UACH > VÝZKUM > Výzkum kulturního dědictví > Degradace malířských materiálů

Degradace malířských materiálů

Kontaktní osoby: Silvie Švarcová

Důležitým aspektem zkoumání materiálů v malířských dílech je systematické studium druhotných změn, které představují vážný problém zejména v případech, kdy vedou k nežádoucím změnám původního vzhledu uměleckého díla, jako jsou změny barevnosti nebo ztráta soudržnosti barevných vrstev. V rámci těchto studií kombinujeme podrobné zkoumání mikrovzorků uměleckých děl s modelovými experimenty, které simulují reakce jednotlivých složek malby za různých podmínek, odrážející pestrou škálu faktorů, které na malby působí (např. teplota, vlhkost, světlo, UV záření, solné roztoky, metabolity mikroorganismů, prostředky pro konzervátorské ošetření atd.).

Kromě stability malířských materiálů v nástěnných malbách (Obr. 1), které patří mezi nejpostiženější díla, protože jsou často vystaveny nevhodnému klimatu a agresivním látkám z prostředí, studujeme interakce mezi pigmenty a pojivy.

Obr. 1: Fotografie ilustrující barevnou změnu pláště Panny Marie z modré do zelena vlivem působení chloridů na nástěnnou malbu v kostele Panny Marie v Mӑlâcravu (Transylvánie, Rumunsko) © J. Hradilová, Laboratoř ALMA

Nežádoucím typem interakcí pigmentů s pojivy je tzv. zmýdelňování mastných pojiv obsahujících triglyceridy mastných kyselin (tj. olejových, žloutkových či emulzních pojiv), které má za následek vznik druhotných karboxylátů kovů mastných kyselin, zodpovědných například za zprůhledňování barevných vrstev nebo jejich mechanické poškození způsobené rozpínáním a prorůstáním agregátů mýdel napříč barevnými vrstvami (Obr. 2).

Obr. 2: Ukázky projevu zmýdelňování olejomaleb v makroměřítku a mikroměřítku: (a) puchýře na obraze Portrét Velmistra (neznámý autor, konec 17. st.?, NPÚ zámek Bruntál); (b) protruze a odlupování malby na obraze Leopardi útočící na jeleny ve skalnaté krajině (C. A. Ruthard *1630-†1703; NPÚ zámek Náměšť nad Oslavou); (c) mikrosnímek inkluze mýdla v hlinkové podkladové vrstvě (vlevo ve viditelném světle, vpravo ve zpětně odražených elektronech); (d) prorůstající agregát mýdel deformující sekvenci barevných vrstev (vlevo ve viditelném světle, vpravo ve zpětně odražených elektronech) © B. Valchářová, M. Král, © Laboratoř ALMA

Náš výzkum v této oblasti rozšířil znalosti o zmýdelňování v pojivech na bázi žloutku, o vlivu vlhkosti a rozdílné reaktivity různých pigmentů na bázi olova na průběh zmýdelňování. Dále jsme odhalili a vysvětlili vznik mravenčanu olovnatého, nečekaného produktu vznikajícího při autooxidaci vysýchavých olejů. Díky spolupráci s kolegy specializovanými na syntézu a určování krystalových struktur jsme připravili jednoduché i směsné karboxyláty olova a rtuti s dlouhým řetězcem (série palmitát-stearát) a popsali jejich krystalové struktury (Obr. 3). Tím jsme překonali dlouhotrvající nedostatek strukturních dat pro tyto sloučeniny, což otevírá cestu k jednoznačné identifikaci krystalických karboxylátů kovů v malbách, jak jsme úspěšně ukázali na případu karboxylátů rtuti a olova v degradovaných miniaturních portrétech.

Obr. 3: Krystalová struktura palmitátu-stearátu olovnatého.

V současnosti se zaměřujeme na hlubší pochopení mechanismu vzniku krystalických karboxylátů kovů v různých systémech. Naším cílem je pochopit vliv jednotlivých faktorů, tak aby bylo možné najít účinná preventivní opatření, která zmýdelňování zabrání či výrazně zpomalí.

