Verf & Pigmenten - Bindmiddelen - 2022 PDF

Verf & pigmenten = dit moet je studeren/kennen Youtube films zijn ter info, inhoud is niet te kennen, maar helpt om de leerstof te begrijpen  Verf 1. Introductie 2. Wat is verf? 3. Courantste verschijningsvormen van verf in erfgoedzorg 4. Indeling pigmenten 5. Nomenclatuur van pi...

Verf & pigmenten = dit moet je studeren/kennen Youtube films zijn ter info, inhoud is niet te kennen, maar helpt om de leerstof te begrijpen  Verf 1. Introductie 2. Wat is verf? 3. Courantste verschijningsvormen van verf in erfgoedzorg 4. Indeling pigmenten 5. Nomenclatuur van pigmenten 6. Courantste pigmenten: samenstelling en eigenschappen 7. Courantste bindmiddelen: Samenstelling en eigenschappen 8. Referentiewerken Wat is dat een bindmiddel? En welke ken je?  Verf 1. Pigment Een poeder dat andere stoffen kleurt na toevoeging, doordat het bepaalde golflengtes van het licht absorbeert en/of reflecteert Bij verf zijn pigmenten als korrels gedispergeerd in een Verf bestaat uit minstens bindmiddel. Pigmenten lossen dus niet op in het bindmiddel twee hoofdbestanddelen, anders zijn het kleurstoffen/inkten (zie les daarover) het derde is optioneel 2. Bindmiddel Een vloeistof die na een chemische verandering, samen de pigmenten en additieven, overgaat in een vaste massa (het vormt een film). Een bindmiddel heeft vijf functies: 1. Cohesie: bindt de pigmenten en additieven samen. Behoorlijk veeleisend, 2. Adhesie: Hechting met de drager Slechts een beperkt aantal bindmiddelen heeft de juiste eigenschappen, 3. Transportmiddel: om het pigment naar de drager te brengen 4. Protectie: omhult de korrels met een beschermend laagje = afhankelijk van de gewenste toepassing niet aan atmosfeer blootgesteld 5. Uitzicht : het soort bindmiddel beïnvloedt het visuele uitzicht: saturatie, glans, transparantie, kleur, etc. 3. Additieven (optioneel) Een erg diverse groep van hulpstoffen die de eigenschappen van de verf wijzigt: droging, viscositeit, dekkracht, glans, bewaring, prijs, textuur, flexibiliteit, hardheid, duurzaamheid, etc. Dispersie: fijne verdeling van een stof in een andere, zonder dat deze oplost  Indeling van bindmiddelen ‘Tempera’ techniek hoofdklasse bindmiddel  Indeling van bindmiddelen ‘Tempera’ techniek is de verzamelnaam voor een verf waarbij het bindmiddel (en de pigmenten) in een waterachtige oplossing gedispergeerd is Er bestaat wat verwarring over de term. In de dagelijkse praktijk gebruikt men de term in de eerste plaats voor schilderen met eigeel, maar de term is dus ruimer te interpreteren. In tentoonstellingscatalogi betekent “Temperatechniek” meestal dat het GEEN olieverf is, vaak kent men het exacte bindmiddel niet. hoofdklasse bindmiddel  Indeling van bindmiddelen Opmerking: additieven (bv harsen) kunnen de eigenschappen van de verf sterk beïnvloeden hoofdklasse bindmiddel  Eerste laag in ei-tempera Tweede laag met in lijnolie Nuance: voor veel van de technieken/bindmiddelen geldt dat er mengvormen bestonden Bv. Bij een laagopbouw van ‘mager naar vet’ is het mogelijk dat de lagen verschillende bindmiddelen hadden Een olieverfschilderij kan dus lijm of eitempera bevatten in een bepaalde laag Ook binnen één laag is het niet altijd even duidelijk: een eitempera waar veel drogende olie aan werd toegevoegd, is dat nog tempera of eerder olie? Vetten / Lipiden: soorten 2 soorten zijn relevant voor verf Olie = als vet vloeibaar bij kamertemperatuur Kan je elke olie gebruiken als bindmiddel? Was = als vet vast is bij kamertemperatuur  Encaustiek is bekend van de zogenaamde ‘red shroud Vetten / Lipiden: wassen mummies’. Deze mummies zijn voorzien van een portret van de overleden, geschilderd op hout. Danken hun naam aan de lijkwade die rood beschilderd werd met minium (Pb3O4) Was als vet vast is bij kamertemperatuur Wassen werden vaak gebruikt als restauratiemateriaal (voor consolideren, waterafstotend bij herbedoeking) als afwerking/beschermingslaag (zoals vernis) of als hulpstof van verf (matteringsmiddel)… …maar ook als bindmiddel voor verf gebruikt Bij Encaustiek worden pigmenten vermengd met gesmolten bijenwas, Waar vaak harsen en andere hulpstoffen aan werden toegevoegd Encaustiek is een techniek uit de Klassieke Oudheid, bekend bij Grieken en Romeinen vermoedelijk gebruikt in het Westen tot en met de middeleeuwen toen vervangen, eerst door tempera en later olieverf, bleef in gebruik voor Byzantijnse iconen, Kende heroplevingen in de 19de en 20ste eeuw (Ensor, Klee, Jasper Johns etc.) Kenmerken van Encaustiek: Oppervlak kan lichtjes gepolijst worden om te glanzen Niet watergevoelig Blijft wel hittegevoelig (smeltpunt 60°C) De was kan na aanbrengen verder bewerkt worden met heet gereedschap, De waslaag kan gesculpteerd worden met koud gereedschap Andere materialen kunnen in/tussen waslagen gefixeerd worden Romeins-Egyptisch Mummi Portret van een vrouw, Toegeschreven aan de Isidora Master, A.D. 100 J. Paul Getty Museum Vetten / Lipiden: wassen Wassen zijn esters van vetzuren en alcoholen met een lange keten. Ze bevatten meestal geen glycerol, in tegenstelling tot oliën. Hieronder geïllustreerd door de structuur van cetylpalmitaat, een natuurlijke was