После того как, благодаря Сергею Гришуткину (ava), в моем распоряжении оказались кости из плейстоцена, которые нуждались в консервации, у меня возникла идея сделать публикацию на эту тему.

Расскажу про применение пропиток для обработки палеонтологических образцов, том числе, поделюсь свой опытом.
Список средств широк: парафины, воски, щеллак, клей ПВА, различные лаки (включая лак для ногтей и лак в аэрозольных баллонах), бутираль и т.д. Оговорюсь сразу, что часто применение той или иной методики является делом личных предпочтений, финансовых затрат и других факторов, «на вкус и цвет…», как говорится.

Лично я не сторонник тотального использования пропиток и пользуюсь ими только тогда, когда избежать разрушения и утраты образца по другому невозможно. А лакированные окаменелости, на мой взгляд, вообще, часто выглядят неестественно. Более того, научная значимость образца после обработки может быть утрачена т.к. теряется возможность его дальнейшего изучения (например, с помощью сканирующей микроскопии) и это тоже нужно учитывать! При профессиональной обработке предпочтение отдается так называемым «обратимым» средствам, которые в дальнейшем, при необходимости, можно удалить с помощью растворителя.

Итак, задачи, решаемые с помощью пропитки различными средствами:

Консервация – предотвращение доступа атмосферного кислорода и защита от пересыхания (или наоборот, впитывания влаги). Сюда же можно отнести защиту от биологических факторов разрушения – бактерий, плесневых грибов и т.д.

Укрепление – цементация внутри образца. Связана с глубиной проникновения и способностью раствора склеивать породу. А глубина проникновения раствора, в свою очередь, зависит от его концентрации. Чем выше концентрация, тем больше вязкость и тем самым меньше пенетрация. Поэтому начинать работу целесообразно с растворов низкой концентрации (более сильного разведения) и далее повторять обработку до нужного результата или переходить к более концентрированным растворам. Если начать сразу с раствора высокой концентрации, он создаст пленку на поверхности, что будет препятствовать впитыванию при дальнейшей обработке. Так же глубина проникновения зависит от пористости обрабатываемого образца (капиллярной системы), поэтому готовых рецептов разведения не существует, в каждом конкретном случае нужно подбирать концентрацию опытным путем.

Выявление текстуры или придание образцу более эстетичного вида (например, блеска ископаемого перламутра).
Растворы, используемые для пропитки, в идеале, должны отвечать следующим требованиям: нейтральность по отношению к образцу (не менять его цвет, внешний вид, не вступать с ним в химическую реакцию), высокая адгезия, хорошая впитываемость (глубина проникновения), оптимальная скорость высыхания, долговечность.

Используемые средства.

1. Масла.
Под этим названием объединены вещества нескольких различных групп, имеющих одно общее свойство – отсутствие растворимости в воде.

Растительные масла (подсолнечное, льняное, оливковое и т.п.) представляют из себя жиры (триглицериды). Со временем жиры прогоркают – портятся, мутнеют и начинают источать неприятный запах. Поэтому для обработки образцов они категорически не подходят!

Минеральное масло (вазелиновое, оно же парафиновое) – смесь углеводородов, получаемая при перегонке нефти. Пропитка парафиновым маслом дает эффект «мокрого камня», маскируя при этом мелкие трещины и царапины.

Пропитка маслами получила широкое распространение у крымских собирателей окаменелостей.

2. Парафины (алканы) и воск.

Консервация костей расплавленным парафином или смесью воска и парафина – одна из первых появившихся методик, на данный момент практически не используется или используется крайне редко.

Стоит отметить обработку парафином пиритовых окаменелостей для замедления развития, так называемой «пиритовой болезни».

А так же, Космолоид Н-80 (Cosmoloid H-80) - бескислотный микрокристаллический воск, получаемый при переработке нефти. Его применяют для покрытия поверхности ордовикских трилобитов Ленобласти.

Интересно, что микрокристаллический воск (как пищевая добавка с маркировкой E905) используется в пищевой промышленности для защитных покрытий продуктов питания.

3. Поливинилацетат (ПВА).

Растворяется в уксусной кислоте и многих органических растворителях: ацетоне, метаноле, этилацетате, бензоле. Не растворим в воде, но способен образовывать эмульсии. Именно эта особенность ПВА позволяет проводить пропитку влажных образцов, в отличие от других средств, где нужна предварительная сушка. Поэтому ПВА часто используют для фиксации свежеизвлеченных окаменелостей прямо на месте. Не токсичен. Может разрушаться различными микроорганизмами (бактериями, нитчатыми грибами, водорослями).

