DUTCH MORDANT / ANTI-VOS. Peter Bosteels Lou Gils Eddy Verhaeven

Transcriptie

1 DUTCH MORDANT / ANTI-VOS Peter Bosteels Lou Gils Eddy Verhaeven

2 Het groeiende milieubewustzijn en de relatief recente milieuwetgeving maken dat docenten en studenten meer en meer stilstaan bij de schadelijke effecten van producten waarmee ze werken. Tegen deze achtergrond werden aan de Koninklijke Academie voor Schone Kunsten Antwerpen (KASKA) twee onderzoeksprojecten opgezet. In beide projecten leidde de samenwerking tussen een beeldend kunstenaar en een chemicus tot inzichten die een impact hebben op de dagelijkse artistieke praktijk. In het eerste project DUTCH MORDANT werd gezocht naar de optimale samenstelling van chemische stoffen om in metaal te etsen. In het tweede project ANTI-VOS zocht men naar alternatieven voor de schadelijke vluchtige organische solventen (v.o.s.) die voorkomen in inkten, reinigingsmiddelen en hulpstoffen. Beide projecten hebben als uitgangspunt het maximaal garanderen van veiligheid voor mens en milieu, zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van de gebruikte middelen. Lou Gils, Peter Bosteels en Eddy Verhaeven schreven de resultaten van hun projecten neer om de nuttige inzichten te verspreiden bij gebruikers van chemische stoffen in de artistieke sector. Zo raden zij aan om bij het etsen alternatieven voor Dutch Mordant te overwegen. Wat reiniging betreft stellen de onderzoekers vast dat plantaardige olieën en nieuw samengestelde producten als vegetal cleaning agent een degelijke optie zijn. Ook vanuit economisch oogpunt houdt het gebruik van non toxische reinigingsproducten zowel op korte als op lange termijn winst in. De koppeling van exact wetenschappelijk onderzoek (in dit geval chemie) aan de artistieke praktijk (in dit geval de vrije grafiek) biedt heel wat mogelijkheden. Binnen de KASKA leidde dit tot een zeer specifieke vorm van artistiek-wetenschappelijk onderzoek waarvan de resultaten een zeer grote toepasbaarheid kennen binnen het werkveld. Ondertussen werd met de opstart van een derde project binnen deze onderzoekslijn een onderzoek naar niettoxischefixatiemiddelen- bewezen dat natuurwetenschappers en beeldende kunstenaars door een discipline-overschrijdende samenwerking tot zeer waardevolle projecten kunnen komen. Onderzoeksresultaten kunnen ook dienen als grondstof voor nieuw artistiek werk. De texturen die verkregen werden tijdens het onderzoek naar Dutch Mordant werden door Peter Bosteels geherinterpreteerd tot een persoonlijke visie op onderzoekscommunicatie. Hij verwerkte dit tot een animatie waarvan u in de beeldbijlage enkele fragmenten te zien zijn in de vorm van een flipboek. De redactie

3 DUTCH MORDANT De optimale samenstelling, de veiligheidsaspecten en de milieuproblematiek Peter Bosteels Eddy Verhaeven

4

5 1. Historische achtergrond De etstechniek vindt zijn oorsprong in het graveren van metalen voorwerpen als harnassen en helmen. Pas later werd de techniek aangewend om afbeeldingen op een papieren drager te reproduceren. Deze techniek, waarbij metalen met zuren geëtst worden, is zeker bijna 500 jaar oud. Rond 1520 ontstond de techniek om salpeterzuur op koper te laten inwerken. Omdat er hierbij het sterk prikkelend en giftig NO 2 -gas gevormd werd, verliet men snel deze methode. Rembrandt zelf etste met een mengsel van zoutzuur en wijnsteenzuur (het zogenaamde Rembrandt etswater). Men kan aannemen dat zijn etstechniek zijn vroege schildertechniek beïnvloed heeft: net als bij de etsgrond kraste en tekende hij in de nog natte verflaag om bijv. de haargroei of het bont aan te geven. We willen hierbij overigens benadrukken dat de koppeling van de begrippen Dutch Mordant en Rembrandts etswater eerder speculatief is. De originele samenstelling op basis van zoutzuur/kaliumchloraat is toe te wijzen aan Seymour Hayden ( ). De term Hayden water zou dan ook meer gepast zijn. Het eerste boek uit onze gewesten, waarin over etstechnieken op koperplaat werd geschreven, is van A. Bosse uit Het werk dat wij konden inkijken was uitgegeven op een iets latere datum (1662) en heeft als titel : Tractaet in wat manieren men op root koper snijden ofte etzen zal in t Nederduyts overgezet door P.H. ** Amsterdam 1662 Hieruit citeren we twee recepten : De eerste soort van streck-water is ghemaeckt van Azijn, Spaensgroen, Salarmoniack, gemeen zout, onder een gemenght, ende om dat men het zoodanig niet verkoopt, zal ick de maniere om het zelve te maken, beschrijven de tweede soort is ghemaeckt van Vitriool, Spaens-groen ende salpeter, ende zomtijds Bergaluin, wel gedistileert onder malkanderen. Half-pintjens Azijn 6 oncen salarmoniack 6 oncen gemeen zout 4 oncen Spaens groen 2 NO H e _ à 2 NO H 2 O 2 Rembrandt, voluit: Rembrandt Harmensz. van Rijn (Leiden 15 juli 1606 Amsterdam 4 okt. 1669), Noord-Nederlands schilder, tekenaar en etser, algemeen beschouwd als de grootste schilder van de Nederlandse Gouden Eeuw 3 Abraham Bosse, Franse schilder en etser uit de Barok ( )