aanwezig in potvissen. Wassen zijn zachte, vaste stoffen met laag smeltpunt die onoplosbaar zijn in water. Daarom ook vaak gebruikt om te consolideren en te beschermen tegen de werking van vocht. Bovendien wordt was toegevoegd aan verven en vernissen om deze een mattere uitstraling te geven. Naast dierlijke (bv bijenwas, door honinggraten in heet water te smelten) en plantaardige (bv carnauba van de Braziliaanse carnaubapalm) wassen zijn er ook minerale wassen, zoals paraffine en microkristallijne was die petroleumderivaten zijn. Vetten / Lipiden: soorten 2 soorten zijn relevant voor verf Olie = als vet vloeibaar bij kamertemperatuur Was = als vet vast is bij kamertemperatuur Voor bindmiddelen moet de olie drogende eigenschappen hebben Het bindmiddel moet immers uitharden tot een film / coating Drogende/siccatieve olie is bijgevolg een olie die na een periode van blootstelling aan zuurstof uithardt tot een harde, vaste film. Niet elke olie is dus geschikt, bv. olijfolie is niet bruikbaar Een siccatieve of drogende olie wordt van planten gemaakt. Belangrijkste voor verf zijn: Lijnolie: meest gebruikt, door persing van het zaad van de vlasplant, van de vezels wordt linnen en schildersdoek gemaakt Papaverolie: zaden papaver, droogt minder goed dan lijnolie (zie verder), zachtere en minder resistente film, neiging to barstvorming Waarom werd/wordt die dan toch gebruikt? Walnootolie: walnoten, droogt minder goed dan lijnolie maar beter dan papaverolie Vetten / Lipiden: soorten 2 soorten zijn relevant voor verf Olie = als vet vloeibaar bij kamertemperatuur Was = als vet vast is bij kamertemperatuur Voor bindmiddelen moet de olie drogende eigenschappen hebben Het bindmiddel moet immers uitharden tot een film / coating Drogende/siccatieve olie is bijgevolg een olie die na een periode van blootstelling aan zuurstof uithardt tot een harde, vaste film. Niet elke olie is dus geschikt, bv. olijfolie is niet bruikbaar Een siccatieve of drogende olie wordt van planten gemaakt. Belangrijkste voor verf zijn: Lijnolie: meest gebruikt, door persing van het zaad van de vlasplant, van de vezels wordt linnen en schildersdoek gemaakt Papaverolie: zaden papaver, droogt minder goed dan lijnolie (zie verder), zachtere en Maar vergelen minder dan lijnolie minder resistente film, neiging to barstvorming Daarom als alternatief voor bv. witte en blauwe pigmenten Walnootolie: walnoten, droogt minder goed dan lijnolie maar beter dan papaverolie Vetten / Lipiden: soorten 2 soorten zijn relevant voor verf Olie = als vet vloeibaar bij kamertemperatuur Was = als vet vast is bij kamertemperatuur Voor bindmiddelen moet de olie drogende eigenschappen hebben Het bindmiddel moet immers uitharden tot een film / coating Drogende/siccatieve olie is bijgevolg een olie die na een periode van blootstelling aan zuurstof uithardt tot een harde, vaste film. Niet elke olie is dus geschikt, bv. olijfolie is niet bruikbaar Wat bepaalt nu dat een olie siccatief is of niet? Dat hangt af van het soort vetzuur Om dat te snappen, moeten we eerst naar de samenstelling van vetten gaan kijken Vetten / Lipiden: definitie = In geel Een heterogene, moeilijk te definiëren klasse van organische stoffen die veel voorkomen in dieren en planten. Vet kan dus een dierlijke of plantaardige oorsprong hebben, maar in erfgoed meestal plantaardig omdat dierlijk vet geen drogende eigenschappen heeft Ze hebben een aantal eigenschappen gemeenschappelijk: ‘zware’ molecules, met lange, rechte koolwaterstofketens, op basis van vetzuren: Deze vetzuren zijn aanwezig in de vorm van esters, meerbepaald triglyceriden: een verbinding van glycerol met drie vetzuren Vetten zijn onoplosbaar in water: Vanwege de lange koolstofketens zijn triglyceriden bijna apolaire moleculen, waardoor ze niet gemakkelijk oplossen in polaire oplosmiddelen zoals water. Vetten hebben een lagere densiteit dan water (drijft boven) Wel oplosbaar in niet- of zwak-polaire solventen (bv. ether, aceton)  Vetten / Lipiden: definitie = In geel Een heterogene, moeilijk te definiëren klasse van organische stoffen die veel voorkomen in dieren en planten. Vet kan dus een dierlijke of plantaardige oorsprong hebben, maar in erfgoed meestal plantaardig omdat dierlijk vet geen drogende eigenschappen heeft Ze hebben een aantal eigenschappen gemeenschappelijk: ‘zware’ molecules, met lange, rechte koolwaterstofketens, op basis van vetzuren: Deze vetzuren zijn aanwezig in de vorm van esters, meerbepaald triglyceriden: een verbinding van glycerol met drie vetzuren Vetten zijn onoplosbaar in water: Vanwege de lange koolstofketens zijn triglyceriden bijna apolaire moleculen, waardoor ze niet gemakkelijk oplossen in polaire oplosmiddelen zoals water. Vetten hebben een lagere densiteit dan water (drijft boven) Wel oplosbaar in niet- of zwak-polaire solventen (bv. ether, aceton) Vetzuren: keten van ten minste twee koolstofatomen en een carboxylgroep (COOH). Alle vetten vetzuur Zoals bv. linoleenzuur hebben deze ‘drieledige’ vetzuur Het soort vetzuur is verschillend voor elk soort vet structuur (triglyceride) vetzuur Vet is een Koolwaterstoffen zijn organische verbindingen van uitsluitend waterstof (H) R staat voor een