Verkeerde relatieve vochtigheid

Lacunes in fineerhout door schommelingen in de relatieve vochtigheid. Foto: Anne-Cathérine Olbrechts

Wat is verkeerde relatieve vochtigheid?

We kunnen niet stellen dat relatieve vochtigheid (kortweg RV) een schadefactor is − omdat we die niet kunnen vermijden, in tegenstelling tot brand, water, insecten enz. − maar we kunnen een verkeerde relatieve vochtigheid vermijden. Vanuit het risicomanagement voor erfgoedcollecties vatten we de vele vormen van verkeerde RV samen in vier types:

  • Vochtig, meer dan 75% RV
  • RV boven of onder een kritisch punt voor dat object
  • RV boven 0%
  • Schommelingen in de RV

Elk van deze types bespreken we hieronder in detail. Verschillende collecties hebben verschillende gevoeligheden voor elk type: enkele slechts één, de meeste een combinatie van twee of meer. Een deel van de moeilijkheid voor erfgoedinstellingen is dat de perfecte RV-waarde voor de collecties mogelijk niet bestaat. Het beste dat we kunnen hopen te vinden is welk bereik in RV het minste schade oplevert. Gelukkig is de kans op schade voor de meeste gemengde collecties vaak heel laag, soms zelfs nihil, en zijn de marges in RV die deze minimale schade veroorzaken veel ruimer dan men in het verleden heeft aangenomen.

Wat is relatieve vochtigheid?

Relatieve vochtigheid is een maat voor wat we in de dagelijkse omgang 'vochtigheid' noemen. Het is de kwaliteit van de lucht die verandert tussen droog en vochtig. We worden de RV zelf niet gewaar, maar ervaren de veranderingen van ons lichaam in reactie op de ons omringende RV of we zien het effect op papier of textiel, die vochtig of droog worden afhankelijk van de RV. Hoewel we het verschil tussen de extremen voelen, moeten we terugvallen op meettoestellen die ons vertellen wat de RV in een ruimte is.

De technische uitleg: het is de verhouding van de concentratie waterdamp in de lucht op dat moment (de absolute vochtigheid) tot de maximale concentratie waterdamp die de lucht kan bevatten bij dezelfde temperatuur. Of ook: de verhouding van de partiële waterdampdruk tot de verzadigingswaterdampdruk bij dezelfde temperatuur. De RV wordt uitgedrukt als een percentage.

De relatie tussen RV en erfgoedobjecten

Het vochtgehalte in organisch materiaal, zoals hout, papier, verf en magnetische tapes, en op het oppervlak van anorganisch materiaal, zoals steen en metaal, kan het best worden voorspeld door de RV. Hoewel ingenieurs die klimaatbeheersystemen ontwerpen ook andere parameters gebruiken, zoals dampdruk of dauwpunt, worden alle conservatieproblemen door vochtigheid in collecties en alle richtlijnen rond vochtigheid voor erfgoedzorg het best uitgedrukt met de parameter RV.

De relatie tussen RV en temperatuur

Voor de meeste doeleinden volstaat het te weten dat, wanneer warme lucht wordt afgekoeld, de RV stijgt. Dat leidt tot problemen met condens wanneer warme vochtige lucht in aanraking komt met koude oppervlakken in het gebouw. Het omgekeerde geldt ook: wanneer koude lucht wordt opgewarmd, daalt de RV. Dit veroorzaakt een lage RV in de winter, waardoor de behoefte aan bevochtiging ontstaat.

Schade door verkeerde RV en de meest gevoelige collecties 

Hoge RV (boven 75%)

Dit probleem is al bekend sinds de oudheid. Het blijft een constante strijd, vooral in historische gebouwen waarin erfgoedorganisaties zo vaak gevestigd zijn. Vocht veroorzaakt verschillende vormen van aftakeling: schimmel, snelle corrosie en extreme vormen van mechanische schade. We leggen de praktische grens voor te hoge RV op 75%. Alle vormen van aftakeling zullen sneller verlopen naarmate de RV verder stijgt, dus elke verlaging van de RV onder de 100% is een goede zaak.

Schimmelvorming op hout door een vochtig klimaat. Foto: Anne-Cathérine Olbrechts
Schimmelgroeicurve. Bron: Canadian Conservation Institute

Een te hoge RV veroorzaakt schimmelgroei, waardoor huiden, leer, textiel, papier en vlechtwerk (en soms ook hout, verf, glas) verkleuren en verzwakken. Tabel 1 lijst de verschillende gevoeligheden voor schimmel in detail op.

