Eine große Anzahl historischer Ölgemälde aus Museumssammlungen weltweit weisen Verschleißerscheinungen durch Metallseifenbildung auf. Metallseifen beeinträchtigen die strukturelle Integrität und das visuelle Erscheinungsbild dieser Gemälde. Das Verständnis des Einflusses der Metallseifenbildung auf die mechanische Reaktion der Gemälde kann bei der langfristigen Konservierung und Erhaltung dieser wertvollen Kunstwerke helfen. Für seinen Ph.D. Forschung entwickelte Gijs Eumelen ein numerisches Modell, um das mechanische Verhalten von Ölgemälden aufgrund der Bildung von Metallseifen zu simulieren.
Metallseifenbildung ist hauptsächlich ein Problem bei Gemälden, die Pigmentpartikel auf Blei- oder Zinkbasis enthalten. Leider enthalten die meisten Ölgemälde vom 15. Jahrhundert bis heute eines oder mehrere dieser Pigmente. Daher bedroht die Bildung von Metallseifen einen großen Teil unseres kulturellen Erbes.
Metallseifen entwickeln sich aus einer Reihe komplexer chemischer Reaktionen zwischen den Pigmentpartikeln auf Metallbasis und dem Ölbindemittel. Sie können sich als kristalline Aggregate entwickeln und über einen Zeitraum von Jahrzehnten bis Jahrhunderten Größen von mehreren hundert Mikrometern erreichen. Dementsprechend verursachen diese Kristalle eine erhebliche Verformung der Farbschichten und können durch die äußere Oberfläche hervorstehen, was zu einer Beschädigung der Gemälde führt.
Volumenänderung
Um die mechanische Reaktion von Ölgemälden aufgrund der Bildung von Metallseifenkristallen zu verstehen, entwickelte Gijs Eumelen ein numerisches Modell, das ihre Bildung und ihr Wachstum simuliert.
Die Bildung von Metallseifen geht mit einer Volumenänderung einher, die im Modell durch eine chemische Wachstumsspannung berücksichtigt wird. Dies stellt eine Kopplung zwischen den chemischen Prozessen und der mechanischen Reaktion bereit. Kristallwachstum führt zur Bildung von Rissen in der Lackierung, die wiederum die chemischen Prozesse beeinflussen. Die vorhergesagte mechanische Reaktion des Systems in Form von Oberflächendeformationen, Rissen und Delaminierungsmustern scheint in guter Übereinstimmung mit Beobachtungen von Querschnittsfotografien echter Gemälde zu stehen.
Nicht-invasive Tests
Ein weiteres Problem beim Verständnis des mechanischen Verhaltens von Ölgemälden hängt mit der Unsicherheit über die tatsächlichen mechanischen Eigenschaften der Farbe zusammen. Diese werden durch das Alter der Farbe und die Inhaltsstoffe, aus denen die Farbe überhaupt hergestellt wurde, beeinflusst.
Im Allgemeinen können die mechanischen Eigenschaften von Anstrichmaterialien durch Tests an tatsächlichen Anstrichen beurteilt werden. Dies ist jedoch nicht möglich, da solche Tests höchstwahrscheinlich wertvolle, historische Gemälde beschädigen würden. Vor diesem Hintergrund können die mechanischen Eigenschaften der Farbe durch nicht-invasive Nanoindentationstests an sehr kleinen Proben eines Gemäldes ermittelt werden.
Nicht-invasive Tests sind relativ einfach durchzuführen, aber schwierig zu interpretieren, auch weil die kleine Farbprobe während des Tests in ein relativ steifes, stützendes Harz eingebettet ist. Um den Einfluss des Trägerharzes auf die Eindruckreaktion einer Farbprobe genau zu berücksichtigen, leitete Eumelen ein analytisches Eindruckmodell ab, das das elastische und plastische Eindruckverhalten von eingebetteten Materialproben beschreibt. Die praktische Anwendbarkeit des Eindruckmodells wurde durch Ableitung der in der Literatur beschriebenen elastischen Eigenschaften einer Lackprobe demonstriert.
Das Verständnis des mechanischen Verhaltens dieser Gemälde aufgrund der Metallseifenbildung könnte letztendlich bei der Formulierung von Konservierungsbehandlungen hilfreich sein. Das von Eumelen während seiner Promotion entwickelte Modell. kann dazu beitragen, aber es ist nur ein erster Schritt. Es wird mehrere Jahre dauern, bis das Modell auf einem Niveau ist, das für diesen Zweck verwendet werden kann.
These: pure.tue.nl/ws/portalfiles/por … 20908_Eumelen_hf.pdf