lange koolwaterstofketen verbinding van en koolstof (C). (zie ook les pigmenten: wat is een organisch pigment) Apoliar: moleculen die ongeladen zijn, zonder plaatsen met negatief of glycerol en positief ladingsoverschot drie vetzuren  Vetten / Lipiden: definitie = In geel Een heterogene, moeilijk te definiëren klasse van organische stoffen die veel voorkomen in dieren en planten. Vet kan dus een dierlijke of plantaardige oorsprong hebben, maar in erfgoed meestal plantaardig omdat dierlijk vet geen drogende eigenschappen heeft Ze hebben een aantal dingen gemeenschappelijk: linoleenzuur ‘zware’ molecules, met lange, rechte koolwaterstofketens, op basis van vetzuren: Deze vetzuren zijn aanwezig in de vorm van esters, meerbepaald triglyceriden: een verbinding van glycerol met drie vetzuren Vetten zijn onoplosbaar in water: Vanwege de lange koolstofketens zijn triglyceriden bijna apolaire moleculen, waardoor ze niet gemakkelijk oplossen in polaire oplosmiddelen zoals water. Vetten hebben een lagere densiteit dan water (drijft boven) Wel oplosbaar in niet- of zwak-polaire solventen (bv. ether, aceton) Voor wie het precies wil weten: chemisch gezien is een vet dus een ester van glycerol, een ester = verbinding van een alcohol (hier glycerol) met een zuur (hier 3 vetzuren) Een vetzuur is een lange koolwaterstofketen, doorgaans 12 +3H2O tot 24 koolstofatomen lang, met aan één uiteinde een carboxylgroep (-COOH). Elk van de drie vetzuurmoleculen (R in de figuur) ondergaat Reactie van glycerol een veresteringsreactie met een van de hydroxylgroepen van met 3 vetzuren, het glycerolmolecuul. resulteert in een triglyceride Er wordt bij de reactie water gevormd dat verdampt Glycerol is een triol, een alcohol dat drie functionele hydroxyl groepen bevat. Het resultaat is een groot tri-ester-molecuul dat triglyceride R staat voor een lange wordt genoemd koolwaterstofketen  Vetten / Lipiden: droging Het type vetzuur in de glyceride bepaalt sterk het drogend vermogen van de olie Er bestaan verschillende soorten vetzuren Elke olie bevat (andere) combinaties van vetzuren in wisselende verhoudingen Elke type olie zal daardoor een ander drogend vermogen hebben Bv. Palmitinezuur (16 C), Uitsluitend enkelvoudige stearinezuur (18 C) slechts licht Wellicht al van gehoord want ook belangrijk koolstofbindingen (C-C) reactief, hun zouten worden zepen genoemd, zie lessen degradatie voor gezondheid: Olijfolie, noten, avocado bevat veel onverzadigde vetzuren = gezonder Boter, kaas, spek bevat veel verzadigde vetzuren Er zijn dubbele = ongezonder koolstofbindingen (C=C) Vetten kunnen dus verzadigd of onverzadigd zijn: Een verzadigd vet is een vet dat bestaat uit enkelvoudig dubbel triglyceriden waarvan de koolstofketens volledig bestaan uit enkelvoudige koolstof- koolstofbindingen. Daarom zijn de koolstofketens 1 dubbele binding verzadigd met het maximale aantal mogelijke waterstofatomen. linoleenzuurBv. Oliezuur Een onverzadigd vet is een vet dat bestaat uit triglyceriden waarvan de koolstofketens een of meerdere dubbele bindingen meer dubbele koolstof-koolstofbindingen Bv. Linolzuur, linoleenzuur bevatten. Maar waarom is dat onderscheid nu zo belangrijk? => die dubbele bindingen kunnen verder reageren/andere bindingen aangaan waardoor de olie begint uit te harden  Vetten / Lipiden: droging Het type vetzuur in de glyceride bepaalt sterk het drogend vermogen van de olie Er bestaan verschillende soorten vetzuren Elke olie bevat (andere) combinaties van vetzuren in wisselende verhoudingen Elke type olie zal daardoor een ander drogend vermogen hebben Uitsluitend enkelvoudige koolstofbindingen (C-C) Er zijn dubbele koolstofbindingen (C=C) Een vet met één dubbele binding wordt enkelvoudig onverzadigd genoemd, terwijl een vet met meerdere dubbele 1 dubbele binding bindingen meervoudig onverzadigd Bv. Oliezuur wordt genoemd meerdere dubbele bindingen Bv. Linolzuur, linoleenzuur Maar waarom is dat onderscheid nu belangrijk? Vetten / Lipiden: drogingsproces Dubbele binding bepaalt het drogend vermogen Deze reageren met de zuurstof (O) in de lucht dit proces wordt autoxidatie genoemd Dit zet een complexe kettingreactie in gang (=polymerisatie) De losse, lange ketens gaan cross-linken en vormen een groot, sterk 3D netwerk Hieronder een voorbeeld waarbij twee linoleenglycerides reageren. Ter illustratie van het algemene principe Het gehele droginsproces van olie is echter erg complex, door de vele componenten en onzuiverheden in de olie die elk een invloed hebben, en nog niet helemaal tot in detail gekend Drogingsproces: Triglyceride 1 met drie vetzuren: waarvan er slechts 1 is voluit geschreven, de andere twee zijn afgekort tot R en R’) …gaat reageren met Triglyceride 2 met drie vetzuren: waarvan er slechts 1 is voluit geschreven, de andere twee zijn afgekort tot R en R’) Vetten / Lipiden: drogingsproces Volgende mechanisme moet je kennen triglyceride Het vetzuur is in dit geval linoleenzuur, slechts 1 ervan werd uitgeschreven linoleenzuur linoleenzuur triglyceride Vetten / Lipiden: drogingsproces triglyceride De R staat voor linoleenzuur, slechts 1 ervan werd uitgeschreven Drie dubbele bindingen linoleenzuur In linoleenzuur