Kleurrijk onderzoek

(1)

(2)

Kleurrijk onderzoek

Ontwikkelingen in kleurstofonderzoek

Maarten van Bommel

M.van.Bommel@cultureelerfgoed.nl

(3)

Waarom kleurstofanalyse?

Kunsttechnologisch onderzoek - Geschiedenis

- Makelij - Datering

Oorspronkelijke verschijningsvorm - Kleur

- Receptuur - Verandering Prognose

- Hoe gedraagt het object zich in de toekomst

3

Multi-/Inter- Disciplinair Onderzoek

(4)

Natuurlijke versus Synthetische kleurstoffen

Natuurlijke kleurstoffen

- Beperkte set kleurstoffen - Variabele samenstelling - Complexe receptuur

- Beperkte historische bronnen

4

Koptisch Indigo Wou Meekrap

Van Gogh’s wol

12 verschillende synthetische kleurstoffen

Synthetische kleurstoffen - Duizenden mogelijkheden - Vaak complexe mengsels - Eenvoudiger receptuur

- Teveel historische bronnen

(5)

Analytisch onderzoek

Niet destructief - FORS

- Raman

Micro destructief - Raman en SERS - HPLC-PDA

- UHPLC-PDA

- LC-MS (toekomst)

5

(6)

6

Collectie RCE, ± 800 natuurlijke ± 5000 synthetische

± 150 Monsterboeken

Referentie materialen zijn cruciaal

(7)

FORS: Fibre optic reflectance spectrometry

Vezeloptiek 200-1100 nm Snelle techniek

7

(8)

FORS, Blauw(-groen) marqueterie

8

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00

0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00

Wavelength (nm)

Reflectance (%)

M1,BG la 6 M2,BG la 6 M2,BG la 1 M1,B blad M2,B blad M4,B blad Wood5 bloem Wood11 bloem

J.J. Boonstra e.a., Marquetry, Past and Present, 2nd Scandinavian Symposium on Furniture Technology & Design (2007) 142

(9)

FORS, Blauw(-groen) marqueterie

9

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00

Wavelength (nm)

Reflectance (%) M1,BG drawer 6

M4,B Desk Wood5 Flower

J.J. Boonstra e.a., Marquetry, Past and Present, 2nd Scandinavian Symposium on Furniture Technology & Design (2007) 142

(10)

Raman microscoop en optische vezel

Met microscoop kunnen we kristalviolet identificeren op een enkele vezel en eosine in verfmonster (dwarsdoorsnede)

10

Laser: 785 nm Diode laser (pulsed) CCD detector

Microscoop:

Objective: 50X Spot size: 20 µm Optische vezel:

Spot size: 2 mm

Measuring distance: 7 mm

(11)

Raman spectroscopie: flow chart

Pure kleurstoffen gaan goed, kleurstoffen op drager is lastiger SERS: Voor diegene die geen direct signaal geven

11

acidic Xanthene with

halogen

or

Xanthene without halogen

950 basic

Y

N 1490 S-M

1050 ± 10 1175 ± 15

or

1640 1175 ± 15

1660 1210

Aminoketon [basic]

Indigoid [acidic]

N

Y 1450-1380 N

1200-1130 N

basic 450

500

Thiazine [basic]

Y

1594 1544

Diphenylmethane [basic]

N

Y

N

Diazo/ Monoazo

1050

acidic Y

N N

Nitro [acidic]

Y 865-830

1150 1355-1340

1580 1620-1610

1180 ± 15 1380-1250 N

Triarylmethane Y

1050

acidic Y basic N

S. de Groot e.a, Poster (2009) IRUG meeting

(12)

HPLC monstervoorbewerking

Textiel monsters (0,5-1 cm):

- Eerst extractie met DMSO, 10 min, 80°C

- Restmonster extractie met zoutzuur, 10 min, 100°C - Droogdampen

- DMSO fractie wordt toegevoegd om op te lossen - Injectievolumes varieert van 0.1 tot 5 µl

Pigment monsters (<50 um):

