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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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