linoleenzuur triglyceride Vetten / Lipiden: drogingsproces triglyceride Drie dubbele bindingen Zuurstof in linoleenzuur de lucht Tijdens het uitharden worden de dubbele bindingen verbroken En het koolstofatoom (C) gaat zich binden met zuurstof uit de lucht linoleenzuur Zuurstof in de lucht triglyceride Vetten / Lipiden: drogingsproces De dubbele bindingen worden verbroken Koolstof gaat zich binden met zuurstof uit de lucht Maar daar blijft het niet bij… triglyceride De R staat voor linoleenzuur, slechts 1 ervan werd uitgeschreven Drie dubbele bindingen Zuurstof in linoleenzuur de lucht linoleenzuur Zuurstof in de lucht triglyceride Vetten / Lipiden: drogingsproces Symboliseert een vetzuurketen uit een ander, naburige glyceride triglyceride De R staat voor linoleenzuur, slechts 1 ervan werd uitgeschreven O2 creert verbindingen tussen de Drie dubbele bindingen ketens, op de plaatsen waar de Zuurstof in dubbele binding was linoleenzuur de lucht linoleenzuur Zuurstof in de lucht triglyceride Vetten / Lipiden: drogingsproces Op die manier verbinden alle vetzuurketens zich met elkaar, terwijl zuurstof uit de lucht wordt opgenomen Deze opname van zuurstof kan je zelfs meten met een gevoelige balans, nl. doordat verf in gewicht toeneemt tijdens het uitharden Dit cross-linken tussen ketens wordt ook polymerisatie genoemd Zorgt ervoor dat de verf uithardt Gelijkaardige processen doen zich voor in alle kunststoffen en aardoliederivaten bv. Siliconen = gewenste polymerisatie, maar ook in bv. rubber (ongewenste polymerisatie, rubber word hard, verduurt) Het achterliggende principe is dus van belang voor meer dan olieverf alleen triglyceride Volgende keten O2 creert verbindingen tussen de Drie dubbele bindingen ketens, op de plaatsen waar de Zuurstof in dubbele binding was linoleenzuur de lucht linoleenzuur Zuurstof in de lucht Volgende keten triglyceride  Vetten / Lipiden: drogingssnelheid De meervoudige vetzuren (meerdere C=C) zijn het meest reactief en drogen het snelst Linolzuur: CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH Olie met een hoog gehalte aan linol- (twee C=C) en vooral linoleenzuur (drie C=C) droogt het best = erg geschikt voor verf Typische samenstelling Linoleenzuur: CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH—(CH2)7-COOH Drogende Olie Linol- Linoleen- zuur (%) zuur (%) De tabel illustreert dat lijnolie het hoogste drogend Lijnzaad 15 52 vermogen heeft wegens Papaver 76 - hoog linoleen gehalte Noten 61 12 Een plantaardige olie bevat verscheidene soorten vetzuren, Soja 54,4 7,3 de ratio/ gehalte ervan is afhankelijk van veel factoren (soort plant, Saffraan 75,8 1 klimaat, ondergrond, extractiemethode…) Zonnebloem 63,5 - Drogende olie bevat min. 65% meervoudig onverzadigde vetzuren  Vetten / Lipiden: drogingssnelheid De olie hardt dus uit door een chemische reactie, polymerisatie, waarbij zuurstof uit de lucht wordt opgenomen ‘drogen’ is dus eigenlijk een foute term aangezien er niets verdampt ‘uitharden’ is correcter, zoals kunststoffen bv epoxiehars of polyester (ook koolwaterstofketens die polymeriseren) Het droogproces (autoxidatie) start traag, maar dit zal toenemend versnellen = autokatalytisch proces Het gehele droogproces duurt erg lang. Vuistregel: een olieverfschilderij is na 1 jaar droog genoeg om te vernissen De verf blijft echter nog lang daarna chemisch veranderen. Verf is een dynamisch systeem dat blijft interageren met zijn omgeving. De film blijft lang flexibel (je kan een beschilderd doek initieel oprollen), maar wordt doorheen de jaren/eeuwen steeds stijver en brozer Denk aan de ingepakte altaarstukken van Rubens in het KMSKA  Vetten / Lipiden: drogingssnelheid De olie hardt dus uit door een chemische reactie, polymerisatie, waarbij zuurstof uit de lucht wordt opgenomen ‘drogen’ is dus eigenlijk een foute term aangezien er niets verdampt ‘uitharden’ is correcter, zoals kunststoffen bv epoxiehars of polyester (ook koolwaterstofketens die polymeriseren) Het droogproces (autoxidatie) start traag, maar dit zal toenemend versnellen = autokatalytisch proces Het gehele droogproces duurt erg lang. Vuistregel: een olieverfschilderij is na 1 jaar droog genoeg is om te vernissen De verf blijft echter nog lang daarna chemisch veranderen. Verf is een dynamisch systeem dat blijft interageren met zijn omgeving. De film blijft lang flexibel (je kan een beschilderd doek oprollen), maar wordt doorheen de jaren/eeuwen steeds stijver en brozer Er zijn naast de samenstelling van de olie nog andere factoren die de Intern: droging(ssnelheid) beïnvloeden hoeveelheid dubbele bindingen, Metaalionen: aanwezig in de plant of toegevoegd als siccatief, de metaalzouten van cobalt, mangaan, lood en ijzer fungeren als catalysator Allerlei onzuiverheden in de plant Laagdikte = dunne laag gaat sneller want verhoudingsgewijs een groter contactoppervlak met lucht Voorbehandelingen (bv standolie): olie werd behandeld (bv verhit) om de droogtijd te verkorten Extern: Zuurstoftoevoer: de zuurstofopname is cruciaal in de eerste dagen van het proces, doet gewicht met een vijfde toenemen (=manier om droginsproces te monitoren) Temperatuur: warmte versnelt de polymerisatie (UV)licht: