woodNANObonding

Dieses von der Gebert Rüf Stiftung geförderte Projekt wird von folgenden weiteren Projektpartnern mitgetragen: EMPA, Cellulose & Wood Materials; Hochschule der Künste Bern; Berner Fachhochschule, Zentrum Holz

Données de projet

Numéro du projet: GRS-013/18
Subside accordé: CHF 297'000
Consentement: 04.07.2018
Durée: 01.2019 - 12.2020
Champs d'activité: Pilotprojekte, 1998 - 2018

Direction du projet

Dr. Thomas Geiger, Gruppenleiter
Empa
Cellulose & Wood Materials
Überlandstrasse 129
8600 Dübendorf (Schweiz)
thomas.notexisting@nodomain.comgeiger@empa.notexisting@nodomain.comch

Abstract

Ist etwas kaputt, so wird es geklebt! So einfach, wie es im Alltag für jedes erdenkliche Material machbar ist und der Markt dazu eine Reihe von verschiedenen Klebstoffen anbietet, so einfach ist es bei Kunst- und Kulturgütern aus Holz nicht. Unzählige Holzskulpturen, Tafelgemälde oder Altäre in Kirchen und Schlössern weltweit zeigen auf Grund ihres hohen Alters und den nicht immer idealen Lagerbedingungen Risse und Brüche, die geklebt werden müssen und restauratorische Massnahmen werden notwendig. Dann sind Klebstoffe gefragt, die den Grundsätzen der Restaurierungsethik folgen, d.h. reversibel, stabil und rein sind, hohe Substrataffinität aufweisen, unsichtbar sind, jedoch als spätere Zutat erkennbar bleiben und nicht zu stark oder zu schwach kleben sollen. Gängige, bisweilen genutzte Klebstoffe aus natürlichen Rohstoffen oder industriellen Quellen sind nicht in allen Belangen dafür brauchbar und können sogar zu weiteren Schäden führen. Ein Grund dafür ist oft der Materialunterschied des Klebstoffes zum Holz des Kulturgutes.
Holz verklebt Holz – dies ist unsere Idee, die zu optimalen Klebstoffen für die Restaurierung von Holzartefakten führen soll. Cellulose-Strukturen, über chemische Kräfte zu Fibrillen und Fasern organisiert, sind das stabile Grundgerüst eines jeden Baumes und jeder Pflanze. Das Ziel unseres Projektes ist die Entwicklung, Optimierung und gezielte Nutzung genau dieser Cellulose-Strukturen als wässrige Klebstoff-Suspensionen für Verklebungen von Holzartefakten. Das Projekt ist interdisziplinär angelegt und RestauratorInnen der Hochschule der Künste Bern sowie WissenschaftlerInnen der Abteilung Cellulose & Holzmaterialien der Empa bündeln dabei ihre Kompetenzen und nutzen Synergien.

Quelles sont les particularités de ce projet?

Der Erhalt der von Kunst- und Kulturgütern geniesst nicht nur in der Schweiz einen hohen Stellenwert. Archäologische Fundstellen und Funde sowie historische Denkmäler und Artefakte sind Teil unserer kulturellen Identität und unserer Heimat. Diese historischen Kulturgüter sind Umwelteinflüssen ausgesetzt und benötigen eine intensive Pflege und nachhaltige Restaurierung. Wir sehen daher das Besondere in unserem Projekt darin, einen nachhaltigen Beitrag für den Erhalt, die Pflege, die Dokumentation, die Erforschung und Restaurierung archäologischer und historischer Kunst- und Kulturgüter leisten zu können. Zudem ist es unser Ziel, einerseits die Eingriffe an Objekten langlebiger zu machen, andererseits soll es im Fall einer erneuten Restaurierung möglich sein, das Hinzugefügte ohne originalen Materialverlust abzunehmen. Darüber hinaus erhoffen wir uns ein umweltverträglicheres Material, sowie auch einen geringeren Einsatz an gesundheitsgefährdenden Materialien für RestauratorInnen. Ist unser Projekt erfolgreich, so ändern und vereinfachen wir den Entscheidungsprozess für den Einsatz eines Klebstoffes durch die entwickelte Toolbox mit ihren Klebstoffformulierungen und dokumentierten Einsatzbereichen.

