Φυσικοχημική μελέτη συστατικών των σύγχρονων έργων τέχνης
Authors: Φαρδή Θεοδώρα 
Published: September 2021

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν τα χρώματα από ακρυλικά γαλακτώματα που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία έργων σύγχρονης τέχνης, με σκοπό το φυσικοχημικό χαρακτηρισμό τους, την ταυτοποίηση των επιμέρους συστατικών τους, τη συμπεριφορά τους κατά τη γήρανση και την ανάπτυξη μεθοδολογίας για την αποτίμηση επεμβάσεων συντήρησης. Η μελέτη επικεντρώθηκε σε ακρυλικά χρώματα που διατίθενται στο εμπόριο από δύο ευρέως γνωστές εταιρίες, τη Liquitex (ΗΠΑ) και τη σειρά Rembrandt της Royal Talens (NL). Τα επιλεγμένα χρώματα περιείχαν τέσσερις συνθετικές οργανικές χρωστικές: το κίτρινο Hansa (PY3), τη δικετοπυρρόλοπυρρόλη (PR264), το φθαλοκυανικό μπλε (PB15) και το φθαλοκυανικό πράσινο (PG7). Παρασκευάστηκαν λεπτά υμένια και μαζί με τις χρωστικές στην καθαρή τους μορφή σε σκόνη αναλύθηκαν με τη χρήση πυρόλυσης σε σύζευξη με αέρια χρωματογραφία και φασματομετρία μαζών (Py-GC/MS), σε συνδυασμό με Φασματοσκοπία Υπερύθρου με Μετασχηματισμό Φουριέ Εξασθενημένης Ολικής Ανάκλασης (FTIR-ATR) και Φασματοσκοπία Ενεργειακής Διασποράς Ακτίνων Χ (EDΧ). Μέσω υγρής εκχύλισης, με τη χρήση τριών οργανικών διαλυτών κυμαινόμενης πολικότητας, έγινε ο διαχωρισμός των οργανικών πρόσθετων από την πολυμερική μήτρα και κατόπιν η ανάλυση τους με τη χρήση της Py-GC/MS. Με αυτή τη μέθοδο ήταν δυνατό να ταυτοποιηθούν μια σειρά από διαφορετικά οργανικά πρόσθετα, όπως απορροφητές UV, οπτικά βελτιωτικά, αντιοξειδωτικά, βιοκτόνα και πλαστικοποιητές. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων έδωσαν πληροφορίες σχετικά με τη σύσταση των χρωμάτων και τις πρόσφατες αλλαγές στη σύνθεση τους, όσον αφορά το πολυμερικό συνδετικό μέσο, με την προσθήκη στυρενίου στο συμπολυμερές nBA/ΜΜΑ. Διαφορές στη σύνθεση των χρωμάτων μεταξύ των δύο εταιριών διαπιστώθηκαν με την ανίχνευση διαφορετικού τύπου τασιενεργού, με την παρουσία μη ιονικού τασιενεργού από αιθοξυλιωμένη οκτυλοφαινόλη στα χρώματα της Liquitex και την αντικατάσταση του με σιλοξανικό τασιενεργό στα χρώματα της Rembrandt. Επιπλέον διαφορές στη σύνθεση των χρωμάτων διαπιστώθηκαν με την παρουσία διαφορετικών οργανικών πρόσθετων, ανόργανων χρωστικών και πληρωτικών μέσων. Όσον αφορά την ταυτοποίηση των συνθετικών οργανικών χρωστικών, εντοπίστηκαν επιπλέον μοριακά θραύσματα από αυτά που αναφέρονται στη βιβλιογραφία με τη χρήση θερμοκρασίας Tpy 600o C. Επιπλέον, η μελέτη έδειξε πώς το περιβάλλον πυρόλυσης επηρεάζει τη θραυσματοποίηση των συστατικών των χρωμάτων και επισημάνθηκαν σημαντικές διαφοροποιήσεις στα προϊόντα θραύσης των οργανικών χρωστικών στην καθαρή τους μορφή και μέσα στα γαλακτώματα. Το σύνολο των αποτελεσμάτων σχετικά με τη σύνθεση των χρωμάτων μας δίνει ένα σύνολο από πληροφορίες που είναι ιδιαίτερα χρήσιμες τόσο για τη συντήρηση όσο και για μελέτες αυθεντικότητας των έργων τέχνης. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση της θερμικής γήρανσης και των σωματιδιακών ρύπων στις ιδιότητες των χρωμάτων. Μέρος των δοκιμιών από τα ζωγραφικά υμένια υποβλήθηκαν σε ήπια τεχνητή γήρανση στους 60° C και 55% RH και σε τεχνητή ρύπανση, με σκοπό την προσομοίωση παλαιωμένων και ρυπασμένων έργων ζωγραφικής. Με τη χρήση απεικονιστικών μεθόδων όπως Οπτική Μικροσκοπία, (ΟΜ), Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) και Μικροσκοπία Ατομικής Δύναμης (AFM), μελετήθηκαν οι αλλαγές στη μικρομορφολογία της επιφάνειας των χρωμάτων κατά τη θερμική γήρανση. Επίσης, με τη χρήση