Projekt 38807/01

Understanding the impact in relative humidity fluctuations on the stability of poruos underbound paint layers

Projektdurchf├╝hrung

Technische Hochschule K├Âln CICS - Institut f├╝r Restaurierungs- und Konservierungswissenschaften Fakult├Ąt f├╝r Kulturwissenschaften
Ubierring 40
50678 K├Âln
Telefon: +4922182753134

Zielsetzung

Im September 2022 hat der Deutsche Museumsbund eine "Empfehlung zur Energieeinsparung durch die Einf├╝hrung eines erweiterten Klimakorridors bei der Museumsklimatisierung " ver├Âffentlicht. In dieser wird empfohlen, einen gro├čz├╝gigeren Klimakorridor bei der Museumsklimatisierung zuzulassen und damit die bisher eng gefassten Sollwerte f├╝r Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit unter bestimmten Bedingungen auszuweiten.

Der empfohlene Klimakorridor sieht einen Temperaturbereich von 18┬░C-26┬░C (max. +/-2 ┬░C innerhalb von 24h) und einen Luftfeuchtigkeitsbereich von 40-60% (max. +/- 5 Prozentpunkte innerhalb von 24h) vor.

Aktueller Anlass f├╝r die Empfehlung war die drohende Energieknappheit und insbesondere das Ziel, den CO2-Fu├čabdruck von Museen als ├Âffentliche Institutionen zu reduzieren und damit nachhaltig zum Klimaschutz beizutragen.

Obwohl dieser erweiterte Klimakorridor f├╝r viele Materialien in Museumssammlungen vermutlich unbedenklich ist, erfordert die Risikobewertung f├╝r besonders klimaempfindliche Materialien zus├Ątzliche Untersuchungen. Zu dieser Risikobewertung durch Restaurator:innen, Naturwissenschaftler:innen und Materialexpert:innen fordert der Deutsche Museumsbund in Punkt 5 der Empfehlung auf.

Por├Âse Malschichten, die eine geringe Menge an hygroskopischem Bindemittel enthalten, bilden eine dieser besonders klimaempfindlichen Materialkategorien.

Ziel unseres Projektes ist es zu untersuchen, welchen Einfluss die langfristige und sich zyklisch wiederholende Schwankung der relativen Luftfeuchte im Bereich zwischen 40-60% auf die Koh├Ąsion por├Âser Malschichten mit hygroskopischen Bindemitteln und auf die Kontaktfl├Ąche zwischen Pigmentoberfl├Ąche und Bindemittel hat. Zum ersten Mal wird die Beziehung dieser zwei Aspekte auf Makro- und Mikroebene systematisch untersucht und korreliert.

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) f├Ârdert das Forschungsvorhaben mit 85.000 Euro. Durchgef├╝hrt wird es an der Technischen Hochschule K├Âln, am Institut f├╝r Restaurierungs- und Konservierungswissenschaft (CICS), unter Leitung von Prof. Dr. Ester S.B Ferreira und unter Mitarbeit von Charlotte N. Stahmann (M.A.), sowie den Studierenden Emma Helfrich und Thanh Vu. Interne Partner im Projekt sind Prof. Dr. J├Ârg L├╝derich und Andreas K├Ąckel von Institut f├╝r Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TH K├Âln. Externe Partner sind Martin Muckelbauer (Powerlyze GmbH, N├╝rnberg) und Dr. Nicholas Phillips (Paul-Scheerer-Institut, Villigen, Schweiz).

Arbeitsschritte

Die Untersuchungen werden an Probek├Ârpern durchgef├╝hrt, deren Materialien repr├Ąsentativ sind f├╝r eine Vielzahl farblich gefasster Kunst- und Kulturobjekte. Deren Beispiele reichen von dekorativen Wandmalereien in norwegischen Stabkirchen [1], ├╝ber australische indigene Rindenmalereien [2], Artefakte aus Papua-Neuguinea [3] und T├╝chleinmalerei [4]. Die Materialwahl beinhalt die hygroskopischen Bindemittel Gelatine und Kasein (Proteine), sowie Gummi Arabicum (Polysaccharid). Als Pigmente werden Champagner Kreide, Roter Ocker und Rebschwarz verwendet. Insgesamt ergeben sich daraus Malschichten in neun verschiedenen Materialkombinationen von denen jeweils ein Set mit einem geringen, und ein Set mit einem ausreichenden hohen Bindemittelanteil hergestellt wird.
Zur Ermittlung des Einflusses der schwankenden relativen Luftfeuchtigkeit auf por├Âse Malschichten mit hygroskopischen Bindemitteln arbeiten wir mit der Methode der k├╝nstlichen Alterung. Bei dieser werden die zu untersuchenden Malschichten kontrolliert erzeugten Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt.
Neben den erw├Ąhnten Luftfeuchtigkeitsschwankungen zwischen 40-60%, die anl├Ąsslich der neuen Klimaempfehlungen im Fokus dieser Untersuchungen stehen, wird jeweils ein Probek├Ârper-Set zu Vergleichszwecken den folgenden Klimasituationen ausgesetzt:
20-80%, repr├Ąsentativ f├╝r eine nicht klimatisierte Umgebung,
45-55%, repr├Ąsentativ f├╝r die bisher verbreitete Empfehlung f├╝r die Klimatisierung in Museen von der American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineer (ASHREA) [5] und einer auf 54% relativen Luftfeuchtigkeit stabilisierten Umgebung, repr├Ąsentativ f├╝r eine mit ges├Ąttigter Magnesiumnitrat-Salzl├Âsung ausgestattete Vitrine.
Die Temperatur wird bei allen Versuchen konstant bei 22┬░C gehalten.
F├╝r die ├ťberpr├╝fung der Koh├Ąsion der Malschichten nach der k├╝nstlichen Alterung wird in Kooperation mit dem Institut f├╝r Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TH K├Âln ein standardisiertes und automatisiertes Testverfahren entwickelt.
Erg├Ąnzend zu den Untersuchungen der Koh├Ąsion, zoomen wir mittels Rasterelektronenmikroskopie und Synchrotron R├Ântgen-Ptychographie auf die Nanoebene des Inneren der Malschichten heran und untersuchen die Kontaktfl├Ąchen zwischen Pigmentoberfl├Ąche und Bindemittel sowie die Morphologie der Bindemittelbr├╝cken in 3D.

├ťbersicht

F├Ârdersumme

85.052,00 ÔéČ

F├Ârderzeitraum

29.05.2023 - 29.11.2024

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagw├Ârter