Etat/résultats intermédiaires

Das Projekt startete am 01. Januar 2019.
In den ersten Monaten nach dem Projektstart wurden die Rohstoffe vorbereitet und die Verarbeitungsprozedur festgelegt. Der gesamte Prozess zur Verklebung der Holzproben bis hin zur Prüfung konnte standardisiert und in Anlehnung an Normen durchgeführt werden. Darüber hinaus wurden zwei spezielle mechanische Pressvorrichtungen konstruiert und gebaut. Ein adäquater Anpressdruck, der auch an Kunstwerken vertretbar ist, wurde mit einem entwickelten Prototyp festgelegt. Diese Vorrichtungen garantieren eine sehr genaue Gewichtseinstellung und somit einen identischen Pressdruck auf jede einzelne Probe. Sie wird ein wichtiger Bestandteil der späteren Toolbox zusammen mit den Klebstoffformulierungen sein. Nach diesen Vorbereitungen wurden Klebstoffformulierungen aus Nanocellulosen sowie mit Celluloseethern hergestellt. Die Überprüfung der Klebekraft dieser Klebstoffe an überlappenden Lindenhölzern wird bis heute durchgeführt. Bei der Untersuchung der NCC, MFC und MFCL als Klebstoffe für überlappende Lindenholzproben, wurde überraschender Weise festgestellt, dass deren Klebwirkung leider nur relativ schwach ausgeprägt ist. Gründe dazu sind einerseits beim Lindenholz, dem geringen Feststoffgehalt in der Klebefuge und dem nur begrenzt einsetzbaren Pressdruck bei gealterten Kunstwerken zu suchen. Unbehandeltes Lindenholz kann von der Nano-Cellulose nicht ausreichend gebunden werden, da verschiedene Holzbestandteile, wie Lignin, etc. dies verhindern. Eine chemische Vorbehandlung der Substrate oder Erhöhung der Pressdrücke muss ausgeschlossen werden, da dies eine Veränderung des Kulturgutes bedeuten würde. Im Elevator Pitch zum Projekt wurde Methocel A4C erwähnt und auf die limitierte Einsatzfähigkeit durch hohe Viskosität bei hohen Konzentrationen eingegangen. Um den Feststoffanteil dennoch im Klebstoff weiter erhöhen zu können und die verstärkende Wirkung der Nanocellulosen nutzten zu können, sehen wir im Einsatz des Produktes Methocel E3, einer niedermolekularen Hydroxypropylmethylcellulose, und in deren Mischungen mit den Nanocellulosen ein grosses Potential. Erste Verklebungsversuche mit einer 30 Gew% Methocel E3 Lösung zeigten Festigkeiten, die vergleichbar zum Weissleim sind. Mischung von Methocel E3 mit NCC, MFC und MFCL sind weitere Versuchsreihen in der Untersuchung.
Die Oberflächencharakterisierung und Passgenauigkeit der Klebfugen sind Entscheidungskriterien für die Auswahl an Klebstoffkomponenten daher wurden einige Visualisierungs- und Messverfahren einander gegenübergestellt. Die digitale 3D-Photogrammetrie erwies sich für Kulturgüter als eine aufschlussreiche und zugleich in der restauratorsichen Praxis umsetzbare Methode.

Publications

Noch keine

Revue de presse

Noch keine

Liens

EMPA – Cellulose & Wood Materials
Hochschule der Künste Bern
Berner Fachhochschule – Zentrum Holz
woodNANObonding – Elevator Pitch

Personnes participant au projet

Dr. Thomas Geiger, Co-Projektleiter, EMPA
Prof. Dr. Karolina Soppa, Co-Projektleiterin, HKB
Electra D'Emilio, EMPA
Andreas Hochuli, HKB

Dernière mise à jour de cette présentation du projet 28.01.2021

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