pH-Wert und Leitfähigkeit zum Testen von Acryllackfilmen und Papierträgern sowie zur Formulierung wässriger Reinigungslösungen

Es wurde ein neues wässriges Reinigungssystem für Acryllackfilme auf Papierträgern entwickelt. Isotonische wässrige Reinigungslösungen, die den pH- und Leitfähigkeitsmesswerten von Acryllackfilmen und Papierträgern entsprechen, die aus Agarosegelpellets gewonnen wurden, sind nachweislich wirksam bei der Reduzierung oder Entfernung von Schmutz, Staub, aktivem Schimmelwachstum und damit verbundenen Flecken, Flutlinienflecken und Verfärbungen.


Einführung

Acrylfarbe ist eine schnell trocknende Farbe, die aus Pigmenten besteht, die in einer Acrylpolymer-Emulsion suspendiert sind. Die Zusammensetzung variiert von Marke zu Marke und sogar von Pigment zu Pigment. Die typischen Bestandteile von nassen Acrylemulsionen sind Wasser (ca. 65% des Volumens), Acrylpolymer, Pigmente, Tenside, Dispergiermittel, Biozide, Verdickungsmittel und anorganische Bestandteile sowie weitere von Künstlern hinzugefügte Materialien. Acrylfarben sind wasserlöslich, werden aber nach dem Trocknen wasserbeständig. Nach der Alterung und bei der Reinigung reagieren die Farben der verschiedenen Acrylfarbenfilme unterschiedlich.

Acryl-Kunstwerke auf Papier sind empfindlich gegenüber wässrigen Reinigungsmethoden. Die beiden Hauptrisiken sind das Aufquellen des Farbfilms und die Zerstörung von Tensiden oder Pigmenten. Auf dem CAPS-Workshop 2011 (Cleaning of Acrylic Painted Surfaces) wurde ein neues wässriges Reinigungssystem vorgestellt, bei dem LAQUAtwin pH- und Leitfähigkeitsmessgeräte eingesetzt werden, um die oben genannten Risiken zu vermindern. Die LAQUAtwin pH- und Leitfähigkeitsmessgeräte wurden zur Prüfung von Acryllackoberflächen und zur Formulierung maßgeschneiderter wässriger Reinigungslösungen verwendet.

Im wässrigen CAPS-Reinigungssystem werden Agarosegel-Pellets vorbereitet und aufgetragen, um den pH-Wert und die Leitfähigkeit der Oberfläche von Acrylfarbenfilmen und Papierträgern zu bewerten. Die Messwerte werden dann verwendet, um isotonische wässrige Reinigungslösungen zu formulieren, die auf den ungefähren pH-Wert und die Leitfähigkeit der Acryllackfilme und Papierträger abgestimmt sind.

Die LAQUAtwin pH- und Leitfähigkeitsmessgeräte haben flache Sensoren, die Mikrovolumenproben in nur wenigen Sekunden analysieren. Diese wasserdichten Taschenmessgeräte sind mit einer automatischen Puffererkennung zur automatischen Kalibrierung und einer automatischen Temperaturkompensation (ATC) für genaue Messungen programmiert. Beide Messgeräte sind in drei verschiedenen Modellen erhältlich und jedes wird mit zwei Standardlösungen zur Kalibrierung geliefert.


Methode

A. Herstellung von 2% (w/v) Agarose Pellets

Zutaten:

  • 100 ml destilliertes oder deionisiertes Wasser
  • 2,0 g Agarose Typ VII, niedrige Geliertemperatur
  • 2 Tropfen Germaben II, Konservierungsmittel für längere Haltbarkeit (optional)
  1. Erhitzen Sie 100 ml DI-Wasser auf 198ºF (92ºC).
  2. Nehmen Sie die Lösung vom Herd und rühren Sie 2,0 g Agarosepulver ein.
  3. Für 5-10 Minuten rühren, bis keine Klumpen mehr vorhanden sind. Wechseln Sie bei Bedarf auf die Heizplatte, um die Temperatur konstant zu halten.
  4. Kühlen Sie auf ca. 140ºF (60ºC) ab, dann rühren Sie 2 Tropfen Germaben II ein.
  5. Sofort die Mischung in 4 sterilisierte Petrischalen gießen.
  6. Lassen Sie die Petrischalen abkühlen, bis die Gelierung abgeschlossen ist, etwa 20 Minuten.
  7. Mit einer 3 mm großen Biopsiestanze zylindrische Kügelchen aus dem abgekühlten Gel herauslösen.

