1

tratt2

Fig. 9 Tabella delle proprietà meccaniche e delle deviazioni standard

L’allungamento del campione rileva nel contempo la forza applicata, in questo modo la

macchina fornisce come output il grafico forza-allungamento (fig.10).

Fig. 10 Grafici forza-allungamento dei campioni papiracei.


Mentre i campioni del Trattamento 3 , DND 1% + Alcool (100 cc) e Trattamento 4,

Klucel G al 2% + Alcool (100 cc) non mostrano grandi differenze i dog bone del

Trattamento 1 , Klucel G 2% + Acqua (100 cc), inoltre, mostrano un abbassamento del

modulo di Young (fig.11) ovvero sono meno rigidi degli altri provini, questo

comportamento era prevedibile in quanto i campioni del Trattamento 1 mostravano un

arricciamento provocato e riscontrato nelle prove chimiche di consolidamento.

Fig. 11 Grafico Modulo di Young

Le sperimentazioni fisiche di trazione e di allungamento sono state effettuate con un

numero esiguo di provini, normalmente per effettuare un’analisi accurata ne occorre un

numero maggiore e riscontreremo, in questo caso, un errore di deviazione standard alta.

Ciò è dovuto alla difficoltà nel reperire questo supporto, il papiro attualmente non viene più

prodotto in Egitto (quelli che vendono agli ignari turisti sono creati con foglie di banano),

bensì a Siracusa, grazie alla presenza del fiume Ciane e a una serie di fortunate circostanze

che permettono alla pianta di sopravvivere.

Nonostante tutto i pochi dog bones hanno fornito ugualmente delle informazioni

preliminari, utili a confermare le sperimentazioni di consolidamento chimico, ovvero, che

il miglior consolidante rimane il Klucel G al 2% diluito in 100 cc di alcool ( etilico CH3

CH2 OH o isopropilico (CH3)2 CH OH ) e il DND 1% diluito in 100 cc di alcool.

Infatti, questi due trattamenti hanno portato un incremento del lavoro necessario per

rompere il provino. Per il conservatore l’aumento del lavoro assorbito significa un

rallentamento del normale processo di decadimento del bene librario in genere.

Conclusioni Le sperimentazioni effettuate durante il restauro dei Papiri Lincei Arabi hanno confermato

la validità dell’impiego delle nanotecnologie applicate nel campo dei beni culturali, volte a

scoprire la miglior tipologia conservativa da adottare. Il DND si è dimostrato un ottimo

sostituto dei consolidanti tradizionali, Klucel G e Culminal; se disciolto in soluzione

alcolica protegge e rafforza la superficie papiracea sulla quale viene applicata, non

generando variazioni strutturali visibili e sostanziali nel tempo. Le indagini chimiche e


fisiche confermano queste affermazioni.

Queste indagini mettono in luce la necessità di un’impellente stretta collaborazione, intesa

soprattutto come dialogo,tra chi li studia, chi li conserva e chi li restaura; dialogo che

dovrebbe proseguire con un continuo aggiornamento da parte del restauratore dei papiri,

visto che, purtroppo in Italia, come figura professionale fatica ad emergere, troppo spesso

sottovalutata o ritenuta marginale, se non addirittura non necessaria, provvista oggi di

quegli strumenti conoscitivi e tecnologici che se ben calibrati e messi a frutto possono

offrire il supporto più valido per il recupero e la valorizzazione del prezioso materiale.

References

1. Rendiconti della Regia Accademia dei Lincei, Classe di Scienze Morali, Storiche e

Filologiche, Serie Sesta, vol. XI, 1935-XIII.

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3. M. Krutzch, “ Geduld will be idem Werke sein”.Conservation research in the Berlin

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4. C. Basile – A. Di Natale, in “ Restauro dei papiri e indagini preliminari agli interventi

di restauro”, in Aegyptus, 89, 2009, pg. 141 - 153.

5. L. D’Orazio – C. Mancarella – E. Martuscelli – C. Polcaro, “Identificazione e stato di

conservazione dei materiali costituenti il supporto di papiri del Museo Egizio del Cairo

(Egitto)”, in Papyrologica Lupiensia, 10, 2001, pp. 91-111.

6. A.M. Schrand – J.B. Lin, “Characterization of the Detonation Nanodiamonds for

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7. M. Bicchieri – B. Mucci, “Hydroxypropyl Cellulose and Polyvinyl Alcohol on paper as

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8. L.Schmidlin – V.Pichot – M.Comet – S.Josset – P.Rabu – D.Spitzer, “Identification,

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Diamond and related Materials, 22, 2012, pp. 113 – 117.

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