GKS XRD [003]
Hoofdstuk 8: ATR-FTIR en FTIR
4. Vernislaag/laklaag Goudkleurig Lichtgroen Drogende olie 3 Vernislaag/laklaag Transparant/donkerbruin/
goudkleurig/oranje Transparant donkerbruin Onbekend (Dennenhars, Sandarak en carnaubawas?)
2. Bladmetaal Zilverkleurig Geen (zwart) Aluminium
1. Lijmlaag/Vernislaag Transparant donkerbruin Fel lichtgroen Onbekend
0. Drager Donkerbruin Donkerbruin Schapenleer
Tabel 26. Tabel waarin de resultaten uit het microscopisch onderzoek naar de rode achtergrond wordt gekoppeld aan de resultaten van het GC-MS-onderzoek.
De lichtgroen fluorescerende lagen zouden heel goed oliehoudende lagen kunnen zijn, aangezien ook drogende olie is gevonden met de GC-MS-analyses. Desalniettemin is het lastig te zeggen in welke laag dennenhars, sandarak en carnaubawas zijn gebruikt en welke lagen mengsels zijn van meerdere bindmiddelen. Aangezien deze ingrediënten gebruikt werden in de afwerkingen van traditioneel goudleer, is het waarschijnlijk dat deze stoffen gemengd zijn met schellak om een goudvernis te maken.
Aangezien de uitstulpingen zich grotendeels op het goudkleurig decoratiepatroon voordoen en de vrije vetzuren alleen gevonden zijn in deze afwerking, zouden de vrije vetzuren een bron kunnen zijn voor het ontstaan van de uitstulpingen. Deze vetzuren binden zich namelijk aan metaalionen, waardoor metaalzepen ontstaan die agglomeraten kunnen vormen.
Er zijn verschillende (mogelijke) verklaringen voor de aanwezigheid van de hierboven genoemde vrije vetzuren. De meest logische verklaring is dat de vrije vetzuren afkomstig zijn uit een externe bron ten opzichte van de afwerking van het imitatie-
goudleer. De bron van de vrije vetzuren is namelijk niet in de afwerkingslagen te vinden. De hoeveelheid glycerol is daarvoor te klein.
pigmenten of als siccatief in afwerklagen van traditioneel goudleer kan leiden tot verzeping van vetten uit een leren drager.96
De mogelijkheid dat de vrije vetzuren tijdens het productieproces van imitatie- goudleer zijn toegevoegd is overwogen, net als de mogelijkheid dat de vrije vetzuren in de loop der tijd zijn ontstaan door chemische verandering van de afwerkingslagen. Deze mogelijkheden zijn verworpen, omdat dan een grotere hoeveelheid glycerol aanwezig zou moeten zijn.
Ook de mogelijkheid dat de bijenwas in de afwerking van het imitatie-goudleer de bron is van de vrije vetzuren is overwogen. Bijenwas bevat namelijk een percentage van ongeveer 12% vrije vetzuren.97 Bijenwas is echter aanwezig in de rode achtergrond en het
goudkleurig decoratiepatroon. Er is niet significant meer bijenwas gevonden in het goudkleurig decoratiepatroon ten opzichte van de rode achtergrond. Dit maakt het onwaarschijnlijk dat bijenwas de bron is van de overmaat aan vrije vetzuren.
Een andere overwogen mogelijkheid is dat de vrije vetzuren zijn ontstaan door de hydrolyse van vetten of oliën. Vetten en oliën bestaan uit triglyceriden. Dat zijn
glycerolmoleculen waaraan drie vetzuren verbonden zijn door middel van een ester- verbinding. Door vocht en een verhoogde temperatuur zouden de esterverbindingen in vetten en oliën verbroken kunnen worden, waardoor glycerol en vetzuren vrijkomen. Het ontstaan van een overmaat aan vrije vetzuren wordt in de literatuur over metaalzepen vaak verklaard door de hydrolyse van triglicerides. De hoeveelheid glycerol is ten opzichte van de hoeveelheid vrije vetzuren echter zeer laag. Het is daarom niet waarschijnlijk dat de vrije vetzuren alleen maar zijn ontstaan door hydrolyse van vetten en oliën.
De laatste overwogen mogelijkheid is dat de vrije vetzuren in het goudkleurig decoratiepatroon zijn ontstaan, doordat in de afwerklagen van de goudkleurige decoratie gebruik is gemaakt van aluminiumstearaten als additief. Aluminiumstearaten zijn
metaalzepen die vanaf 1920 veel zijn gebruikt om de viscositeit van olieverf te verhogen en om minder pigmenten aan een olieverf toe te hoeven voegen.98 In de literatuur over
metaalzepen in schilderijen wordt aluminiumstearaten wel genoemd als oorzaak voor het ontstaan van vrije vetzuren, die het ontstaan van metaalzepen in de hand kunnen werken.99
Degradatie van aluminiumstearaten leidt tot het ontstaan van vrije vetzuren.100 Daarnaast
blijkt aluminiumstearaat nauwelijks als puur metaalzeep te worden verkocht door fabrikanten. Enkele percentages (niet meer dan 10%) bestaat uit vrij stearinezuur. Ook wordt soms palmitinezuur aangetroffen als vervuiling van aluminiumstearaten.101 Deze
verklaring zou mogelijk zijn geweest, als er meer stearinezuur ten opzichte van het palmitinezuur was gevonden.