6 Een aantal producten zijn als volgt te interpreteren : Spaens-groen : groenspaan, samenst. van koperoxide, koperacetaat en kopersulfaat. Salarmoniack : salmiak, ammoniumchloride of NH4Cl. gemeen zout : keukenzout, natriumchloride, NaCl Vitriool : verdund zwavelzuur, H2SO4. Bergaluin : de aluinen zijn mineralen met een alg. formule : MIMIII(SO4)2. 12 H2O; hier wordt het gewone aluin bedoeld : KAl(SO4)2. 12 H2O Bij latere recepten (dutch mordant) zien we dat er ook voor het eerst gebruik wordt gemaakt van kaliumchloraat, KClO 3. Zoutzuur (HCl) op zich, geeft meer een oppervlakte cleaning effect (C. Rochelle 1998). Door de aanwezigheid van kaliumchloraat wordt echter chloorgas gevormd, wat een dieper inetsend effect geeft. In de loop van de geschiedenis duiken steeds meer varianten van dit recept op (bvb Andre Beguin,.). Meestal zijn deze ontstaan uit empirische of praktische overwegingen. Wegens de chemische instabiliteit van deze mengsels vorming van chloorgas en de hiermee gepaard gaande kans op calamiteiten, gaat men in meer recentere tijden aanbevelen om over te schakelen naar het gebruik van ijzer(iii)chloride. Dit product is chemisch veel stabieler en minder belastend voor het milieu, maar heeft als nadeel dat de etsplaat face down in het etsbad dient te liggen. Het principe is een eenvoudige redoxreactie tussen het metallisch koper en de Fe 3+ - ionen in de oplossing. 2. Enkele veelvermelde recepten Bij opzoeken van recepten voor dutch mordant, duiken steeds een vijftal basisrecepten op. Echter een bijkomend probleem hierbij is, dat de ene keer het recept in (volume)delen en de andere keer in gewichtssamenstelling wordt weergegeven. Ook wordt nooit de concentratie van het zoutzuur vermeld. In enkele gevallen werd kaliumchloraat (KClO 3 ) verkeerdelijk vermeld als kaliumperchloraat. 4 André Béguin, geboren in 1927, wijdt een groot deel van zijn leven aan etsen en graveren. Van zijn hand komen talloze werken en technische boeken. In 1981, opent hij een gravure atelier in de rue Danville, te Parijs. We nemen aan dat in de loop der tijden steeds zuiverder en hoger geconcentreerd zoutzuur in de handel te verkrijgen was. In onze berekeningen gaan we uit van de HCl in onze voorraad, zijnde : 18/20 Baumé of 9 à 10 mol/ l (molair, M) In dit onderzoek zullen we de volgende vijf basisrecepten vergelijken: 1. 9 delen water + 2 delen HCl + 1 deel kaliumchloraat (Toegepast door Hugo Besard, docent vrije grafiek KASKA) 2. 9 delen water + 1 deel HCl + verzadigen met kaliumchloraat (Gabor Peterdi, Printmaking uit Methods old and new, 1980) delen water + 5 delen HCl + 1 deel kaliumchloraat (Stephen McMillan, More Rosin uit The California Printmakers, 1993) g water ml HCl + 20 g kaliumchloraat (NN., Etching. Uit LoveToKnow 1911 Online Encyclopedia, ) 5. 1 l water ml HCl + 25 g kaliumchloraat + 25 g NaCl (André Béguin, A technical dictionary of printmaking, 1975) Om al deze recepten te vergelijken, worden ze omgerekend in g/l en in mol/l via de moleculaire massa van KClO 3 : 122,55 g/mol Recept Hoeveelheid HLC in Hoeveelheid KCLO 3 in mol/l g/l mol/l N 1 HCL 1,7 KCLO ,1 N 2 HCL 1,0 KCLO ,8 N 3 HCL 2,0 KCLO ,8 N 4 HCL 1,8 KCLO 3 18,5 0,16 N 5 HCL 1,1 KCLO 3 22,2 0,18 Bij recept n 1 valt onmiddellijk de grote concentratie KClO 3 (257 g/l) op. Wanneer we dit nachecken voor de oplosbaarheid vermeldt in tabellen, stellen we vast dat dit de theoretische waarde ver overschrijdt. Namelijk : Bij 0 C : 71 g/l Bij 100 C : 234 g/l Via interpolatie bij kamertemperatuur (20 C) : 100 g/l Dit maakt dat in dit recept niet ALLE kaliumchloraat 6 oplost. Dit creëert naar onze mening een zeer gevaarlijke toestand bij het toevoegen van de HCl. Daarom werd dit recept verworpen voor verder onderzoek. 3. De testrecepten Uit de samenstelling van de voorgaande recepten blijken twee trends : een concentratie HCl rond de 1 mol/l of rond de 2 mol/l een concentratie KClO 3 rond de 0,8 mol/l of rond de 0,16 mol/l De oplosbaarheid van kaliumchloraat in water, bedraagt bij 0 C 7,1g/100ml en bij 100 C 23,4g/100ml

7 Dit was voor ons de aanleiding om volgende 4 samenstellingen te gaan uittesten. We hebben de basisrecepten omgerekend voor de aanmaak van een totale hoeveelheid rond de 5 à 6 l. Recept n 1 : * Etching. LoveToKnow 1911 Online Encyclopedia, * 880 g water ml HCl + 20 g kaliumchloraat ƒ 4,4 l water + 1 l HCl g kaliumchloraat Recept n 2 : *Stephen McMillan* 25 delen water + 5 delen HCl + 1 deel 7 kaliumchloraat ƒ 5 l water + 1 l HCl + 0,57 kg kaliumchloraat Recept n 3 : *Gabor Peterdi* 9 delen water + 1 deel HCl + verzadigen met kaliumchloraat ƒ 4,5 l water + 0,5 l HCl g kaliumchloraat Recept n 4 : *André Béguin* 1 l water ml HCl + 25 g kaliumchloraat + 25 g NaCl (keukenzout) ƒ 4 l water + 0,5 l HCl g kaliumchloraat + 100g NaCl Een van de problemen bij het beschrijven van de samenstelling is het gekozen maatsysteem. Indien men werkt met delen komt men tegemoet aan de wensen van de mensen uit het praktijk werkveld, maar er moet eerst en vooral duidelijk gemaakt worden of men het heeft over volumedelen dan wel gewichtsdelen. Alhoewel kaliumchloraat een vaste stof is en wegen de meest correcte wijze van afmeten is, gaven de praktijkmensen er de voorkeur aan om uitsluitend te werken met volumedelen. Dit is in manipulatie de eenvoudigste en goedkoopste wijze en spaart de aankoop en onderhoud van een balans uit. Om ook een wetenschappelijke correctere weergave te hebben, werd alles eerst omgerekend naar gewichtshoeveelheden, om daarna in chemische eenheden (mol/ l) om te zetten. Dit is de enige mogelijkheid om de exacte werking van reagentia binnen een reactie met elkaar te vergelijken. Voor de overgang volume naar massa (gewicht) wordt dan gebruik gemaakt van de volumieke massa bij vaste stoffen en van de dichtheid bij vloeistoffen. De overgang van massa naar mol gebeurt de moleculaire massa van de stof. Voor de overgang van volumedelen naar gewichtsdelen moeten we de volumieke massa (= gewicht/volume eenheid) gebruiken. Voor kaliumchloraat bedraagt deze : 2,85 kg/l De chemische achtergrond De rol van het kaliumchloraat tijdens het ets-proces is tamelijk essentieel. Onderzoeken van C. Rochelle 1998, hebben immers aangetoond dat het gebruik van HCl (5M en 33%) enkel een oppervlakte (reinigende) werking vertoonde. Bij het samenvoegen van HCl en KClO 3 ontstaat Cl 2 (reactie 1), dat oplost in het water en dan de ingebrachte koperplaat aantast (reactie 2). Uiteindelijk ontstaat CuCl 2, dat zich als oplosbaar product in het etsbad verspreidt (groen/blauwe kleur). KClO HCl 3 Cl 2 + KCl + 3 H 2 O (reactie 1) Cu + Cl 2 aq CuCl 2 (reactie 2) Uit deze reactievergelijkingen halen we drie belangrijke conclusies : Ten eerste stellen we vast dat het HCl wordt het best pas net vòòr het inbrengen van de koperplaats bij de kaliumchloraat oplossing gevoegd. Het aldus vers ontwikkeld Cl 2 blijft opgelost in het water en kan dan onmiddellijk beginnen werken bij het inbrengen van de koperplaat. Indien men HCl en KClO 3 een behoorlijke tijd vooraf zou samenbrengen, creëert men het probleem van een wachtende chloorbom. Er is geen probleem met het vooraf oplossen van KClO 3 in water, in tegendeel : wegens de matige oplosbaarheid hiervan duurt het oplosproces toch behoorlijk lang. Voeg geen HCl bij deze oplossing voordat alle vaste stof korrels opgelost zijn! Ten tweede blijkt dat uit reactie vergelijking 1 volgt, dat de ideale reactie verhouding KClO 3 /HCl = 1 mol/ 6 mol is! Dit wordt enkel in recept 5 bekomen. Uit de maximale oplosbaarheid (100 g/l of 0,816 mol/l) volgt dat je als maximale concentratie hooguit : 0,816 mol/l KClO 3 en 4,9 mol/l HCl kan maken; in recepten 2 en 3 heeft men dit enkel voor KClO 3 ( 0,8 mol/l ). Ten derde concluderen we dat de term inzuren bij dutch mordant dus zeer ongelukkig gekozen is, omdat het zoutzuur niet echt een rechtstreekse invloed heeft op de koperplaat. Een lichte overmaat HCl kan echter nooit kwaad, wegens de katalytische werking van H + op de oxidatie van koper in zuur milieu. 5. Het onderzoek Om tot een uiteindelijke keuze voor een recept te komen, moesten we over gaan naar een uitgebreide testfase. Met het oog hierop maakten we een grote reeks gestandaardiseerde rasterplaatjes en onderwierpen we die aan verschillende etsrecepten met respectievelijk verschillende etstijden. De resultaten werden bestudeerd onder de microscoop en vervolgens omgezet naar afdrukken, die microscopisch werden bekeken. Alles werd fotografisch gedocumenteerd. Het werkschema werd opgedeeld in vier fasen. In een eerste fase staat de rasterontwikkeling centraal, een tweede fase betreft het onderzoek naar het etsproces, vervolgens is er het afdrukonderzoek en in een vierde fase worden alle resultaten geëvalueerd.

