Estudio del rol de los agregados minerales en la formación, envejecimiento y conservación de películas pictóricas al óleo

Abstract

Very few stone sculptures conserve their original polychromy nowadays so the exceptional condition presented by the oil paint film of the Tomb of Chancellor Villaespesa in the Cathedral of Tudela (Spain) here presented as case study suggested that both the chemical-mineral composition of the oil paint films and of the lithotypes chosen for the artists to be in contact with the polichromy, could be responsible for their unexpected durability. When the mechanisms governing these painted structures stability are not understood properly, conservation materials and methods and even environmental conditions can have a dramatic effect in their performance and compromise their stability in the long term. In this study, mock-ups simulating different oil paint layers on the sandstone of the case study have been prepared. Mock-ups with the same oil paint films on other substrates have been made for comparison purpose. After four years of natural ageing, the aggregation of lead and calcium carboxylates have been identified and characterized on some mock-ups by means of the combined use of UV-VIS light microscopy, SEM-EDX and micro FT-IR spectroscopy. pH and conductivity have been measured and monitorized both in the mock-ups and the case study. Saponification reactions, ionomer formation and carboxylate aggregation in lead white or minium oil paint films contributed to make them less acidic, less ionized, less hydrolyzed and less soluble after ageing sandstone or on pine wood at room environmental conditions for four years. The same given paint films became more acid and more ionized after ageing on a glass slide. Understanding the properties of such films, the chemical-physical mechanisms governing their adhesive and cohesive forces, and their surface pH is not easy. Mineral assemblages as well as the availability of ions in the substrate of a given oil paint film containing lead white or minium play a fundamental role in the eventual formation, migration and aggregation of lead and calcium carboxylates not only at their surface but also within the substrate-film interface. Furthermore, monitoring surface pH and conductivity as well as understanding solubility issues and the adhesion forces existing between soils, the paint layer and the substrate is needed when designing any conservation strategy to minimize risks and to preserve the balance acquired by these artworks in time.

Muy pocas esculturas pétreas conservan su policromía original. El excepcional estado en el se mantienen las películas pictóricas al óleo del caso de estudio de esta tesis doctoral (el Sepulcro de Villaespesa de la catedral de Tudela, Navarra, España) sugiere que tanto la composición químico-mineral de la roca seleccionada por sus escultores como la composición de las películas pictóricas al óleo con las que se policromó dicha piedra, podrían ser responsables de su inesperada durabilidad. En el transcurso de esta tesis doctoral se prepararon probetas con distintas películas pictóricas al óleo sobre la arenisca del caso de estudio. Para hacer un análisis comparativo también se prepararon probetas con las mismas películas sobre otros soportes. Se monitorizó el pH y la conductividad el caso de estudio así como de todas probetas. A través del uso combinado de microscopía óptica, SEM-EDX y micro espectroscopía FT-IR se estudió la formación y envejecimiento de las películas al óleo identificó y se caracterizó la agregación de carboxilatos de calcio y plomo en algunas de las películas pictóricas al óleo con pigmentos de plomo. En aquellas películas al óleo con albayalde o minio que envejecieron durante cuatro años sobre substratos de arenisca y madera de pino, las reacciones de saponificación, la formación de ionómeros y la agregación de carboxilatos contribuyeron a generar estratos pictóricos menos ácidos, menos ionizados, menos hidrolizados y menos solubles. Dichas películas pictóricas se tornaron más ácidas e ionizadas tras envejecer, en las mismas condiciones medioambientales, sobre vidrio de microscopio. La comprensión de los mecanismos físico-químicos que gobiernan no solo el pH y la conductividad sino también las fuerzas adhesivas y cohesivas de estas películas a lo largo del tiempo, no es sencilla. Tanto los agregados minerales como la disponibilidad de iones que presentan sus substratos juegan un papel fundamental en la eventual formación, migración y agregación de carboxilatos de calcio y plomo no solo en su superficie, sino también en la interfase substrato-película pictórica. Cuando los mecanismos que gobiernan los equilibrios físico-químicos de estos sistemas pictóricos no se comprenden adecuadamente, los materiales y métodos empleados en su conservación así como las condiciones medioambientales en las que se mantienen pueden tener un efecto dramático en el comportamiento de estos sistemas pictóricos y comprometer su estabilidad a largo plazo.

Molt poques escultures pètries conserven la seua policromia original. L'excepcional estat de conservación en que es conserven les policromies del cas d'estudi d'aquesta Tesi Doctoral (el Sepulcre de Villaespesa de la catedral de Tudela, Navarra, Espanya) sugereix que tant la composició química-mineral i la porositat de les roques seleccionades pels artistes com la composició de les pel·lícules pictòriques a l'oli que van preparar per a policromar la pedra, podrien ser responsables de la seua inesperada durabilitat. Quan els mecanismes que governen els seus equilibris fisicoquímics no han estat compresos adequadament, els materials i mètodes emprats en la seua conservació així com les condicions mediambientals en què es mantenen poden tinder un efecte dramatic al comportament d'aquests sistemes pictòrics i comprometre la seua estabilitat a llarg termini. En aquesta tesi es van preparar provetes amb diferents pel·lícules pictòriques a l'oli sobre l'arenisca emprada en el cas d'estudi. També es van preparar provetes amb les mateixes pel·lícules sobre altres suports per fer una anàlisi comparatiu. Després de quatre anys d'envelliment natural, es va identificar i caracteritzar l'agregació de carboxilats de calci i plom en algunes de les provetes a través de l'ús combinat de microscòpia òptica, SEM-EDX i micro espectroscòpia FT-IR. També es monitarizaren el pH i la conductivitat de les provetes així com del cas d'estudi. En aquelles pel·lícules a l'oli amb blanc de plom o mini que van envellir durant quatre anys sobre substrats de gres i fusta de pi, les reaccions de saponificació, la formació de ionómeros i l'agregació de carboxilats van contribuir a generar estrats pictòrics menys àcids, menys ionitzats, menys hidrolitzats i menys solubles. Aquestes pel·lícules pictòriques es van tornar més àcides i ionitzades després envellir, en les mateixes condicions mediambientals, sobre vidre de microscopi. La comprensió dels mecanismes fisicoquímics que governen el seu pH i la seua conductivitat així com les forces adhesives i cohesives d'aquestes pel·lícules al llarg del temps no és senzilla. Tant els agregats minerals com la disponibilitat de ions que presenten els seus substrats juguen un paper fonamental en l'eventual formació, migració i agregació de carboxilats de calci i plom no només en la seua superfície, sinó també en la interfase substrat-pel·lícula pictòrica.