De lijm- of vernislaag is niet geanalyseerd met GC-MS, omdat deze laag moeilijk is te bemonsteren. De laag is namelijk een transparante, dunne laag tussen het leer en de aluminiumfolie. In de toekomst zou onderzoek kunnen worden gedaan naar deze lijm- of vernislaag met ATR-FTIR om de organische samenstelling ervan te achterhalen.
96 Trommer 2012: 133.
97 Rivers en Umny 2003: 166.
98 Tumosa 2011.
99 Burnstock 2006: 177-179.
Conclusie
Deze scriptie ging over het onderzoek naar uitstulpingen op een imitatie-goudleer
kamerscherm uit de eerste helft van de 20e eeuw vanuit diagnostische invalshoek. Doel van
het onderzoek was het karakteriseren van de uitstulpingen en het achterhalen van mogelijke oorzaken van het ontstaan daarvan. Daarnaast is onderzoek verricht naar de toegepaste materialen van het imitatie-goudleer.
De hypothesen voor de karakterisering van de uitstulpingen waren (1.) metaalzepen en (2.) aluminium putcorrosie. Uit de resultaten van het onderzoek is gebleken dat de karakterisering van de uitstulpingen meerduidig en complex is en dat de uitstulpingen waarschijnlijk bestaan uit een combinatie van calcium-carboxylaten, aluminiumcorrosie en -oxidatie en verzeping van vetten. De aanwezigheid van metaalzepen is niet bewezen.
De uitstulpingen doen zich voor op ieder vel imitatie-goudleer. Er zijn
aanwijzingen gevonden dat de uitstulpingen na verloop van tijd onthechten van het leer, waardoor lacunes in de afwerking van het imitatie-goudleer ontstaan. Uit macroscopisch onderzoek is gebleken dat de uitstulpingen zich voornamelijk (98%) op het goudkleurig decoratiepatroon voordoen. Het merendeel (70,4%) daarvan doet zich voor op de opgehoogde contouren van het goudkleurig decoratiepatroon. Na deze observatie is geprobeerd te achterhalen waarom de uitstulpingen zich voornamelijk op het goudkleurig decoratiepatroon voordoen. Uit een vergelijking tussen de samenstelling van de rode achtergrond en het goudkleurig decoratiepatroon bleek dat in het goudkleurig
decoratiepatroon een overmaat van vrije vetzuren (stearine- en palmitinezuren) aanwezig is. Deze vetzuren bleken ook aanwezig te zijn in de uitstulpingen. Mogelijk zijn deze vetzuren afkomstig uit het leer. Het is mogelijk dat de migratie van die vetzuren is ontstaan door anorganische stoffen die voornamelijk aanwezig zijn in het goudkleurig
decoratiepatroon. In de toekomst zou onderzocht kunnen worden welke invloed vocht en temperatuur hebben op de migratie van vetten uit het leer. Daardoor kan een plan voor de preventieve conservering van het kamerscherm worden opgesteld, om het ontstaan van de uitstulpingen te voorkomen.
Met XRD zijn oxidatie- en corrosieproducten van aluminium gevonden. Deze wijzen erop dat er in ieder geval corrosie van aluminium plaatsvindt, en als er
daadwerkelijk boehmiet aanwezig is, kan worden gesteld dat twee van de oorzaken voor het ontstaan van de uitstulpingen waarschijnlijk water en temperaturen boven de 70-90 °C
zijn geweest. Bovendien doet de geschiedenis van het kamerscherm vermoeden dat de
uitstulpingen zijn ontstaan door sterke schommelingen in het klimaat. Het was helaas niet mogelijk om de aanwezigheid van metaalzepen aan te tonen met XRD. Hiervoor zal in de toekomst een XRD-analyse onder een juiste hoek moeten worden gedaan.
Met ATR-FTIR zijn calciumoxalaten gevonden als witte kristallen aan de
oppervlakte van de uitstulpingen, maar ook in de uitstulpingen zelf. De calciumoxalaten zijn vermoedelijk ontstaan door een reactie van het krijt in de afwerkingslagen met
decoratiepatroon bestaat hoofdzakelijk uit schellak. De toplaag van de rode achtergrond bestaat uit een oliehoudende laag. De lijm- of vernislaag op het leer is niet geanalyseerd. Door het ATR-FTIR-onderzoek voort te zetten, zou dit in de toekomst kunnen worden gedaan. Ook zou met deze onderzoeksmethode de organische componenten die zijn gevonden met GC-MS nader gelokaliseerd kunnen worden in de laagopbouw van de afwerking van het imitatie-goudleer.