На основе полимера винилацетата выпускают клей ПВА, который и является, пожалуй, самым дешевым и доступным средством, используемым для пропитки. Клей разводят водой в концентрациях от 1:5 до 1:2. Так как эмульсия быстро разделяется на фракции, перед применением ее нужно тщательно взбалтывать. При проникновении вглубь образца клей, способен связывать (склеивать) частицы матрикса, поэтому подходит для пропитки (полимерной цементации) глинистых и песчанистых пород.

Концентрированный «ПВА супер» можно использовать для заливки внутренних полостей и дефектов.

4. Сополимер винилацетата (универсальный клей «Титан»)
В отличии от ПВА, где структурными единицами макромолекулы полимера являются только мономеры винилацетата, в сополимере присутствуют молекулы второго вещества. Интересно, что одним из таких СВ, наверняка знакомых каждому палеонтологу, является этиленвинилацетат (EVA) — сополимер этилена и винилацетата. Осень уже наступила, пойду, достану свои ЭВА сапоги ;)

Для пропитки используют спиртовые и ацетоновые растворы клея «Титан». Причем, разные концентрации можно использовать и для склейки (более густые), и для пропитки (сильно разведенные). В качестве растворителя, мне больше нравится ацетон. Но следует помнить, что с ацетоном не рекомендуется работать в закрытом помещении!

Наносить раствор нужно только на сухую поверхность. Является обратимым.

5. Поливинилбутираль (ПВБ).
Полимер, который выпускается производителями в виде порошка или гранул. Растворим в спиртах, кетонах, сложных эфирах. Устойчив к действию атмосферного кислорода, воды, масел и бензина, не подвержен гниению и коррозионным воздействиям. ПВБ марок ЛА и ЛБ используется для изготовления грунтов и лаков, марок КА, КБ – клеев. Разведенный спиртом или ацетоном, традиционно использовался археологами и палеонтологами для пропитки костей.

Клей БФ

В 40-х годах прошлого века советский учёный-химик, профессор Г. С. Петров со своими сотрудниками разработал линейку клеев на основе поливинилбутираля, поливинилацеталя и фенолформальдегидной смолы - «Бутираль фенольный» - БФ. Цифра после букв «БФ» означает процентное содержание поливинилбутираля в сухом веществе.

В 1950—60х гг. реставратор А.В. Кирьянов предложил использовать для укрепления кости 3—5%-й раствор клея БФ-4 и БФ-6 в спирте, нанося его кистью или пульверизатором.

БФ имеет желто-коричневую окраску. Требует работы в хорошо проветриваемом помещении, т.к. входящая в состав клея фенолформальдегидная смола является токсином и канцерогеном. По этой причине клей БФ практически не используется за пределами России.

Раствор ПВБ, в отличии от БФ, прозрачный т.е. не дает дополнительного окрашивания обрабатываемого образца. Это, конечно, является плюсом, но приобрести ПВБ, для частного использования, проблематично - он дорог и продается, как правило, в большой фасовке.

Впрочем, каких-то принципиальных отличий лично я не заметил. Мне довелось пользоваться раствором ПВБ, потом использовал медицинский БФ-6, разводя его медицинским же, 95% этиловым спиртом. В конечном итоге, остановился на техническом БФ-6 и изопропиловом спирте, которые легко купить на маркетплейсах.

Отмечу, что изопропиловый спирт относиться к веществам 3 класса опасности - умеренно опасные (для сравнения, ацетон имеет 4-й класс опасности — малоопасные вещества). При работе необходимо использовать средства индивидуальной защиты и проветривать помещение.

Позвонок, обработанный раствором БФ

6. Эпоксидные смолы.
Эпоксидная смола - это синтетическое олигомерное соединение. Реакция полимеризации начинается при смешивании с отвердителем. После отвердения эпоксидная смола устойчива к воздействию воды, масел, спиртов, большинства кислот и щелочей. Имеет хорошую адгезию. Используют для проклеивания и укрепления трещиноватых образцов минералов и бивней мамонта.

После отверждения, ЭС считается инертной и безопасной, однако компоненты ее (особенно отвердитель) могут вызывать контактный дерматит, интоксикацию и даже иметь канцерогенное действие. Работы следует проводить в перчатках, респираторе и с хорошей вентиляцией воздуха.

Со временем эпоксидные смолы, из-за постепенного окисления, желтеют.

7. Акриловые смолы.

Производные акриловой кислоты. Синтетические смолы, полученные полимеризацией или сополимеризацией различных акриловых и/или метакриловых мономеров, часто вместе с другими мономерами.

Устойчивы к воздействию света и кислорода, прозрачны, поэтому не искажают внешний вид находки и не вносят изменений в ее цвет. Обратимы: при необходимости (для проведения дальнейших исследований или повторной реставрации) многие акриловые смолы могут быть удалены из структуры кости с использованием подходящих растворителей, например, ацетона.

