Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 3

Фирсова О. Л.

К. И. Маслов, Ф. В. Гузанов, С. О. Завгородний, Е. И. Шершунов, В. А. Янычев, А. Г. Дементьев. Изготовление основы фрагмента монументальной живописи методом напыления пенополиуретана

Метод монтирования на пенопластовую основу снятых со стен зданий или найденных при археологических раскопках фрагментов живописи применяется в реставрации с 1960-х гг.: полистирольный пенопласт марки ПС-1 был впервые использован в 1967 г. в качестве основы для фрагментов живописи Леонтьевского придела Успенского собора {106} , а в 1969–1970-х гг. Мастерская реставрации монументальной живописи совместно с химлабораторией Государственного Эрмитажа провела работу по изучению жестких пенопластов на основе различных смол, в результате которой был разработан метод монтирования лессовой скульптуры и росписей, имеющих криволинейную форму поверхности, на заливочный пенополиуретан марки ППУ-305 с кажущейся плотностью 0,2 г/см³, получаемый по рецептуре Владимирского научно-исследовательского института синтетических смол (в настоящее время – ООО «ПОЛИМЕРСИНТЕЗ»). По мнению разработчиков, ППУ-305 вполне отвечал требованиям, предъявляемым к реставрационным материалам, поскольку его можно было получить «на месте применения без нагревания и давления, а кроме того, он не содержит сильно токсичных элементов» {107} .

106

Кузнецов А. С.

Способы монтировки снятой со стены фресковой живописи // РХМХЦ. М., 1974. Вып. 2(5). С. 63. Как писал А. С. Кузнецов, представляя разработанный им метод монтирования на пенопласт, «обладая малым весом, достаточным запасом прочности и жесткости, он легко обрабатывается, склеивается, во влажных условиях не увеличивается в объеме, не воздействует на живопись химически» (Кузнецов А. С. Методы снятия и монтирования фрагментов росписей // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей. Обзорная информация. М., 1978. С. 17).

107

Виноградова В., Соколовский В., Тер-Оганян Г., Шейнина Е. Применение заливочного пенопласта для монтировки лессовой скульптуры и монументальной живописи // Сообщения ГЭ. Л., 1973. Вып. 37. С. 79–82.

Для росписей, «снятых со стен или поднятых из завала с тонким слоем штукатурки или только с грунтом», реставраторами ГЭ был разработан способ монтировки на плиточный полистирольный пенопласт ПС-4 {108} .

В 1980-х гг. в Отделе монументальной живописи ВНИИР (в настоящее время – ГосНИИР) была разработана сходная с эрмитажной методика монтирования фрагментов {109} .

Полистирольный пенопласт и заливочный пенополиуретан в настоящее время являются основными материалами, используемыми для монтировки фрагментов росписей. Об этом свидетельствуют, в частности, публикация без каких-либо изменений в 2002 г. «Методики реставрации монументальной живописи из археологических раскопок», разработанной в начале 1970-х гг. в Государственном Эрмитаже {110} , и в 2006 г. – методики ГосНИИР {111} .

108

Винокурова М. П. Снятие, расчистка и монтировка росписей на лессовой штукатурке // РХМХЦ. М., 1974. Вып. 2(5). С. 50.

109

Бурый В. П., Ковалева Н. А., Назарова И. В. Методические рекомендации по консервации и реставрации монументального полихромного декора на лессово-ганчевых основаниях. М., 1990. С. 97–102.

110

Методика реставрации монументальной живописи из археологических раскопок. СПб., 2002. С. 44–47.

111

Ковалева Н. А. Методика полевой консервации и реставрации монументального археологического декора с применением растворов БМК-5 // Настенная живопись Центральной Азии (практическое руководство по консервации). Ташкент, 2006. С. 14–23.

Несмотря на многолетнее использование для монтирования фрагментов пенополистирола, нельзя не отметить двух очевидных недостатков этого материала: во-первых, его высокую горючесть, и во вторых, относительно низкую теплостойкость (верхний предел рабочих температур, при котором наблюдается размягчение полимерной матрицы, составляет около 65°С) {112} . Конечно, в музейных условиях хранения фрагментов температура среды никогда не достигает таких значений, однако низкая температура размягчения указывает на возможность деформаций основы в результате холодной текучести полистирола под постоянной нагрузкой даже при комнатных температурах. Возможные деформации основы (и, как следствие, фрагмента) можно предотвратить посредством вклейки в пенопласт армирующей конструкции (обычно в пластины пенополистирола вклеиваются на водной дисперсии ПВА деревянные шпонки), но в этом случае возникает проблема долговечности клеевых швов.

