Cumulatieve chemische schade door blootstelling aan een temperatuur die snelle aftakeling veroorzaakt

Veel voorwerpen die vanaf de tweede helft van de 19e eeuw zijn gemaakt, zijn auto-destructief en takelen af binnen een mensenleven. Denk bv. aan papier, fotografisch materiaal, rubber en vele plasticsoorten. Aan die lijst kunnen we ook moderne elektronische opnames toevoegen, van analoge tapes tot digitale cd's.

In onderstaande lijst en tabel ziet u een overzicht van materialen in erfgoedinstellingen en hun chemische gevoeligheid voor de normale kamertemperatuur, meteen ook de belangrijke vorm van te hoge temperatuur. U vindt er ook een indicatie van hun levensduur. Omdat hydrolyse door zuren de belangrijkste oorzaak is van deze aftakeling, speelt ook relatieve vochtigheid een rol. Maar temperatuur blijft de belangrijkste factor.

Behalve de materialen die reeds zuur zijn bij hun productie, zijn er ook die zuur zijn geworden door de blootstelling aan externe of interne polluenten, zoals textiel, papier en leer. Het gaat vooral om zwaveldioxide door de luchtvervuiling uit de 19e en 20e eeuw.

Extreme voorbeelden van hoge gevoeligheid zijn cellulosenitraatfilm en dito platen (vooral gemaakt tussen 1896 en 1952). Ze worden poederig en kleverig. Zwaar afgetakelde films op rol kunnen zelfs ontbranden bij een temperatuur boven 38°C. Erfgoedinstellingen moeten ze identificeren (brandgevaar!) en isoleren.

Chemische gevoeligheid van materialen voor kamertemperatuur:

• Lage gevoeligheid: hout, lijm, linnen, katoen, leer, papier uit lompen, perkament, olieverf, eitemperaverf, aquarel beelddragers en preparatielagen. Er bestaan voorbeelden van deze materialen die 1.000 tot 3.000 jaar in een droge grafcontext of een droge gesloten omgeving van ca. 20°C zijn bewaard. Ze waren afgeschermd van elke zure omgeving, zoals luchtvervuiling tijdens de Industriële Revolutie, en zijn ooit vochtig geweest. Huid, botmateriaal en ivoor van de mammoet hebben 40.000 jaar overleefd in bevroren toestand.
   
• Medium gevoeligheid: naar de huidige norm stabiel fotografisch materiaal dat bruikbaar blijft met weinig of geen verandering, zoals 19e-eeuwse zwart-witglasnegatieven en zwart-witnegatieven uit de 20e eeuw op polyesterfilm.
   
• Hoge gevoeligheid: zuur papier en bepaalde filmsoorten worden broos, bruin en moeilijk toegankelijk, bv. kranten en boeken van lage kwaliteit en papier van na 1850. Acetaatfilm krimpt en de beeldlaag barst. Cellulose en vele vroege plasticsoorten worden geel, breken en vervormen. Natuurlijke materialen die zuur worden door pollutie (bv. textiel, leer) verzwakken en kunnen uit elkaar vallen.
   
• Heel hoge gevoeligheid: het zogenaamde onstabiele materiaal, zoals magnetische beelddragers, wordt onafspeelbaar: bv. video- en audiotapes, data, floppydisks enz. Het minst stabiele fotografisch materiaal takelt af, bv. kleurenprints vervagen (in het donker), materiaal van lage kwaliteit vergeelt en valt uit elkaar. Dit gebeurt sneller als het in een grote hoeveelheid is verpakt. Vele elastische polymeren, van rubber tot polyurethaanschuim, worden broos of kleverig of vallen uit elkaar. Bepaalde acrylverfsoorten op bepaalde dragers op doek vergelen snel.

Levensverwachting van materialen bij verschillende temperatuur:

Opmerking: de meeste materialen in een gemengde collectie vallen in de lage gevoeligheidscategorie en bleven eeuwen en zelfs millennia bewaard zonder de huidige zorg voor hun bewaartemperatuur. Dat gebeurde in een omgeving met een gematigde temperatuur en beschermd tegen invloeden van de Industriële Revolutie. Denk aan een landelijke omgeving of een gesloten omgeving: een gebouw, doos of de structuur van het voorwerp zelf (bv. de binding die een boek beschermt). 

Praktische vuistregel: elke verlaging van de temperatuur met 5°C verdubbelt de levensduur van een voorwerp, zoals uit de tabel blijkt. Er is controverse over de criteria om de levensverwachting van een voorwerp te bepalen - hoeveel vergeling, verstoring of uit elkaar vallen moet er zijn? - maar het staat buiten kijf dat de regel steek houdt. 

