Bevaring av lyd
En forskningsstudie om korrosjon på musikkinstrumenter i museumssamlinger
Vera Milena de Bruyn-Ouboter
Konservator NKF-N, musikkinstrumenter
Norges musikkmuseum, Ringve og Rockheim
(Museene i Sør-Trøndelag)
vera.de.bruyn.ouboter@mist.no
Bakgrunnen for prosjektet er en observasjon av lokal korrosjon på musikkinstrumenter i samlingene til Norges musikkmuseum, Ringve og Rockheim (Museene i Sør-Trøndelag MiST) i en tidsperiode over 15 år. Lokal korrosjon på metallstrenger med påfølgende brudd har blitt observert på ulike strenge- og tasteinstrumenter, både i magasin og utstillingsrom. Årsakene er ikke oppbevaringsforholdene alene, men emisjoner fra ulike organiske materialer som reagerer over tid med metaller som er montert i umiddelbar nærhet.
Det ble søkt om støtte fra forskningsrådet og i 2022 startet et fireårig prosjekt, i rammen av en offentlig sektor-ph.d. (OFFPHD). MiST er hovedansvarlig for prosjektet mens gradsgivende universitet er Norges teknisknaturvitenskapelige universitet (NTNU), Institutt for materialteknologi (IMA). Prosjektet har arbeidstittel «Materialkombinasjoner og nedbrytning - en utfordring innen konservering av musikkinstrumenter»1 . Fire studenter tilknyttet til NTNU/IMA har bidratt tematisk til OFFPHD-prosjektet med oppgaver av ulik størrelse (Flø Gustad, 2023).
Kartlegging av kontaktkorrosjon i musikkinstrumentsamlinger
Siden omfanget av skadefenomenet kontaktkorrosjon i musikkinstrumentsamlinger er ukjent, ble det etablert en kartlegging i startfasen av prosjektet. Kartleggingen pågår fremdeles og hittil er 12 musikkinstrumentsamlinger i 8 europeiske land med om lag 1200 instrumenter inkludert. Musikkinstrumenter i magasin og på utstilling ble undersøkt med henblikk på lokal avgrenset korrosjon ved kontaktpunkter mellom metall og organisk materiale. Kartleggingen ble gjennomført ved å undersøke instrumentene direkte samt ved å intervjue personalet som arbeider med samlingene. Det er laget et nettbasert spørreskjema, som løpende kan benyttes av konservatorkollegaer for å inkludere ytterlige observasjoner på musikkinstrumenter i kartleggingen3 . Innsamlet data vil bli tilgjengeliggjort på en egen nettside som er under etablering.
Det ble oppdaget at 15 % av alle de undersøkte musikkinstrumentene viser tegn på kontaktkorrosjon, med en ujevn fordeling på instrumentfamiliene2 . Resultatet tyder på at kontaktkorrosjon forekommer oftest på strengeinstrumenter som plukkes, deretter tasteinstrumenter og treblåseinstrumenter, uavhengig av proveniens og datering (figur 1).
Figur 1: Instrumentfamilier med kontaktkorrosjon oppdaget i en kartlegging av 12 ulike musikkinstrumentsamlinger i Europa.
De omgivende miljøforholdene styrer nedbrytningsprosessen i stor grad, men er ikke alene ansvarlig for kontaktkorrosjonsfenomenet. Oppsummert er kartleggingen en bred tilstandsvurdering som viser de mest utsatte materialene i musikkinstrumenter som er i fare for å gå tapt. Disse kan så prioriteres for mer inngående undersøkelser og konservering med mål om å forsinke nedbrytningsprosessene. Blant de mest berørte materialkombinasjonene var stålstrenger i kontakt med ullfilt, tre, lær eller plast. Det ble derfor gjennomført grundigere undersøkelser av strengeprøver, filt og plastprøver tatt fra objektene til grunnlag for å velge relevante nye materialer til modelleksperimenter for å studere korrosjon.
Stålstrenger i kontakt med ullfilt
Lokal korrosjon ved kontaktpunktet mellom strengene og filt ble i størst grad observert i tastinstrumenter som pianoer og flygler. Bilde 1 viser et taffelpiano (RMT 777)4 fra Norges musikkmuseums samlinger, laget i perioden 1810–1820 og med korroderte strenger i kontakt med filt
Bilde 1: a) Taffelpiano (RMT 777, 1810-1820).