8 5.1 Rasterontwikkeling Het doel van deze overzetting, was het reproduceerbaar creëren van rasterpatronen op koperen plaatjes. Bij voorkeur op een simpele manier, zonder veel complicaties en met betaalbare middelen. We gebruikten steeds dezelfde rastervormen om de effecten van de verschillende recepten met elkaar te kunnen vergelijken. Het specifieke probleem van overzetting op koperplaten is dat de plaat niet absorbeert. Solventen en inkt trekt niet in het oppervlak maar blijven erop liggen, wat maakt dat zij verder vermengen en een blurred beeld geven. De inkt moet op de plaat blijven kleven door een korrel of grain aan te brengen op het oppervlak. Dit kan geschieden door een schuurpapier met korrel 400 of 600 op de plaat te leggen en het geheel onder hoge druk door een etspers te draaien. De korrels van het schuurpapier drukken zich in het koperen oppervlak en laten putjes achter waaraan de fotokopie inkt kan hechten. In voorbereiding op de eerste onderzoeksessie werden verschillende korrels geprobeerd. In voorbereiding op de tweede onderzoekssessie werden de platen opgeruwd met behulp van een schuurmachine waarop een schuurspons was aangebracht. Om een fijne korrel te verkrijgen op het koper bleek dit even geschikt en minder tijdrovend. Het overzetten van rasters evolueerde naar een bijkomend onderzoek om het mogelijk te maken studenten in staat te stellen deze overzettechniek voor diepere inzuringen te gebruiken. Zodoende kunnen ze een bredere waaier van grijswaarden en effecten verkrijgen, dan die welke tot nu toe het geval waren. Het maken van het prototype van raster gebeurde met behulp van een fotokopiemachine en volgende overzettingssystemen werden uitgevoerd en geëvalueerd : Rechtsreeks afwrijven van raster. De rastercopy werd overgezet met behulp van de Pattex techniek. Cellulose thinneroverzet (rechtstreeks) van de kopie Solventgels Vernis/etsnaald Alcoholstift De Pattexmethode en de rechtstreekse afwrijving van de raster gaven de beste resultaten maar beide systemen hebben enkele belangrijke nadelen. Deze twee methodes gebruiken oude materialen. Pattex, oude formule is reeds enkele jaren uit de handel genomen, juist omdat het tolueen bevat wat zeer schadelijk is voor de gezondheid. De MECANORMA afwrijfrasters zijn reeds jaren verdwenen en hebben plaats gemaakt voor de computer. Enkele winkels verkopen nog hun oude stocks. Ook een vervanging van het solvent kan voordelen hebben. Bijvoorbeeld thinner in gel ontwikkelen of minder snel vervliegende solventen gebruiken. Een wijziging in het procédé helpt ook (papier niet verwijderen door gewoon af te trekken, maar op te lossen met water). De pogingen om het overzetten te doen zonder gebruik Solventgel is een gel, bekomen door een polymeer (CMC) te laten zwellen in water en er daarna een welbepaalde hoeveelheid van een solvent onder te vermengen. Solventgels zijn beter aan te brengen en te verwijderen en houden ook het solvent langer vast, wat de toxiciteitrisico s omlaag brengt. Niettegenstaande dit niet rechtstreeks in het onderzoek paste, gaf dit een heel goed resultaat echter in negatief pormaat te maken van de pers leverde veel betere resultaten op. Hier werd rechtstreeks op de achterkant van de fotokopie thinner aangebracht. Naast de overzetmethode zijn er ook verschillende platen gevernist met de klassieke bolvernis. Hiertoe wordt de ontvette plaat verwarmd tot ongeveer 90 C, waarna er met rol of tampon een dunne laag vernis wordt over verspreid. Deze (kogelvernis) smelt door warmte. De plaat wordt afgekoeld en dan met behulp van een kaars beroet zodat er een donker tot zwarte laag wordt verkregen. Hierop kan doormiddel van een etsnaald texturen worden op aangebracht. Op de plaatsen waar de vernis is weg gekrast kan het vrijgekomen metaal worden weggezuurd. Tenslotte vervaardigde een student een testplaat waarop hij alcoholstift aanbracht, omdat deze ook tot op zekere hoogte bestand zou zijn tegen zuren. Ook deze plaat werd in de eerste zuurproeven opgenomen. 5.2 Etsproces Deze tweede onderzoeksfase had tot doel de werking van ieder recept op een reproduceerbare wijze uit te testen en (via microscopie) de resultaten representatief vast te leggen. We gebruikten steeds een aantal zelfde rastervormen om de effecten van de verschillende recepten met elkaar te kunnen vergelijken. In voorbereiding op de eerste onderzoeksessie werden de verschillende recepten uitgerekend en testplaatjes met verschillende soorten rasters aangemaakt. Een eerste sessie had als doel een verkennende proef te maken, om een efficiënt protocol vast te leggen. De keuze voor een eerste verkennende inzuring viel op het recept n 4 van A. Béguin. Het mengsel werd vers bereid. Voor het zuren werd een glazen bak gebruikt, die geplaatst was in een plastic bak in de afzuigkast. De glazen bak liet toe het proces beter visueel te kunnen volgen. Hier werd het aangemaakte mengsel gegoten tot op een volumehoogte van ongeveer 5 cm. Om de tijd te meten maakten we gebruik van een chronometer. De platen werden één voor één in het zuur gelegd. De tijd werd vastgesteld op 10 minuten. Na de verstreken tijd werden de platen onmiddellijk uit het zuur genomen en afgespoeld met leidingwater. Daarna drooggedept en onder een microscoop bekeken en gefotografeerd. Hierna werd beslist of de plaat nog een tweede (of derde) maal in het zuur werd gelegd voor een zelfde tijdsduur. Het eerste zuurprocesonderzoek toonde aan, dat het recept in de aangemaakte samenstelling, goed functioneerde en zeer gecontroleerd inbeet. Ook het gevolgde protocol was vlot uitvoerbaar. Hierbij merkten we op dat bij het bekijken met de microscoop (via opvallend licht), was het opmerkelijk dat de lichtstip na een langere belichting een zwarte afdruk achterliet op de platen. Waarschijnlijk is het metaal zo bloot dat het zeer snel kan geoxideerd worden, zelfs door lichtinwerking. Daarna startte het echte onderzoeksdeel van dit project. Ons doel was de inwerking van ieder recept in functie van de tijd te meten. De inwerking werd daarna via de microscoop gefotografeerd en werd in een derde onderzoeksfase, afgedrukt.