idem Daarom werd olie vaak voorbehandeld: Gekookte olie: verhit tot 150°C, vaak met toevoeging van siccatieven, initieert de polymerisatiereactie waardoor de verf visceuzer is en sneller zal drogen, maar verf vergeelt. Blaasolie: door zuurstof door de olie te blazen zal deze sneller drogen, maar verf vergeelt. Standolie: Verhitting bij 280-310°C, Afgesloten van zuurstof, Droogt sneller, minder vergeling dan de andere technieken Een aantal voorbehandelde olies zoals die nu op de markt zijn, bij deze commerciële producten is het niet altijd duidelijk hoe ze precies behandeld werden en wat het effect ervan is op lange termijn. Let op het kleurverschil Olieverf: gebruik Olieverf breekt in de 15de eeuw door in West-Europa, vanaf Van Eyck, en vervangt snel en grotendeels tempera. Voordelen van olieverf: Rijke, gesatureerde kleuren (vs. mat), de verf blijft langer bewerkbaar na aanbrengen (nat in nat werken) waardoor uitvoerig gemodelleerd kan worden (bv. gradueel in elkaar overgaan van kleurpartijen en tonaliteiten), = grotere uniforme kleurpartijen (vs lijntjes naast en over elkaar), flexibelere film met minder barstvorming (tempera is harder). Het verspreidt zich vanuit onze streken naar het Zuiden waar het in de 15de en 16de eeuw langzamer ingang vindt vanwege een voorkeur voor matte kleuren (invloed van dominante fresco). Tempera blijft in gebruik voor ikonen Omdat Giorgio Vasari in zijn Le Vite Van Eyck aanduidt als de uitvinder van olieverftechniek ontstaat de foutieve legende. Inmiddels is door chemische analyses bewezen dat het schilderen met drogende olie als bindmiddel al veel langer bestaat (ook in andere delen van de wereld), Zo beschrijft Theophilus Presbyter de techniek al in de 12de E in zijn De diversis artibus. De oudste vondst zijn boedhistische muurschilderingen in Afghanistan, 650 AD, Van Eyck is wel diegene die de techniek perfectioneerde tot een ongezien niveau Olieverf blijft de dominante techniek tot WOII, wanneer het gradueel wordt vervangen door synthetische bindmiddelen zoals acryl. Portret van Elisabeth Borluut op het Lam Gods, J. en H. Van Eyck (1432), St-Baafskathedraal, Gent Proteïnen  Proteïnen Proteïnen (= eiwitten) zijn een omvangrijke klasse van biologische (bouw)stoffen die onmisbaar zijn voor alle levende organismen We associëren de term voornamelijk met voeding De mens heeft dan ook veel proteïnen als voedsel nodig. We halen die voornamelijk uit dierlijke producten zoals vlees, vis en zuivel. Maar het zit ook in niet-eetbare delen, zoals de vacht/haar (bv. wol), beenderen, Weetje: De mens breekt de opgegeten proteïnen weer af nagels/hoeven, huid, pezen, zijde (!), etc. tot aminozuren (door enzymen in onze spijsvertering), die worden via het bloed naar de cellen getransporteerd Men gebruikte deze niet-eetbare delen om proteïnen te winnen die op een andere waar ze weer opgebouwd worden tot eiwitten die manier voor de mens nuttig zijn. we specifiek nodig hebben. Plantaardige proteïnen (bv. als alternatief voor veganistische voeding) vinden we o.a. in granen, soja, peulvruchten (bonen, kikkererwten) en noten  glycide + glycide Proteïnen: samenstelling Amino (-NH2) Carboxyl (-COOH) Chemisch gezien zijn proteïnen lange, rechte polymere ketens van aminozuren: Een aminozuur bevat een aminegroep (-NH2) en een carboxygroep (-COOH), De amine-groep reageert met de carboxygroep en vormt onder afsplitsing van water (condensatiereactie) een peptidebinding. peptidebindingen = benaming voor een covalente binding tussen een aminozuur en een peptidebinding carboxygroep, Door herhaalde kop-staartreacties tussen aminozuren (zie figuur hiernaast) wordt een keten (polymeer) van aminozuren gemaakt, een polypeptide genoemd, +H2O Er bestaan 20 verschillende aminozuren, combinaties ervan geven een eindeloze variëteit aan complexe proteïnen. Natuurlijke proteïnen bestaan dus uit in serie geschakelde aminozuren (typisch enige tientallen tot honderden aminozuren lang). Hun onderlinge opeenvolging (sequentie) bepaalt het karakter van het te vormen eiwit Deze proteïnen vouwen zich fysiek tot een 3D vorm die mee de eigenschappen bepaalt Licht, warmte, pH etc. kan de vorm (en dus eigenschappen) doen wijzigen of verliezen = denaturatie Denaturatie kan ook tot verlies van oplosbaarheid leiden (wat positief is voor bindmiddelen) Proteïnen zijn hydrofiele stoffen: ze kunnen oplossen of minstens zwellen in water Ze vormen colloïdale oplossingen, zweven rond als kleine micellen (zie verder) Erg gevoelig aan enzymen en micro-organismen (schimmels, bacteriën, etc) Voorbeeld van de typerende 3D vorm van een proteïne  Proteïnen: samenstelling Chemisch gezien zijn proteïnen lange, rechte polymere ketens van aminozuren: Een aminozuur bevat een aminegroep (-NH2) en een carboxygroep (-COOH), De amine-groep reageert met de carboxygroep en vormt onder afsplitsing van water (condensatiereactie) een peptidebinding. peptidebindingen = benaming voor een covalente binding tussen een aminozuur en een carboxygroep, Door herhaalde kop-staartreacties tussen aminozuren (zie figuur hiernaast) wordt een keten (polymeer) van aminozuren gemaakt, een polypeptide genoemd, Er bestaan 20 verschillende