Verschillende erfgoedinstellingen hebben andere ervaringen met schimmel, ondanks hetzelfde klimaat. Het is belangrijk om te beseffen − zoals u kunt zien op bovenstaande figuur − hoeveel de tijdsspanne tot zichtbare schimmelgroei verkleint tussen 70% en 90% RV: van honderd dagen bij 70% tot twee dagen bij 90%. Een stabiele RV is bovendien niet goed als die in de gevarenzone voor ontkieming ligt. Voor een collectie die meestal aan 70% RV blootgesteld wordt, is het beter om elke paar dagen dankzij schommelingen te zakken naar een lagere RV, aangezien dit de 'klok' voor schimmelgroei weer op nul zet.

Ook temperatuur speelt een rol bij het begin van schimmel: deze figuur heeft betrekking op warme temperaturen (~25°C) en is dus een voorzichtige veralgemening voor alle andere temperaturen.

Een hoge RV veroorzaakt ook een snelle corrosie van metalen. De laag watermoleculen die altijd aanwezig is op het oppervlak van metalen groeit snel boven 75% RV. Daarbij komt dat zout afkomstig van onze handen bij een RV boven de 75% een zeer corrosieve oplossing vormt.

RV boven of onder een kritieke waarde

  • Sommige mineralen vormen boven een bepaalde RV een zoutoplossing door vocht uit de lucht te absorberen. Bijvoorbeeld: natriumchloride vanaf 75% (keukenzout, strooizout voor de winter), calciumchloride vanaf 33% (gebruikt als antivries in banden van agrarische machines), magnesiumchloride vanaf 35% RV (zit in zeewater en zeelucht). Als een van deze zouten op het oppervlak van een metalen object valt, vooral ijzer of staal, veranderen de relatief onschadelijke kristallen in een agressieve zoutoplossing boven de kritieke RV.
  • In archeologisch ijzer en brons zal een complexe reeks kritieke RV-waarden, elk te wijten aan een specifiek bestanddeel, de graad van corrosie bepalen. In het algemeen geldt voor metalen: hoe lager de RV, hoe beter. Boven 75% zal het corrosieproces sterk versnellen. Verwijder indien mogelijk alle contaminerende zouten van deze objecten.
  • Onstabiel glas 'zweet' wanneer de RV boven ~55% zit, omdat vloeimiddelen in het glas in oplossing overgaan. Aan de andere kant veroorzaken ze 'crizzling' onder ~40% RV, waardoor andere componenten in het glas uitdrogen. Een veilige waarde voor deze objecten ligt dus daartussenin.
  • Een klein aantal mineralen, zoals hydraten en pyrieten, hebben een specifieke kritieke RV waarboven of waaronder ze kunnen verkruimelen of ‘wenen’ (Waller 1992).

RV boven 0%

Dit kan een vreemde definitie van verkeerde RV lijken, maar het betreft alle archiefmaterialen die chemisch aftakelen binnen enkele decennia, zoals zuur papier, magnetische banden, acetaat- en nitraatfilms. Ze verzwakken, vergelen, worden bros en in sommige gevallen kleverig. De chemische reactie achter dit verval − hydrolyse door zuren − heeft vocht nodig, dus de aanwezigheid van de minste hoeveelheid waterdamp zet het proces in gang. De vuistregel is dat de graad van aftakeling vermindert met meer dan de helft telkens de RV wordt gehalveerd. Tabel 1 geeft een samenvatting van de geschatte levensduur voor verschillende klassen van objecten bij een verschillende RV.

RV-schommelingen

Blaasvorming in de verflaag van een paneelschilderij. Foto: Anne-Cathérine Olbrechts

Dit is het type verkeerde RV dat musea in het verleden de meeste zorgen heeft gebaard. Hoewel de fysische fenomenen die aan de basis liggen van schade door RV-schommelingen te vergelijken zijn met die door verkeerde temperatuur, zijn de collecties die gevoelig hieraan zijn niet dezelfde. Een verandering in de RV veroorzaakt een verandering in het vochtgehalte van organische materialen (hout, papier, leer, foto's, negatieven, plastics, verven, lijmen, enz.) en dat veroorzaakt op zijn beurt uitzetting of krimp. Als onderdelen vrij zijn om te bewegen wanneer de RV op en neer gaat, is er geen probleem. Maar als ze geklemd zitten tussen andere componenten of als een snelle fluctuatie interne spanningen doet ontstaan in dikker materiaal, ontstaat er vervorming in uitzettende delen en barsten krimpende delen.

