Dia 1 Deze titel heb ik vorig jaar gebruikt voor mijn masterscriptie en gebruik ik vanmiddag weer omdat ik jullie iets wil vertellen over dat onderzoek naar de lichtechtheid en identificatie van metaalzout-beitsen.
Dia 2 ! Het onderzoek heb ik dus uitgevoerd in het kader van mijn masterscriptie. En daarbij heb ik samengewerkt met onderzoekers van het voormalige ICN. Uiteraard kan ik in de komende 20 minuten niet mijn hele onderzoek presenteren maar ik zal met name de verrassende waarnemingen die ik tijdens het onderzoek gedaan heb, laten zien. Eerst even kort de context van het onderzoek naar de lichtechtheid en identificatie van metaalzout-beitsen op eikenhout. - Een veel voorkomende restauratiebehandeling is het op kleur brengen van aangevuld hout en de bekende uitdaging daarbij is ervoor te zorgen dat het verkleuringsproces zo veel mogelijk lijkt op dat van het aangrenzende, originele hout. Helaas verkleurd het aangevulde gedeelte in de loop der tijd meestal anders dat het originele hout en is de restauratie na verloop van tijd weer zichtbaar. Dit fenomeen kennen we allemaal. - Tijdens de opleiding hebben leren we dat er verschillende manieren zijn om hout op kleur te brengen en dat waterbeitsen, spiritusbeitsen en chemische beitsen materialen zijn die hier vaak voor gebruikt worden. Onder chemische beitsen versta ik de metaalzout-beitsen, dus de in water oplosbare metaalzouten zoals bv kaliumdichromaat, kaliumpermanganaat en ijzersulfaat. We hebben geleerd dat met behulp van chemische beitsen een bestendige manier van kleuren bereikt wordt. Deze kleuring is nauwelijks ongedaan te maken omdat metaalzout-beitsen moeilijk tot niet oplosbaar zijn na het aanbrengen op het hout, daarom worden zij vaak als basislaag aangebracht. Op deze basislaag kunnen vervolgens de water- en spiritusbeitsen gebruikt worden om een gewenste kleur te bereiken. - Na het bestuderen van de literatuur en na wat rondvragen bij meubelrestauratoren kwam ik op de volgende aanname: Metaalzout-beitsen zijn het meest stabiel en lichtecht in vergelijking met water- en spiritusbeitsen, daarom worden zij vandaag de dag nog regelmatig gebruikt voor het op kleur brengen en retoucheren. - In mijn onderzoek heb ik gekeken naar hoe het met deze lichtechtheid van metaalzout-beitsen gesteld is en of deze beitsen ook aangetoond kunnen worden aan de hand van spottesten.
Dia 3 Tijdens het onderzoek heb ik mij beperkt tot de 3 hier genoemde metaalzoutbeitsen. Kaliumdichromaat, kaliumpermaganaat en ijzersulfaat zijn metaalzouten die opgelost in water een chemische beitsen vormen. - Chroom en Mangaan zijn elementen die in de loop van de 18e eeuw werden ontdekt maar pas halverwege de 19e eeuw hun weg vinden naar het hout en in de vorm van Kaliumdichromaat en kaliumpermanganaat tot chemische beitsen werden verwerkt. IJzersulfaat daarentegen werd al in de 15e eeuw als beits toegepast. - De werking van een metaalzout-beits wordt toegeschreven aan een chemisch proces. De aanwezigheid van looistoffen in het hout speelt hierbij een belangrijke rol. Metaalzout-oplossingen dringen namelijk diep in de celstructuur van het hout en hebben daarbij een gelijke verdeling over het vroeghout en het laathout. Onder invloed van licht en zuurstof wordt het zure gedeelte van een metaalzout losgemaakt. Er blijft nu een metaaloxide over en dit metaaloxide gaat een verbinding aan met de in het hout aanwezige looistoffen. Het gevormde ‘metaaloxide-looistof complex’ slaat vervolgens neer op en in de houtvezel. Hierdoor krijgt het hout een specifieke kleur. Zoals we weten is de aanwezigheid van looistoffen in hout afhankelijk van de houtsoort. Op houtsoorten met weinig tot geen looistoffen hebben metaalzoutoplossingen dus ook geen effect.
Dia 4 Om de lichtechtheid van de metaalzout-beitsen te onderzoeken heb ik testmateriaal gemaakt dat zowel op een kunstmatige manier als op een natuurlijke manier verouderd is, en met veroudering bedoel ik een lichtveroudering.