Fysische schade in periodes van te hoge temperatuur

Sommige voorwerpen bevatten materialen die vervormen en verzwakken, of zelfs smelten boven een bepaalde temperatuur. In deze tabel ziet u een lijst van enkele bekende transitietemperatuurwaardes met voorbeelden van mogelijke schade aan objecten:

Naast de 'exotische' voorbeelden van voedsel, cosmetica, was en het occasionele probleem van herstellijmen die lossen, is het meest betekenisvolle voorbeeld in deze tabel ongetwijfeld de onherstelbare vervorming van moderne plastics. Vele elektronische media verdragen een lichte vervorming voor ze onleesbaar worden. Een voorbeeld in het dagelijkse leven is het snelle vervormen van videocassettes, cd's en dvd's als ze in rechtstreeks zonlicht worden bewaard. Belangrijk om te weten is dat de temperatuur die deze snelle vervorming veroorzaakt (~60°C) de klimaatrichtlijnen van de noden van zo'n materiaal behoorlijk overstijgt.

Extreme voorzorgsmaatregelen zorgen altijd voor een grote veiligheidsmarge, maar vanuit het perspectief van een risicoanalyse is het nuttig te weten welke exacte temperatuur over welke periode een ramp veroorzaakt in een collectie. Concreet: hoeveel minuten of uren in ~60°C zijn er nodig om een object op te warmen? 

Verderop in deze bijdrage leest u in het onderdeel 'Temperatuurschommelingen' meer over fysische schade door het uitzetten van materialen, veroorzaakt door het verhogen van de temperatuur zelf. 

Biologische schade in periodes met een temperatuur die hoog genoeg is om groei te bevorderen  

Boven ongeveer 4°C ontstaat actieve schimmelgroei en boven ongeveer 10°C worden insecten actief. Houd er dus rekening mee dat wanneer u bepaalde collecties (bv. met wol en veren) verwarmt naar een comfortniveau, niet alleen de verwarmingskosten zullen stijgen, maar ook de kans op schimmelgroei zal verhogen. Ook het risico op insectenvraat neemt toe.

Een te lage temperatuur

Temperatuurschommelingen

Bronnen van verkeerde temperatuur

Een 'verkeerde temperatuur' beheersen

U kunt niet streven naar 'geen temperatuur', wat bij andere schadefactoren wel kan: geen insecten, geen brand enz. We moeten eerst de verschillende verkeerde en correcte temperaturen definiëren om te weten wat we willen beheersen en we moeten ook de gevoeligheden van de collectie (zie bovenstaande tabellen) bepalen. Bedenk daarbij: de mens is geen goed referentiepunt. Wij houden van een temperatuur van zowat 21°C, met niet meer dan 2°C schommeling, als we zitten. Dat uitgangspunt is verkeerd voor de meeste archiefmaterialen en voor onstabiele plastics.

Vermijden

• Plaats geen organisch of fragiel anorganisch materiaal in ruimtes met direct zonlicht. Grote voorwerpen in opslagruimtes buiten plaatst u beter niet in vol zonlicht als de materialen uit hout, verf, leer, rubber, textiel of plastics bestaan.
• Vermijd bronnen van verkeerde temperatuur tijdens het ontwerpstadium van gebouwen. Zorg voor een passieve thermische controle om geïsoleerde muren te maken met een hoge thermische massa. Zo worden schommelingen in de buitentemperatuur over verschillende dagen en weken uitgevlakt.
• Maak geen gebruik van onbetrouwbare mechanische systemen die moeilijk te onderhouden zijn. Vermijd liever extreme condities als gevolg van een systeem dat jarenlang niet functioneert, dan routineuze kleine fluctuaties van dag tot dag. 
• Vermijd het winterse verwarmen van collecties met onstabiele materialen, zoals vermeld in de tabel hierboven. Haal voordeel uit de winter door het vermijden van chemische aftakeling, ongedierte en schimmels.

Blokkeren

• Blokkeer het zonlicht met luiken en luifels, en met daken over voorwerpen die buiten staan.
• Gebruik isolatie of zorg ten minste voor een ventilatieruimte (10 cm of meer) tussen objecten en buitenmuren, koude vloeren en warme plafonds.
• Isoleer kunstwerken in transit in een kist of met dekens als u ze met de hand over korte afstand verplaatst.

Detecteren

• Monitor de temperatuur. Van alle schadefactoren is de temperatuur wellicht het eenvoudigst en het goedkoopst om precies te meten.
• Detecteer tekenen van chemische schade, zoals bruin breekbaar papier en aftakelende foto's. Deze voorbeelden kunt u gebruiken als een algemene indicatie als het beleid niet vertrouwd is met onstabiele materialen. Als u duidelijk wil maken dat de temperatuurbeheersing in het verleden niet correct was, hebt u een nauwkeurig conditierapport nodig en goede temperatuurmetingen over die periode.
• Detecteer tekenen van oude mechanische schade, maar interpreteer ze zorgvuldig voor u conclusies trekt over de temperatuurbeheersing. Restauratoren tonen vaak gebarsten meubelen en schilderijen met craquelures als bewijs dat ze klimaatinstallaties nodig hebben. Terwijl dat waar kan zijn voor beheersing van de relatieve vochtigheid, is het bijna nooit een bewijs dat de beheersing van de temperatuur niet voldoende was.  