Foto: Norges musikkmuseum.
b) Korrosjon ved stålstrenger i kontakt med filt i samme instrument. Foto: Norges musikkmuseum.
Bilde 2: Metallstruktur av en streng til taffelpiano
(RMT 777) undersøkt med skanning elektronmikroskop (SEM). Analyseresultater til energidispersiv røntgenspektroskopi (EDS) er vist i Tabell 1. Foto: Norges musikkmuseum
Tabell 1: Elementene funnet ved SEM-EDS analyse på en strengeprøve til taffelpiano RMT 777.
En strengeprøve fra taffelpianoet, tatt fra 25. streng ved skruen i diskanten, viser metallets mikrostruktur med langstrakte krystaller etter trekkprosessen under produksjon (bilde 2). I Tabell 1 vises legeringselementene av samme streng med en stor andel av jern, samt små mengder av sink, bly, aluminium og silisium, som neppe beskytter vesentlig mot korrosjon. Generelt kunne det bekreftes at strengenes mikrostruktur og sammensetning varierer med type instrument, tone og datering (Durier, 2019).
Filt, produsert for pianoindustrien, ble undersøkt ved å utføre laboratorieeksperimenter orientert etter det eksperimentelle designet til Oddy-testen. Filtfibrene og de respektive korrosjonsprodukter på sølv, kobber, bly og jern ble analysert ved et tre-måneders forskningsopphold hos Riksantikvarieämbetets kulturarvslaboratoriet i Visby, Sverige. Noen av korrosjonsproduktene, som dannet seg i kontakt med ullfilt, inneholdt svovelholdige forbindelser som antageligvis stammer fra ullfibrene.
Stålstrenger i kontakt med cellulosenitrat
Ved strengeinstrumenter som plukkes ble det oppdaget flere tilfeller med korrosjon av metallstrenger i kontakt med plast (de BruynOuboter 2025). Plasten ble identifisert som cellulosenitrat (celluloid) som er i aktiv nedbrytning. Et eksempel er en banjomandolin (RMT 721)5 , laget på midten av 1900-tallet, fra Norges musikkmuseums samlinger. Metallene er ubelagte stålstrenger, tinnbelagte stålstrenger og stålstrenger omspunnet med kobberbasert tråd. I løpet av over 15 år med årlig kontroll, dukket korrosjon på strengene stadig opp igjen til tross for rensing, skjøting (de Bruyn, 2009) og isolering med polyetylenfolie (melinex) eller silikon. Etter erstatning av korroderte og røkne strenger, oppstod korrosjonsprodukter også på de nye strengene (Bilde 3).
Korrosjonsproduktene som dannet seg på strengene i nærheten av cellulosenitrat ble undersøkt i samarbeid med kulturarvslaboratoriet ved Kulturhistorisk museum (KHM) og Naturhistorisk museum (NHM), Universitetet i Oslo. Tilstedeværelsen av nitrøse forbindelser i korrosjonsproduktet kunne bekreftes og indikerte en involvering av nitrogenoksider frigjort fra cellulosenitrat.
Metoder
Ulike historiske og moderne stålstrenger ble analysert med henblikk på å dokumentere ulikhetene i mikrostruktur og kjemisk sammensetning. Strengene ble støpt inn, polert i tverr- og lengdesnitt og etset før de ble undersøkt med SEM-EDS. Tre ulike typer selfassembled monolayers (SAMs) ble testet med hensyn på korrosjonsbeskyttende egenskaper. I tillegg ble korrosjonsegenskapene til moderne pianostrenger og tre typer moderne tinnbelagte stålstrenger undersøkt med elektrokjemiske metoder i modellmiljøer. Blant metodene som ble brukt i prosjektet var lysmikroskopi, infrarød spektroskopi (IR), røntgenfotoelektronspektroskopie (XPS), Raman spektroskopi, faststoffmikroekstraksjons-gasskromatografi med massespektrometri (SPME-GC-MS) og induktivt koblet plasma med massespektrometri (ICP-MS) og røntgendiffraksjon (XRD).
Bilde 3: Korrosjon på metallstrenger i kontakt med en oversal av cellulosenitrat på en banjo-mandolin (RMT 721). Foto: Norges musikkmuseum.
Bevaring av lyd og konservering av materiale – en motsetning?