9 Er werden vooraf 36 testplaten geprepareerd, teneinde een waaier aan beoordelingsmogelijkheden te verkrijgen, nl. : Testplaten met enkelvoudige lijnraster. Dit werd manueel gezet door middel van een wiegijzer. Door het ijzer in een bepaalde hoek te houden en over het koper plaatje te trekken konden meerdere evenwijdige lijnen door de bolvernis getrokken worden. Door deze beweging te herhalen en erop te letten dat de lijngroepen niet te ver uit elkaar stonden kon een raster worden gevormd met een redelijke dichtheid die bij meer agressieve zuren snel zou worden kapot gebeten. Testplaten met dubbel lijnraster. Deze platen werden dubbel bewerkt met het wiegijzer op dezelfde manier als bij de voorgaande. De tweede reeks lijnen werden ofwel dwars ofwel diagonaal op de eerste laag getrokken. Hierdoor ontstaat een soort kruisraster dat in de kruising makkelijk kan worden aangetast. Hierop zal speciaal gelet worden. Testplaten met driedubbel raster. Zelfde procedure als groep 1 en 2 maar dan nogmaals bewerkt met een laag die diagonaal op de vorige is gesteld. Verwacht wordt dat dezelfde risico s zich kunnen voordoen. Deze dichte rasterpatronen worden normaal gezien zeer snel weggebeten met ijzertrichloride of salpeterzuur. Deze raster moet de voordelen van Dutch mordant bewijzen, binnen de groepen van de lijnrasters. Testplaten met afwrijfraster. Hier werd de raster aangebracht door een gekochte afwrijfraster (Mecanorma 50%) af te wrijven op de plaat. Bij eerdere experimentele sessies is reeds gebleken dat deze rasters zuurbestendig zijn en goed op de platen vasthouden. Bij het afwrijven is het echter noodzakelijk om een goed afwrijfspateltje te gebruiken. Het transparant papier dat de raster vasthoudt, rekt zeer sterk bij deze procedure waardoor de lijnen verplaatst worden en bepaalde rasters niet meer doorlopen maar afbreken. Hierdoor werd een verschoven patroon gecreëerd. Testplaten met overzetrasters. Deze laatste groep is het resultaat van de overzetting sessies die eerder waren uitgevoerd. De platen werden gecodeerd en verdeeld over de twee verschillende baden. Een voorbeeld van een sessie vindt men in onderstaande tabel. Codering Onderverdeling inzuursessie EL A 30 x Enkelvoudig lijnraster recept 3 30 Minuten 60 x 60 Minuten B 30 x recept 1 30 Minuten 60 x 60 Minuten DL A 30 x Dubbel Lijnraster recept 3 30 Minuten 60 x 60 Minuten B 30 x recept 1 30 Minuten 60 x 60 Minuten 3DL A 30 x Driedubbel Lijnraster recept 3 30 Minuten 60 x 60 Minuten B 30 x recept 1 30 Minuten 60 Niet 60 Minuten AR A 30 x Afwrijfraster recept 3 30 Minuten 60 x 60 Minuten B 30 x recept 1 30 Minuten 60 Niet 60 Minuten OR A 30 x Overzetraster recept 3 30 Minuten 60 Niet 60 Minuten B 30 x recept 1 30 Minuten 60 Niet 60 Minuten Een toelichting bij de tabel: Een plaat met bijvoorbeeld een codering ELA30 is de plaat met een enkelvoudig lijnraster dat gezuurd is in bad A (recept N 3) gedurende 30 minuten. In deze sessie werden de volgende recepten gebruikt: BAD A = Recept n 3 : *Gabor Peterdi* BAD B = Recept n 1 : * Etching. LoveToKnow 1911 Online Encyclopedia BAD C = Recept n 2 : *Stephen McMillan* BAD D = Recept n 4 : *André Béguin* Vooraf werden steeds microscopische foto s genomen van de originele platen. Die dienden als referentiepunt en beginwaarde De recepten werden zonder veel problemen aangemaakt. Opvallend was de gelijkenis qua kleur en geur (chloorgas!), terwijl de samenstelling van de mengsels toch verschillend was. Vervolgens werden de platen gedurende verschillende tijdspannes in het zuurbad geplaatst (zie bovenstaande tabel). De verdeling van de verschillende platen was zo opgevat dat er zich steeds ongeveer gelijke hoeveelheden naakt metaal in elk zuurbad A bevonden. Dit om te verhinderen, dat bij een willekeurige verdeling, er meer naakt metaal in één van de baden zou voorkomen, waardoor de reactietemperatuur kan oplopen en zo het

