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Restaurator. International Journal for the Preservation of Library and Archival Material

Editor-in-Chief: Eyb-Green, Sigrid / Henniges, Ute

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ISSN
1865-8431
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Volume 34, Issue 2 (May 2013)

Issues

Stabilisation Treatments with Aerosols: Evaluating the Penetration Behaviour of Gelatine and Methylcellulose

Eva Hummert
  • Corresponding author
  • currently completing her PhD, Studiengang Konservierung und Restaurierung von Kunstwerken auf Papier, Archiv- und Bibliotheksgut, Staatliche Akademie der Bildenden Künste Stuttgart, Höhenstrasse 16, D-70736 Fellbach, Germany
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/ PhD Ute Henniges
  • Corresponding author
  • researcher at the Department of Chemistry, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (BOKU), University of Natural Resources and Life Sciences, Department of Chemistry, Institute of Organic Chemistry, Biopolymer Analytics, Konrad-Lorenz-Straße 24, A-3430 Tulln, Austria
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/ PhD Antje Potthast
  • Corresponding author
  • Associate Professor at the University of Natural Resources and Life Sciences (BOKU) in Vienna (Austria) and, together with Thomas Rosenau, the leader of the Christian-Doppler- Laboratory “Modern cellulose chemistry and analytics”, University of Natural Resources and Life Sciences, Department of Chemistry, Institute of Organic Chemistry, Biopolymer Analytics, Konrad-Lorenz-Straße 24, A-3430 Tulln, Austria
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Published Online: 2013-05-25 | DOI: https://doi.org/10.1515/res-2013-0008

Abstract

In the stabilisation of unbound paint layers on paper and fragile papers with misted adhesive solutions, the distribution of the consolidant determines whether the stabilisation treatment is effective. Knowing the distribution of the adhesive throughout the pigment-paper matrix is therefore crucial. It was studied by labelling gelatine and methylcellulose solutions with fluorescent dyes. Their distribution was analysed in thin sections by fluorescence microscopy. The penetration of the misted 0.25-1% adhesive solutions into powdery pigment layers was investigated by simulating gouaches and pastels with a low ratio of binding agent vs. pigment. The penetration of these dilute adhesives into paper substrates was evaluated using four types of paper with different porosities. The following application techniques were compared: repeated applications with and without intermediate drying, applying the aerosol on the suction table and adding alcohol to the consolidant to decrease its surface tension. The results show that the distribution of misted adhesives is governed by the method of application. Drying between applications diminished the penetration of a 1% gelatine solution. The penetration behaviour of the misted adhesives was influenced by the water absorbency of the paper. Porous papers are completely saturated by 0.5% gelatine solutions. On samples with a low porosity, the adhesive was deposited mainly at the surface. Immersing the papers in 0.5% solutions of gelatine or methylcellulose always led to a full penetration of the paper with the adhesive, regardless of the water absorbency of the paper. Aerosol misting allowed a highly localized precise application, making it a suitable method for local stabilisation of media and paper.

Zusammenfassung

Stabilisierungsbehandlungen mit Aerosolen: Untersuchung des Eindringverhaltens von Gelatine und Methylcellulose

Bei der Stabilisierung unterbundener Malschichten auf Papier und mechanisch geschwächten Papieren mittels Aerosolen bestimmt die Verteilung des Klebstoffes in der Pigment- und Papiermatrix eine erfolgreiche Festigung. Durch Fluoreszenzmarkierung von Gelatine und Methylcellulose, wurde deren Verteilung in eigens hergestellte Probenkörper mittels Dünnschnitten und Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Das Eindringen der 0,25-1%igen, vernebelten Klebstoffe in pudernde Pigmentschichten wurde anhand von Proben evaluiert, die unterbundene Gouachen und Pastelle simulieren. Die Penetration in Papiere ohne Pigmentauftrag wurde anhand von vier Papieren mit unterschiedlichem Absorptionsvermögen ausgewertet. Folgende Auftragsmodifikationen wurden verglichen: viermalige Aerosolaufträge sowohl mit als auch ohne Trocknung zwischen den einzelnen Applikationen, der Aerosolauftrag mit Sog und der Zusatz von Alkohol als Benetzungsmittel. Das Eindringverhalten von als Aerosol vernebelten Klebstoffen wird entscheidend von der Auftragstechnik bestimmt. So wurde die Penetration einer 1%ig Gelatinelosung in Gouache- und Pastellproben durch einen mehrmaligen Aerosolauftrag mit Zwischentrocknung reduziert. Auch die Absorptionsfähigkeit des Papiers beeinflusst das Eindringverhalten der Klebstoffe: wahrend poröse Papiere, von 0,5%igen Gelatinelösungen vollständig durchdrungen werden, penetriert die Gelatine bei weniger porösen Papieren weniger tief oder lagert sich ausschließlich an der Oberfläche der Proben an. Wurden 0,5%ige Gelatine- und Methylcelluloselosüngen im Bad aufgebracht, penetrierten die Klebstoffe die Probenpapiere - unabhängig von deren Absorptionsfähigkeit - stets vollständig. Der Auftrag mittels Aerosol ermöglichte eine zielgerichtete Klebstoffapplikation und eignet sich damit auch für eine lokale Stabilisierung partiell geschwächter Papiere.

