Niedermolekulare Celluloseether als Aerosol zur Festigung unzureichend gebundener Malschichten
Charlotte Stahmann widmete sich in ihrem Masterprojekt dem Thema Festigung unzureichend gebundener Malschichten. Sie untersuchte die physikochemischen Eigenschaften, deren Einfluss auf das Penetrationsverhalten und die Festigungswirkung verschiedener neuer und etablierter Festigungsmittel.
Studienprojekt auf einen Blick
| Kategorie | Beschreibung |
|---|---|
| Projekt | Verwendung niedermolekularer Celluloseether als Aerosol für die Festigung unzureichend gebundener Malschichten |
| Betreuung | Prof. Dr. Ester S. B. Ferreira |
| Dipl.-Rest. Petra Demuth | |
| Studentin | Charlotte Nora Stahmann |
| Studienrichtung | Gemälde, Skulptur, Moderne Kunst |
| Naturwissenschaften | |
| Projektpartner | Technische Hochschule Köln, Andreas Käckel Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik (IPK) |
| Technische Hochschule Köln, Prof. Dr. Birgit Glüsen und Roxanne Engstler Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften | |
| Munch Museum Oslo, Eva Storevik-Tveit | |
| Hochschule der Künste Bern, Prof. Dr. Karolina Soppa (Fluoreszenzmarkierung) | |
| Fraunhofer IIS/ Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Dr. Christian Fella und Dominik Müller (Nano- und Synchrotron-Computer Tomographie) | |
| RWTH Aachen, Prof. Dr. Bernhard Blümich (Nuclear-Magnetic-Resonance) | |
| Laufzeit | September 2018 - Februar 2021 |
| Standort | Technische Hochschule Köln, Institut für Restaurierungs- und Konservierungswissenschaft (CICS) |
Impressionen vom Masterprojekt
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Edvard Munch, Strandlandschaft mit Bäumen und Booten (Foto: Ove Kvavik). Mikroskopaufnahmen des Gemäldes von kohäsiv geschwächten Malschichtbereichen, die z.T. zusätzlich einen Adhäsionsverlust zum Träger aufweisen. (Bild: TH Köln- CICS- Charlotte Stahmann)
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Probekörper (Ultramarinblaupigment mit Kasein auf Leinwand), hergestellt entsprechend der Materialbefunde einer Malschichtprobe des Gemäldes Strandlandschaft mit Bäumen und Booten von E. Munch (Abb. 1). (Bild: TH Köln - CICS - Charlotte Stahmann)
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Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme (40.000-fache Vergrößerung) von der Oberfläche einer ungefestigten Malschicht (Abb. 2). Die Nano-Polymerbrücken (orange) bestehen aus Kasein-Bindemittel, das sich zwischen den Pigmentkörnern formiert hat und diese miteinander verbindet. (Bild: TH Köln - CICS - Ester Ferreira/Charlotte Stahmann)
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Dünnschnitt, der den Querschnitt eines Probekörpers nach der Aerosol-Festigung mit fluoreszenzmarkiertem niedermolekularen Celluloseether (appliziert 3,5%-ig in Wasser) zeigt. Das markierte Festigungsmittel fluoresziert grün-bläulich und ermöglicht es, die Penetrationstiefe zu visualisieren. Die orange gepunktete Linie verdeutlicht den Verlauf des gefestigten Bereiches. Aufnahme bei Blaulichtanregung (470 nm) bei 6,3-facher Vergrößerung. Maßstab: 200µm (Fluoreszenzmarkierung: Prof. Dr. Karolina Soppa). (Bild: TH Köln- CICS- Charlotte Stahmann)
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Aufbau während des Festigungsvorganges mit dem Zweiachstisch und Aerosolgenerator Recolo 1000 im Fachbereich GSM, TH Köln. Der Zweiachstisch bewegt den Probekörper in einer definierten Geschwindigkeit und einem definierten Bewegungsablauf in x- und y-Achse unter dem Aerosolstrahl. (Bild: TH Köln- CICS- Charlotte Stahmann)
Zur Festigung unzureichend gebundener Malschichten applizieren Restaurator*innen flüssiges Festigungsmittel als Aerosol oder mit dem Pinsel auf deren Oberfläche. Ziel ist es, die geschwächte Malschicht homogen zu stabilisieren, ohne dabei deren optische Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Charlotte Nora Stahmann widmete sich in ihrem Masterprojekt (2018-2021) dem Thema Festigung unzureichend gebundener Malschichten mit Aerosolen. Das Projekt wurde von Prof. Dr. S. B. Ester Ferreira und Dipl.-Rest. Petra Demuth betreut und vom Munch Museum in Oslo als Kooperationspartner unterstützt.
Stahmann evaluierte die bislang kaum in der Konservierung genutzten niedermolekularen Hydroxypropylmethylcellulosen (HPMC) als Alternative zu den traditionell verwendeten Festigungsmitteln Störleim und Methylcellulose.
Sie untersuchte die physikochemischen Eigenschaften der Festigungsmittel, deren Einfluss auf das Penetrationsverhalten in poröse Malschichten und deren Festigungswirkung. Die für die Untersuchungen genutzten Probekörper wurden entsprechend den Analyseergebnissen (Pigment, Bindemittel, Pigment-Bindemittel Verhältnis) einer Malschichtprobe eines Gemäldes von Edvard Munch hergestellt (Abb.1, Abb. 2, Abb. 3).
Zur Visualisierung des Penetrationsverhaltens der als Aerosol applizierten Festigungsmittel wurden neue Methoden (NMR, Nano- und Synchrotron-CT) erprobt, letztlich für die umfassenden Untersuchungen aber, begleitet von Prof. Dr. Karolina Soppa, die etablierte Fluoreszenzmarkierung genutzt (Abb. 4). Die Ergebnisse zeigen, dass die Applikationstechnik und die physikochemischen Eigenschaften (insbesondere die Viskosität) der Festigungslösungen einen entscheidenden Einfluss auf deren Penetrationsvermögen haben.
Das Projekt wurde interdisziplinär und mit zahlreichen externen Projektpartnern umgesetzt. Besonders vorteilhaft waren die vielseitig und breit aufgestellte Infrastruktur und Kompetenz der verschiedenen Fakultäten der Technischen Hochschule Köln.
Andreas Käckel entwickelte zusammen mit den Studierenden Kevin Inden, Dominik Roth und Marius Hasenbach einen auf das Projekt zugeschnittenen automatisierten Zweiachstisch, der erstmals eine reproduzierbare und standardisierte Aerosolfestigung von Probekörpern erlaubte (Abb. 5). Prof. Dr. Birgit Glüsen und Roxanne Engstler ermöglichten die Untersuchung der physikochemischen Eigenschaften der Festigungsmittel im Labor der Fakultät für „Angewandte Chemie“.
Oktober 2021
