La reconstrucción volumétrica de material óseo arqueológico: Caracterización de las propiedades físico-mecánicas de los estucos más empleados e investigación de nuevas masillas de relleno para su conservación y restauración

Abstract

One of the most sensitive and fragile materials to proceed within the field of conservation and restoration, in the area of archeology, are skeletal remains. This is fundamentally because its hygroscopicity and anisotropy, as the fluctuations in humidity and temperature produce structural changes. Although mainly nowadays, the volumetric reinstating is carried out when the pieces require structural reinforcement. These performances have changed over time and the different intervention criteria by "restorers" throughout history. To identify the parts added, the fracture filler and the joining fragments, the most used materials are plasters, paraffin waxes, I76 wax and Polyfilla® de interior reinforce with resin aqueous emulsion, they are more employed and suitable restoration of ceramics. It has been observed recently that the application of fillers were elaborated with inert loads agglutinated with acrilyc resin such as Paraloid¿ B-72 y Acril® 33, and epoxy fillers employed in the reintegration of wood objects such as el Balsite® or el Araldit ® Madera. Given the variety of filler reintegrators, it is considered that many of these materials are still applied based on a trial and error method as it takes a long time to verify its adequacy against the original material. A sample of this are the craquelures, fissure and detachments between the filler material and the original material such as the tensions caused by environmental fluctuations. In addition to the mechanical issues, chromatic alterations of pigments and resins have also produced aesthetic incompatibilities that involved urgent actions. The purpose of this research is to create fillers to adapt it adequately to dimensional changes of bone material. And in addition, that complies with the majority of requirements as soon as stability, reversibility and compatibility among others. For this purpose, the study has focused to compare a selection of common fillers for volumetric reconstruction of the bones with new experimental recipes. With the objective of making fillers softer than the original material without contributing with excessive weight to bony parts, formulations have been carried out from acrylic and vinyl resins. They are employed, as adhesives and consolidators in the field of restoration, as binders of different inert fillers and hollow glass microspheres Q-CEL® 5020FPS. For the characterization of the mechanical properties and its stability against the ageing of the fillers, physical mechanical tests and accelerated aging treatments of humiditytemperature and Ultraviolet radiation have been performed. The results of chromatic and morphological changes and control the splits in the joints with the bone material are quantified. Thanks to the results obtained, the different fillers have been evaluated and cataloged, providing information for future interventions in the field of conservation and restoration in bone materials and other archaeological materials.

Uno de los materiales más sensibles y delicados para intervenir dentro del campo de la conservación y restauración de bienes culturales en el área de la arqueología, son los restos óseos, debido a los cambios estructurales producidos, fundamentalmente por las fluctuaciones en la humedad y temperatura, por sus características de higroscopicidad y anisotropía. En la actualidad, los restos óseos se reintegran volumétricamente cuando las piezas requieren de un refuerzo estructural, pero a lo largo de la historia estas actuaciones han sido víctimas de las modas y de los diferentes criterios de intervención de los "restauradores". Para indicar las partes añadidas, relleno de fracturas y unión de fragmentos los materiales más empleados como reintegrantes han sido tanto los yesos, escayolas y ceras parafínicas, como los estucos de cera I76 y Polyfilla® de interior reforzada con resinas en emulsión acuosa, más empleadas y apropiadas en la restauración de cerámicas. Recientemente también se ha observado la aplicación de masillas elaboradas a partir de cargas inertes aglutinadas con resinas acrílicas como el ParaloidTM B-72 y Acril® 33, y el empleo de masillas epoxy empeladas en la reintegración de objetos de madera como el Balsite® o el Araldite® Madera. Ante la variedad de masillas de reintegración empleadas consideramos que muchos de estos materiales se continúan aplicando en base al método de ensayo-error, ya que se requiere de mucho tiempo para corroborar su idoneidad con el material original. Una muestra de ello son las craqueladuras, fisuras y desprendimientos producidos entre el material de relleno y el material original, ocasionados como consecuencia de las tensiones provocadas por las fluctuaciones medioambientales. Además de problemáticas mecánicas también se han producido incompatibilidades estéticas por las alteraciones cromáticas de pigmentos y resinas que han originado la aplicación de nuevas intervenciones de urgencia. El propósito de esta investigación es crear masillas que se adapten adecuadamente a los cambios dimensionales del material óseo y que cumplan con la mayoría de requisitos en cuanto estabilidad, reversibilidad y compatibilidad entre otros. Para ello, el estudio se ha centrado en la realización de comparativas entre una selección de los materiales de relleno más habituales para la reconstrucción volumétrica ósea y la elaboración de nuevas recetas experimentales. Las formulaciones se han realizado a partir de resinas acrílicas y vinílicas, empleadas como adhesivos y consolidantes en el campo de la restauración, como aglutinantes de diferentes cargas inertes y microesferas huecas de vidrio Q-CEL® 5020FPS, con objeto de generar masillas más blandas que el material original y no aportar un peso excesivo a las piezas óseas. La realización de ensayos físico-mecánicos y los tratamientos de envejecimiento simulado de humedad-temperatura y de radiación Ultravioleta en cámaras independientes, han permitido la caracterización de las propiedades mecánicas y su estabilidad frente al envejecimiento de las masillas de relleno, ya que se han cuantificado los cambios cromáticos y morfológicos en las superficies de las masillas y se ha podido verificar posibles fallos de adhesión en las zonas de unión con el material óseo. Gracias a los resultados obtenidos se ha realizado una evaluación y catalogación de las distintas masillas de relleno, aportando datos de gran interés para futuras intervenciones en el campo de la conservación y restauración tanto para materiales óseos como para otros materiales de índole arqueológicos.

