Környezeti megfigyelés és ellenőrzés*

Szilikagél használata helyi védelem céljából a múzeumokban

May Cassar

Az 1940-es években és az 1950-es évek elején a szilikagél nedvesség felvevő és kibocsátó tulajdonságát kizárólag a vegyi és védelmi iparágakban tanulmányozták. Az elmúlt 30 év során kezdték múzeumokban alkalmazni, hogy a kiállításokban és raktárakban helyi védelmet biztosítsanak a nedvességre érzékeny műtárgyaknak.

Szilikagéllel kapcsolatos szakirodalom

A szilikagéllel foglalkozó szakirodalom tanulmányozása azt mutatja, hogy a kifejezést a Getty Restaurátor Információs Hálózat vezette be 1957-ben, mint raktárakban használható szárító anyagot. Az azonban nem ismert, hogy vajon ez volt-e a szilikagél legkorábbi publikált alkalmazása múzeumi környezetben. Míg korábban kizárólag szárító hatását használták ki, az 1960-as években Stolow és mások felismerték a szilikagél sokoldalúságát, arra való, alkalmasságát, hogy zárt kiállítási terekben stabilizálja a relatív páratartalmat. Ez a szilikagél azon tulajdonságára vezethető vissza, hogy a levegőből könnyedén képes felszívni, majd kibocsátani a nedvességet lényegesen nagyobb mennyiségben, mint a természetes cellulóz tartalmú anyagok, például a fa vagy a gyapot. Az 1970-es években gyorsan növekedett a szilikagél használatával foglalkozó publikációk száma. Elméleti vitákat folytattak a szilikagél használatáról tekintettel annak sajátos alkalmazására, mint egy egyszerű, különösebb kezelést nem igénylő anyag, ami alkalmas zárt tereken belüli klíma ellenőrzésére. Első ízben végeztek arra vonatkozó kísérleteket, hogy mekkora mennyiségű szilikagélre van szükség ahhoz, hogy csökkentsék egy nem lezárt kiállítási vitrin relatív páratartalmának ingadozását. Esettanulmányokat jelentettek meg a szilikagél alkalmazásáról, mint olyan anyagról, ami stabilizálja a relatív páratartalom ingadozását zárt terekben. Habár az kétségtelen, hogy az esettanulmányok demonstrálták, hogy a szilikagél a mechanikus klímaellenőrző rendszerek alternatívájaként használható, összességében azonban nem nyújtottak elegendő arra vonatkozó részletet, hogy hatékonyan alkalmazható példaként szolgáljanak. A szilikagél rendszerek kiválasztásáról, elkészítéséről, felszereléséről és megfigyeléséről igényelt információk gyakran hiányosak voltak. Elmulasztották a használni kívánt szilikagél minősítését. A környező relatív páratartalom és a hőmérséklet megmérésének elmulasztása lehetetlenné tette a közvetlen összehasonlítást a tárolóhely belső, illetve a kiállító hely és a raktár külső klímája között. A vitrinek és a raktári szekrények esetében használt légnedvesség mérési intervallumokat soha nem adták meg. Egy ilyen mérés lehetővé teszi annak megbecsülését, hogy milyen gyakran szükséges a szilikagélt újrakondicionálni, ami alapvető fontosságú a mikroklíma fenntartásához. Az ICCROM 1978-as konferenciáján egyetértés született arra nézve, hogy növekvő mértékben tanácsos passzív klímaellenőrzési rendszereket alkalmazni könnyű használhatóságuk és alacsony költségük miatt. Szilikagél használatával jellemzett passzív klímaellenőrző rendszereknek a vizsgálat középpontjába állítása akkor kapott lendületet, amikor az ICOM Restaurátor Bizottsága 1981-ben Ottawában a "Világítás és Légkondicionálás" nevű munkacsoportja helyett létrehozta a "Klímaellenőrzés és Világítás" nevű munkacsoportot azzal a céllal, hogy még inkább érvényre juttassa a múzeumokban a környezeti kontroll terén lezajlott fejlődést. Ez egyfelől