10 zuurproces ongelijk zou versnellen. Na elke zuurfase werden de platen uit het bad gehaald en afgespoeld met leidingwater. Hierna werden ze gedroogd en gefotografeerd met de microscoop. Originele testplaat na 15 inzuren na 30 inzuren na 60 inzuren 5.3 Afdrukproces Het doel van deze onderzoeksfase, was het eindresultaat van iedere manier van zuren aan de realiteit te toetsen. Ieder recept werd op een reproduceerbare wijze uitgevoerd en de resultaten werden fotografisch vastgelegd (via microscopie). Nu diende echter ook de vergelijking van de afdrukkwaliteit van ieder gezuurd raster te gebeuren. Na het zuren werden verschillende druksessies uitgevoerd om de proefplaatjes te drukken. De procedure was niet op voorhand georganiseerd omdat het niet noodzakelijk was het drukken op één of andere manier chronologisch op te bouwen. Het drukken diende enkel zo eenvormig mogelijk te gebeuren om de eventuele kwaliteitsverschillen representatief aan te tonen. Op zich is identiek drukken heel moeilijk verwezenlijkbaar, omdat elke druk verschilt van de vorige. Er kan enkel gestreefd worden naar vergelijkbare omstandigheden en gelijke procedure. Om de druktechniek zo uniform mogelijk te houden en het dus mogelijk te maken verschillende platen tegelijk af te drukken werd er gekozen om enkel op een klassieke afslagtechniek terug te vallen. Deze omvat dus: 1. Aanbrengen van de inkt met de vingers zodat de inkt in de groeven en dieptes wordt geduwd. 2. Afschrapen van de inkt met een rubberen spatel. 3. De inkt verder weghalen met een prop gesteven Tarlatan of neteldoek. 4. De inkt afslaan met de hand en eventueel gebruik makend van krantenpapier. 5. In sommige gevallen nogmaals met de hand en krijt de laatste inktresten weghalen. Tijdens de verschillende sessie werd ernaar gestreefd de tijden van bevochtiging en de wijze van afslaan zoveel mogelijk te representatief te houden. Toch is het zo dat er verschillen optreden door o.a. het diepteverschil van de groeven van één plaat ten opzichte van de andere, de temperatuur van de inkt bij het afslaan en het ervaringsverschil tussen de eerste en de laatste sessie, enz. Deze verschillen zullen waarschijnlijk bij een ervaren drukker van diepdruk minder van belang zijn maar bij wie bvb, gedurende jaren geen etsen meer heeft gedrukt, spelen deze variabelen zeker een rol. Een typische eigenheid van diepdruk is dat het drukken op zich zeer sensomotorisch verloopt. Heel het proces is niet in numerische en met exacte metingen uit te drukken maar enkel in gevoelsmatige begrippen en sensitieve ervaringen. Deze zijn daarom niet minder accuraat (meestal zelfs nog nauwkeuriger) maar zijn niet zomaar in te stellen of over te dragen. Toen de platen waren afgeslagen kon er worden over gegaan naar het drukken zelf. Het volgende probleem dook op: bij het drukken van verscheidene platen tegelijk moet de druk geregeld worden zodat de platen allemaal dezelfde druk ontvangen. (Leg je 4 platen naast elkaar en in de volgende reeks maar 3, dan zullen die laatste platen zeker een hogere druk ontvangen dan de eerste reeks.) Ook de drukregeling is gebaseerd op ervaring en het instellen is sensitief. (Het vergelijken van de kracht nodig voor eerst één wiel te stellen en dan te vergelijken met het de kracht nodig voor het andere wiel in te stellen.) Een andere uitdaging was het papier zo te plaatsen dat de vochtigheid niet te hoog noch te laag was na het leggen van alle bladen op elke plaat. Het papier moet namelijk kusdroog zijn om goed te kunnen drukken. Te lang wachten droogt het papier te veel uit, te snel en de waterfilm zal voorkomen dat de inkt goed afzet op het papier. Bij het drukken bleek dat de platen die slechts kort gezuurd waren, nogal onregelmatige groefranden vertoonden. Later bleek dat dit niet te wijten was aan het drukken, maar door de manier waarop de lijnen in de kogelvernis en in de platen waren gekrast. Er was een braam ontstaan, die als het ware een droge naald effect te weeg bracht. De korte tijd in het zuur had de braam niet volledig kunnen wegzuren waardoor er nog steeds een kleine opgestuikte rand was blijven staan. Hierachter kon de inkt zich ophopen en een wattige rand veroorzaken bij de gedrukte lijn. De inkt was RSR van Charbonnel en er werd geen EasyWhipe toegevoegd. De platen werden koud afgeslagen. Er werd enkel opwarming gebruikt voor het inmasseren van de inkt. Reeds enige uren op voorhand waren er papieren bevochtigd en onder een zware glasplaat gelegd zodat ze doornat konden worden. De gebruikte papiersoort was Hahnemulle 230 grms. Lompenvrij