aminozuren, combinaties ervan geven een eindeloze variëteit aan complexe proteïnen. Natuurlijke proteïnen bestaan dus uit in serie geschakelde aminozuren (typisch enige tientallen tot honderden aminozuren lang). Hun onderlinge opeenvolging (sequentie) bepaalt het karakter van het te vormen eiwit Deze proteïnen vouwen zich fysiek tot een 3D vorm die mee de eigenschappen bepaalt Licht, warmte, pH etc. kan de vorm (en dus eigenschappen) doen wijzigen of verliezen = denaturatie Denaturatie kan ook tot verlies van oplosbaarheid leiden (wat positief is voor bindmiddelen) Proteïnen zijn hydrofiele stoffen: ze kunnen oplossen of minstens zwellen in water Ze vormen colloïdale oplossingen, zweven rond als kleine micellen (zie verder) Erg gevoelig aan enzymen en micro-organismen (schimmels, bacteriën, etc) Ei-tempera met ultramarijn aangetast door schimmel  Ca. 12% proteïnen, 87% water en 2% polysaccharides Ca. 15% proteïnen, 50% water en 35% lipides Mayonnaise is een emulsie van olie en azijn/water waarbij Water en vet samen? eigeel als emulgator gebruikt wordt Eigeel is een emulsie = een colloïdaal mengsel van vloeistoffen die normaal niet met elkaar mengbaar zijn Bij de afwas zorgt een detergent Eigeel bevat het detergent lecithine Ervoor dat het vet op de borden oplost in het water, je maakt dus een emulsie. Detergenten verlagen de oppervlaktespanning en worden oil daarom ook ‘tensio-actieve’ stoffen genoemd Een detergent bestaat uit moleculen die een hydrofiele Als je jezelf wast met zeep of (waterminnende) en een lipofiele (hydrofobe, vetminnende) kant shampoo los je het door de huid hebben. Ze verbinden water en vet en vormen micellen, kleine afgescheiden vet (en andere) op bolletjes vet die in het water zweven Ook melk is een emulsie van vet in water met proteïnes, vooral dan caseïne dat interessante eigenschappen heeft (zie verder)  Detail van Bernadino Fungai’s Maagd met Kind (ca 1470, V&A London) In eitempera, maar dateert van de transitieperiode naar olieverf De rode en blauwe glacis is al in olie, latere werken van Fungai zijn volledig in olieverf Eigeel is dus als bindmiddel een wat speciaal geval omdat het water en olie kan verenigen en dus een ‘tussenvorm’ is met specifieke eigenschappen Eigenschappen: De vetten in eigeel hebben geen drogende eigenschappen De verflaag droogt echter snel door verdamping van water De verflaag blijft lang flexibel Eigeel werd daarom soms aan olieverf toegevoegd als weekmaker maar verlengt de droogtijd maar blijft ook zacht = abrasie gevoelig. Goede hechting en cohesie Vergeelt niet, kleuren blijven helder Blijft lang vatbaar voor vocht (en schimmels), maar oplosbaarheid neemt af met de jaren door denaturatie Je kan water of azijn toevoegen om langer vloeibaar te houden, Door snelle droging moeilijk mengbaar/nat in nat Daarom modellering door korte streepjes naast elkaar, soms in laagjes over elkaar (zie vleestinten hiernaast) Weekmaker = hulpstof toegevoegd aan kunststoffen of verf om de elasticiteit te verhogen en brosheid tegen te gaan  Detail van ‘The Virgin and Child with the Magdalen and Saint John the Baptist’ door Andrea Eigeel: gebruik Mantegna, ca. 1490-1505, tempera op paneel, National Gallery London Een oude techniek reeds bekend in Egypyte In het Westen een techniek die vooral associëren met de middeleeuwen, en gradueel wordt vervangen tijdens Renaissance, wordt zeldzaam na 1500, In het Westen gebruikt voor de doorbraak van olieverf, maar bleef in zekere mate tot op vandaag in gebruik en kende revivals in de 19de en 20ste eeuw (bv. Mark Rothko) De transitieperiode is eind 15-16de eeuw, iets vroeger in West-Europa dan in Zuiden onder invloed van Van Eyck Techniek die vooral gelinkt wordt aan het middeleeuws Italië, met namen als Lorenzetti, Duccio, Mantegna (1431 – 1506), Bellini, Botticelli (1445 – 1510), de wat latere Rafael (1483 – 1520) gebruikte zowel olie als tempera Er was in Italië zeker een lange overgangsperiode waarbij olieglacis op temperalagen werd gezet (zie vorige figuur) Ikonen zijn tot op vandaag in eitempera De meeste temperaschilderingen zijn in eigeel (eiwit, lijm etc veel minder frequent) Vooral in paneelschilderkunst Maar ook in muurschilderkunst, als laag op de fresco (bv met pigmenten die niet bestand zijn tegen het basisch karakter van de kalk) Wegens zachtheid niet geschikt voor manuscripten (tegen elkaar schuren van folies) waar men voor het hardere eiwit kiest  Ca. 12% proteïnen, 87% water en 2% polysaccharides Een colloïdale oplossing van proteïnen (vooral ovalbumine) in water In tegenstelling tot eigeel bevat eiwit dus nauwelijks vetten Eigenschappen: Droogt snel door verdamping van (veel) water Vormt harde maar broze film De film blijft vochtgevoelig Gebruik: veel minder frequent dan eitempera, voor geïllumineerde manuscripten (vetzuren tasten drager aan, eigeel te zacht) Meestal met toevoeging van een weekmaker om de film wat flexibeler te maken (honing, suiker, glycerine )  Gemaakt van de huid en kraakbeen van dieren Gemaakt van de beenderen van dieren Gemaakt van de huid, koppen en graten van vis Isinglas = van de zwemblaas van de steur Gemaakt van de restjes bij productie van perkament Samenstelling: Collageen