irányt szabott, másfelől formát és rendszeres fórumot biztosított a szilikagéllel kapcsolatos vitáknak, kutatásoknak és kísérleti munkáknak. Az évtized első felében jelentős munkát végzetek el bizonyos kulcsfontosságú területeken. Addig az ideig, néhány figyelemre méltó kivételtől eltekintve, a szerzők nem törekedtek a felhasznált anyag minőségégének meghatározására, emiatt nem válhatott azonnal nyilvánvalóvá, hogy, habár gyakran átlagos sűrűségű szilikagélt választottak, lehetőség volt számos különböző minőségű szilikagél felhasználására. 1981-ben Weintraub és Muira különböző, de egymáshoz kapcsolódó tanulmányban javasolt egy módszert különböző szívóhatású anyagok, köztük három szilikagél típus hatékonyságának vizsgálatára. Ezen vizsgálatok része volt két szilikagél típus nedvességtartalmának, hiszterezisének és reagálási idejének, továbbá annak tanulmányozása is, hogy ezek a tulajdonságaik hogyan javíthatók. 1980 és 1981 során Schweizer és Ramer egymástól függetlenül tette közzé, hogy az átlagos sűrűségű szilikagél használata stabilizálja a relatív páratartalmat a kiállítási vitrinekben. Schweizer megadott minden pontos részletet ahhoz, hogy a kísérlet sikeresen ismételhető legyen. Ramer pedig leírta a szilikagél használatának és szabályozásának módját, valamint a "sziget" típusú kiállítási vitrinek pontosabb meghatározását a Sainsbury Vizuális Művészeti Központban ahhoz, hogy a klímaellenőrzés és -megfigyelés passzív rendszere alkalmazható legyen. A tanulmány kitért a kiállítási vitrinek belseje és környezetük közötti levegőcsere mechanizmusára és az átáramlás mértékére a naponkénti levegőcsere számának függvényében. E vizsgálat egy továbbfejlesztett változata szerint a vízpára áramlása a kiállítási vitrin belső és külső része között lehet az alapja a múzeumi tárolók légáramlása kiszámításának és nem pedig a naponkénti teljes levegőcsere száma. Ugyanakkor Weintraub új típusú szilikagélek használatát vizsgálta. így például a ID59 közepes fokozatú szilikagélét, ami víz közvetlen hozzáadásával újrafelhasználhatóvá tehető, valamint a Silics Gel III néven is ismert Art-Sorb nevű szilikagélt, ami egy olyan hibrid típus, ami 40-70%-os relatív páratartalom esetén egységnyi száraz súlyra számítva hétszer hatékonyabb az átlagos sűrűségű szilikagélnél. Nincs arra vonatkozó korlátozás, hogy egy azon időben hány kiállítási vitrin klímája szabályozható szilikagéllel. A Bryce és Skinner által készített beszámolóban 40 vitrinről esik szó az Edinburghi Fesztivál három nyári kiállítása kapcsán. De Guichen és Gai 38 vitrinben használt szilikagélt a környezet stabilizálására egy egész éven át. A Sainsbury Vizuális Művészeti Központban 1987-ben az állandóan szilikagél kontroll alatt levő vitrinek száma elérte a 140-et. Miközben a legtöbb, szilikagél használatával foglalkozó beszámoló főként ennek az anyagnak a vitrinek klímája ellenőrzésében való hasznosságára összpontosít, nem szabad elfelejteni, hogy a szilikagél arra is alkalmas, hogy a műtárgyaknak helyi védelmet nyújtson hosszú távú raktározás során is. A szakirodalom tanúsága szerint a szilikagél alkalmas a mikroklíma nedvesebbé és szárazabbá tételére, csak úgy mint annak stabilizálására, továbbá mind rövid, mind hosszú távon használható a kiállítások és raktárak kondicionálására. Leggyakrabban normál sűrűségű szilikagélt használnak, ugyanakkor más típusú szilikagélt, illetve más pufferanyagokat, mint pl. Nikka pelletet is használnak összehasonlító teszt céljából.

