Kulturelle Werte aus Plastik beginnen zu verfallen

Museumsbesitzer haben es eilig, herauszufinden, wie moderne Kunstwerke und historische Gegenstände, die in Stücke fallen, erhalten werden können

Dr. Odile Madden vom Getty Preservation Institute in Los Angeles besitzt ein Stück abgebauten Kunststoffs, das für die Erforschung neuer Lagermethoden verwendet wird

Die Wächter des Raumanzugs Neil Armstrong im National Aerospace Museum wussten, dass dies passieren würde. Dieses technische Wunder besteht aus 21 Schichten verschiedener Arten von Kunststoff - Nylon , Neopren , Mylar , Polyethylenterephthalat , Kapton und Teflon .

Die Neopren-Gummischicht ist das größte Problem. Obwohl es unsichtbar ist und sich unter anderen Schichten befindet, sollte es, wie die Tierpfleger vorgeschlagen haben, mit zunehmendem Alter aushärten und spröde werden, weshalb der Anzug die Härte des Bretts annehmen muss. Im Januar 2006 wurde der Anzug aus der Vitrine genommen und eingelagert, um eine Verschlechterung zu verhindern.

Von den bisher rund 8.300 Millionen Tonnen Kunststoff schwimmen etwa 60% im Meer oder liegen in Müllhaufen. Die meisten Menschen wollen, dass dieser Kunststoff verschwindet. Aber in Museen, in denen Gegenstände für immer aufbewahrt werden müssen, hält Kunststoff den Test der Zeit nicht aus.


Die Raumanzüge im National Aerospace Museum, die Neil Armstrong und Buzz Aldrin auf dem Mond trugen.

"Mein Herz bricht richtig", sagte Malcolm Kollum, der Kurator des Museums. Der Abbau des Anzugs von Armstrong wurde verzögert. Aber in anderen Raumanzügen, die zu einem Teil der Geschichte der Astronautik gehören, ist Neopren bereits so spröde geworden, dass es sich innerhalb der Schichten in Stücke gespalten hat, und ihr Geräusch erinnert schmerzhaft an das Versagen des Materials.

Kunst hat keine Freizeit, wie Georgina Reiner, Naturschutzwissenschaftlerin an den Harvard Art Museums, bei einem Treffen der American Chemical Community in Boston im August 2018 demonstrierte.

„Falsche Lebensmittelauswahl“ von Klas Oldenburg, eine Holzkiste, in der Plastikmodelle wie Eier und Speck, Bananen und Haferkekse liegen, scheint zu verfaulen. Das Eiweiß wird gelb und die Banane ist vollständig weggeblasen.

In Museen wird das Problem immer offensichtlicher. Reiner sagte in einem Interview: "Das Ende des Lebens für Plastik kommt jetzt."

Von allen Materialien ist Kunststoff in der Konservierung schlechter als andere. "Plastik nervt mich wirklich", sagte Kollum. Aufgrund der Unvorhersehbarkeit des Materials und der Vielzahl von Arten des Abbaus sagte er: "Die Welt des Kunststoffs ist völlig anders."

"Im Vergleich zu anderen Materialien ist unsere Geschichte zu kurz, um zu verstehen, wie lange sie aufbewahrt werden kann", sagte Hugh Shockey, leitender Kurator am St. Louis Museum of Art.

Metall, Stein, Keramik und Papier leben seit mehreren tausend Jahren, und Kunststoff existiert seit mehr als 150 Jahren kaum noch. In so kurzer Zeit hat er sich jedoch unter den von uns verwendeten Materialien durchgesetzt. Kunststoff ist auch in Kunstwerken und Artefakten, die zur Konservierung ausgewählt wurden, immer häufiger geworden.

Dies wird nach einem Spaziergang durch die verschiedenen Museen der Smithsonian Institution deutlich. Es gibt Kunst: Acrylbilder, Parabollinsen aus Polyester mit verspiegelter Oberfläche, eine Skulptur einer Frau mittleren Alters, zubereitet, um Eis mit Bananenscheiben aus Glasfaser zu essen.

Es gibt Triumphe des menschlichen Genies: das erste künstliche Herz, Ella Fitzgeralds Rekord, Apple I-Computer, D-Tag-Gerät, mit dessen Hilfe Forscher die gefährdeten Südwale verfolgen und retten konnten.