Innen musikkinstrumentkonservering ligger prosjektets hovedfokus på den materielle delen av musikkinstrumentene og ikke på spillbarheten. Siden materialegenskapene definerer lyden som fremkalles, bidrar materialenes konservering til å bevare informasjon om deres spesifikke lydbærende egenskaper. En opprettholdelse av instrumentets spillbarhet er for det meste uforenlig med konservering av materialene, siden disse utsettes for både statisk og dynamisk mekanisk belastning i stemt tilstand. Den statiske belastningen kan beregnes med en mensurberegning, som vist ved eksempelet til et taffelpiano, laget av C. Faller i Tyskland, 1799 (privat samling) med en belastning opp til over 600N/mm2 per streng (figur 2).
Figur 2: Strengspenning av et taffelpiano (1799). Teoretisk mensurberegning for frekvens a’ = 392 Hz med stål- og messingstrenger.
I tillegg utsettes materialet for dynamisk belastning ved spilling. For å møte musikerens krav om et fungerende instrument må svekkede deler regelmessig skiftes ut og antallet av historiske musikkinstrumenter med lite utskiftet materiale er minkende. Bevarte originalmaterialer i instrumentene fremstår derfor som et uvurderlig grunnlag for fremtidens forskere og instrumentmakere, med tanke på å kunne lage autentiske instrumentkopier til aktiv bruk. Prosjektet fremhever behovet for å utvikle metoder for å isolere metall eller fange opp nedbrytningsprodukter frigjort fra organiske materialer i mikromiljøer for å forhindre korrosjon på musikkinstrumenter. I den kommende prosjektperioden skal korrosjonshemmende metoder testes i modelleksperimenter. Prosjektet har også en høy overføringsverdi til andre typer kulturhistoriske objekter med bevaringsmessige utfordringer ved komplekse materialkombinasjoner.
Veiledere
Prof. Andreas Erbe, NTNU/IMA Dr. Ole Øystein Knudsen, SINTEF/NTNU Dr. Annabella Skagen, Norges musikkmuseum (MiST) Prof. em. Elizabeth E. Peacock, NTNU Vitenskapsmuseum Dr. Ulf Ingemar Gustafsson, Jødisk museum, Trondheim
Studenter tilknyttet prosjektet ved NTNU/IMA
Erlend Flø Gustad (2022/2023) Stian Magerøy Bostad (2022/2023) Clément Boichon (2024) Merete Torp Dahl (2024/2025) Solene Hauducoeur (2025)
Noter
1 https://prosjektbanken.forskningsradet.no (prosjektnummer: 336864), (dato oppsøkt 30.03.2025)
2 For kategorisering av musikkinstrumenter ble tesaurusen fra Musical Instruments online (MIMO) brukt https://mimointernational.com/MIMO/accueil-ermes.aspx og https://vocabulary.mimointernational.com/InstrumentsKeywords/en/, (dato oppsøkt 30.03.2025)
3 Bidrag til kartleggingen er velkommen her: https://nettskjema.no/a/467966, (dato oppsøkt 30.03.2025)
4 https://digitaltmuseum.no/011022849078/taffe lpiano, (dato oppsøkt 30.03.2025)
5 https://digitaltmuseum.no/011022848592/banj o-mandolin, (dato oppsøkt 30.03.2025)
Referanser
Flø Gustad, E., 2023, «Toward thin film organic coatings for corrosion protection of cultural heritage», NTNU, institutt for materialteknologi, tilgjengelig fra: https://ntnuopen.ntnu.no/ntnuxmlui/handle/11250/3023785, oppsøkt dato 30.03.2025.
Durier, M.G., Villiaume, L., Pires, R., Cotrebil, Y., Vega, E., Houssay, A., Battault, J.-C., Vion, M., Clarke, C., Guillot, I., Dillmann, P., Vaiedelich, S., 2019, «Iron Piano Wire Production at the Beginning of the 19th Century», Metal 2019, Proceedings of the interim meeting of the ICOM-CC metals working group, Neuchâtel, Switzerland, 49-57.
de Bruyn, V., 2009, «Skjøting av metallstrenger på musikkinstrumenter», Norske konserves, 2/2009, 16-19.
de Bruyn-Ouboter, V.M., Kutzke, H., Sait, S.T.L., Friis, H., Krzywiecki, M., Erbe, A., 2025, «Corrosion of Steel Strings on Historical Musical Instruments Triggered by the Emissions of Degrading Cellulose Nitrate», ChemPlusChem, e202500099, https://doi.org/10.1002/cplu.202500099.