Gyakorlati tanácsok szilikagél használatához

Szükséges néhány alapvető praktikus ismeretet közreadni az általános klímamegfigyelést és -ellenőrzést illetően annak érdekében, hogy könnyebben érthető legyen ennek az anyagnak a használata. Ez lehetővé teszi annak eldöntését, hogy egyáltalán szükség van-e szilikagél használatára. Ha a szokásos ellenőrzés azt mutatja, hogy a klíma ingadozása nem haladja meg a még elviselhető +5% relatív páratartalom változást nem szükséges bárminemű védőintézkedést tenni. Ha azonban egy műtárgy várhatóan a neki megfelelőnek tartott körülményektől eltérő viszonyok közé kerül, ott a számára megszokott körülményeket szükséges megteremteni. Ilyen esetben a szilikagél jó szolgálatot tehet, a műtárgy igényeinek megfelelő relatív páratartalom megteremtésével. Ez esetben a szilikagél fajtájának kiválasztásánál vegyük figyelembe, hogy milyen klímát kell megteremtenünk. Általában laza, szokásos sűrűségű szilikagélt használtak pufferanyagként 60%-os relatív páratartalom alatt gyors reagáló képessége és hatékonysága miatt. Az átlagos sűrűségű szilikagél egy laza, 2,5-6 mm közötti szemcseméretű gél. Két felhasználható fajtája van: a nem jelző (0127-es minőség) és az önjelző (0227-es minőség). Az egyetlen különbség közöttük az utóbbihoz adagolt kobalt klorid só, amelynek színe kék és rózsaszín között változik a relatív páratartalom változásának függvényében. Egyéb tekintetben azonos tulajdonságokkal rendelkeznek, eltekintve a költségektől. Az önjelző gél több mint másfélszer olyan drága kg-onként mint a másik fajta. Emiatt tanácsos, hogy ahol a szilikagél szárító hatását kívánják kihasználni csak kis mennyiségű önjelző gélt szerezzenek be. Ezt lehet aztán hozzáadni a nem jelző gélhez, hogy megtudják mikor szükséges a gélt újrakondicionálni. Még ha a felhasznált szilikagél mennyisége csekély is, a laza gélt be kell csomagolni, mivel morzsolódásra és porképzésre hajlamos, és mert könnyebb kezelni, különösen nagy mennyiségben. Amennyiben rendszeresen nagy mennyiséget kezelünk tanácsos egységesíteni a csomagok méretét és az azokban elhelyezett szilikagél száraz súlyra vetített mennyiségét. A kiállítási vitrinek méretétől és számától függően több csomag is alkalmazható. Hasznos egységsúlyok a 0,5, 1 és 2 kg. Ezek olcsón elkészíthetők bármilyen kívánt forma szerint a használt vitrinek stílusának megfelelően. Szilikagél kiterjedt használata, mint kizárólagos vagy elsődleges eszköz a relatív páratartalom ellenőrzésére a kiállításokban vagy a raktárakban, előrelátó részletes tervezést és szervezést igényel. Nagymértékben használható helyi klíma kialakítása céljából nedvességre érzékeny műtárgyak számára, amint az a szakirodalomból kiderül (RAMER 1981, KEOGH 1984, BRYCE-SKINNER 1985). Azonban bizonyos minimális feltételeket teljesíteni kell. Így szükség van egy területre, ahol a szilikagélt tálcákon ki lehet teríteni kondicionálás céljából, és ahol ez idő alatt, majd az újbóli felhasználás előtt biztonságosan lehet tárolni. A folyamat elősegítéséhez különböző szárító, nedvesítő és melegítő berendezéseket lehet használni. Megfelelő előkészítés és csomagolás után az anyag hónapokig felhasználható állapotban tartható. Nagyon fontos, hogy a gél a megkívánt relatív páratartalomnak megfelelő kiegyensúlyozott nedvességtartalmat érjen el. A felhasználásra alkalmas gél előkészítésének módszerét másutt részletesen leírták (LAFONTAINE 1984). Az állapot-megfigyelés egy másik módja 250 gr. gél elkülönítése. Ezt 2 órán át 150-180 oC-ra kell melegíteni, hogy a maradék nedvesség eltávozzon belőle. Ezt követően meg kell mérni a súlyát, majd ugyanabba a környezetbe helyezni, amilyenben az az adag van, amelyből a mintát kivettük, de attól külön kell tartani, és 25 mm-nél nem vastagabb rétegekre szétteríteni. A kondicionálás folyamatának