Es gibt Alltagsgegenstände, die das Leben eines Menschen beschreiben: einen elektrischen Dosenöffner für Konserven, ein rosa Princess-Wähltelefon, Plastikbehälter, 48 Abdeckungen für Kaffeegläser (alle unterschiedlich aussehen).

„Ähnliche Objekte befinden sich in den Sammlungen eines jeden Museums, insbesondere historische Objekte - sie bringen Sie in die Vergangenheit zurück. Die materielle Seite, um diesen Moment in der Zeit zu halten, ist jedoch sehr komplex “, sagte Odile Madden, Spezialistin für Kunststoffkonservierung am Getty Conservation Institute in Los Angeles.


Links ist das erste vollständig künstliche Herz, das 1969 in den menschlichen Körper implantiert wurde. Auf der rechten Seite befindet sich die Skulptur von 1971 von Dwayne Hanson von The Woman at Food, bei der verschiedene Arten von Kunststoff verwendet wurden.


Dr. Madden zieht einen Celluloseacetatfaden aus einem Extruder

Dr. Madden leitet eine kleine Initiativgruppe von Wissenschaftlern für moderne und zeitgenössische Kunst (Forschungsinitiative für moderne und zeitgenössische Kunst, abgekürzt ModCon), die sich dafür einsetzt, dass Kunststoff jahrhundertelang Bestand hat.

Der erste Schritt für Depotbanken und andere Personen besteht darin, festzustellen, was Kunststoff ist.

"Wir verwenden dieses Wort als eine Einheit, obwohl es in Wirklichkeit Hunderte und Tausende verschiedener plastischer Dinge gibt", sagte Gregory Bailey, Kurator des Smithsonian American Museum of Art.

Kunststoff wird einfach als etwas bezeichnet, das geformt werden kann. Oft ist Kunststoff eine Mischung aus Polymeren - großen Molekülen, die wie lange Ketten aussehen - und Additiven aus kleinen Molekülen. Die allerersten Kunststoffe wurden aus modifizierten natürlichen Polymeren wie Cellulose hergestellt, aber die meisten modernen Kunststoffe basieren auf synthetischen Polymeren, die viel länger halten.

Zusatzstoffe können die sogenannten sein Weichmacher, die die Flexibilität verbessern, oder Füllstoffe, die das Material verbessern.

"Es gibt Trübungsmittel, Farbstoffe und manchmal sogar Glanz", sagte Madden. "Das Ergebnis ist eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Zusammensetzung von Kunststoff."

Das Getty Institute steht auf einem Hügel, sodass Sie an einem klaren Tag den Pazifik von dort aus sehen können. Eines Nachmittags tauchte Anna Lagena, die Wächterin, in einen Eimer voller Plastikgegenstände ein, von denen einige langweilig und einige in Stücke zerbrochen waren.

Die Objekte gehörten zu der unterstützenden Sammlung, die zur Erforschung fortschrittlicher Methoden der plastischen Konservierung verwendet wurde. "Dies ist das ganze Drama der Situation", sagte sie.

Sie holte eine Zahnbürste heraus, die in zwei Hälften geteilt war. An den Enden des Wracks blieb der Plastikgriff transparent, obwohl er vergilbt war. In der Nähe der Pause war die Bürste undurchsichtig, als ob eine Wolke weißer Blumen im Griff geblüht hätte.

Madden legte den zerbrochenen Pinsel unter das Mikroskop.

"Unser Gebiet begann mit rudimentären körperlichen Kontrollen wie einem Heißnadeltest", den sie auf die Oberfläche legten, um zu sehen, ob der Kunststoff schmelzen wird, sagte sie. "Wenn es riecht, sieht es dann aus wie ein Nadelbaum?" Sieht er aus wie verbranntes Haar? "


Institut Zahnbürstensammlung

Heute verwenden Konservierungsspezialisten fortschrittliche Analysetechnologien wie Mikroskopie und Spektroskopie, um Materialien zu identifizieren.

Unter dem Mikroskop verwandeln sich die weißen Wolken auf dem Bürstengriff in ein kompliziertes Fehlersystem, von dem andere Fehler abweichen. Lagena und Madden stellten sofort fest, dass dieser Kunststoff aus Nitrocellulose hergestellt wurde , einem alten Material, das häufig bei der Herstellung von Foto- und Filmfilmen verwendet wurde.