Dankzij onderzoeken en observaties van schade, of een gebrek aan schade, door conservatoren-restaurateurs weten we hierover veel meer dan twintig jaar geleden. Rekening houdend met al deze informatie geeft Tabel 1 een samenvatting van onze huidige inschatting van de kans op mechanische schade door verschillende gradaties van RV-schommelingen. De doorslaggevende factor is meestal niet het specifieke materiaal waaruit een object bestaat, maar de constructie ervan en of deze constructie spanningen veroorzaakt in sommige onderdelen.

Wat met een veelvoud aan schommelingen? Repetitieve spanningen kunnen materiaalmoeheid veroorzaken, maar dit is meer theorie dan praktijk. Uitgaande van de eenmalige hoeveelheid stress die nodig is om breuk te veroorzaken, berekenden ingenieurs dat materiaalmoeheid optreedt na een miljoen dagelijkse cycli (= 3000 jaar!) van een vierde (voor breekbare materialen zoals glas of keramiek) tot de helft (voor robuuste materialen zoals hout en papier) van deze eenmalige kracht. Objecten kunnen cycli van een achtste van die stress zelfs oneindig verdragen. Bovendien hebben veel objecten een langere responstijd dan een dag en voelen ze de kortere cycli niet eens.

Daarnaast kunt u steunen op de stelling van de 'bewezen fluctuatie'. Elk object waarvan men weet dat het ooit is blootgesteld aan een zeer lage RV, bijvoorbeeld 10%, of een hoge RV, bijvoorbeeld 80%, is niet gevoelig voor verdere mechanische schade door een gebeurtenis van dezelfde grootorde, aangezien elke barst, delaminatie en irreversibele vervorming al heeft plaatsgehad (tenzij geweten is dat het object in de tussentijd behoorlijk is verzwakt door andere oorzaken). Met andere woorden: van elk toekomstig patroon van fluctuaties dat lijkt op het patroon uit het verleden, mag u veronderstellen dat het geen significante schade zal veroorzaken.

Verlies van de vergulding door het lossen van de preparatielaag. © Anne-Cathérine Olbrechts
Blaasvorming in fineerhout dat loskomt van zijn drager. © Anne-Cathérine Olbrechts
Corrosie door vochtig klimaat. © Anne-Cathérine Olbrechts
Losse polychromie. © Anne-Cathérine Olbrechts
Verlies van de soepelheid van textiel. © Anne-Cathérine Olbrechts
Losse vergulding. © Anne-Cathérine Olbrechts
Barst in het hout. © Anne-Cathérine Olbrechts
Verlies door afschilfering van de vergulding en polychromie. © Anne-Cathérine Olbrechts
Zoutuitbloei en afschilfering muurschildering. © Anne-Cathérine Olbrechts
Losse verlijming. © Anne-Cathérine Olbrechts
Golving van een doek in de hoek. © Anne-Cathérine Olbrechts

Bronnen van verkeerde relatieve vochtigheid

Het lokale klimaat

Nat weer veroorzaakt uiteraard problemen met hoge RV en condens in gebouwen. Het omgekeerde is echter niet waar: een droog klimaat betekent niet dat er een lage RV is, in de meeste klimaatzones ligt de RV op de meeste dagen tussen 40 en 70%. Een zeer lage RV is het gevolg van verwarming tot menselijk comfortniveau bij koude temperaturen, zeker bij vorst. Bij hoge temperaturen kan het in België ook zeer vochtig zijn.

Het gebouw, zijn waterhuishouding en zijn microklimaten

Zie de figuur hieronder:

  • Een slechte waterafvoer op het terrein of in de grond rondom het gebouw veroorzaakt vaak vochtproblemen. Een hellend dak en een goed onderhoud van de hemelwaterafvoer kunnen u zekerheid bieden. Pak problemen beter aan de bron aan, dan te moeten vertrouwen op ontvochtiging.
  • Vanwege plaatsgebrek worden veel erfgoedcollecties opgeslagen, of zelfs tentoongesteld, in kelders. Maar de ervaring leert ons dat juist daar, en op het gelijkvloers van gebouwen zonder kelder, vaak vochtproblemen zijn.
  • Ook zolders vormen een probleem: wanneer ze slecht geventileerd zijn, warmen ze 's zomers sterk op en dat veroorzaakt een lage RV.
  • In andere ruimtes zijn de voornaamste problemen te lokaliseren in de buurt van warmtebronnen zoals zoninval door ramen of radiatoren, die een lage RV veroorzaken; of koudebronnen zoals buitenmuren, met een hoge RV tot gevolg.