Dia 5 Het testmateriaal dat kunstmatig verouderd is zien we hier: Voor elke beits is een paneeltje gemaakt waar stukjes eiken op zijn aangebracht. Omdat op meubelen meestal een afwerking is aangebracht zijn twee veel voorkomende afwerkingen meegenomen, namelijk was en schellak. Dus op een paneeltje hebben we een stukje onbehandeld eiken, hier kaliumdichromaat zonder afwerking, daaronder kaliumdichromaat met was en onderaan kaliumdichromaat met schellak. En zo ook voor kaliumpermanganaat en ijzersulfaat. Zoals ik al eerder vertelde zijn de gekozen beitsen volgens de literatuur & restauratoren stabiel en lichtecht. De verwachting was dan ook dat er geen ernstige verkleuring op deze testpaneeltjes te zien zou zijn. Omdat ik, tijdens het onderzoek, uitging van de aanname dat de metaalzout-beitsen lichtechter zijn dan de water- en spiritusbeitsen wilde ik die beitsen ook een lichtveroudering laten ondergaan. Helaas was er niet voldoende plek in het apparaat van de Xenotest dus heb ik testpaneeltjes thuis voor het raam gezet.
Dia 6 Dit paneel bevat dezelfde 3 metaalzout-beitsen die we zojuist ook zagen en ook weer met en zonder afwerking. En in de eerste kolom is het onbehandelde eiken weer als controle meegenomen.
Dia 7 Daarnaast heb ik een paneeltje gemaakt met 3 waterbeitsen van Clou en 3 spiritusbeitsen van Orasol. Deze paneeltjes hebben in totaal 3 maanden voor het raam gestaan en om de twee weken heb ik een visuele waarneming genoteerd.
Dia 8 - Door middel van de zo gehete Xenotest zijn de eerste paneeltjes die ik liet zien onder gecontroleerde omstandigheden belicht. Er werd een daglicht achter glas situatie gesimuleerd. De lichtveroudering bestond uit acht stappen waarbij uiteindelijk een simulatie van ± 32 jaar museumbelichting werd bereikt. Na elke stap zijn kleurmetingen met een spectrofotometer gedaan om kleurveranderingen te registreren. De spectrofotometer was zodanig ingesteld dat een kleur werd gemeten zoals deze door de mens wordt waargenomen. Hierbij is dus ook rekening gehouden met een het onregelmatige en heterogene oppervlak van hout. En omdat hout een onregelmatig oppervlak heeft zijn alle kleurmetingen in drievoud uitgevoerd waar vervolgens het gemiddelde van genomen is. - Deze metingen hebben een kleine 5000 getallen opgeleverd die omgezet zijn in grafieken en diagrammen. De zogenaamde Lab-plotdigrammen en Delta-E curves.
Dia 9 Nee, jullie hoeven niet te schrikken want dit wordt geen schei- en natuurkunde les. ik zal jullie niet lastig vallen met de vele grafieken en diagrammen die gemaakt zijn en ook niet met de formules die ik binnen dit onderzoek gebruikt heb. Daar heb ik nu niet genoeg tijd voor en ik denk dat het niet ten goede komt aan de opzet van mijn verhaal en eigenlijk alleen maar 'schadelijk' zou zijn voor deze presentatie ;) Voor wie wel heel graag met deze getallen en grafieken wil stoeien, mijn scriptieverslag met alle resultaten is te vinden in de RCE bibliotheek in Amsterdam en op mijn website. Nu wil ik alleen met woorden vertellen en met beeldmateriaal laten zien wat mijn bevindingen zijn geweest.
Dia 10 Zoals ik al zei zijn de resultaten verkregen door testpaneeltjes een kunstmatige en natuurlijke lichtveroudering te laten ondergaan. Tijdens elke belichting is een gedeelte van het hout afgedekt zodat steeds een vergelijking gemaakt kon worden tussen het hout dat belicht werd en het gedeelte dat onbelicht bleef. Wat heb ik waargenomen??? - Het eiken is verdonkerd, dit was geheel volgens verwachting aangezien het algemeen bekend is dat eiken donkerder wordt naarmate het ouder wordt. - Een afwerking blijkt een beschermende functie tegen lichtveroudering te hebben. Ook dit is niet onbekend, want uit ervaring weten we dat schellak een UV-werende werking heeft en de onderliggende beits dus voor een deel beschermd. - Maar wat mij opviel was dat de chemische beitsen die met de Xenotest verouderd waren wel degelijk een verkleuring lieten zien en dat had ik dus niet verwacht.