meggyorsítására ventillátorokat lehet használni. A minta súlyát ismétlődően meg kell mérni a nedvességfelvétel mértékének megállapítása céljából. A nedvességtartalom százaléka a szárazsúllyal történő összehasonlítás révén állapítható meg. A Sorpciós Izoterma használható a relatív páratartalom meghatározására a százalékos nedvességtartalom különböző szintjein, és így lehet megállapítani, hogy a gél mikor vett fel elegendő nedvességet ahhoz, hogy biztosítsa az igényelt relatív páratartalmat és vált használatra alkalmassá. Keresztellenőrzést lehet végezni a mintának lezárt polietilén tasakba történő periodikus becsomagolásával egy kalibrált higrométerrel, és így közvetlenül megmérni a környező levegőben levő relatív páratartalmat. Több mint 10 évvel ezelőtt határozták meg, hogy légköbméterenként 20 kg szilikagélt kell használni zárt térben a relatív páratartalom szabályozásához. Azonban nem ez az egyetlen faktor a mikroklíma szabályozására. A leghatékonyabb puffert kell kiválasztani a kívánt relatív páratartalomhoz, a vitrineket pedig gondosan kell megépíteni. Fontos annak felismerése, hogy nem minden vitrin használható egy állandónak tekinthető mikroklíma létrehozásához. Csökkenteni kell a külső és belső levegő diffúziójának mértékét. Rendelésre készült vitrinek nagyon drágák lehetnek. Költséghatékonyabb lehet, és nagyobb mértékű kontrollt biztosíthat a működés minden fázisában, ha helyben rendelkezésre álló minőségi anyagokból készül a speciális mikroklímát igénylő vitrin, megfelelően szárított fából, kipróbált festékkel, lakkal, ragasztóval. Ha kétségek merülnek fel, szigetelőként alumínium fólia használható. Ügyelni kell, hogy ne legyenek pontatlan illesztések, törések, rosszul illeszkedő ajtók. Az illesztések legyenek lezárva, és a szilikagél számára külön hozzáférést kell biztosítani. Gondos kezeléssel oly mértékben csökkenthető a külső és belső levegő cseréje, hogy csak 24 óránként megy végbe egy teljes levegőcsere. A kiállítási vitrinek használata előtt meg kell mérni annak légnedvesség felezési idejét. Ez az az idő, ami ahhoz szükséges, hogy a relatív páratartalom a vitrinben elérje a vitrin és a kiállítási hely relatív páratartalmának átlagát. Ezt úgy lehet megvalósítani, hogy egy hő- és nedvességmérőt helyezünk a vitrinen kívülre, illetve a vitrinbe és megvárjuk, amíg az átlagot eléri. Az összes faktor, ami befolyásolja egy pufferanyag által kialakított mikroklíma hatékonyságát és tartósságát egymáshoz rendezhető az ún. Thomson-képlet használatával T=4MB N ahol a T a légnedvesség felezési idő, az M a pufferanyag speciális nedvességtárolója, a B a pufferanyag mennyisége és az N a naponkénti levegőcsere száma (THOMSON 1978) Egyéb tényezők is befolyásolhatják egy pufferanyag hatékonyságát, így pl. hogy a műtárgyak cseréje vagy elrendezése során hányszor és mennyi ideig van nyitva a vitrin, a vitrinen belül hová és milyen módon helyezik el a szilikagélt. Ennek úgy kell történnie, hogy a levegő szabadon tudjon keringeni. Befolyásoló tényező lehet még bármilyen előzőleg nem kezelt szerves anyag, pl. a fa vagy szövettel bevont kiállítási panelek. Kísérletek két új típusú szilikagéllel A legutóbbi években a Sainsbury Vizuális Művészeti Központ kiterjesztette a szilikagél használatát a kiállítási vitrineken belüli klíma ellenőrzésére. Egészen a legutóbbi öt évig elsősorban átlagos sűrűségű szilikagélt használtak, még pedig oly módon, hogy a műtárgyat tartó átfúrt lap alá helyezték egy tálcában (RAMER 1981). Később számos olyan kísérletet végeztek, melyek során a szilikagélt a vitrin falba helyezték. Végül is az egyetlen felület ezeken a vitrineken belül, ahova a szilikagél feltűnésmentesen elhelyezhető volt a műtárgy és a vitrin hátfala közötti függőleges síkfelület. A fő probléma a granulátum formájában levő szilikagélnek az egész felületen