Résumé

Traitements de stabilisation à l'aide d'aérosols : évaluation du comportement de pénétration de la gélatine et de la cellulose de méthyle

Pour assurer la stabilisation de couches de peinture non fixées sur le papier et des papiers mécaniquement fragilisés à l'aide d'aérosols c'est la distribution de la substance adhésive dans la pâte du pigment et du papier qui est le facteur déterminant pour le succès du traitement. Grâce à un marquage fluorescent avec de la gélatine et de la cellulose de méthyle il a été possible d'examiner leur distribution sur des échantillons fabriqués spécialement à cet effet et examinés en fines couches au moyen de la microscopie fluorescente. La pénétration des solutions adhésives aérosols vaporisées à 0,25-1% dans les couches de pigments poudrées a été analysée par simulation avec des couches de gouaches et de pastels fixées à l'aide d'un agent fixateur de degré faible. La pénétration de ces substances adhésives diluées dans les substrats de papier a été analysée sur quatre types de papier présentant des porosités différentes. Les techniques d'application suivantes ont été comparées : quatre applications répétées d'aérosols avec ou sans séchage intermédiaire, application d'aérosol sur table de succion avec addition d'alcool au consolidant afin de réduire la tension de surface. Les résultats ont démontré que la distribution des solutions adhésives aérosols dépendait de la méthode d'application. Le séchage entre les applications diminuait la pénétration de la solution de gélatine de 1%. Le comportement de pénétration des substances adhésives aérosols était influencé par la capacité d'absorption de l'eau par le papier. Les papiers poreux sont complètement saturés par des solutions de gélatine à 0,5%. Sur des échantillons à faible porosité la substance adhésive se déposait principalement sur la surface du papier. L'immersion des papiers dans des solutions à 0,5% de gélatine ou de cellulose de méthyle menait toujours à une pénétration complète du papier avec la substance adhésive, quel que soit le degré de capacité d'absorption des échantillons de papier. Le traitement par aérosol permettait donc une application ciblée de solution adhésive et s'avère être efficace pour stabiliser localement des papiers partiellement fragilisés.

About the article

Eva Hummert

Eva Hummert received a diploma in paper conservation at Studiengang Konservierung und Restaurierung von Graphik, Archiv- und Bibliotheksgut at the Academy of Art and Design Stuttgart in 2007 and is the acting head of the programme’s paper conservation laboratory since 2011. She is currently completing her PhD investigating the penetration behaviour of misted aqueous adhesives for the consolidation of powdery pigments on paper and for the strengthening of paper. From 2009-2011, her research was supported by a grant provided by the State of Baden- Württemberg.

PhD Ute Henniges

Ute Henniges received a PhD in 2008 from the University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (BOKU) and is a trained paper conservator. From 1999-2003, she studied conservation of paper-based cultural heritage at the Academy of Art and Design in Stuttgart (Germany). In 2002/2003, she received a grant from the Landesstiftung Baden-Württemberg for the Universitat Politecnica de Catalunya in Terrassa (Spain). From 2003 to 2005 she was employed at PAL Preservation Academy GmbH Leipzig as a paper conservator. Since 2008, she works as a researcher at the Department of Chemistry, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (BOKU).

PhD Antje Potthast

Antje Potthast received a PhD in chemistry from the Dresden University of Technology and from the North Carolina State University in Raleigh (U.S.A.). She received a stipend from the Fonds der Chemischen Industrie. In 2003 she finished her habilitation in “Wood Chemistry”. From 1998 to 2005 she worked in the Christian-Doppler-Laboratory for “Pulp reactivity” at the University of Natural Resources and Life Sciences (BOKU) in Vienna (Austria). Currently, she is Associate Professor at the University of Natural Resources and Life Sciences (BOKU) in Vienna (Austria) and, together with Thomas Rosenau, is the leader of the Christian-Doppler-Laboratory “Modern cellulose chemistry and analytics”.


Published Online: 2013-05-25

Published in Print: 2013-05-01


Citation Information: Restaurator. International Journal for the Preservation of Library and Archival Material, ISSN (Online) 1865-8431, ISSN (Print) 0034-5806, DOI: https://doi.org/10.1515/res-2013-0008.

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