is het belangrijkste proteïne in dierlijke lijm Glycine is het belangrijkste aminozuur Lijm is onzuiver, Gelatine is een gezuiverde vorm van lijm, bestaat bijna uitsluitend uit collageen Huidenlijm van Kremer Gelatineblaadjes voor culinair gebruik Heel veel gelatine… met suiker en kleurstoffen Productie: Collageen wordt uit de beenderen/huiden gewonnen door hydrolyse, afkoken: Huiden, beenderen etc. gekookt in (basisch) kalkwater = vlees, vet en vachtresten verwijderd Daarna met zuur behandeld om de kalkresten te verwijderen Huiden, beenderen etc. worden dan in water gekookt De eiwitten trekken uit de beenderen in het water (hydrolyse) Filteren en water laten verdampen Het droge materiaal wordt vermalen tot korrels of poeder Dierlijke lijm koop je tegenwoordig in korrels (bv bij Kremer) of in de typische gelatineblaadjes (voor culinair gebruik) Dierlijke lijm laat je eerst zwellen in water, daarna licht opwarmen (au bain marie) resulteert in volledige oplossing Te hoge temperatuur (>60°C) geeft denaturatie = verlies aan adhesie De lijm wordt warm aangebracht Na aanmaking niet lang houdbaar Eigenschappen: Droogt snel door verdamping van water, waarna een gel vormt De gel gaat over in een vaste toestand na afkoeling (onder 30°C) Blijft gevoelig voor water, in vocht gaat de lijm opzwellen (en daarna terug krimpen) = niet zo duurzaam als bindmiddel, maar goed als restauratiemateriaal (reversibel!) Hoge adhesie en daardoor veel gebruikt als lijm, Onzuiverheden verhogen de adhesieve en cohesieve eigenschappen daarom liever geen gelatine Huidenlijm wordt beter geacht dan beenderlijm (als bindmiddel) wegens zuurheid, grotere adhesie en flexibiliteit vislijm heeft mindere adhesie en gevoeliger voor water, wel gebruikt voor specifieke toepassingen: erg transparant en koud verwerkbaar (bv koudverf op glas)  Dirk Bouts, De graflegging (ca 1450, Quinten Metsys, Madonna met kind en Heilige Barbara Pieter Bruegel, De aanbidding der wijzen (1556) KMSKB, National Gallery, London) en Katherina, (ca 1515-20, National Gallery, London) Brussel Gebruik: Door hoge adhesie veel als een constructie lijm gebruikt (hout, papier, etc.) Ook in preparatielagen van schilderijen: bv, typische krijtlijmgrondering van Vlaamse Primitieven 16de eeuw! Ook als isolatielaag om drager te beschermen tegen werking van vetzuren Als bindmiddel eerder zeldzaam, maar wellicht zijn veel schilderijen door hun vochtgevoeligheid verloren gegaan Schilderijen met bindmiddel als lijm worden Tüchlein genoemd, naar een term uit het reisverslag van Albrecht Dürer (door de Nederlanden) De wat mysterieuze techniek wordt ook distemper genoemd, maar er bestaat verwarring over die term De bewaarde Tuchleins zijn steeds op doek (paneel was gangbaar in die tijd) en zonder vernislaag wat in een mat uiterlijk resulteert, Er zijn voorbeelden bekend van o.a. Bruegel (Aanbidding der Koningen in KMSKB), Bouts, Durer, Matsys en Mantegna Gebruikt tot de 16de eeuw, lijkt niet verdrongen door de olieverfkunst zoals eitempera maar lijkt NAAST olieverfkunst bestaan te hebben Olieverf werd op paneel gebruikt dat duur en zwaar was, mogelijk bood Tuchlein een alternatief wanneer een lichte of goedkope constructie vereist was en/of wanneer een soberder mat aspect verkiesbaar was, Hypothese: lijkt eerder te verdwijnen nadat men ontdekte hoe men doeken kon beschilderen zonder dat olie de vezel aantastte Vaak zwaar beschadigd of sterk vervuild, moeilijk te behandelen door hun vochtgevoeligheid, men weet niet echt hoe ze er oorspronkelijk uitzagen en dus moeilijk om hun functie te achterhalen  Tegenwoordig te koop als een witgeel poeder bij Kremer Een fosforhoudend proteïne, gedispergeerd in dierlijke melk We associëren de term vooral met voeding en kaas: Caseïne slaat neer als je een zuur toevoegt aan warme melk de mens (en het kalf) breken de proteïnen makkelijk af tot aminozuren, gebruikt door sporters omdat ons lichaam het langzaam opneemt = lang energie (melk is een base) Belangrijk component bij kaasmaken (geeft de wrongel zijn dikte) Caseïne kennen we ook van de matten in mattetaarten De matten bij mattetaarten Bereiding door azijnzuur + rauwe warme melk Men zegt: De melk schift (Jeroen meus gebruikt karnemelk als zuur)  Caseïne Gebruik: Caseïne is niet wateroplosbaar, eerst laten zwellen in water Dan toevoeging van een base: geeft een wateroplosbaar caseïnaat Base is meestal ammonia (NH3) of gebluste kalk [Ca(OH)2] De verhouding luistert nauw – 9 delen kalk op 10 delen caseïnaat - anders niet watervast of brokkelig Eigenschappen: Zeer sterke adhesie, daarom vooral gebruikt als lijm Droogt snel (korte verwerkingstijd) Wordt onoplosbaar/ongevoelig voor water = ook voor buitengebruik! Vormt heel harde film (wordt broos en barst makkelijk) dus goed als lijm, maar niet bruikbaar als bindmiddel op flexibele ondergrond Daarom als bindmiddel eerder zeldzaam, wel als muurverf, muurschilderingen (exterieurverf) Zelden voor panelen (wel als lijm tussen de planken) Mat oppervlak  Koolhydraatrijk voedsel Koolhydraten zijn de suikers, zetmelen en vezels in ons voedsel Polysachariden zijn koolhydraten Alweer een term die we met voeding associëren want het zijn