Исследование состава тканей и войлоков по волокну из раскопок Старой Ладоги

В химической лаборатории Эрмитажа выполнено 120 анализов волокна тканей и войлоков из раскопок Старой Ладоги (61 экз. тканей, 16 войлоков, отдельные инти и 1 обрывок меха). Цель работы — установить вид исследуемых волокон и определить их диаметр, то есть их тонину.

1. Качественное определение состава по волокну.

Вид исследуемых волокон устанавливался тремя методами, дополняющими друг друга: органолептически (т. е. с помощью органов чувств), микроскопическим анализом и с помощью химических реакции.

Вначале проводилась проба на сжигание. Волокна растительного происхождения горят с запахом жженой бумаги, оставляя при этом легко рассыпающийся пепел. Горение продолжается п вне пламени. Волокна животного происхождения горят с запахом жженого волоса, образуя при этом черный пористый шарик, легко растирающийся пальцами в порошок. Вне пламени горение прекращается. Таким образом выделили две группы волокон — растительного и животного происхождения.

Микроскопическим исследованием среди текстильных материалов были определены лен, шерсть и шелк. Определения проводили с помощью стереоскопического бинокулярного микроскопа МБС-2. Для приготовления препарата волоком в продольном направлении делалось два поперечных сечения нити на расстоянии не более 1-2 мм, затем отсеченные волокна помещались на предметное стекло, наносились 1-2 капли дистиллированной воды и двумя препаравальными иглами волокна осторожно отделялись друг от друга. Затем накладывалось покровное стекло так, чтобы не образовалось пузырьков воздуха. Приготовленный таким способом препарат устанавливался на предметном столике микроскопа.

Лен — растительное волокно (Linum usitalissimum), принадлежит к семейству льновых, волокна лубяные. Под микроскопом видна важная структурная особенность, наличие которой является отличительным признаком большинства лубяных волокон — это темные поперечные полосы, иногда утолщения на стенках волокна, называемые сдвигами или узлами. Волокна льна очень разнообразны но тонине. Пределы от 4 до 120 мкм.

Шерсть с овец и коз по своим качествам разделяется на тонкую п полутонкую (с тониной волокна 18-35 мкм) и на грубую и полугрубую (с тониной волокна 30-65 мкм). Шерсть по тонине волокон не однородна. Она состоит из подшерстка пли пуха и из волоса. Пух скрыт под волосом, то есть является внутренним слоем. Пух представляет собой тонкие, густо растущие волокна. Волос, то есть наружный слой шерсти, состоит из более длинных, более грубых и крепких волокон. Волос имеет несколько разновидностей: переходный волос, ость тонкая, ость грубая и мертвый волос.

Рис. 1. Продольный вид (1) и поперечный срез (2) шерстяных волокон под микроскопом: а — пуха; б — переходного полоса; о — ости; г — мертвого волоса

Под микроскопом видно, что шерстяное волокно сверху покрыто слоем, похожим на рыбью чешую, отсюда и название этого слоя — чешуйчатый. Это тонкий слой из ороговевших клеток, который защищает собственно волокно шерсти от действия тепла, влаги и света. Под чешуйчатым слоем расположен основной слой любого шерстяного волокна, называемый корковым. Остевые волокна имеют третий слой или канал, который состоит из пустых воздушных клеток.

Существует связь между строением и тониной шерстяного волокна: пух — это довольно тонкие, извитые волокна без канала, их томима лежит п пределах 14-30 мкм; переходным волос — менее топкие и извитые волокна с прерывистым каналом пли без него, их тонина 30-50 мкм; ость тонкая — это более грубые, эластичные, прямые волокна, которые имеют сплошной тонким сердцевидным канал, тонина этих волокон 50-75 мкм; ость грубая представляет собой еще более толстые, прямые эластичные волокна диаметром 75-150 мкм со сплошным широким каналом; мертвый волос — это крепкие, неэластичные волокна, диаметром 150-200 мкм, сердцевинный канал в них очень сильно развит (рис. 1).

Шелк, как и шерсть, принадлежит к группе животных волокон. Он является продуктом выделении шелкоотделительной железы гусениц шелкопрядов. Шелк представляет собой круглые блестящие стекловидные волокна без канала. Их тонина находится в пределах 12—30 мкм¹.