Wächter haben diese Art von Schaden schon oft gesehen. "Kein anderer Kunststoff führt zu solchen Brüchen dieser Form", sagte Lagena.

Die wissenschaftliche Analyse wird normalerweise durch Archivrecherchen unterstützt. "Wir verbringen viel Zeit damit, die Geschichte und Produktion dieser Dinge zu studieren", sagte Madden. "Wenn wir einen Lego-Würfel finden, der vor 1960 hergestellt wurde, dann erwarte ich, dass er aus Celluloseacetat und nicht aus ABS besteht."

Bei Objekten, für die keine Informationen vorliegen, ist es eine gute Option, mit der Spektroskopie zu beginnen, einer Analyse der Wechselwirkung von Molekülen mit Licht.

Madden trug eine Vase mit weißen und grünen Streifen und ein kleines rotes Gerät. Letzteres scheint mit Infrarotlicht durch die Materialien, erklärt Michael Dutre, Wissenschaftler bei ModCon.

Durch die Absorption von Infrarotlicht werden die Bindungen zwischen verschiedenen Atomen innerhalb der Moleküle auf eine bestimmte Weise gebogen und gedehnt, die so charakteristisch ist wie die Bewegungen eines bestimmten Tanzes. Durch die Untersuchung dieser in der Grafik aufgezeichneten Bewegungen können Wissenschaftler die Art der Bindungen bestimmen und versuchen, eine Schlussfolgerung über die Moleküle zu ziehen.

Lagena hält die Vase bewegungslos, während Madden sie mit der Spitze des Spektrometers berührt. "Ich denke, es ist Polyethylen oder Polypropylen", sagt Lagena, und ihre Vermutung basiert auf dem taktilen Gefühl der Vase und ihrem Geruch.


Madden, rechts, mit Melissa David, Praktikantin, verwendet Infrarotspektroskopie, um Materialien zu durchdringen und ihre Zusammensetzung besser zu verstehen


Links experimentiert Michael Dutre mit dem Auspressen von Celluloseacetat. Auf der rechten Seite befinden sich Plastikwürfel, mit denen verlorene Fragmente, abgebrochene Ecken und fehlende Teile mithilfe eines 3D-Druckers ersetzt werden.

Dutre startete ein Analyseverfahren auf dem Computer, und auf dem Bildschirm wurde eine Grafik angezeigt. Lagena hatte recht - die Grafik zeigt nur die einfachsten Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen sowie zwischen Kohlenstoff und Wasserstoff.

"Das Fehlen bestimmter Merkmale deutet darauf hin, dass es sich um Polyethylen handelt", sagte Dutre.

Madden nimmt das heraus, was früher Pulver war, aber jetzt ist seine Abdeckung sehr verzerrt, rissig und mit einer Schicht weißen Pulvers bedeckt.

"Kunststoff hat einen bestimmten Prozentsatz der Masse verloren", sagte sie, weil der Weichmacher an die Oberfläche kam und die Form eines weißen Pulvers annahm. Ohne Weichmacher wurde die Schachtel zerbrechlich, zuckte zusammen und riss schließlich an den Seiten. Trocknung und Austreten von Additiven sind die beiden häufigsten Bereiche des plastischen Abbaus.

Am Tresor der Smithsonian Institution stellten Kuratoren fest, dass auf der linken Seite des Arms des Armstrong-Raumanzugs ein brauner Fleck aufgetreten war - ein Weichmacher, der aus Luftkanälen aus Polyvinylchlorid austrat .

Dies liegt daran, dass die Moleküle in Kunststoffen nicht optimal ausgerichtet sind, sagt Jane Lipson, Spezialistin für physikalische Chemie am Dartmouth College.

Sie ähneln gefrorenen unorganisierten Flüssigkeiten, in denen zwischen den Molekülen viele Lücken zufälliger Größe bestehen. Mit der Zeit organisieren sich große Polymermoleküle langsam und packen effizienter, was mit bloßem Auge als Kompression wahrgenommen wird.

Alle Additive, die aus kleinen Molekülen bestehen, sickern durch die Lücken, bis sie die Oberfläche erreichen, und verwandeln sich in etwas wie eine klebrige Flüssigkeit oder ein weißes Pulver. Beim Abbau wird Kunststoff schneller abgebaut, da Moleküle mehr Energie haben, um sich zu bewegen. "Sie finden im Wesentlichen einen Weg, um stabiler zu werden", sagte Lipson.