- Idem, zonder DMSO stap Kleurstofklassen

- Kuipkleurstoffen - Directe kleurstoffen - Beitskleurstoffen

- Zure synthetische kleurstoffen - Basische synthetische kleurstoffen

12

(13)

HPLC-PDA, natuurlijke kleurstoffen

Luna C₁₈ column, 150 x 2 mm, 35°C Gradiënt met water, methanol en 0,5%

fosforzuur

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

0 5 10 15 20 Retentie tijd (min) 25 30 35

Absorption at 254 nm (AU)

dc II dc IV

dc VII

Flavokermeszuur

Kermeszuur

Karmijnzuur

(14)

HPLC-PDA, natuurlijke kleurstoffen

Absorptie (AU)

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18

Golflengte (nm) 300 400 500 600

224.7 276.7

310.0

496.7

Karmijnzuur

Absorptie (AU)

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Golflengte (nm) 300 400 500 600

224.7 276.7

310.0

491.8

Onbekende (dcIV)

(15)

HPLC-PDA, basische kleurstoffen

15

A bs or pt ie bi j 540 nm (A U )

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

Retentietijd (min)

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 Luna C₁₈ column,

150 x 2 mm, 35°C Gradiënt met water, methanol en 0,5%

fosforzuur

11.042 13.121 14.520 15.663

Fuchsine

Componenten 1 tot 4

(16)

HPLC-PDA, zure kleurstoffen

16

Absorptie bij 495 nm (AU)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35

Retentietijd (min)

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00

24.24522.048 32.143 37.632

Luna C₁₈ column, 150 x 2 mm, 35°C Gradiënt met water, methanol en 0,5%

fosforzuur

(17)

HPLC-PDA, zure kleurstoffen

17

Luna C₁₈ column,

150 x 2 mm at 35°C Gradiënt met water,

methanol en 0,5 mM TBA

Absorptie bij 495 nm (AU)

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70

Retentietijd (min)

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00

Cochineal red A

19.669 20.572 21.941 26.200

Ponceau RR

Ponceau RR equivalent

10x lagere concentratie!

M. R. van Bommel e.a., Journal of Chromatography A, 1157 (2007) 260–272.

(18)

UHPLC

18 A. Serrano et.al., J. Chrom. A (2013), in press, available online Luna

C18 150 x 2 mm 3 µm

BEH-Shield C18 150 x 2 mm 1,7 µm

(19)

UHPLC

19 A. Serrano et.al., J. Chrom. A (2013), in press, available online Luna

C18 150 x 2 mm 3 µm

BEH-Shield C18 150 x 2 mm 1,7 µm

(20)

Onderzoek natuurlijke kleurstoffen

20

Hallstatt textiel Uit zoutmijn

Bronstijd en ijzertijd Zeer grote collectie

R. Hofmann-de Keijzer e.a. British Archaeological Report, international series 1351 (2005) 55-72.

(21)

Onderzoek natuurlijke kleurstoffen

21

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

0 5 10 15 20 25 30 35

Retentietijd (min)

Absorption at 254 nm (AU)

injectie piek

luteolin

apigenin

indigotin

??

(22)

Onderzoek natuurlijke kleurstoffen

22

-Lastige identificatie

-Mogelijke degradatie producten -Mogelijk lokale planten gebruikt

Echter

- 75% van de textiel blijkt geverfd - Veel kleurstoffen geïdentificeerd

(23)

Onderzoek synthetische kleurstoffen

Studie naar

- Productie en handelsroutes - Receptuur

- Chemie - Analyse

- Degradatiemechanismen - Case studies

- ± 75 studies

- Na 20-30 jaar geen

natuurlijke kleurstoffen meer

23

William Henry Perkin (1838 – 1907)

N

N CH₃

CH₃

HN NH₂

CH₃

+}(SO₄) _1/2 +

_

Mauveine

Fashion on Paris, 1857

(24)