De gebruikte pigmenten in de rode achtergrond en het goudkleurig decoratiepatroon zijn bariumsulfaat, krijt en een aardpigment. In de rode achtergrond is daarnaast een rode kleurstof aangetroffen. Deze is niet geanalyseerd tijdens het onderzoek. In de toekomst kan dit worden gedaan door HPLC toe te passen.
Een belangrijke factor in het diagnostisch onderzoek naar de uitstulpingen is of het proces van het vormen van de uitstulpingen nog actief is. Een manier om de activiteit van de uitstulpingen in de toekomst te onderzoeken, is door het imitatie-goudleer over een langere periode te monitoren. Dit zou kunnen worden gedaan door jaarlijks een inventarisatie van de uitstulpingen te maken.
Literatuurlijst
Burnstock, Aviva, et al. ‘An Investigation of Water-Sensitive Oil Paints in Twentieth- Century Paintings.’ In: Thomas J.S. Learner, et al. Modern Paints Uncovered. The Getty Conservation Institute, Londen: 2006.
Carden, Marie L. ‘Use of Ultraviolet Light as an Aid to Pigment Identification.’ APT
Bulletin, vol. 23, nr. 3 (1991): 26-37.
Doyle, William. 'Aluminium 2: Hiduminium and RR Aluminium alloys up to 1950.'
Journal of the Historical Metallurgy Society, jrg. 19, nr. 1 (1985): p. 44-47.
Frankel, G. S. ‘Pitting Corrosion of Metals: A Review of the Critical Factors.’ Journal of
the Electrochemical Society, vol. 145 nr. 6 (1998): 2186-2198.
Foley, R. T. En T. H. Nguyen. ‘The Chemical Nature of Aluminum Corrosion: V. Energy Transfer in Aluminum Dissolution.’ Journal of the Electrochemical Society, Maart (1982): 464-467.
Galvele, J. R. ‘Transport Processes and the Mechanism of Pitting of Metals.’ Journal of the Electrochemical Society, 123 (1976): 464-474.
González, J. A., M. Morcillo, E. Escudero, V. López, E. Otero. 'Atmospheric Corrosion of Bare and Anodized Aluminium in a Wide Range of Environmental Conditions. Part I: Visual Observations and Gravimetric Results.' Surface and Coatings Technology, 153 (2002): 225-234.
Hermans, Joen J. et al. ‘The synthesis of new types of lead and zinc soaps: A source of information for the study of oil paint degradation.’ In: In J. Bridgland (Ed.). ICOM-CC
17th Triennial Conference Preprints, Melbourne, 15-19 September 2014 (p. art. 1603).
Paris: International Council of Museums.
(Verwijzing in tekst: Hermans 2014 (a))
Hermans, Joen J. et al. ‘The molecular structure of three types of long-chain zinc(II) alkanoates for the study of oil paint degradation.’ Polyhedron nr. 81 (2014): 335-340. (Verwijzing in tekst: Hermans 2014 (b))
Heesters, J.H.P. Vier eeuwen behang: de geschiedenis van de wandbespanning in
Nederland. Delfste Universitaire Pers, Delft: 1988.
‘History of Aluminum.’ The Aluminum Association. De officiële website van The Aluminum Association. Laatst bezocht: 20 juni 2016. Bron:
Keijzer, Matthijs de. ‘Analytical Research on Dated Seventeenth and Eighteenth Century Dutch Gilt and Decorated Leather.’ Interim Meeting Working Group “Leather and Related
Materials” Post-Prints (1998): 12-15.
Keijzer, Matthijs de en Pieter Keune, Pigmenten en bindmiddelen: restauratie
schildertechnieken. Stichting Nationaal Restauratie Centrum, Amsterdam, 2005.
King, Frank. 'Aluminium 1: 1900-1950.' Journal of the Historical Metallurgy Society, jrg. 19, nr. 1 (1985): p. 39-43.
Kite, Marion en Roy Thomson. Conservation of Leather and Related Materials. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2004.
Koldeweij, Eloy F. Druckmodel für Goldledertapeten/Printing Moulds for Gilt Leather. Essen: Kunsthandel Glass, 2004.
Maier, Helmut. ‘’New Age Metal’ or ‘Ersatz’?’ Technological Uncertainties and Ideological Implications of Aluminium up to the 1930s.’ Icon, vol. 3 (1997): 181-201. Marion, Kite, Roy Thomson. Conservation of Leather and Related Materials. Amsterdam: Butterworth-Heinemann, 2006.