11 De afbeeldingen van het driedubbele raster werden opgenomen op pagina 24 (afbeelding 4 en afbeelding 5). Afdruk 3DL 30 Afdruk 3DL 60 Het drukken van de platen verliep zonder al te grote problemen. Toch is het zo dat de éne drukdag de andere niet is. Kleine verschillen kunnen niet vermeden worden en geeft aan elke druk ook zijn specificiteit. Over het algemeen werden toch redelijk eenvormige drukresultaten bekomen en blijkt dat de verwachte conclusies kunnen bevestigd worden (Zie verder hoofdstuk resultaatsevaluatie). Niet tegenstaande de proefplaten geen esthetische waarde hadden en enkel als vergelijking moesten dienen zijn er toch een aantal texturen ontstaan die de moeite waard zijn om mee te nemen naar meer artistieke verwerkingen. Vooral de overzet raster texturen geven een mooi beeld en bieden zeker nog mogelijkheden. 5.4 De evaluatie van de eindresultaten De resultaatsanalyse gebeurde op basis van alle gegevens verkregen binnen dit onderzoek, zowel : het microscopisch beeldmateriaal op de geëtste plaat, het microscopisch beeldmateriaal van de afdruk, de waarnemingen tijdens het etsproces en visuele aspecten op macrogebied, als elementen uit het praktische gebruik. We vergeleken de texturen en tijden op de plaat en op de afdruk. De vergelijkingen gebeurden aan de hand van ondermeer de volgende criteria: Scherpte en aantasting van de lijnrand Scherpte van de hoeken van kruisende lijnen Diepte van de gezuurde lijn Aantasting van de toner (bij overzetrasters) Uitzicht van de metaaltextuur Hoogte en vorm van de inktmassa Alle platen en alle drukken werden onder de microscoop gefotografeerd om de structuur beter zichtbaar te maken. Het is onbegonnen werk om voor elke uitgave van de rapportering originele drukken te maken of gedetailleerde hoge resolutiebeelden te reproduceren van de platen. Daarom werkten we met betekenisvolle, illustrerende detailopnamen om de conclusies te verhelderen. Een aantal van deze beelden werden in deze publicatie opgenomen (pagina 25/26). De aangeduide afbeelding op pagina 25 geeft een idee van een originele plaat wanneer ze nog niet is ingebeten. Dit is een dubbele lijnraster: code DLR***. Men kan vaststellen dat de lijn ingekrast is in het koper. Dat merkt men aan de lichtinval en de reflectie. Men ziet eveneens dat de lijnen die over elkaar worden gekrast een opstaande boord nalaten. Bij het driedubbele raster kan men de aantasting van de hoeken duidelijk controleren. De gemaakte hoeken zijn veel scherper dan bij de dubbele rasters. Toch is hier over het algemeen nog niet echt een verschil te merken, alhoewel 3DLA en 3DLB al meer onregelmatige randen vertonen. Wat bij 3DLB opvalt, is dat bepaalde lijnen nog niet ingebeten zijn. Dit kan door belvorming gebeuren of door een dunne vetlaag die het oppervlak afsluit en de zuring tegengaat. De afdrukken van C en D leverden een mooie scherpe lijn op die op de afbeelding misschien niet echt zwart lijkt maar in werkelijkheid goed gedekt is. De stippen zijn de reflectie van het licht van de microscoop op het inktvolume. Zowel bij de plaat als de afdruk ziet men scherpe hoeken en klare lijnranden. De uitwaaier op bepaalde plaatsen vindt, zoals reeds aangehaald, zijn oorzaak in nog een beetje braam, een deel inkt dat nog niet helemaal is afgeslagen of een uitvloeiing van de inkt in het papier. 3DLA60 vertoonde diepe groeven met sterke afrondingen en inhammen aan de randen van de vernis. De hoeken waren aangetast en oogden niet fris meer. Bij de afdruk ziet men het grote volume inkt glimmen We kregen een zeer donkere afdruk. Bij de verwanten C en D merkt men duidelijk een verschil in hoekvorming en lijnrand. Eventuele onvolmaaktheden in de lijnrand hebben meer te maken met de klonters koperlegering die soms meer resistent, dan weer minder resistent bleken tegen Dutch Mordant. Deze klonters kon men zelfs na één uur nog zien verschillen bij de microscopische opnamen. Hier merkt men het overweldigende voordeel van dit zuur, namelijk de traagheid van het etsproces dat zelfs na deze tijd nog een mooie lijn wist te bewaren. Bij salpeterzuur en ijzerperchloride zou deze lijn reeds zwaar zijn opengetrokken. Op een bepaald moment werd er besloten om één zuur verder uit te proberen en dus de zuurtijden te verlengen tot 120 minuten. We kozen voor zuur D want dit leek ons tijdens de sessies het meest controleerbaar. Na twee uur bekeken we het eindresultaat. De plaat was diep ingebeten en de lijnen en hoeken waren aangetast. Wat eens een rechte lijn was, werd nu vertrokken en onregelmatig. Het volume inkt dat uit de groef werd gedrukt was erg groot en gaf een mooie hoogte. Het lag letterlijk op het papier. In het kader van het project kunnen we dan ook stellen dat het recept van A. Béguin de beste resultaten geeft, hoewel de samenstelling erg afwijkend is van het originele Dutch Mordant. 6. Milieu en veiligheid Volgens de bijlage van het Besluit van de Vlaamse Regering van 6 februari 191 houdende vaststelling van het Vlaams Reglement betreffende de milieuvergunning (afgekort: VLAREM I) valt het etsen globaal onder twee rubrieken namelijk: de opslag van de gevaarlijke stoffen en de installaties voor oppervlaktebehandeling van metalen door middel van een chemisch procédé. 1. opslag van gevaarlijke stoffen valt onder rubriek (enkel voor een opslag vanaf 200 kg tot kg) waarvoor er een klasse 3 milieuvergunning vereist is (dit is melding bij de gemeente). 2. installaties voor oppervlaktebehandeling van metalen door middel van een chemisch procédé wanneer de gezamenlijke inhoud van de gebruikte behandelingsbaden en spoelbaden: tussen 10 liter en 300 liter bedraagt waarvoor een klasse 3 milieuvergunning vereist is.

12 Het ontstaan van chloorgas en de maatregelen die in acht moeten worden genomen is een kwestie voor de arbeidsinspectie, diensten van de arbeidsgeneesheer. Volgens het milieuvergunningsdecreet dient de exploitant echter steeds alle maatregelen volgens de Best Beschikbare Technieken (BBT) te nemen om zo weinig mogelijk hinder te veroorzaken. Hierbij formuleren we een aantal praktische richtlijnen in verband het bewaren en gebruiken van Dutch Mordant. - De chemische producten en/of het recept zelf dienen in een veilige, geventileerde (afgesloten) ruimte bewaard te worden. Bij voorkeur in een veiligheidskast met laden met opstaande randen. - Zorg voor een goede (originele) verpakking voorzien van een duidelijk etiket (naam product, formule of samenstelling, datum, veiligheidscode of icoon). - Zorg ervoor dat de veiligheidsinformatiebladen in de buurt liggen. - Leg geen grote voorraden aan, bij meer dan 10 l is immers een milieuvergunning klasse 3 nodig (Vlarem normen). - Bedenk vooraf hoeveel Dutch Mordant je gaat nodig hebben. - Voorzie aangepaste zuurkuipen. - Bedenk vooraf hoe je de producten gaat overhevelen. - Zorg ervoor dat geen product gemorst wordt, indien dit toch gebeurt: spoel weg met veel water. - Bedenk hoe je na het zuurproces de reststoffen gaat inzamelen. - Gebruikt Dutch Mordant mag niet in het afvalwater terecht komen. Bij het werken met Dutch Mordant raden we dan ook de grootst mogelijke voorzichtigheid aan. Voor het veilig bereiden en werken, kan men best rekening houden met volgende adviezen: - Draag beschermende kledij (labojas,.). - Draag een stofmasker bij het afwegen van de kaliumchloraat. - Draag handschoenen en veiligheidsbril bij het werken met HCl en Dutch Mordant zelf. - Werk in een trekkast, onder een ventilatiesysteem of in een goed geventileerde ruimte. - Lees aandachtig de veiligheidsvoorschriften en de veiligheidsinformatiebladen (technische productfiches). - Volg de voorschriften voor het bereiden van het recept (zie gebruikssyllabus). - Werk nooit alleen. - Zet vooraf alle benodigdheden klaar. - Verwittig bij een ongeluk zo vlug mogelijk de verantwoordelijke voor de veiligheid. Op het vlak van veiligheid moeten we bij Dutch Mordant slechts rekening houden met drie producten: KClO3, HCl en Cl2. Geef er de voorkeur aan te werken met een verse samenstelling. We geven een summier overzicht: Kaliumchloraat (KClO3) is een wit fijn poeder dat, eens in het recept aanwezig, minder gevaarlijk is. Vooraf dient het wel op de juiste manier bewaard en afgewogen te worden. We benadrukken ook dat alle kaliumchloraat eerst opgelost moet zijn voor men voorzichtig zoutzuur (HCl) toevoegt. Zoutzuur (HCl) is een sterk corrosieve, heldere vloeistof met een uitermate prikkelende geur. Contact met de huid en inademen dient altijd vermeden te worden. Enkel openen in een trekkast en zo vlug mogelijk in verdunning brengen. Bij morsen en/of na verwerking de resten met veel water wegnemen (spoelen, wassen, ). Chloorgas (Cl2) is een zeer giftig, sterk prikkelend, geelkleurig gas met typische geur (bleekwater) dat in beperkte mate oplost in water. Het wordt gevormd bij het samenstellen van het recept. Inademing dient vermeden te worden. Bij een ongeluk de ruimte zo snel mogelijk verlaten. 7. Algemene conclusie Hoewel alle etsprocessen op koper oxidatieprocessen zijn, is er wel degelijk een duidelijk verschil tussen de processen van de verschillende etssystemen, zoals daar zijn: salpeterzuur, ijzertrichloride (ijzerperchloride) en Dutch Mordant. Het werken met Dutch Mordant vergt echter bijzondere voorzorgen en voldoende ervaring. Overweeg daarom of een andere werkwijze (bijvoorbeeld met ijzertrichloride) niet beter geschikt is. Welke testmethoden en onderzoeksmethoden ook gebruikt worden, de kwaliteit van het uiteindelijke drukresultaat blijft het ultieme beoordelingscriterium. Toch moet iedere (toekomstige) uitvoerder voor zichzelf uitmaken waar de balans tussen eindresultaat, veiligheid, kostprijs en milieuproblematiek ligt.