Reageren

• Maak gebruik van mechanische systemen zoals verwarmingstoestellen en aircotoestellen gecontroleerd door een thermostaat. Betrouwbaarheid van de toestellen is essentieel.  
• Reageer op het aspect van onstabiele materialen die zullen verdwijnen in één generatie door de temperatuur te verlagen (of door andere archiveringsstrategiëen, zoals het overzetten van de informatie naar stabiele (bv. digitale) media). 
• Isoleer voornamelijk onstabiele materialen in collecties, zoals slecht geproduceerde negatieven, onderdelen in urethaanschuim, rubberen voorwerpen, vermengd met meer stabiele materialen. Deze vallen vaak visueel op als bronnen van vergeling, en worden best verwijderd en afzonderlijk opgeslagen omdat hun afbraakproducten andere materialen beschadigen.

Remediëren

• Mechanische breuk kan vaak worden hersteld, hoewel de breuknaden zichtbaar zullen blijven.
• Fysische vervorming, als gevolg van extreme hoge temperatuur kan niet worden weggewerkt.
• Chemische veroudering kan niet worden behandeld.

Strategieën voor een degelijke en een volkomen praktijk ('basic' en 'optimum control') 

Degelijke praktijk

Gebruik geen ingewikkelde, energieverslindende en onderhoudsonvriendelijke klimaatinstallaties!

• Verzeker betrouwbare muren, daken, ramen, en deuren met goede isolatie, en verkies hoge massieve muren met een thermische inertie, hoog isolatievermogen en vochtbufferende capaciteiten.
• Zorg ervoor dat rechtstreeks zonlicht de materialen niet kan bereiken, zeker de meest kwetsbare materialen die al zullen lijden onder een enkele dag met zonlicht.

Met deze twee bovenstaande stappen zullen alle fysische risico's van verkeerde temperatuur worden vermeden, maar materiaal met een hoge gevoeligheid zal toch een korte levensduur blijven hebben. 

• Inspecteer archieffilmcollecties en bewaar snel aftakelende negatieven gescheiden (door lage productiekwaliteit) van de rest van de collectie. Scheid alle cellulosenitraatfilms om een aanval door zuren op andere materialen in de omgeving te vermijden en om het risico op brand te vermijden.
• Inspecteer gemengde collecties en moderne kunstcollecties, en verwijder snel aftakelende nitraten, plastics, rubber en urethanen die naburige materialen kunnen besmetten

Volkomen praktijk

Verschillende collecties, verschillende situaties, verschillende beheersmaatregelen

Volg de degelijke praktijk zoals boven en integreer het volgende indien nodig:

• Identificeer de stabiliteit van de materialen in archiefcollecties en in gemengde historische collecties, en voorzie indien nodig een koude of koele opslag. Koude opslag kan variëren van een enkele vriezer tot opslag op niveau van het gebouw. Kleine musea kunnen overwegen om samen te werken met andere erfgoedinstellingen. 
• Hebt u te maken met een gemengde collectie die gedurende meerdere tientallen jaren in een oud gebouw is gebleven zonder merkbare verandering tijdens de laatste 10 jaar? 'Verbeter' de beheersing dan niet (bv. nieuwe componenten toevoegen of hun werking veranderen, zoals meer verwarmen in de winter), zonder zorgvuldig na te gaan wat de huidige verkeerde temperatuur is en of die daadwerkelijk meer schade toebrengt dan de eventuele 'verbeteringen'. Verzeker de betrouwbaarheid en het langetermijnonderhoud van alle huidige bouwelementen en beheersmethodes, eerder dan het veranderen van de klimaatdoelstellingen.
• Als u klimaatbeheersing van het volledige gebouw in overweging neemt, herken dan de beperkingen van de bouwschil als het gebouw zelf historische waarde heeft. Een tabel van de vijf gebouwtypes (ASHRAE) in hun vermogen om het klimaat te beheersen, vindt u terug op de pagina 'Gebouwklasse'. Selecteer en implementeer een geschikte ASHRAE minimum- en maximumwaarde en een niveau van toegelaten schommelingen.
• Wanneer u reizende tentoonstellingen wil exposeren, dan moet u er rekening mee houden dat sommige grote uitlenende instellingen de ASHRAE klimaatklasse A eisen, of soms AA. Dan zijn vaak gebouwen nodig die hierop zijn ontworpen. Overweeg dan het box-in-boxprincipe of de 'cocon'benadering.