belangrijke leveranciers van energie Koolhydraten zijn hydraten van koolstof – algemene formule Cn(H2O)m. een bepaald type verbindingen van C, H en O atomen  In het kader van verf zijn wij vooral geïnteresseerd in de poly-sachariden: natuurlijke polymeren opgebouwd uit >10 monosachariden Ook cellulose is een polysachariden maar is geen bindmiddel Voorbeeld hiernaast: Twee monosaccharides (glucose/druivensuiker) verbinden zich via een condensatiereactie =H2O komt vrij tot een disacharide (maltose) Opmerking: de CH2OH kan bij polysaccharides ook een COOH zijn Als deze disaccharide zich blijft verbinden met monoscharides krijg je een polymeer Deze polymeer (= polysaccharide) kan lineair of vertakt zijn (3D network) Opmerking: de hydroxylgroepen maken de polysacharide hydrofiel = bruikbaar als tempera  Gewonnen/afgetapt van een wonde in de schors van bomen Belangrijkste producenten zijn Senegal, Belangrijkste is de arabische gom uit de Acaciaboom (vooral de Acacia Senegal) Tsjaad, Soedan en Nigeria De Acacia senegal Eigenschappen arabische gom Wateroplosbaar Niet te verwarren met hars, wordt ook uit de bast van bomen afgetapt maar is niet wateroplosbaar! Onoplosbaar in solventen Reversibel, blijft wateroplosbaar Niet-kristallijn Complexe chemische structuur Gebruik Reeds gekend door Egyptenaren Als wateroplosbare lijm: enveloppen, etiketten… Als bindmiddel voor waterverf (aquarel) Beiden hetzelfde bindmiddel en pigmenten. Gouache is echter dekkend door toevoeging blanc fixe Als bindmiddel voor gouache In inkten Als mordant (plaklaag) voor vergulding Natuurlijk niet-toxisch product daarom in veel producten voor menselijke consumptie, bv cosmetica, als verdikkingsmiddel en emulgator in voeding (alweer) 19de eeuwse aquareldoos van Winsor & Newton  Ook stijfsel genoemd, gewonnen uit planten, bv aardappelen, denk ook aan maizena Hoge adhesie, vooral als lijm gebruikt, door hoge viscositeit niet geschikt als bindmiddel maar wel als additief De onverwachte identificatie van tarwe zetmeel in de tweede grondlaag van Rembrandtschilderij, met TOF-SIMS, suggereert dat zetmeel misschien meer gebruikt werd dan we denken. TOF-SIMS is niet bepaald een Routinetechniek, dus misschien bleef stijfsel tot nu onder de radar. Rembrandt, Portret van Nicolaes van Bambeeck (KMSKB, Brussel)  Fresco techniek: schilderen in natte pleister Het pigment wordt vermengd met water en op natte pleisterlaag geschilderd Het bindmiddel is de natte pleister: calcium hydroxide (gebluste kalk) De functie van water is slechts transportmiddel Door reactie met CO2 uit de lucht vormt het een harde gipslaag die de pigmenten inkapselt en de schildering fixeert Carbonaatreactie: Ca(OH)2 (gebluste kalk)+ CO2 (uit lucht)-> CaCO3 (calciet) + H2O Geeft een mat, ongesatureerd uitzicht Veel toegepast in 14de en 15e E in Italië, hoewel vaak ook mixed techniek waarbij op de fresco ook a secco werd geschilderd In West-Europa zijn muurschilderingen meestal a secco = schilderen op droge pleister, met olie of tempera, zoals in schilderkunst Variant waarbij de pigmenten met de gebluste kalk en water worden vermengd en op een (droog) substraat wordt aangebracht Altichiero da Zevio, Cyclus in Oratorio di San Giorgio, Padua (1379-84)  Tijdens en vooral na WOII volgen de synthetische bindmiddelen elkaar snel op. Ontwikkeld voor industriële en huishoudelijk toepassingen. Avantgarde kunstenaars zoals Pollock, Picasso, Magritte, etc experimenteren volop met de nieuwe mogelijkheden Voorbeelden van synthetische verven: ▪ Alkydverf: Een synthetische hars waar chemisch verschillende stoffen ingebouw kunnen worden, zoals drogende oliën. De naam Alkyd komt van de twee belangrijkste componenten: alcohol en acid (zuur). → Eerste droging door verdamping oplosmiddel → Verdere uitharding duurt veel langer, net als bij olieverf. Gebruikt door o.a. Pablo Picasso en Frank Stella. ▪ Dispersieverven*: vanaf jaren 1950. De eerste dispersieverf voor huisschilders bestond uit polyvinylacetaat (PVA), ook wel latexverf genoemd in de handel. Gebruikt door o.a. Bridget Riley. → Droogt door verdamping van water. * Dispersie = een vloeistof waarin vaste deeltjes zeer fijn zijn verdeeld. Frank Stella – Marrakech, 1964  H2C Acrylzuur monomeer Acryl → een variëteit aan materialen. De chemische stof acrylzuur is het bouwsteentje (monomeer) waarmee een lange keten (polymeer) gevormd kan worden. Aan deze polymeerketen kunnen diverse andere chemische stoffen bevestigd worden met als resultaat een heel scala aan acrylpolymeren (acrylaten) met uiteenlopende eigenschappen. Acryldispersieverf: Een detergent vormt micellen in water waarin de acrylmonomeren zich tot zeer lange polymeren aaneenschakelen. Men verkrijgt zo een dispersie van opgerolde lange acrylaatmoleculen in water. Pigment wordt toegevoegd en moet goed gesuspendeerd worden. Wanneer bij gebruik het water verdampt, gaan de kunststofbolletjes samenvloeien en wordt een sterke film gevormd. De pigmentdeeltjes worden ingesloten in het resulterende polymeernetwerk. Eigenschappen: Droogt snel Meestal waterbestendig na droging David Hockney – A Bigger Splash, 1967  https://youtu.be/5hzzWeyvWpc Joen Hermans over de chemie van olieverf