των αναλυτικών τεχνικών Py-GC/MS, FTIR-ATR, Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC) και σε συνδυασμό με τεστ μηχανικής αντοχής μελετήθηκαν οι αλλαγές στις φυσικοχημικές και μηχανικές ιδιότητες των χρωμάτων. Με τη συνδυαστική χρήση των αναλυτικών τεχνικών ήταν δυνατό να τεκμηριωθεί η κατάσταση διατήρησης των χρωμάτων και να εντοπιστούν τα φαινόμενα φθοράς κατά τα αρχικά στάδια της γήρανσης τους, τα οποία περιλαμβάνουν αλλαγές στη μικρομορφολογία των χρωμάτων, όπως ρίκνωση και αύξηση της τραχύτητας λόγω της συγκέντρωσης των ανόργανων πληρωτικών υλικών και του τασιενεργού στην επιφάνεια των χρωμάτων. Παρατηρήθηκαν σημαντικές αλλαγές στις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των χρωμάτων, όπως η αύξηση της θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης (Τg) σε όλα τα χρώματα, αλλαγές στη δομή και μερική αποικοδόμηση του τασιενεργού στα χρώματα της Liquitex και μείωση των μηχανικών αντοχών όλων των χρωμάτων, τα οποία υπέστησαν σκλήρυνση και απομείωση των ιξωδοελαστικών ιδιοτήτων τους. Με την επεξεργασία των αποτελεσμάτων από την Py-GC/MS διαπιστώθηκαν αλλαγές στην πυρολυτική διάσπαση του πολυμερικού μέσου, με την αύξηση του σχηματισμού ολιγομερών του ακρυλικού συμπολυμερούς. Παρατηρήθηκε επίσης η κινητικότητα του τασιενεργού πριν και μετά τη γήρανση και η συνεισφορά της δράσης του στο βαθμό εισχώρησης των ρύπων στο πολυμερικό φιλμ. Ένα μεγάλο μέρος της παρούσας μελέτης αφιερώθηκε στην εφαρμογή διαφορετικών συστημάτων υγρού καθαρισμού για την απομάκρυνση των σωματιδιακών ρύπων και την αποτίμηση των αποτελεσμάτων. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε μία μεθοδολογία που μπορεί αξιολογήσει συνδυαστικά το αισθητικό αποτέλεσμα και την φυσικοχημική επίδραση των καθαριστικών, που αποτελούν δύο από τις βασικότερες παραμέτρους στην συντήρηση των έργων τέχνης. Έγιναν δοκιμές καθαρισμού που προσομοιώνουν συνθήκες εργαστηριακής πρακτικής, με τη χρήση βαμβακοφόρων στηλεών εμποτισμένων με τα υγρά καθαριστικά που εφαρμόστηκαν στα ρυπασμένα και γηρασμένα ζωγραφικά υμένια για την απομάκρυνση των σωματιδιακών ρύπων. Τα καθαριστικά περιλαμβάνουν τρία υδατικά διαλύματα: νερό με pH 6 και αγωγιμότητα 6 mS cm −1 και δύο χηλικά, αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ (EDTA) και κιτρικό τριαμώνιο (TAC). Επίσης, δοκιμάστηκε ένα w/o μικρογαλάκτωμα από μίγμα βιοδιασπώμενων σορβιτάνων με περιεκτικότητα 4-5% νερό και ένα w/o σιλοξανικό γαλάκτωμα με 5% νερό. Ο βαθμός απομάκρυνσης των ρύπων αποτιμήθηκε συγκριτικά μέσω οπτικής παρατήρησης. Με τη χρήση των οπτικών μεθόδων (OM, SEM και AFM) λήφθησαν πληροφορίες σχετικές με τη μικρομορφολογία της επιφάνειας των χρωμάτων, όπως η διόγκωση των υμενίων και η παρουσία υπολειμμάτων από τα καθαριστικά και τους ρύπους. Η φυσικοχημική επίδραση των καθαριστικών στα χρώματα μελετήθηκε μέσω αναλύσεων με Py-GC/MS των δειγμάτων καθαρισμού, δηλ. το εμποτισμένο βαμβάκι που εφαρμόστηκε στην επιφάνεια των υμενίων για την απομάκρυνση των σωματιδιακών ρύπων, με σκοπό τον εντοπισμό συστατικών των χρωμάτων που τυχόν απομακρύνονται κατά τη διαδικασία των επεμβάσεων καθαρισμού. Με τη μέθοδο αυτή ήταν δυνατό να ανιχνευτούν τα βασικά συστατικά των χρωμάτων, που περιλαμβάνουν όχι μόνο το τασιενεργό, αλλά και το πολυμερικό μέσο και τις συνθετικές οργανικές χρωστικές. Τέλος, έγινε στατιστική επεξεργασία του συνόλου των αποτελεσμάτων από την αισθητική και τη φυσικοχημική αποτίμηση, ώστε να ληφθούν ασφαλή συμπεράσματα σχετικά με την επίδραση και την αποτελεσματικότητα των υπό μελέτη καθαριστικών.