Широко применяются в археологии и палеонтологии для консервации, укрепления и реставрации костей.

Рассмотрим некоторые из акриловых смол:

Полиметилметакрилат (ПММА).

Синтетический полимер метилметакрилата, созданный в 1928 году под маркой Plexiglas, это знакомое нам оргстекло.

Полибутилметакрилат (ПБМА).

Бутиловый эфир метакриловой кислоты. Растворы ПБМА в органических растворителях используют при реставрации предметов искусства и консервации археологических предметов. Обладает высокой адгезией, устойчив к воздействию различных погодных условий, сохраняет полную растворимость после старения (обратим).

Изо-ПБМА (изо-полибутилметакрилат). Paraloid Б-67. Желтеет со временем.

Сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой.

Европейская фирма Paraloid выпускает различные марки сополимеров метилакрилата: Б-44, Б-48N, Б-72, Б-82. Маркировка цифрами обозначает твёрдость полимера. Чем больше число, тем смола менее пластичная и более устойчивая к температурам. Зарубежные археологи для консервации костного материала применяют марку Paraloid B-72 - сополимер метилакрилата с этилметакрилатом с соотношением мономеров 30:70. Выпускается в виде прозрачных гранул. Растворим в ксилоле, толуоле и ацетоне. В спирте (этаноле) не растворим, но образует дисперсию. В США производиться аналог под названием Acryloid B72.

На Российском рынке представлена специальная жидкость для пропитки кости на основе акриловых сополимеров «Остеофикс».

Существует так же отечественная разработка ГОСНИИР на основе акрилатов, модифицированных кремнийограническими олигомерами - «Акрисил-95»

Наш опыт применения пропиточного состава на основе термореактивных акриловых смол - «Анакрол», я описывал в публикации, посвященной «пиритовой болезни» https://vk.com/wall-213030876_2364

Так же некоторые любители используют грунтовки глубокого проникновения «Церезит» на основе водной дисперсии сополимеров акрилатов.

Лаки на основе акриловых полимеров.
Использую редко. Раньше использовал разведенный водорастворимый глянцевый лак FIMO для сохранения блеска перламутровых аммонитов.

Образец обработанный глянцевым лаком FIMO

Вообще, на сегодняшний день на рынке представлено большое разнообразие коммерческих пропиток для камня на основе различных полимеров: полиуретана, акрила, силикона и углеводородов.

Из коммерческих пропиток, для своего арсенала я выбрал два средства: "Mellerud Средство для защиты поверхностей из камня", представляет собой водную эмульсию, содержащую акриловые, силиконовые смолы и лигроин (нафту). Отличается тем, что поверхность после обработки приобретает легкий глянец, выглядит он более естественно, чем при покрытии лаком, но наносить нужно очень аккуратно, чтобы избежать слишком явного блеска. Использую для обработки ископаемых раковин, особенно, когда нужно выделить их на вмещающей породе. Отмечу, что несмотря на эффект «мокрого камня», дополнительного выявления текстуры раствор не дает.

Когда блеск не нужен, использую "Пропитку для мрамора и натурального камня Mellerud» - раствор акриловых смол в углеводородах. Подходит для мрамора, сланца, песчаника, глины, но цементации (в отличии, например, от ПВА) не дает или дает в слабой степени.

Просто и удобно. Относительная дороговизна компенсируется достаточно экономным расходом - пользуюсь уже много лет и растворов в банках еще достаточно много. Правда покрываю пропитками в основном образцы небольшого размера.

Образец обработанный "Mellerud Средство для защиты поверхностей из камня"

В заключении скажу, что все рассмотренные вещества относятся к органическим соединениям (т.е. различным соединениям углерода) и потому часто поднимается вопрос об их долговечности. Точного ответа на этот вопрос не существует, хотя бы по тому, что получены большинство этих соединений соединения относительно недавно. Так, поливинилацетат был открыт в Германии в 1912 году Фрицем Клатте, а поливинилбутираль был изобретён в 1927 году канадскими химиками Ховардом У. Мэтисоном и Фредериком У. Скирроу. Считается, что они достаточно устойчивы. По мне, 100 – 200 лет жизни для полимера вполне достаточно (много вы знаете естественнонаучных музеев, существующих хотя бы вдвое больше этого срока?), но некоторых палеонтологов, привыкших мыслить геологическим временем, смущает недолговечность всего «органического».

Возраст окаменелости: Кайнозой, Мезозой, Четвертичный период, Юра, Плейстоцен Тип окаменелости: Беспозвоночные, Позвоночные, Брахиоподы, Млекопитающие, Моллюски, Головоногие моллюски, Аммониты