Für Tide Line Stains auf Papierträgern erhöhen Sie das Gewicht der Agarose, um ein 4% oder 5% (w/v) Gel herzustellen und verwenden Sie vorgemischte pH- und Leitfähigkeits-angepasste Wasserlösungen anstelle von DI-Wasser. Das hochkonzentrierte Gel gibt die Feuchtigkeit in deutlich geringerem Maße ab, so dass die Bildung von Gezeitenlinien um den Testbereich herum gemildert oder ganz vermieden wird. Durch die Erhöhung der Ionenaktivität an der Fleckenstelle durch eine geeignete Wasseranpassung wird das Aufquellen des Papiers begrenzt und die Saugfähigkeit kontrolliert.

B. Probenahme von Acrylfarbenfilmen oder Papierträgern
Bringen Sie bei Raumtemperatur einzelne Agarosepellets auf Acrylfarbenfilme oder Papierträger auf (siehe Abbildung 1).

C. Kalibrierung der Messgeräte
Kalibrieren Sie die LAQUAtwin pH- und Leitfähigkeitsmessgeräte gemäß den Anweisungen des Herstellers unter Verwendung der jeweiligen Standardlösungen, die in den Kits enthalten sind.

D. Leitfähigkeitsanalyse von Agarosepellets
Setzen Sie das 3-mm-Agarosepellet mit einer stumpfen Pinzette in die Vertiefung des Leitfähigkeitssensors. Das Pellet muss vorsichtig an die Rückseite des Messgeräts geschoben werden, um einen direkten Kontakt mit den beiden schwarzen Titan/Platin-Metallen zu ermöglichen. Die Pinzette darf die Metalle nicht berühren, um sie nicht zu beschädigen. Zeichnen Sie den Leitfähigkeitsmesswert auf, sobald er stabil ist. Spülen Sie den Sensor mit DI-Wasser ab, bevor Sie ein weiteres Pellet testen.

E. pH-Analyse von Agarose-Pellets
Nach der Leitfähigkeitsanalyse setzen Sie dasselbe 3-mm-Agarose-Pellet mit einer stumpfen Pinzette auf den pH-Sensor. Befeuchten Sie das Pellet mit ein oder zwei Tropfen DI-Wasser, um die löslichen Bestandteile in den Flachglassensor freizusetzen. Stellen Sie sicher, dass der gesamte Flachglassensor mit der Mischung aus Agarosegel und DI-Wasser bedeckt ist. Zeichnen Sie den stabilen pH-Wert nach 1 Minute Äquilibrierungszeit auf. Spülen Sie den Sensor mit DI-Wasser ab, bevor Sie ein weiteres Pellet testen.

F. Formulierung von wässrigen Reinigungslösungen
Bereiten Sie wässrige Reinigungslösungen vor, die dem pH-Wert und der Leitfähigkeit der Messwerte entsprechen, die von Acrylfarbenfilmen oder Papierträgern genommen wurden, indem Sie das folgende Verfahren befolgen. Jede Lösung sollte innerhalb einiger Zehntel des pH-Wertes und innerhalb von etwa 500 µS des Leitfähigkeitswertes liegen.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Zutaten für pH-angepasste Wässer bei 1000µS/cm bzw. 6000µS/cm. Wenn Sie die in diesen Tabellen aufgeführten Lösungen zubereiten möchten, halten Sie sich an die angegebenen Volumina von Essigsäure, DI-Wasser und Ammoniumhydroxid für die Schritte 1 und 2.