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37 ANTI-VOS Een vergelijking van enkele VOS-vervangende reinigingsmiddelen met toepassingen in de grafische sector Lou Gils Eddy Verhaeven 72 73

38 1. Solventen en hun eigenschappen De invoering van de milieuwetgeving (VLAREM I &II) zet de grafische sector onder een steeds grotere druk om veiliger en milieuvriendelijker producten te gebruiken. Vandaar dat men wenst af te stappen van het gebruik van Vluchtige Organische Solventen (VOS) in inkten, reinigingsmiddelen en hulpstoffen, dit om zowel de gebruiker als het milieu te kunnen ontzien. Veel bedrijven schakelen daarom over naar hoogkokende of watergedragen systemen. Belangrijkste doel van dit project was te onderzoeken welke van de producten het meest efficiënt zijn bij het verwijderen van recidive inktresten bij drukpersen, zonder de nadelige effecten van VOS-reinigingsmiddelen. Daarnaast willen we een procedé ontwikkelen dat toelaat om doelmatiger, veiliger en milieubewuster het reinigen van drukpersen aan te pakken. Tenslotte kan het procédé in het atelier worden ingevoerd teneinde de efficiëntie, de veiligheid en de milieuzorg te verhogen. Solventen worden gebruikt voor velerlei toepassingen, zoals bvb. reiniging van oppervlakken, voor verdunnen van inkten, verwijdering van recidive inkt- en verfresten. Solventen kunnen gedefinieerd worden als een samenstelling (meestal vloeibaar bij kamertemperatuur en bij atmosferische druk) die andere stoffen kan oplossen zonder ze chemisch te wijzigen. In een oplossing interageren de moleculen van de verschillende componenten met elkaar. Bij de keuze van een solvent moeten zijn eigenschappen overwogen worden. Hierbij denken we aan chemisch type en zuiverheid, oplosbaarheidsparameters en verdampingssnelheid, de viscositeit, de omgevings- en gezondheidsoverwegingen, enz. Verder zal de efficiëntie van een solvent afhangen van de mate waarin het een bepaalde stof oplost zonder echter andere nabije materialen daarbij aan te tasten. 1.1 Intermoleculaire krachten Bij het oplossen van een stof in een solvent worden de intermoleculaire aantrekkingskrachten binnen de op te lossen stof verbroken. Tegelijk treden er vervangende interacties op tussen de solventmoleculen en de moleculen van de op te lossen stof. In het algemeen kunnen we stellen dat een stof oplosbaar is in een solvent, indien de aantrekkingskrachten tussen de onderlinge moleculen van de stof van dezelfde grootorde zijn als de aantrekkingkrachten met de moleculen van het solvent. Indien de aantrekkingskrachten tussen de onderlinge componenten van de op te lossen stof significant groter of kleiner zijn dan deze van het Paints, coatings and solvents, uitg. door Dieter Stoye, VHC Publishers, Inc., New York,

39 solvent, zal de stof niet oplossen. In dat geval is immers meer energie nodig om de aanwezige aantrekkingskracht tussen de componenten te overwinnen, in vergelijking met de energie die vrijkomt bij het vormen van de oplossing. De intermoleculaire aantrekkingskrachten verschillen van soort stof tot stof : ze zijn het sterkst in kristallijne vaste stoffen en zwakker in amorfe vaste stoffen en vloeistoffen. Ze zijn niet bestaand in gassen. Het zijn deze krachten die ook verantwoordelijk zijn voor een aantal eigenschappen zoals de latente verdampingswarmte, dampdruk (het kookpunt), oppervlaktespanning, mengbaarheid, en uiteraard het oplossingsvermogen. De intermoleculaire krachten zijn de volgende : Dipool-interacties Zijn aantrekkingskrachten tussen moleculen met een gelimiteerd maar permanent dipool moment. De afstand van de dipool hangt af van de positie van de polen in de moleculen en van thermische trillingsbewegingen. De aantrekkingskracht tussen de dipolen onderling verlaagt sterk bij stijging van de temperatuur. Dispersiekrachten (London van der Waals). De dispersiekrachten worden gevormd door de onderlinge inductie van atoomdipolen, als gevolg van het elektromagnetisch veld tussen kern en elektronen van het atoom. Van der Waals krachten zijn het resultaat van intermoleculaire polariteiten, dispersiekrachten werken in alle atomen en moleculen en zijn eerder statistisch van aard. waarbij polaire en waterstofbinding telkens nul zijn. Meer polaire moleculen hebben dispersiewaarden van minder dan 100, waarbij deze rest verdeeld wordt tussen polaire waarde en waterstofbindingswaarde. In de overzichtsgrafiek (figuur 01) vindt men de alifatische en aromatische koolwaterstof solventen (cfr. white spirit, thinner, ) in de hoek rechtsonder. Zij hebben weinig bijdrage van polaire en waterstofbrugbinding; ze worden gemeenlijk aangeduid als niet polair. Ze worden ook hydrofoob (lett: water hatend) en lipofiel (lett: olie minnend) genoemd. Daartegenover staan de zuurstofhoudende solventen (zoals aceton en ethanol), die een belangrijke bijdrage hebben van de polaire krachten. Ze worden daarom polaire solventen genoemd. Water behoort bij de meest polaire van alle solventen. Hoe meer polair solventen worden, hoe meer ze hydrofiel (lett: water minnend) zijn. Specifieke solventen krijgen voor elk van de drie fractionele waarden een specifiek % in de mate dat hun dispersie kracht (ƒd) en polaire kracht (ƒp) en waterstofbrugbinding (ƒh) bijdragen tot het geheel. Deze waarden kunnen heel eenvoudig voorgesteld worden in een driehoekig (maar tweedimensionaal) diagram. Waterstofbruggen Waterstofbruggen bestaan in stoffen die hydroxyl of amino groepen bevatten (bv. water, alcoholen, zuren, glycolen, amines). Deze moleculen treden op als protondonor en acceptor. Zwakke waterstofbindingen bestaan ook in halogenen en zwavel Oplosbaarheidsparameter van Teas De opbouw van de Teas 2 grafiek is gebaseerd op de hypothese dat bij alle stoffen de relatieve waarde van de drie krachten tot de oplosbaarheid bijdragen. Met name: de dispersiekracht, de polaire kracht en de waterstofbrugbinding. Teas fractionele parameters worden mathematisch afgeleid uit de fractionele bijdrage (percent) die elk der drie krachten leveren aan de oplosbaarheid. De som van de fractionele bijdragen is steeds dezelfde 100% of nog : ƒd + ƒp + ƒh = 100. Als voorbeeld kunnen we de alkanen nemen, waarbij hun moleculaire aantrekkingskracht volledig aan dispersiekrachten te wijten is. Deze worden voorgesteld met een dispersieparameter van praktisch 100 (gelijk aan het totaal), 2 Het meest gebruikte systeem in conservatie en restauratie is de fractionele oplosbaarheidsparameter van J.P. Teas, geïntroduceerd in Figuur 01 : Teas diagram voor solvent groepen Een variant op het voorstellen van de solventen in een Teas diagram, is ze te groeperen volgens klasse. 3 1 hexane; 2 white spirits; 3 xylene (dimethylbenzene); 4 toluene (methylbenzene); 5 benzene; 6 spirits of turpentine; 7dichloromethane (methylene chloride); 8 trichloethane (chloroform); 9 1,2, dichloroethane; 10 n- butyl acetate; 11 propyl acetate; 12 ethyl acetate 13 acetone (propanone); 14 butanone (methane ethyl ketone); 15 cyclohexanone; 16 butan- 1 -ol (n-butanol); 17 propan-2-ol (iso-propyl alcohol); 18 ethanol (ethyl alcohol); 19 mathanol (methyl alcohol); 20 N-Methylpyrrolidone; 21 Dimethylformamide; 22 acetonitrile; 23 2-ethoxyethynol (cellosolve); 24 2-butoxyethanol (butyl collosolve); 25 collosolve acetate; 26 water 4 Alan Phenix, Solvent Abuse, article The building conservation directory, 1997.Building Conservation website