Verouderingsproblematiek

Voorbeelden

24

Émile Bernard

Bretonse vrouwen(± 1892) Wol op katoen, 78 x 61 cm Van Gogh museum

M. R. van Bommel et.al, Triennial meeting of ICOM-CC The Hague (2005) 969-977.

(25)

Verouderingsproblematiek

Voorbeelden

25

Émile Bernard

Bretonse vrouwen(± 1892) Wol op katoen, 78 x 61 cm Van Gogh museum

Cochenille rood A Ponceau 2R

Indigokarmijn

Methylviolet Fuchsine

Pikrinezuur

M. R. van Bommel et.al, Triennial meeting of ICOM-CC The Hague (2005) 969-977.

(26)

Verouderingsproblematiek

The garden of Daubigny

Vincent van Gogh 1853-1890 Auvers-sur-Oise, June 1890 Oil on canvas, 50.7 x 50.7 cm F 765, Van Gogh Museum

Roze achtergrond

M.R. van Bommel et.al., Art Matters (2005) Vol 3, 111-137.

(27)

Reconstructieonderzoek, Piet Kramer

Doel:

- Beter begrip van de oorspronkelijke verschijningsvorm - Beter begrip van receptuur

- Als model voor analyse

27 Foto’s: Ron Kievit Collectie Stedelijk Museum Diamantgroen

Nigrosine Oranje II

Methylviolet

(28)

Reconstructieonderzoek, Piet Kramer

Doel:

- Beter begrip van de oorspronkelijke verschijningsvorm - Beter begrip van receptuur

- Als model voor analyse

28 Foto’s: Ron Kievit Collectie Stedelijk Museum Diamantgroen

Nigrosine Oranje II

Methylviolet

(29)

Reconstructies

29 M.R. van Bommel and E. Fantini, e-PRESERVATION Science 10 (2013) 50-58.

(30)

Reconstructies

(31)

Reconstructies

(32)

Reconstructies

(33)

Reconstructies

(34)

Degradatie onderzoek

Doel:

- Beter begrip van degradatiemechanismen en identificatie van degradatieproducten

- Beter begrip van de oorspronkelijke verschijningsvorm Als modelstof: Kristalviolet

- In oplossing

- Op papier (toegepast als inkt) - Op textiel

- Als organisch pigment

Veroudering o.i.v licht m.b.v. een UV lamp en micro-fading

D. Confortin et.al., Journal of Physics: Conference Series Volume 231 (2010) 1-9. 34

(35)

13 14 15 16 17 18 19 20 21 0,0

0,5 1,0 1,5

14 15 16 17

0,00 0,01 0,02

intensity/a.u.

retention time/ min

Crystal Violet ACROS before UV Crystal Violet ACROS after 52h UV Crystal Violet ACROS after 100h UV

intensity/a.u.

retention time/ min

35

- Degradatieproducten zijn

geïdentificeerd (met hulp van UvA) - Veroudering in oplossing is

representatief

- Inzicht in kleurverandering

- Inzicht in oorspronkelijk uiterlijk Uitbreiden naar andere kleurstoffen!!

Degradatie onderzoek

D. Confortin et.al., Journal of Physics: Conference Series Volume 231 (2010) 1-9.

(36)

Analytische ontwikkelingen

Koppelen UPLC met Massaspectrometrie - QTOF-2, gift van AMOLF

36

Verbetering Raman en SERS - Toepassing op objecten

(37)

Met dank aan..

Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed

Matthijs de Keijzer, Han Neevel, Suzan de Groot, Ron Kievits Promovendi en studenten

Ana Serrano, Daria Confortin, Loes Vermei, Art Ness Proaño Giabor, Kasper van Duin, Naomi Koops, Yannick Brand, Erik van

Hensbergen, Wanda Mangkudidjaja Collaborators

Regina Hofmann-de Keijzer, Jaap Boonstra, CHARISMA partners, van Gogh museum, Rijksmuseum Amsterdam,museum of

Philadelphia, paleis ‘t Loo en heel veel anderen…

37

(38)

www.cultureelerfgoed.nl

38