történő függőleges és egyenletes elhelyezése volt. Néhány rövid távú megoldás született időszakos kiállítások esetében, de ezeket nem sikerült állandó módszerként alkalmazni, lévén nagyon időigényesek és nehezen kezelhetők, továbbá nem tették lehetővé a szilikagél könnyű regenerálását. Perforált hátlap mögött felfüggesztett, szilikagéllel töltött muszlin zacskók nem váltak be, mivel a gél a zsák aljára került, ami csökkentette a hatékonyságot. Steppelt szilikagél zacskók jobbnak bizonyultak, mivel megtartották a gél függőleges eloszlását. Ez azonban meglehetősen időigényes eljárás volt, mivel a zacskókat meg kellett varrni, majd szétszedni, amikor a kemencében történő szárítás szükségessé vált Ezek, a sajátos problémák megoldására kifejlesztett módszerek csupán időleges megoldást biztosítottak, de nem nyújtottak kielégítő, hosszú távú biztonságot festmények, rajzok és egyéb kétdimenziós művészeti alkotások kiállítására. Egy olyan standardizált rendszerre volt szükség, ami több különféle jellegzetességet foglal magában. A rendszernek tisztának kell lennie, meg kell akadályozni, hogy szilikagél por keletkezzen. Meg kell könnyíteni a megfigyelést, továbbá tömörnek kell lennie, hogy elkerülhető legyen a kiállítási vitrin súlyának és mélységének túlzott megnövelése. Hatékony pufferként kell működnie a kiállítási térben megfigyelt relatív páratartalom egész spektrumában, továbbá hozzáférhetőnek kell lennie a vitrin teljes szétszedése és a kiállítási tárgyak károsodása nélkül. Tekintettel arra, hogy az átlagos sűrűségű szilikagélt évek óta eredményesen alkalmazták, előnyösnek látszott megvizsgálni más típusú szilikagélek használatát is. Az 1980-as évek elején egy másik szilikagél típust, az Art-Sorb nevűt fejlesztettek ki Japánban (WEINTRAUB 1981, MUIRA 1981). Igen hatékony nedvesség pufferképességgel rendelkezik széles relatív páratartalom tartományban. Lap és gömb formában használható fel, mindkettő 50 cm2 és kb. 100 gr szilikagélt tartalmaz. 1,5 mm vékony lapokra vágható, függőlegesen és vízszintesen egyaránt használható. Eredményesen alkalmazták egy üvegezett és hátlappal ellátott keretezett portré esetében, amit a Kelet-Angliai Egyetem egy nyilvános helyiségében függesztettek ki (CASSAR 1985). Ez a típusú anyag jelenleg kizárólag a japán gyártótól szerezhető be. 1986-1987-ben történt egy másik független fejlesztés Art-Sorb típusú szilikagél használatában. Az anyagot az Egyesült Államokban a GORE-TEX nevű silica lapot előállító W.L. Gore and Associates csomagolta. Egy kb. 1,5 cm vastag és 1,5 cm2-es cellákra osztott 15 cm2 méretű rácsból állt. Minden cellát Art-Sorb szemcsékkel töltöttek fel, és mindkét oldalát Gore-Tex membránnal fedték be. Minden lapka kb. 85 gr Art-Sorb szemcsét tartalmazott, és minden lapka szárazsúlyát az oldalára pecsételték. A Gore-Tex silica lapok nedvesség-felvételi és -leadási tulajdonságai ugyanazok voltak, mint az Art Sorb szilikagélnek, köszönhetően a szemcséket tartó rács merevségének. Az ilyen lapocskák ideálisak függőleges elhelyezésre, különösen azokban az esetekben, ahol a pufferanyag által felhasználható felszín kicsi a kondicionálásra szánt teljes térfogathoz képest. Ilyen Gore-Tex lapokat használtak olajfestmények kiállítására szánt öt fali vitrinben a Sainsbury Központban. A lapokat a vitrin kettős hátsó falában elhelyezett vájatba engedték bele. A kettős fal közötti üreg vastagsága 127 mm volt. Ez az űr lehetővé tette a lapok elülső és hátsó oldala közötti légmozgást. Az Art-Sorb szemcsék kerek formája és a lapokat fedő membrán segítségével elkerülhető a porosodás, ugyankkor a vitrinek hátfalának tetejébe helyezett lapocskák kiemelhetők regenerálás céljából. A lapok ugyanolyan módon kondicionálhatók, mint a normál sűrűségű szilikagél, és kemencében száríthatók maximum 85 oC-os hőmérsékleten.