Uns dels materials més sensibles i delicats per intervenir-hi en el camp de la conservació i la restauració de béns culturals a l'àrea de l'arqueologia, hi són les restes òssies, a causa dels canvis estructurals produïts, fonamentalment, per les fluctuacions d'humitat i temperatura per les seues característiques d¿higroscopicitat i anisotropia. En l'actualitat, les restes òssies s'hi reintegren volumètricament quan les peces requereixen un resforç estructural, però al llarg de la historia aquestes actuacions han sigut víctima de les modes i dels diferents criteris d'intervenció que han fet els "restauradors". Per tal d'indicar les parts afegides, farcit de fractures i unió de fragments, els materials més emprats com a reintegrants han sigut tant algeps, escaioles i ceres parafíniques, com estucs de cera I76 i Polyfilla® d'interior amb resines en emulsió aquosa, més emprades i apropiades en la restauració de ceràmiques. Recentment també s'ha observat l'aplicació de massilles elaborades a partir de càrregues inertes aglutinades amb resines acríliques com ParaloidTM B-72 i Acril® 33, i la utilització de massilles epoxy emprades en la reintegració d'objectes de fusta com el Balsite® o l'Araldite® Madera. Davant la varietat de massilles de reintegració utilitzades, considerem que molts d'aquests materials s'hi continuen aplicant a partir del mètode assaig-error, pel fet que requereix molt de temps per corroborar la idoneïtat amb el material original. Una mostra d'això hi són els clavills, les fissures i els despreniments produïts entre el material de farciment i el material original, ocasionat com a conseqüència de les tensions provocades per les fluctuacions mediambientals. A més de les problemàtiques mecàniques, també han produït incompatibilitats estètiques per les alteracions cromàtiques de pigments i resines, les quals han originat l'aplicació de noves intervencions d'urgència. El propòsit d'aquesta recerca és crear massilles què s'adapten adequadament als canvis dimensionals del material ossi i complisquen amb la majoria dels requisits, com l'estabilitat, a la reversibilitat i a la compatibilitat, entre d'altres. Per aquest motiu, l'estudi s'ha centrat en realitzar-hi comparatives entre una selecció de materials de farciment més habituals en la reconstrucció volumètrica òssia i una elaboració de noves receptes experimentals. Les formulacions s'han realitzat a partir de resines acríliques i viníliques, emprades com adhesius i consolidants en el camp de la restauració, utilitzades com aglutinants de diferents càrregues inertes i microesferes buides de vidre Q-CEL® 5020FPS, amb l'objectiu de generar-hi massilles més blanes que el material original i no aportar un pes excessiu a la peça òssia. La realització de les probes físic-mecàniques com tractaments d'envelliment simulat d'humitat-temperatura i de radiació ultravioleta en càmeres independents, han permés la caracterització de les propietats mecàniques i l'estabilitat a l'envelliment de les massilles de farciment, a causa de que s'han quantificat els canvis cromàtics i morfològics esdevinguts en la superfície de les massilles i amb la verificació de si s'han produït separacions a les zones d'unió amb el material ossi. Gràcies als resultats obtinguts, s'ha realitzat una avaluació i una catalogació de les diferents massilles de farciment, aportant dades de gran interés per futures intervencions en el camp de la conservació i la restauració, tant per material ossi com per altres materials arqueològics.