‘Manufacturing History: Aluminium Foil Rolling – Thinner, Faster, Wider.’ European
Aluminium Foil Association e.V. Officiële website van de EAFA. Laatst bezocht: 20 juni
2016. Bron: http://www.alufoil.org/manufacturing-history-aluminium-foil-rolling-thinner- faster-wider.html.
McCafferty, E. ‘Sequence of Steps in the Pitting of Aluminum by Chloride Ions.’
Corrosion Science, nr. 45 (2003): 1421-1438.
Monico, Letizia, et al. ‘Non-invasive identification of metal-oxalate complexes on polychrome artwork surfaces by reflection mid-infrared spectroscopy.’ Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 116 (2013): 270–280.
Morris, Peter J. T. En Anthony S. Travis. ‘A History of the Internation Dyestuff Industry.’
American Dyestuff Reporter, vol. 81, nr. 11 (1992). Website: Colorants History. Laatst
bezocht: 29 augustus 2016. Bron:
http://colorantshistory.org/HistoryInternationalDyeIndustry.html.
Munnig Schmidt, E. ‘Het is niet alles goud wat er blinkt: goudleer, de wandbekleding uit de 17de en 18de eeuw.’ Jaarboekje van het Oudheidkundig Genootschap (2005): p. 73-80. Newman, Roger. ‘Pitting Corrosion of Metals.’ The Electrochemical Society Interface, Lente (2010): 33-38.
Richards, Joseph Wiliams. Aluminium: Its History, Occurrence, Properties, Metallurgy
and Applications, Including Its Alloys. Philadelphia: H.C. Baird & co., 1890.
Rivers, Shayne en Nick Umney. Conservation of Furniture. Butterworth-Heinemann, Amsterdam: 2003.
Rosado, T., et al. ‘Oxalate biofilm formation in mural paintings due to microorganisms: a comprehensive study.’ International Biodeterioration & Biodegradation, 85 (2013): 1-7. Sabbioni, Cristina en Giuseppe Zappia. ‘Oxalate Patinas on Ancient Monuments: the Biological Hypothesis.’ Aerobiologia, 7 (1991): 31-37.
Scholten, Fritz, Eloy F. Koldeweij. Goudleer: Kinkarakawa: De geschiedenis van het
Nederlands goudleer en zijn invloed in Japan. Zwolle: Waanders, 1989.
Schulze, Andreas. Goldleder zwischen 1500 und 1800: Herstellung und Erhaltung. Dresden: Arbeitsheft 17 des Landesamtes für Denkmalpflege Sachsen, 2011.
Selwyn, Lindsie. Metals and Corrosion: A Handbook for the Conservation Professional. Ottawa: Canadian Conservation Institute, 2004.
Stoner, Hill en Rebecca Rushfield. The Conservation of Easel Paintings. New York: Routledge, 1991.
Szklarska-Smialowska, Zussana. ‘Insight into the Pitting Corrosion Behavior of Aluminum Alloys.’ Corrosion Science, vol. 33, nr. 8 (1992): 1193-1202.
Szklarska-Smialowska, Zussana. ‘Pitting Corrosion of Aluminum.’ Corrosion Science nr. 41 (1999): 1743-1767.
Thümmler, Sabine en Caroline Eva Gerner. Goldrausch: Die Pracht der Goldledertapeten. Kassel: Hirmer Museumslandschaft Hessen Kassel, 2006.
Trommer, B., A. Schulze en H. Francke. ‘Lubrication of Ancient Leather – Imperative or Impossibility?’ ICOM-CC Leather and Related Materials Work Group, Postprints of the
10th Interim Meeting, 2012.
Tumosa, Charles S. ‘A Brief History of Aluminum Stearate as a Component of Paint.’
Waac Newsletter, September 2001, Vol. 23 nr. 3. URL: < http://cool.conservation- us.org/waac/wn/wn23/wn23-3/wn23-304.html > Laatst bezocht: 20 juni 2016. Umney, Nick en Shayne Rivers. Conservation of Furniture. Oxford: Butterworth- Heinemann, 2003.
Vargel, Christian. Corrosion of Aluminium. Elsevier Ltd., Amsterdam: 2004.
Welsh, Frank S. ‘Architectural Metallic Finishes in the Late 19th and Early 20th Centuries: The Great Imitators: Aluminum and Bronze.’ In: The Interior’s Handbook for Historic
Bijlagen
Bijlage I: Engelse samenvatting
Bijlage II: Overige foto’s microscopisch onderzoek Bijlage III: Analyse laagopbouw bies
Bijlage IV: Spectra SEM-EDX Bijlage V: Spectra XRD Bijlage VI: Spectra ATR-FTIR Bijlage VII: Resultaten GC-MS