Studies of the effect of nanoconsolidants on mural paint layers

Abstract

This research has been focused on the comparison of the effect and impact of three consolidants on mural paint layers with lack of cohesion. The experiments were carried out in vitro with a laboratory synthesized nanolime (HERCULES nanolime), a commercial nanolime (CaLoSiL® IP25), and with commercial acrylic resin (Primal ™ SF-016 ER®). Two sets of replicas of mural paint layers, buon fresco and lime fresco, were prepared with red and yellow ochre and smalt pigments. Both pictorial techniques and pigments are found in historical mural paintings in the Alentejo region of Portugal. The characterization and comparison analysis of the paint layers before and after treatment with the three consolidant materials at different time intervals (right before, in one week and in one moth) were carried out with photographic documentation in visible (Vis) and ultraviolet fluorescence induced in visible (UVF), Optical microscopy (OM-Vis), colorimetry and spectrometry and Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDS). Experimental work also included synthesis of nanolime and its characterization by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR), Thermogravimetry Analysis (TGA-DTG) and Dynamic light scattering (DLS). This study has indicated that the HERCULES nanolime has potential to be used effectively for consolidation of fresco paintings affected by lack of cohesion and it represent a viable alternative to organic consolidants; Estudos do efeito de aplicação de nanoconsolidantes em camadas cromáticas - RESUMO: O trabalho apresentado teve como principal objetivo o estudo comparativo do efeito da aplicação de três consolidantes em pintura mural com falta de coesão. Os ensaios foram realizados in vitro com uma nanocal sintetizada no laboratório (HERCULES nanolime), uma nanocal comercial (CaLoSiL® IP25) e uma resina acrílica comercial (Primal ™ SF-016 ER®). Foram preparados dois conjuntos de réplicas de pintura mural recorrendo às técnicas de buon fresco e fresco em cal, e utilizando, como pigmentos, os ocres vermelho e amarelo e o azul esmalte. Tanto as técnicas pictóricas como os pigmentos utilizados são frequentemente encontrados em pinturas murais históricas da região do Alentejo, em Portugal. A caracterização e análise comparativa das pinturas murais, após a aplicação dos três materiais consolidantes, realizou-se em três períodos de tempo distintos: imediatamente após a sua aplicação, ao final de uma semana e ao final de um mês. As técnicas de análise utilizadas foram a fotografia no visível (Vis) e a fluorescência de ultravioleta induzida no visível (UVF), a Microscopia Ótica (OM), a Colorimetria e Espectrometria, e a Microscopia eletrónica de varrimento acoplada a espectroscopia de raios X dispersiva de energia (MEV-EDS). O trabalho experimental incluiu a síntese de nanocal e sua caracterização por recurso às técnicas de difração de raios X (DRX), Microscopia eletrónica de varrimento acoplada a espectroscopia de raios X dispersiva de energia (MEV-EDS), Espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TGA-DTG) e Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS). Este estudo revelou que nanocais apresentam potencial para serem usadas na consolidação de pinturas murais a fresco afetadas pela falta de coesão e representam uma alternativa viável aos consolidantes orgânicos.