Zutaten:

  • Destilliertes oder deionisiertes Wasser
  • Eisessigsäure
  • Ammoniumhydroxid
  1. Tropfen von Essigsäure (CH3CO2H) in DI-Wasser geben und mischen.
  2. Stellen Sie den pH-Wert durch Zugabe von 10% Ammoniumhydroxid (NH4OH) ein. Mischen Sie die Lösung.
  3. Testen Sie den pH-Wert und die Leitfähigkeit, indem Sie Tropfen der vorbereiteten Lösung auf die pH- und Leitfähigkeitssensoren geben. Achten Sie darauf, dass die Leitfähigkeits-Probenvertiefung und die flachen pH-Glassensoren mit der Lösung bedeckt sind.
  4. Fügen Sie bei Bedarf 10% NH4OH in 0,5ml Schritten oder tropfenweise hinzu, um den pH-Wert zu erhöhen oder verdünnen Sie mit DI-Wasser, um die Leitfähigkeit zu verringern. Beispiel für eine Verdünnung: Um die Leitfähigkeit um die Hälfte zu reduzieren, ohne den pH-Wert wesentlich zu verändern, verdünnen Sie die endgültige Lösung mit DI-Wasser im Verhältnis 1:1.

 
Um die wässrigen Reinigungslösungen zu konservieren, fügen Sie jeder Charge einen Tropfen Germaben II hinzu und lagern Sie sie in desinfizierten, luftdichten Behältern im Kühlschrank. Entsorgen Sie die Lösungen, wenn sich Schimmel bildet.

Um einen Farbfilm zu reinigen, befeuchten Sie ein handgerolltes Wattestäbchen leicht mit wässriger Reinigungslösung und führen Sie 3-4 Durchgänge durch. Für Papierträger sind weniger als 3 Durchgänge erforderlich, um ein Aufquellen der Oberfläche zu verhindern.

Abbildung 1: Ein Agarose-Pellet, das auf der Oberfläche eines Acrylfarbfilms ruht.

Wählen Sie für die Bemusterung von Farbfilmen Farben aus, die 80% der reinen Farben und Farbmischungen repräsentieren. Lassen Sie die Kügelchen 45 bis 60 Sekunden lang auf der Oberfläche ruhen. Für die Beprobung von Papierträgern mit Gezeitenlinienflecken tragen Sie 3 Kügelchen mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten auf und lassen sie 2-10 Minuten einwirken.

Abbildung 2: Paula Rego, In the Garden, 1986, Acryl auf Papier, auf Leinwand aufgezogen.

Ergebnisse und Vorteile

Bei der Probenahme absorbieren die Agarosepellets die löslichen Bestandteile auf der Oberfläche der Farbfilme oder Papierträger durch Diffusion und Kapillarwirkung. Dies führt dazu, dass sich der pH-Wert und die Leitfähigkeit der Agarosepellets dem der Farbfilme oder Papierträger annähern. Obwohl es schneller ist, die Probenahme mit DI-Wassertropfen durchzuführen, führt diese Methode oft zu einer aggressiven, lokalen Quellung an der Teststelle. Die Agarosepellets wirken zwar langsamer, aber sie halten die Feuchtigkeit in Schach und verhindern das Aufquellen.
 
Wässrige Reinigungslösungen werden hergestellt, indem zunächst Essigsäure (eine schwache Säure) zu DI-Wasser gegeben wird und dann Ammoniumhydroxid (eine schwache Base). Letzteres reagiert mit ersterem zu einem Salz, das die Leitfähigkeit bestimmt. Die weitere Zugabe von Ammoniumhydroxid erhöht die Alkalität und damit den pH-Wert der Lösung.

Die Verwendung von wässrigen Reinigungslösungen, deren Leitfähigkeit und pH-Wert am ehesten mit den Farben der Acryllackfilme und der Oberfläche des Papierträgers, auf dem sie aufgetragen wurden, übereinstimmen, führte zu der geringsten Pigmentübertragung und Quellung bei gleichzeitiger Maximierung der Reinigungseffizienz. Die Lösungen harmonieren mit den Farbfilmen oder Papierträgern und erreichen nahezu ein chemisches Gleichgewicht an der Oberfläche.

Referenzen und Leseempfehlungen

  1. Acrylfarbe. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Acrylic_paint
  2. Hughes, A., und Keynan, D. Testing the Waters: New Technical Applications for the Cleaning of Acrylic Paint Films and Paper Supports. The Book and Paper Group Annual 32 (2013) S. 43-51.

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