Третьим этапом качественного анализа явилось определение вида волоком с помощью действия химических реактивов. Так, напрм-мер, раствор флороглюмипа применим к лубяным волокнам н является характерным реактивом на лигнин, содержащийся в них. Хлорципкйод окрашивает растительные волокна в бордовый цвет, а животные волокна совсем не окрашивает. При сухой перегонке растительных волокон, то есть целлюлозы, эмпирическая формула которой (С₆Н₁₀O₅)», наряду с другими веществами, образуется уксусная кислота СН₃СООH. Животные волокна представляют собой белковые тела. Кроме углерода, водорода и кислорода, они содержат азот, а шерстяное волокно и серу. При термическом разложении животных волокон образуется аммиак, имеющий щелочную реакцию. Индикаторная лакмусовая бумага в парах кислоты краснеет, а в парах аммиака синеет.

Основное белковое вещество, строящее шерстяное волокно, расположено в корковом слое и имеет название кератин. Кератин имеет в своем составе вещество цистеин, которое содержит серу. Следует отметить, что цистеин содержится из всех белковых тел только в шерстяном волокне. Таким образом, отличительной реакцией на шерсть является реакция на серу.

Основным строящим веществом шелка является фиброин, который состоит из простейших элементов, присущих всем белковым телам, то есть из углерода, водорода, кислорода н азота. Для определения принадлежности волокна к белковой группе, таким образом, можно применять все реакции для обнаружения белка, например, ксантопротенновую или бнуретовую реакции. Для отличия шелка от шерсти может успешно применяться так называемая свинцовая реакция. Исследуемые волокна обрабатываются 5%-ным раствором едкого калия при кипячении до растворения (заметим, что растительные волокна в щелочи не растворяются, а только набухают), с последующим добавлением в раствор 3%-ного раствора уксуснокислого свинца Рb(СH₃СОО)₂. Выпадение коричневого пли черного осадка сернистого свинца свидетельствует о наличии шерсти, если выпадает белый осадок гидроокиси свинца РЬ(ОН)г, то исследуемые волокна являются шелком².

2. Количественное определение состава по волокну и средняя тонина волокна.

Эти микроскопические определения проводились с помощью окулярного микрометра, входящего в комплект микроскопа МБС-2. Все исследования проводили с увеличением в 32 раза (объектив 4^х, окуляры 8^x). Методика проведения количественного анализа состава волокон рекомендуется ГОСТом 7500-75. Определения проводились па препаратах, приготовленных для микроскопического исследования волокна.

Правый нижний край покровного стекла совмещали с перекрестием окуляра и передвигали препарат справа налево по горизонтали, при этом подсчитывали количество волокон, прошедших под перекрестием. Когда перекрестие достигало левого нижнего края покровного стекла, препарат перемещали вверх на 3-5 мм и двигали его слева направо, подсчитывая волокна. Такой «челночный ход» повторяли, пока перекрестие не проходило вдоль верхнего края покровного стекла (рис. 2).

В скоплениях волокон подсчитывали все волокна. Длинные волокна подсчитывали столько раз, сколько раз оно проходило под перекрестием. Если перекрестие проходило вдоль волокна, то последнее учитывали одни раз. Волокна, видимые и поле зрения, по пс прошедшие под перекрестием, не учитывали. Количество волокон определяли в процентном отношении от общего числа подсчитанных волокон. Для этого:

1. Подсчитывали количество волокон каждого вида в препарате.

2. Умножали это количество на соответствующий весовой коэффициент. Дли текстильных волокон К-1.

3. Подсчитывали общее количество волокон в препарате.

4. Определяли процент волокон каждого вида по отношению к общей массе волокон, находящихся в исследуемом препарате.

За результат брали среднее арифметическое из двух параллельных проб. Отклонения двух параллельных определений нe должны превышать 5%. Точность определений зависит от вида волокон, от их сохранности, различий в окраске, от опытности сотрудника, проводящего исследование³.

Для расчета средней тонины волокна методика, рекомендуемая ГОСТом 17514-72, не могла быть использована в данной работе, поскольку на археологических материалах невозможно получить количество данных, требуемых по методике. Поэтому была использована методика ГОСТа 7500-75, модифицированная для нашего случая. Во всех 120 образцах археологических нитей н войлоков состав но волокну оказался 100 %-ным, однородным. Тонина волокон, входящих в препарат, напротив, различна. Поэтому при определении количественного соотношения волокон в препарате, мы определяли количественное соотношение тонины волокон в данном препарате.

Таблица 1

Для этого при подсчете волокон в препарате одновременно измерялась их тонина. Контуры волокон при измерении под микроскопом должны быть отчетливы. При измерении тонины волокон миллиметровую шкалу устанавливали перпендикулярно осп волокна, а деления шкалы, которые перекрывают диаметр волокна — параллельно краям волокна. Нельзя измерять тонину в месте скрещивания волокон.

Приведем пример расчета:

Образец № 26 — войлок.