112

Как указывают Л. Д. Евсеев и В. И. Жу ков, даже введение антипиренов не сохраняет этот материал от сгорания при пожаре (Евсеев Л. Д., Жуков В. И. ППУ – самый выгодный теплоизоляционный материал // Пенополиуретан. М., 2006. № 1. С. 29). При температурах выше 60–75°.

В отличие от высокогорючего пенополистирола жесткие пенополиуретаны многих марок относятся к разряду самозатухающих (за счет введения в их состав соответствующих добавок, антипиренов). Кроме того, полиуретан, в отличие от термопластичного полистирола, является термореактивным полимером. Это означает, что при его полимеризации образуются термостойкие трехмерные структуры, что позволяет использовать пенополиуретан для теплоизоляции при относительно высоких температурах эксплуатации. В частности, рабочая температура пенополиуретана ППУ-17Н – 120°С {113} . Это указывает на существенно более высокую формостабильность пенополиуретана, чем полистирола, при постоянно действующих нагрузках.

113

Система компонентов для получения напыляемого жесткого пенополиуретана ППУ-17Н. Блокформ. Владимир, 2010.

В качестве замены высокогорючего и недостаточно теплостойкого и формоустойчивого пенополистирола был выбран жесткий напыляемый пенополиуретан, обладающий большей прочностью, чем заливочные ППУ-305 и ППУ-314, а кроме того позволяющий изготовить более однородную основу для фрагментов значительной величины {114} .

Оборудование, технология напыления и рецептуры напыляемых пенополиуретанов были разработаны в СССР еще в 1970-е гг. {115} . В настоящее время напыляемые пенополиуретаны различных марок широко применяются для тепло– и гидроизоляции в строительстве и промышленности.

114

Прочность ППУ-305а – 0,15 мПа, ППУ-314 – 0,1–0,2 мПа, ППУ-17Н – 0,2–0,35 (См.: Вспененные пластические массы: Каталог. Черкассы, 1988. С. 3, 4; Система компонентов для получения напыляемого жесткого пенополиуретана ППУ-17Н. Блокформ. Владимир, 2010).

Технология напыления позволяет оператору при необходимости, нанося

с большей частотой слои, увеличить плотность пенополиуретана и, соответственно, прочность изделия (между прочностью на сжатие и плотностью (в диапозоне 30–80 кг/м³) существует квадратичная зависимость). Кроме того, в процессе напыления на пенополиуретане образуется плотная защитная поверхностная корочка.

115

Заломаев Ю. Л. Получение пенополиуретанов методом напыления. М., 1987. Для изготовления тепловой изоляции из пенополиуретана непосредственно на месте методом напыления используются специальные установки, как отечественного производства (Пена 9М (Ил.2), Пена 0,4–6.0, Мини – пена, Пена 12, Пена 13, Пена 14), так и зарубежного (фирм Binks Manufacturing, Glas-Craft, Graco Inc., Glad – Mate Kunststoffverarbectungsladen GmbH, Energlasampo OY).

На базе ЗАО «БЛОКФОРМ» (г. Владимир) были проведены экспериментальные работы по изготовлению основы композиции XVIII в. «Избранные святые» из Спасской церкви пос. Морозовица близ Великого Устюга. Для изготовления основы был использован ППУ-17Н. Эта марка напыляемого пенополиуретана в настоящее время нашла применение в строительстве, в холодильной технике, для теплоизоляции и герметизации стыков. Его основные достоинства, по свидетельству разработчиков, – технологичность, низкая коррозионная активность, высокая адгезия к сухим и умеренно влажным поверхностям, отличные прочностные характеристики, длительный срок службы – не менее 40 лет {116} .

116

Система компонентов для получения напыляемого жесткого пенополиуретана ППУ-17Н. Блокформ. Владимир, 2010.

