Een groot aantal historische olieverfschilderijen uit museumcollecties wereldwijd vertoont tekenen van bederf door metaalzeepvorming. Metaalzepen tasten de structurele integriteit en het uiterlijk van deze schilderijen aan. Inzicht in de invloed van metaalzeepvorming op de mechanische respons van de schilderijen kan helpen bij de conservering en conservering van deze waardevolle kunstwerken op lange termijn. Voor zijn Ph.D. onderzoek ontwikkelde Gijs Eumelen een numeriek model om het mechanische gedrag van olieverfschilderijen door de vorming van metaalzepen te simuleren.

De vorming van metaalzeep is vooral een probleem bij schilderijen die pigmentdeeltjes op basis van lood of zink bevatten. Helaas bevatten de meeste olieverfschilderijen van de 15e eeuw tot heden een of meer van deze pigmenten. Daarom bedreigt de vorming van metaalzeep een groot deel van ons cultureel erfgoed.

Metaalzepen ontstaan ​​uit een reeks complexe chemische reacties tussen de op metaal gebaseerde pigmentdeeltjes en het oliebindmiddel. Ze kunnen zich ontwikkelen als kristallijne aggregaten en over een tijdspanne van tientallen tot eeuwen kunnen ze afmetingen tot enkele honderden micrometers bereiken. Dienovereenkomstig veroorzaken deze kristallen aanzienlijke vervorming van verflagen en kunnen ze door het buitenoppervlak uitsteken, wat kan leiden tot schade aan de schilderijen.

Volumewijziging

Om de mechanische reactie van olieverfschilderijen als gevolg van de vorming van metalen zeepkristallen te begrijpen, ontwikkelde Gijs Eumelen een numeriek model dat hun vorming en groei simuleert.

De vorming van metaalzepen gaat gepaard met een volumeverandering, die in het model wordt verklaard door een chemische groeistam. Dit zorgt voor een koppeling tussen de chemische processen en de mechanische respons. Kristalgroei leidt tot de vorming van scheuren in het schilderij, die op hun beurt de chemische processen beïnvloeden. De voorspelde mechanische respons van het systeem, in de vorm van oppervlaktevervormingen, barsten en delaminatiepatronen, lijkt goed overeen te komen met waarnemingen van dwarsdoorsnedefoto's van echte schilderijen.

Niet-invasieve testen

Een ander probleem bij het begrijpen van het mechanische gedrag van olieverfschilderijen houdt verband met de onzekerheid over de feitelijke mechanische eigenschappen van de verf. Deze worden beïnvloed door de ouderdom van de verf en de bestanddelen die zijn gebruikt om de verf te maken.

In het algemeen kunnen de mechanische eigenschappen van verfmaterialen worden beoordeeld door tests uit te voeren op de eigenlijke schilderijen. Dit is echter niet mogelijk omdat dergelijke tests hoogstwaarschijnlijk waardevolle, historische schilderijen zouden beschadigen. Met dit in gedachten kunnen de mechanische eigenschappen van de verf worden verkregen door middel van niet-invasieve nano-indentatietests op zeer kleine monsters van een schilderij.

Niet-invasieve tests zijn relatief eenvoudig uit te voeren, maar moeilijk te interpreteren, ook omdat het kleine verfmonster tijdens het testen is ingebed in een relatief stijve, ondersteunende hars. Om de invloed van de ondersteunende hars op de inkepingsrespons van een verfmonster nauwkeurig te verklaren, heeft Eumelen een analytisch inkepingsmodel afgeleid dat het elastische en plastische indeukgedrag van ingebedde materiaalmonsters beschrijft. De praktische toepasbaarheid van het indrukmodel is aangetoond door de elastische eigenschappen van een verfmonster af te leiden zoals vermeld in de literatuur.

Inzicht in het mechanische gedrag van deze schilderijen als gevolg van metaalzeepvorming kan uiteindelijk van pas komen bij het formuleren van conserveringsbehandelingen. Het model dat Eumelen ontwikkelde tijdens zijn Ph.D. kan hieraan bijdragen, maar het is slechts een eerste stap. Het zal enkele jaren duren voordat het model op een niveau is dat het voor dit doel kan worden gebruikt. + Verder verkennen

Metaalzepen cruciaal in snelheid van verslechtering van olieverfschilderijen