Összefoglalás

A szilikagélt használó egyszerű, nem mechanikus klímaellenőrző rendszerek számos előnnyel rendelkeznek. Megfelelő technológia alkalmazásával energiahatékonyak. Finom mértékű kontrollt biztosítnak, miközben függetlenek a kiállítási és a külső klimatikus körülményektől. Semmilyen módon nem gyakorolnak hatást az épület szerkezetére. Ez különösen fontos, ha a megvédeni szánt gyűjtemény egy történeti épületben van elhelyezve. A rendszer nem okoz zajt vagy rezgést, és nem kell tartani egy hirtelen meghibásodás következtében fellépő gyors klímaingadozástól sem. A módszer alkalmazása esetén fokozatos változásra lehet számítani a kiállítóhely klímája felé. A kondicionált vitrinek számának függvényében a kezdeti kiadások ugyan egészen jelentősek lehetnek, azonban a szilikagéllel történő kondicionálás fenntartási költségei nem magasak. Amennyiben a létesítés során kellő előrelátással járnak el, a fenntartás rutin műveletté válik. Azonos mennyiségű kondicionált szilikagélt kell készenlétben tartani, hogy a vitrinen belüli klímaváltozás a lehető legminimálisabb legyen. Ha a kiállítás-építés és a szilikagél használata során kellő gondossággal járnak el, lehetséges, hogy a tárgyak előbb kikerülnek a kiállításból, minthogy a gélt ténylegesen újrakondicionálni kell.

Egészségügyi és biztonsági előírások

Habár a szilikagél egy közömbös, nem mérgező anyag, amikor valaki nagy mennyiségekkel dolgozik, a kezelés során keletkező por problémát okozhat. A szilikagél rendkívül nedvszívó anyag, ezért a bőrre és szemekre szárító hatású lehet, és irritációt okozhat. Belélegzése a tüdőre gyakorolhat hatást. Lenyelése ugyancsak irritációt okozhat a szájban és az emésztőrendszerben annak a hőmérsékletemelkedésnek köszönhetően, ami akkor lép fel, amikor a szilikagél nedvességgel kerül kapcsolatba. Óvatos kezeléssel megelőzhető a por keletkezése és a szétszóródás. Zárt térben szellőztetés szükséges. Kesztyű, pormaszk, szemüveg és védőkabát viselésével a minimumra lehet csökkenteni az anyaggal történő érintkezést, továbbá védőkrém alkalmazásával el lehet kerülni a kitett felületetek irritációját. Kobaltklorid só, mint indikátor hozzáadása esetén egyes szilikagélek asztmát okozhatnak, továbbá az is kiderült, hogy gyomorbántalmak léphetnek fel. A szilikagélt tartalmazó zacskókhoz nem szövött, viszkózselymet kell használni, ezek égetése nyílt lánggal vagy sugárzó hővel érintkezésben történjen. A gyulladás füstöt idézhet elő emiatt megfelelő légzőfelszerelést kell a tűzzel dolgozó személyeknek viselniük.

Irodalom