40 Er is echter geen algemeen geldende correlatie tussen de verdampingssnelheid en het kookpunt van een solvent, maar we kunnen enkele vuistregels geven : Figuur 02 : solvent gegroepeerd volgens klasse Binnen elke klasse zal een toenemende moleculaire massa het solvent naar rechts doen verschuiven, wat overeenkomt met een toename in dispersie bijdrage t.o.v. polaire bijdragen. De trend van minder polariteit bij toenemende moleculaire massa bevestigt de waargenomen eigenschap dat laagmoleculaire solventen dikwijls sterker zijn dan hoogmoleculaire solventen van dezelfde klasse. Een andere reden voor de sterkere werking van laagmoleculaire solventen ligt in het feit dat kleinere moleculen vlugger kunnen disperseren doorheen de vaste stoffen, dit in vergelijking met hun omvangrijker groepsleden. 1.3 Verdamping De verdamping van een solvent (of solventmengsel) is een belangrijk kenmerk, dat ondermeer de inwerkingstijd beïnvloed, maar ook een grote rol speelt in de toxiciteit en gezondheidsrisico s voor de gebruiker. Op de vraag hoe snel de verdamping van een bepaalde stof in een bepaalde situatie plaatsvindt, kan men geen eenvoudig antwoord geven. De verdampingssnelheid van een solvent hangt in de eerste plaats af van de dampspanning bij de temperatuur waarbij het proces plaatsvindt. Maar ook van specifieke verdampingswarmte, de enthalpie van de verdamping, de mate van moleculaire associatie, de snelheid van de warmtetoevoer, de oppervlaktespanning, de moleculaire massa van het solvent, de omgevingsturbulentie en de omgevingsvochtigheid spelen een rol. Het bepalen van de vluchtigheid van een solvent is een gecompliceerde taak, omdat het van zoveel parameters afhangt en we zullen in het kader van dit werk niet dieper op ingaan. In industriële middens wordt de vluchtigheid van een solvent uitgedrukt aan de hand van zijn kookpunt. Dit is echter geen vast gegeven en geeft enkel een eenvoudige indicatie aan. Bij dit systeem deelt men de solventen in drie klassen : Laag kookpunt : kp < 100 C Medium kookpunt : kp tussen 100 en 150 C Hoog kookpunt : kp > 150 C Paints, coatings and solvents, uitg. door Dieter Stoye, VHC Publishers, Inc., New York, De vluchtigheid van een solvent vermindert meestal bij een stijgend kookpunt. Indien de solventen chemisch verwant zijn, stijgt het kookpunt met toenemende moleculaire massa. Solventen die een tendens hebben om waterstofverbindingen aan te gaan (water, alcoholen, amines) zijn minder vluchtig dan andere solventen met hetzelfde moleculaire massa. Er moet immers meer energie toegevoerd worden om de waterstofbindingen te verbreken alvorens naar een gasvormige toestand kan overgegaan worden. 1.4 Chemische eigenschappen Aan een vloeistof die als solvent wordt gebruikt, dient een hoge chemische inertie als een belangrijke eis gezien worden. Het is volslagen ongewenst, indien er een reactiviteit tussen solvent en opgelost product zou optreden. Dit kan immers tot zeer gevaarlijke situaties kunnen leiden. Bij het gebruik voor het reinigen van oppervlakken, dient aldus de eventuele reactietijd veel groter te zijn dan de contacttijd voor het reinigen. Alle solventresten dienen dan verdampt te zijn van het oppervlak en uit de onderliggende lagen. Een studie uitgevoerd door Masschelein-Kleiner 6 beschrijft de retentietijd van de belangrijkste solventen. In ons onderzoek zijn enkel terpentijn, EP biosol, glycerol en solventen die wegens hun extreem lange retentietijd een risico inhouden bij gebruik. Zo kunnen we terug enkele vuistregels formuleren : Alifatische, gechloreerde koolwaterstoffen en aromatische koolwaterstoffen zijn voldoende inert en voldoen dus aan deze voorwaarde. Alcoholen zijn chemisch reactief, maar ze verdwijnen voldoende snel door verdamping. Solventen die meerdere hydroxyl groepen bevatten (bv. glycolen, glycol esters) kunnen beter niet gebruikt worden als solvent. Indien langdurig bewaard zullen de meeste ethers en glycol ethers peroxiden gaan vormen met atmosferische zuurstof. In het geval van glycol ethers leidt dit tot zuuraanmaak als gevolg van oxidatie; dit kan voorkomen worden door stabilisatoren toe te voegen. Esters en ketonen zijn chemisch zeer resistent onder normale omstandigheden. Maar esters kunnen gehydroliseerd worden om alcoholen en zuren te gaan vormen. Amines vallen buiten ons onderzoek, wegens de grote toxiciteit en hun reactief vermogen.. Er zijn slechts weinig industriële solventen die maar 1 component bevatten. De meeste solventen (en in het bijzonder de ethanol en koolwaterstof solventen) worden geproduceerd als mix. Masschelein-Kleiner,L.(1961), Les solvants, Institut royale du patrimoine artistique (Bruxelles).