Установили качественно вид волокна — шерсть. Состав по волокну однороден — 100%-ная шерсть. Тонина волокон составляет I и 2 деления шкалы микроскопа. I деление— 73 волокна, 2 деления — 31 волокно.

Общая сумма волокон в препарате: 73+31=104 волокна.

	процент волокон шириной 1 деления шкалы.
	процент волокон шириной 2 деления шкалы.

Пользуясь переводной таблицей, приведенной в паспорте микроскопа, нашли, что при увеличении на шкале барабана равном 4, одно деление миллиметровой шкалы равно 0,025 мм. Сделали расчет средней тонины волокна, которая измеряется в микронах или микрометрах (мкм).

B₁=0,025x1x0,7=0,0175 mm

B₂=0,025x2x0,3=0,015 mm

B=ΣBh=B1+B2=0,0175+0,015=0,0325 mm=32,5 mkm

где В — средняя тонина волокна.

Таблица 2. Результаты исследования состава тканей и войлоков по волокну из раскопок Старой Ладоги

3. Результаты анализов.

Было установлено, что из 120 исследуемых образцов нитей и войлоков 111 — шерсть, 2 — шелк, 4 — лен и 3 — обугленные волокна растительного происхождения. Качественный состав текстильных изделий однородный, то есть нн в одном образце не было обнаружено примесей волокон иного вида.

Подавляющее большинство тканей и войлоков выполнены из шерсти. Опираясь на известные данные, приведенные выше, а также на полученные данные, можно сказать, что в производстве использовались в той или иной степени все составные части шерсти, то есть пух, переходный волос, ость тонкая, ость грубая и даже мертвый волос (см. табл. 1, 2).

Волокна пуха или тонкой шерсти встретились и 105 случаях, причем в шести образцах в № 17 (а, б), 45, 47 (а), 53, 73 — это 100%-ный состав образца из названных волокон, а в 99 случаях волокна пуха или тонкой шерсти содержатся в качестве компонента в смеси с волокнами шерсти другой тонины, причем в процентном отношении диапазон их количественного состава очень широк — от 10% и № 25, 41 (а), до 100% — в вышеупомянутых образцах.

100 %-ный состав волокон переходного волоса установлен в образцах № 2, 22 (а), 52, 80 (а, б). Еще в 90 образцах волокна переходного волоса содержатся в качестве компонента. Процентный состав от 5 до 100 %.

Волокна тонкой ости встречаются в 19 случаях, причем их процентное содержание колеблется от 5 до 50 %, но в большинстве составляет 20-30 %. Эти волокна использовались в сочетании с пухом, переходным волосом и с грубой остью, но с грубой остью ограниченно.

Грубая ость встречается в качестве компонента в 5 образцах: в № 49, 56, 60 (а), 79 (а, б). Стопроцентного состава образцов из грубой ости не обнаружено.

Мертвый волос встречается крайне редко. Только в образце № 67 эти волокна содержатся в качестве компонента (20%), а в образце № 45 они являются весьма незначительной (может быть, случайной) примесью (см. табл. I).

Из 113 образцов, являющихся волокнами животного происхождения, только 2 выполнены из шелка. Это образцы № 7 (б) и 74.

Семь образцов относятся к волокнам растительной группы. Образцы № 7 (а), 33, 61, 72 выполнены из льна. Тонина волокон льна в них колеблется от 12,5 мкм [в № 7 (а) — 100 %-ный состав], до 50 мкм (в № 33 — 30%, в № 61 — 10%, в № 72—10%). Образцы № 18, 19, 46 представляют собой обугленные волокна, вид которых установить не представляется возможным.

Примечания:

1 Архангельский А. Г. Учение о волокнах. М.—Л., 1938; Учение о волокнистых материалах. Текстильные волокна. Под ред. Г. И. Ку-кнна. М.— Л., 1949; Канарский Н. Я-. Липен-ков Я. Я.. Горбоацев В. А. Учение о шерсти и ее первичной обработке. М.— Л., 1933; Кузнецов Т. И. Шерстоведеиие. М., 1950.

2 Садов Ф. И., Соколова И. Л1„ Шика-нова И. А., Корчагин М. В., Калинина К. Г. Лабораторный практикум по курсу «Химическая технология волокнистых материалов». М., 1955, с. 12, 16.

3 Диагностические признаки древесины и целлюлозных волокон. (Атлас). Под ред. Г. М. Козубова и Н. П. Зотовой-Спановской, Петрозаводск, 1976, с. 122-124.

Автор: Е. А. Миколайчук Исследование состава тканей и войлоков по волокну из раскопок Старой Ладоги. Археологический сборник №22; Исскуство. ISSN 0320-9393