Kelders: capillair opstijgend vocht of condensatie

Er zijn twee bronnen van vocht in kelders, die een andere aanpak vergen. Om ze te onderscheiden kunt u deze test doen: kies een vierkant van 30 bij 30 cm op de vochtige muur of vloer en wrijf dat droog. Dek de plek af met vershoudfolie die u aan de randen bevestigt met plakband of gewichtjes. Monitor de folie enkele dagen totdat u mist of druppels ziet verschijnen. Als de druppels onder de folie zitten, dan gaat het om opstijgend vocht en moet u de externe vochtbron lokaliseren en aanpakken. Zitten de druppels bovenop de folie, dan gaat het om warme vochtige lucht die de kelder binnendringt en condenseert op het koude oppervlak.

Tekening met aan de linkerzijde zes oorzaken van vochtproblemen in gebouwen en rechts de aanpak van deze problemen. Bron: Canadian Conservation Institute
Tekening met aan de linkerzijde vijf oorzaken van microklimaten in (depot)ruimtes en rechts de oplossing voor deze problemen. Bron: Canadian Conservation Institute

Microklimaten in meubilair

Rekken of kasten geplaatst tegen een buitenmuur krijgen bij koud weer te maken met een hoge RV. Voorwerpen die zelf goede buffers zijn, zoals opgerold textiel en kostuums, lijden het meest. Meubels maken het probleem van een hoge RV nabij een koud vloeroppervlak nog erger, omdat koude lucht daalt. Kasten geplaatst tegen of tegenover zuidelijk georiënteerde ramen beschermen voorwerpen tegen rechtstreeks zonlicht, maar binnenin warmt het op en daalt de RV.

Is de vloer van beton op volle grond of van hout boven een onverharde kruipruimte, dan kan die een bron zijn van capillair opstijgend vocht. Plastic afdekzeilen zullen het vocht insluiten en het probleem verergeren. Controleer de vloer op opstijgend vocht zoals hierboven aangegeven.

Microklimaten in een verpakking

Een vochtbestendige verpakking is goed voor bijna alle collecties in bijna alle situaties, niet alleen als barrière tegen waterdamp en schommelingen, maar ook tegen verontreinigingen, insecten en vele fysische krachten.

Toch kan de verpakking soms een probleem gaan vormen of het probleem vergroten. Het gaat om drie situaties:

  • Voorwerpen zijn (ongemerkt) verpakt toen ze nog vochtig waren, bijvoorbeeld op een dag dat de RV ongebruikelijk hoog was of na een reiniging. Deze voorwerpen zullen veel langer vochtig blijven dan wanneer ze niet waren verpakt.
  • De temperatuur rondom de verpakking is ongelijkmatig, waardoor een hoge RV of zelfs condensatie ontstaat aan de koudste kant. Bijvoorbeeld door contact met de koude wand van een kamer, vrachtwagen of vliegtuig, door zonnestralen op een deel van de verpakking of door een vriesbehandeling. 
  • In zones waarin zeer vochtige condities afwisselen met droge condities, zal de verpakking de dagelijkse fluctuaties blokkeren en de seizoensgebonden fluctuaties verminderen. De RV in de verpakking verandert langzaam mee met de gemiddelde RV in de ruimte. Of de binnenkant in de veilige zone blijft, hangt van veel factoren af: de exacte gevoeligheid van het materiaal, de dichtheid van de zak, de buffercapaciteit van het object en de verhouding tussen vochtige en droge periodes. Voorspellen is onpraktisch en onbetrouwbaar: houd de vochtige periodes onder controle of monitor de inhoud van de verpakking.

Samengevat: bij twijfel of vermoedens van microklimaten die een risico inhouden, ongeacht de oorzaak en de mogelijke oplossingen, moet u eerst de RV in de ruimte, de meubels of de verpakking gaan meten.

De risico's door verkeerde relatieve vochtigheid beheersen

Identificeer risicovolle en gewenste RV-waarden

In tegenstelling tot andere schadefactoren die we snel herkennen en helemaal willen uitschakelen, moet u identificeren wat voor uw collectie een verkeerde RV is, voordat we het kunnen hebben over controle. Tabel 1 en bovenstaande informatie over schade door verkeerde RV zetten u op weg.