В процессе эксплуатации пенопласты, как и полимеры, из которых они изготовлены, подвержены процессам старения под воздействием внешних факторов (кислорода воздуха, солнечной радиации, перепадов температуры и влажности и пр.). На первоначальной стадии, через примерно 10 лет после изготовления, прочность пенопластов (на сжатие) существенно возрастает. По данным М. А. Дементьева для ППУ-17Н она возрастает на 20–40 % по сравнению с первоначальной прочностью {117} . Это указывает на то, что в первые десять лет преобладают процессы сшивки полимерной матрицы. Затем начинается постепенное медленное снижение прочности, обусловленное преобладанием процессов термо-окислительной деструкции полимера; примерно через тридцать лет она достигает первоначального значения. По оценке М. А. Дементьева, долговечность в ненагруженном состоянии пенополиуретана ППУ-17Н, применяемого в строительстве, то есть период времени, в течение которого прочность и другие параметры сохраняются на допустимом для эксплуатации уровне, составляет не менее 80 лет {118} . При этом отмечается также высокая формостабильность ППУ: изменение линейных размеров как в период доотверждения, так и в период, в который преобладают процессы термоокислительной деструкции, не превышает 1 %.

117

Дементьев М. А. Старение отходов пенополиуретанов при воздействии физических факторов окружающей среды: Диссертация на соискание уч. степени канд. техн. наук. Иваново, 2000. С. 88.

118

Дементьев М. А. Старение отходов пенополиуретанов при воздействии физических факторов окружающей среды: Автореферат дисс. на соискание уч. степени к.т.н. Иваново, 2000. С. 17.

Следует, вместе с тем, заметить, что пока пенополиуретан не доотвержден, температура размягчения его, как показывают, в частности, дилатометрические испытания, – 70–90°С, существенно ниже эксплуатационной, которая указана в техническом паспорте (120°С). Это означает, что пенополиуретан в первые 10 лет более подвержен феномену холодного течения под нагрузкой, чем после окончательного формирования трехмерной структуры.

Наиболее разрушительное воздействие на пенополиуретан оказывает ультрафиолетовое излучение, которое, впрочем, вызывает лишь эрозию поверхности. Эту эрозию можно предотвратить, защитив поверхность изделия слоем покраски, например, акриловой.

Экспериментальные работы по напылению основ из пенополиуретана марки ППУ-17 Н выявили значительные усадки пенополиуретана непосредственно после напыления. Для снижения усадочных напряжений рекомендуется проведение работ и последующее выдерживание изделия в течение трех дней при температуре около 20^оС. Вместе с тем, так как в настоящее время не представляется возможным оценить значения релаксационных напряжений, зависящие от множества факторов, и деформаций пенополиуретановых основ, которые они могут вызвать, то для предотвращения последних необходимо армировать основы по всей площади, жестко закрепив на них фрагменты живописи. Армирующая конструкция должна быть при этом изготовлена из тех материалов, к которым пенополиуретан имеет хорошую адгезию, например из дерева или дюралюминия.

Очевидным достоинством метода напыления является возможность изготовления с его использованием основ для криволинейных фрагментов. В этом случае необходимо изготовить криволинейную армирующую конструкцию.

К. И. Маслов, В. А. Парфенов, Ф. В. Гузанов. Мониторинг фресок с использованием трехмерного лазерного сканирования. Предварительные результаты

В соответствии с «Инструкцией по ведению работ на произведениях монументальной живописи» 1987 г. для характеристики состояния настенных росписей используются фотографии и схемы – картограммы живописи, на которых указываются условными обозначениями различные разрушения – разрушения и утраты красочного слоя, трещины и отставания штукатурной основы и т. д. {119} . Метод фиксации состояния стенописи посредством схем-картограмм с соответствующим набором условных обозначений видов разрушений был детально разработан в 1970-х гг. на основе многолетнего опыта реставрационных работ А. П. Некрасовым и Л. П. Балыгиной {120} .

119

Инструкция по ведению работ на произведениях монументальной живописи – памятниках истории и культуры. М., 1987. С. 23.

Инструкция была разработана на основе практического опыта реставрационных работ в советское время. Фотофиксация являлась обязательным элементом реставрационной документации уже в начале 1950-х гг. при реставрации Троицкого собора Троице-Сергиевой лавры – одной из первых крупных послевоенных реставрационных работ.

См.: Дневник работ по реставрации стенописи Троицкого собора Троице-Сергиевой лавры художника-реставратора Сергея Сергеевича Чуракова на 1950–52 год // Проблемы сохранения и реставрации монументальной живописи. М., 2006. С. 115–116.

120

Некрасов А. П., Балыгина Л. П. Реставрационная документация по исследованию стенной живописи // Реставрация, исследование и хранение музейных художественных ценностей. Реферативный сборник. М., 1975. С. 7–17.