Tierpfleger versuchen oft, die besten Bedingungen für die Unterstützung von Artefakten zu finden. "Der größte Teil des Konservierungsprozesses umfasst die Wartung eines Lagerhauses oder einer Vitrine, um den Verfall so weit wie möglich zu verlangsamen", sagte Bailey vom Smithsonian Museum of American Art.

Eine Reihe von Maßnahmen kann die UV-Filterung umfassen, die eine versehentliche Schädigung der molekularen Bindungen von Kunststoff verringert, was für ein Museum mit einer großen Anzahl von Fenstern nicht einfach ist. Die Erhaltung von Kunstwerken aus Kunststoff erfordert möglicherweise auch die Aufrechterhaltung einer niedrigen Temperatur und konstanten Luftfeuchtigkeit, wodurch die Migration des Weichmachers verringert wird, oder die Bereitstellung einer sauerstofffreien Atmosphäre, um eine Oxidation zu verhindern.

Kollam und das Team kreieren ein spezielles Schaufenster für Armstrongs Anzug mit sorgfältig ausgewählten Bedingungen: 17 ºC, Luftfeuchtigkeit 30% und Filter, die Schadstoffe entfernen. Die Tierpfleger hoffen, dass die Vitrine bis zum nächsten Jahr fertiggestellt sein wird, wenn der Mond 50 Jahre alt ist.

Selbst eine so harmlose Handlung wie das Reinigen des Ausstellungsobjekts kann ein schwieriger Prozess sein. Zum Beispiel scheint die Aufgabe des Reinigens des Weichmachers von der Oberfläche recht einfach zu sein, aber das Reinigen führt zur Freisetzung einer noch größeren Menge Weichmacher, was im Prinzip den Abbau beschleunigt.

"Der Weichmacher versucht einfach, einen Gleichgewichtszustand zwischen der Außenseite und der Innenseite des Kunststoffs zu finden", sagte Shocki. "Aber sobald das Gleichgewicht gestört ist, kann eine Katastrophe passieren."


Bei Betrachtung durch einen Polarisationsfilter auf einer Kunststoffplatte sind Spuren von Materialschäden zu erkennen, die vom Zentrum abweichen, was es möglich macht zu verstehen, wie genau sich diese Zusammensetzung im Laufe der Zeit verschlechtert hat.

Normales Abstauben kann die weiche Oberfläche des Kunststoffs zerkratzen und das saubere und glänzende Finish ruinieren. Als Alternative setzte Shoki zunächst eine Technologie ein, bei der winzige Mikrokristalle aus Trockeneis, Kohlendioxidschnee, in Form von Düsen auf die Oberfläche eines Kunststoffs geschickt werden, um dort Staub und andere Schadstoffe zu sammeln.

Trotz seiner Bekanntheit als Hauptschadstoff des Planeten hat Kunststoff viele wichtige Dinge für die Geschichte. Selbst wenn wir Plastik ablehnen, sagte Shoki: "Ich glaube, dass es notwendig ist, diese Erinnerung in der menschlichen Kultur zu bewahren."

Er erinnerte sich an die Geschichte der Schildpatt und ihres doppelten Zelluloseacetats aus Kunststoff. "Wir haben es geschafft, eine bestimmte Art von Schildkröten fast auszurotten", sagte Shoki, "aber dann konnten wir von natürlichem Material zu einer Alternative wechseln."

"Es gibt Gründe, sie anstelle herkömmlicher Materialien zu verwenden", sagte Janet Garcia, Spezialistin für Polymerchemie bei IBM. Dies liegt zum größten Teil daran, dass Kunststoff billig und vielseitig, leicht und langlebig ist.

Plastikflaschen helfen dabei, Wasser an entlegene Orte zu transportieren, leichte Verbundwerkstoffe helfen, Energie in Autos und Flugzeugen zu sparen, Einwegspritzen und Blutbeutel verlängern die Lebensdauer. Zahnersatz ersetzt ausgefallene Körperteile.

„Zum Teil dank des Kunststoffs können wir unseren Körper überleben“, sagt Madden. Ganz zu schweigen davon, Menschen in den Weltraum zu schicken.