Publikace

  1. Barannikov R., Vykydalová A., Bezdička P., Hermans J., Plocek J., Švarcová S.: Thermal behavior of mercury carboxylates as paintings’ degradation products. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (2024); https://doi.org/10.1007/s10973-024-13463-3
  2. Garrappa S., Bezdička P., Švarcová S., Hradilová J., Pech M., Hradil D.: Non-invasive evidence of mercury soaps in painted miniatures on ivory, European Physical Journal Plus 138 (2023) 219; https://link.springer.com/article/10.1140/epjp/s13360-023-03847-z
  3. Horká H., Šťastný M., Bezdička P., Švarcová S.: Determination of methanol-derivatives in drying oils after metal oxide-based dispersive solid phase extraction/QuEChERS clean-up, Journal of Chromatography A 1681 (2022) 463490; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967322006823?via%3Dihub
  4. Barannikov R., Kočí E., Bezdička P., Kobera L., Mahun A., Rohlíček J., Plocek J., Švarcová S.: Long-chain mercury carboxylates relevant to saponification in oil and tempera paintings: XRPD and ssNMR complementary study of their crystal structures, Dalton Transactions 51 (2022) 4019-4032; https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/dt/d1dt04160f
  5. Garrappa S., Hradil D., Hradilová J., Kočí E., Pech M., Bezdička P., Švarcová S.: Non-invasive identification of lead soaps in painted miniatures, Analytical and Bioanalytical Chemistry 413 (2021) 263-278; https://link.springer.com/article/10.1007/s00216-020-02998-7
  6. Švarcová S., Kočí E., Bezdička P., Garrappa S., Kobera L., Plocek J., Brus J., Šťastný M., Hradil D.: Uncovering lead formate crystallization in oil-based paintings, Dalton Transactions 49 (2020), 5044-5054, https://doi.org/10.1039/D0DT00327A
  7. Garrappa S., Kočí E., Švarcová S., Bezdička P., Hradil D.: Initial stages of metal soaps` formation in model paints: the role of humidity. Microhemical Journal 156 (2020), 104842; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026265X19321848?via%3Dihub
  8. Kočí E., Rohlíček J., Kobera L., Plocek J., Švarcová S., Bezdička P.: Mixed lead carboxylates relevant to soap formation in oil and tempera paintings: the study of the crystal structure by complementary XRPD and ssNMR, Dalton Transactions 48 (2019), 12531-12540.5044-5054, https://doi.org/10.1039/C9DT02040C
  9. Švarcová S., Kočí E., Plocek J., Zhankina A., Hradilová J., Bezdička P.: Saponification in egg yolk-based tempera paintings with lead-tin yellow type I, Journal of Cultural Heritage 38 (2019) 8-19; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1296207418306940?via%3Dihub
  10. Čermáková Z., Švarcová S., Hradilová J., Bezdička P., Lančok A., Vašutová V., Blažek J., Hradil D.: Temperature-related degradation and colour changes of historic paintings containing vivianite, Spectrochimica Acta Part A-Molecular and Biomolecular Spectroscopy 140 (2015) 101; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1386142514018629?via%3Dihub
  11. Hradil D., Hradilová J., Bezdička P., Švarcová S., Čermáková Z., Košařová V., Němec I.: Crocoite PbCrO4 and mimetite Pb5(AsO4)3Cl: rare minerals in highly degraded mediaeval murals in Northern Bohemia, Journal of Raman Spectroscopy 45 (2014) 848-858; https://analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jrs.4556
  12. Hradil, D; Hradilová, J; Kocí, E; Svarcová, S; Bezdicka, P; Maríková-Kubková, J: Unique Pre-Romanesque Murals in Kostolany Pod Tribecom, Slovakia: The Painting Technique and Causes of Damage, Archaeometry 55 (2013) 691-706; https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1475-4754.2012.00704.x
  13. Švarcová S., Hradil D., Hradilová J., Kočí E., Bezdička P.: Micro-analytical evidence of origin and degradation of copper pigments found in Bohemian Gothic murals, Analytical and Bioanalytical Chemistry 395 (2009) 2037-2050; https://link.springer.com/article/10.1007/s00216-009-3144-7
  14. Kotulanová, E; Bezdicka, P; Hradil, D; Hradilová, J; Svarcová, S; Grygar, T: Degradation of lead-based pigments by salt solutions, Journal of Cultural Heritage 10 (2009) 367-378; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1296207409000533?via%3Dihub