Dia 11 Hier zien we het testmateriaal van het experiment met de Xenotest waarbij het gebied binnen de rechthoeken wel belicht werd en de rest er omheen werd afgedekt en is dus onbelicht gebleven. In de rechthoeken zien we inderdaad de verdonkering van het eikenhout. En we zien ook dat de metaalzoutbeitsen allemaal een verkleuring laten zien. Kaliumdichromaat is lichter geworden, dit geldt ook voor kaliumpermanganaat. En bij het ijzersulfaat is ook een verkleuring te zien, het is namelijk geler geworden. Uit de grafieken, die ik gemaakt heb, viel op te maken dat deze beitsen al na enkele stappen van de Xenotest een duidelijk waarneembare verandering lieten zien. De belichting komt overeen met ongeveer 2 tot 4 jaar museumbelichting. Hier moet ik wel even benadrukken dat het om een kunstmatige lichtveroudering gaat en factoren als luchtvochtigheid en temperatuur niet meegenomen zijn. Maar tijdens mijn experiment was bij kaliumdichromaat en kaliumpermanganaat na ± 2 jaar museumbelichting al een verkleuring te zien en bij ijzersulfaat na ± 4 jaar. Tevens bleek ook uit de grafieken dat kaliumdichromaat en kaliumpermanganaat op een bepaald moment zo verbleekt zijn dat het donker geworden eiken erdoorheen komt en daarmee dus de kleur die je ziet gaat bepalen. In het geval van ijzersulfaat wordt dit als een vergeling zichtbaar. Na deze waarnemingen vroeg ik mij meteen af: “Maar hoe zit het dan met de water- en spiritusbeitsen?” Voor een antwoord hierop moest ik terugvallen op het thuisexperiment.
Dia 12 De resultaten van het thuisexperiment komen, voor het testpaneel met de metaalzout-beitsen, overeen met wat ik zojuist heb laten zien. Het eiken wordt donkerder, de afwerking heeft een beschermende functie en de metaalzoutbeitsen laten een verkleuring zien. Maar... Ik zag dat de metaalzout-beitsen eerder verkleurden dan de waterbeitsen van Clou en spiritusbeitsen van Orasol, en dus niet later zoals ik verwacht had. Omdat deze paneeltjes thuis voor het raam hebben gestaan is de belichting niet onder gecontroleerde omstandigheden uitgevoerd en zijn er geen kleurmetingen gedaan. Daarom kan ik over de mate van verkleuring geen uitspraak doen. Maar de verkleuringen waren echter wel duidelijk en visueel waarneembaar. Wat ik zag was dat de metaalzout-beitsen na ± 5 weken een net waarneembare verkleuring lieten zien, voor de waterbeitsen was dat na ± 7 weken en voor de spiritusbeitsen na ± 11 weken. Tijdens dit experiment waren de metaalzout-beitsen dus minder lichtecht dan de water- en spiritusbeitsen. Omdat ik dit thuisexperiment als extraatje heb gedaan heb ik helaas geen beeldmateriaal om jullie de verkleuringen duidelijk te laten zien, maar ik hoop dat jullie mijn waarnemingen willen geloven.
Dia 13 - De conclusie van dit gedeelte van mijn onderzoek luidt dus als volgt: metaalzout-beitsen lijken minder lichtecht dan de hedendaagse, commercieel verkrijgbare water- en spiritusbeitsen. - Hoe verhoudt dit zich tot de literatuur? De literatuur die ik heb gelezen tijdens het vooronderzoek blijkt zich met name te richten op recepten van water- en spiritus beitsen tot de jaren '50 van de twintigste eeuw. Ook recente literatuur verwijst met name naar bronnen die ouder zijn dan 60 jaar. Uiteraard is de ontwikkeling van commercieel verkrijgbare beitsen in de afgelopen 60 jaar doorgegaan, vermoedelijk resulterend in eindproducten met een grotere lichtechtheid. De samenstelling van de commercieel verkrijgbare beitsen is eigenlijk altijd onbekend. Het is echter aannemelijk dat deze beitsen toevoegingen als UV stabilisatoren bevatten. De samenstelling van de metaalzout-beitsen die ik gebruikt heb zijn in de loop der decennia uiteraard niet veranderd omdat de chemische structuur van een metaalzout hetzelfde blijft. - Of de moderne, commercieel verkrijgbare water- en spiritusbeitsen van nu een grotere lichtechtheid hebben dan die van 60 jaar geleden en of ze daarmee de metaalzout-beitsen overtreffen kan aan de hand van mijn onderzoek niet helemaal bevestigd worden. Maar de resultaten wijzen wel in die richting en daarom is, naar mijn idee, verder onderzoek dan ook noodzakelijk.