Wanneer het tijd is om te praten over klimaatbeheersing, hebben de ontwerpers van allerlei passieve en actieve controlesystemen van u de 'veilige' of gewenste RV-waarden nodig. Tabel 2 (naar ASHRAE 2019) geeft voorbeelden van setpoints en toegelaten schommelingen voor erfgoedcollecties per type gebouw en ruimte. Noteer dat een correcte RV voor een gemengde collectie niet alle vormen van verkeerde RV vermindert, maar een compromis is tussen verschillende noden. De resterende risico's staan in de meest rechtse kolom.

Op lange termijn, zeker voor kleine erfgoedinstellingen, volgt u best de principes van risicomanagement: wees u bewust van de meest schadelijke vormen van verkeerde RV voor uw collecties en focus uw inspanningen op de controle daarvan.

Voorkomen, blokkeren, detecteren en reageren

We bespreken de mogelijke maatregelen om een verkeerde RV te voorkomen, te blokkeren, te detecteren en te controleren in detail in het hoofdstuk 'Binnenklimaat'.

De pagina 'Hoe creëert u een gunstig microklimaat?' behandelt het gebruik van silicagel als passieve controlemaatregel.

Remediëren

Veel gevolgen van een verkeerde RV kunt u niet behandelen: de meeste schade door schimmels blijft en gecorrodeerde metalen verliezen hun bovenlaag. Archiefopnames moet u overzetten voor ze niet meer leesbaar zijn. Breuken in meubelen, schilderijen, enz, kunnen wél worden geconserveerd, maar de herstellingen blijft u zien.

Strategieën voor verschillende niveaus van preventieve conservatie

Basiscontrole: geen installaties en geen energieverbruik!

  • Houd muren, daken, ramen en deuren in goede staat en met een goede dampbarrière. Bestudeer voor een nieuw gebouw lage-energiemodellen met een hoge thermische massa, isolatie en luchtdichtheid − zoals toegepast in recente museum- en archiefgebouwen.
  • Identificeer en elimineer de vochtbronnen.
  • Verpak objecten die gevoelig zijn voor een verkeerde RV. Transparant polyethyleen of polyester is het betrouwbaarst, zoals ziplockzakken voor voeding.
  • Gebruik eenvoudige vitrines voor de gevoeligste en meest waardevolle objecten in een tentoonstelling.
  • Lijst schilderijen in met een rugpaneel.

Maatregelen zoals deze moeten niet worden vergeten als u overstapt naar een hoger niveau van controle, dat dynamischer is, maar ook meer ingrijpend en dus gevoeliger voor defecten en ongelukken. Deze basismaatregelen houden stand bij stroomonderbrekingen, personeelswissels en besparingen.

Optimale controle: verschillende collecties, verschillende situaties, verschillende beheersmaatregelen

Volg de basistips hierboven en integreer het volgende waar nodig:

  • Hebt u een gemengde collectie die gedurende meerdere decennia in een oud gebouw verbleef zonder merkbare verandering in 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 RV is en of die daadwerkelijk meer schade toebrengt dan de eventuele 'verbeteringen'. Begin met u te verzekeren van de betrouwbaarheid en het langetermijnonderhoud van alle huidige bouwelementen en beheerssystemen.
  • Verwarm hygrostatisch als het kan.
  • Gebruik voor kleine aantallen gevoelige en/of waardevolle objecten passieve microklimaten, zoals luchtdichte vitrines en kasten, met silicagel als buffer indien nodig.
  • Als u klimaatbeheersing voor uw hele gebouw overweegt, erken dan de limieten van de bouwschil, zeker als het gebouw historische waarde heeft. Onderzoek de noden van de collectie en selecteer en implementeer een geschikte bandbreedte volgens ASHRAE (zie Tabel 2).
  • Wanneer u reizende tentoonstellingen wilt hosten, houd er dan rekening mee dat grote bruikleengevende instellingen ASHRAE type A of soms AA eisen. Onderzoek een box-in-boxoplossing of een dynamische buffering.

Deze pagina is een vertaling van de tekst Agent of Deterioration: Incorrect Relative Humidity (versie 2021-02-05), geschreven door onderzoeker Stefan Michalski en gepubliceerd door het Canadian Conservation Institute.