Dia 14 - Ik wil het nog even kort over de identificatie van metaalzout-beitsen hebben. Want binnen mijn onderzoek heb ik ook de vraag gesteld of metaalzout-beitsen op hout aangetoond kunnen worden dmv spottesten. - Met behulp van allerhande fancy apparatuur kunnen we tegenwoordig veel materialen en zelfs losse elementen aantonen en identificeren. Maar wat kan je doen als je geen toegang hebt tot al die machines en toch iets over een toegepaste beits op een meubel wil weten. Ik heb tijdens mijn onderzoek een poging gedaan om spottesten te ontwikkelen voor metaalzout-beitsen. - Met behulp van een microchemische analyse, oftewel een spottest, kunnen metaal-elementen aangetoond worden. Een voorbeeld van zo’n test kennen de meeste van jullie wel, denk maar aan de vele crime-scene series waarin ze met een wattenstaafje over een bloedvlek gaan en waar een vloeistof op gedruppeld wordt en vervolgens wordt het dan knal roze. Een meubel kan als een crime-scene gezien worden, alleen hebben we dan te maken hebben met beitsen die diep in het hout zijn gedrongen en niet zomaar op een wattenstaafje over te brengen zijn. Daarom heb ik bestaande testen met zogenaamd indicatorpapier aangepast zodat ze direct op het hout uitgevoerd kunnen worden.
Dia 15 Een van de testen die ik heb aangepast is voor het aantonen van de aanwezigheid van chromaten. De test is ontwikkeld op het referentiemateriaal met de metaalzout-beits Kaliumdichromaat dat ik al eerder heb laten zien. De test werkt zowel op de verouderde als op de onverouderde beits. Deze test is eenvoudig uit te voeren en je hebt alleen Chroom-indicator papier, waterstofperoxide, ammonia en salpeterzuur nodig. Het gaat als volgt in zijn werk: Een afwerking op het te testen oppervlak moet eerst verwijderd worden. Dan wordt een druppel van de waterstofperoxide-ammonia-oplossing op het oppervlak gedaan en deze blijft 10 min zitten. Er ontstaan kleine luchtbelletjes en de in het hout gedrongen elementen worden in de oplossing gebracht. Vervolgens neemt een stukje chroom-indicatorpapier de druppel op wordt een druppel 7% salpeterzuur op het natte papier aangebracht. Het resultaat is direct zichtbaar. Als er chromaten aanwezig zijn ontstaat er een diepe roze kleur en bij afwezigheid blijft het papier wit. Een zwak positief resultaat geeft een licht roze kleur.
Dia 16 Een spottest voor het aantonen van ijzer wordt ook in de papierwereld gebruikt, om ijzer-ionen van de ijzergallus inkt aan te tonen en is heel eenvoudig. Deze test heb toegepast op de testpaneeltjes met de verouderde en onverouderde ijzersulfaat-beits. Voor deze spottest zijn helemaal geen chemicaliën nodig. Het indicator papier voor ijzer en gedemineraliseerd water zijn de twee benodigdheden. Het werkt als volgt: Een aanwezige afwerklaag wordt wederom verwijderd en er wordt een druppel water op het hout geplaatst. Het overtollige water wordt afgevloeid met een tissue en het indicatorpapier wordt op het vochtige oppervlak gelegd. Dit wordt afgedekt met een stukje melinex of plastic folie en het geheel wordt 30 seconden met een vinger aangedrukt. Vervolgens is het resultaat zichtbaar. Bij een roze kleur zijn er ijzer-ionen aanwezig en bij een negatief resultaat blijft het papier wit.
Dia 17 Als eindconclusie van deze presentatie kan ik het volgende zeggen: Ten eerste wijzen de testen met de lichtveroudering er op dat metaalzout-beitsen minder lichtecht lijken te zijn dan de hedendaagse water- en spiritusbeitsen. Hier moet echter meer onderzoek naar gedaan worden maar ik hoop dat ik jullie met mijn verhaal aan het denken heb gezet over de toepassing en het gebruik van deze beitsen in de toekomst. Ten tweede heb ik voor de identificatie van chromaten en ijzer-ionen twee eenvoudige spottesten ontwikkeld die met de inhoud van het gootsteen kastje van een restaurator redelijk eenvoudig uitgevoerd kunnen worden.
Dia 18 Tot slot wil ik deze mensen bedanken voor hun hulp tijdens mijn onderzoek.
