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Analytical Imaging Studies of Cross-Sections of Paintings Affected by Lead Soap Aggregate Formation

2007; Taylor & Francis; Volume: 52; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1179/sic.2007.52.3.161

2047-0584

Katrien Keune, Jaap J. Boon,

Building materials and conservation

AbstractLead soap aggregateshave been-found in lead-containing oil paint layers in paintings from the thirteenth to the twentieth century. They severely affect the stability of the paint layers and disturb the surface of the paintings. Paint cross-sectionsfrom five paintings affected by lead soaps were selected to illustrate and investigate this degradation phenomenon with the analytical imaging techniques of Fourier transform infrared spectroscopy, secondary ion mass spectrometry and scanning electron microscopy combined with X-ray analysis. Examples aregiven of lead soapsforming in a mature paint system or, alternatively, in the early drying stage of the oil; lead soapsforming from various types of lead-containing pigments or driers; lead soapsforming in multiple paint layers; and lead-containing crystallization products inside aggregates. The phenomenon of lead soap aggregatesis multifaceted, and one general scenario describing theformation of lead soap aggregatescannot explain all aspects. However, the integration of the chemical information and its distribution among the paint layers leads to the proposal that reactivefree monocarboxylicfatty acids playa key role in lead soap aggregateformation. The availability and release of thesefatty acids depends on the original paint composition, the build-up of the layers, and the conservation/environmental exposure history of the painting.Lead soap aggregateshave been-found in lead-containing oil paint layers in paintings from the thirteenth to the twentieth century. They severely affect the stability of the paint layers and disturb the surface of the paintings. Paint cross-sectionsfrom five paintings affected by lead soaps were selected to illustrate and investigate this degradation phenomenon with the analytical imaging techniques of Fourier transform infrared spectroscopy, secondary ion mass spectrometry and scanning electron microscopy combined with X-ray analysis. Examples aregiven of lead soapsforming in a mature paint system or, alternatively, in the early drying stage of the oil; lead soapsforming from various types of lead-containing pigments or driers; lead soapsforming in multiple paint layers; and lead-containing crystallization products inside aggregates. The phenomenon of lead soap aggregatesis multifaceted, and one general scenario describing theformation of lead soap aggregatescannot explain all aspects. However, the integration of the chemical information and its distribution among the paint layers leads to the proposal that reactivefree monocarboxylicfatty acids playa key role in lead soap aggregateformation. The availability and release of thesefatty acids depends on the original paint composition, the build-up of the layers, and the conservation/environmental exposure history of the painting.Des agrégats de savon de plomb ont été trouvés dans des couches de peinture à l'huile contenant du plomb de tableaux datant du XIIIe au XXe siècle. Ils affectent sérieusement la stabilité des couches picturales et perturbent la surface des peintures. Des coupes stratigraphiques provenant de cinq peintures affectées par les savons de plomb ont été sélectionnées pour illustrer et étudier ce phénomène de dégradation au moyen de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, la spectrométrie de masse des ions secondaires et la microscopie électronique à balayage couplée à la spectrométrie des rayons X. On donne des exemples de savons de plomb se formant: au sein d'un système de peinture mature ou, au contraire, lors des premières phases de séchage de l'huile; à partir de différents pigments ou siccatifs à base de plomb; et dans des couches multiples. On traite aussi de la cristallisation de produits contenant du plomb à l'intérieur des agrégats. Le phénomène de la formation d'agrégats de savons de plomb a plusieurs facettes et un seul scénario décrivant la formation de ces agrégats ne peut en expliquer tous les aspects. Cependant, la détermination des composés chimiques et leur distribution parmi les couches picturales conduit à proposer un schéma de réaction dans lequelles acides gras monocarboxyliques fibres jouent un rôle clé. La disponibilité et la liberation de ces acides gras depend de fa composition de la peinture originale, de la superposition des couches et des conditions environnementales auxquelles les peintures ont été exposées au cours des ans.Aggregate von Bleiseifen wurden in bleihaltigen Malschichten in Gemälden des 13. bis 20. Jahrhunderts gefunden. Diese beeinflussen die Stabilitat und die Oberflächenerscheinung der Malschichten gravierend. Malschichtquerschliffe von fünf von der Bildung von Bleiseifen betroffenen Gemälden wurden zur Illustration und zur Analyse dieses Phänomens ausgewahlt und mit Hilfe von Fouriertransjorminjrarotspektroskopie, Sekundarionenmassenspektrometrie und mit Röntgenmikroanalyse kombinierter Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Es werden Beispiele genannt, bei denen sich die Metallseife entweder in gealtertem Malschichten gebildet hat oder in einem frühen Stadium des Trocknungsprozesses des Öls. Die Bleiseifen bilden sich aus verschiedenen Typen bleihaltiger Pigmente und Trocknungsbeschleuniger. Bleiseifen bilden sich in vielschichtigen Malschichten. Im Inneren der Aggregate befinden sich Kristallisationskeime. Das Phänomen ist vielschichtig und ein einheitliches Szenario der Bildung der Bleiseifen kann nicht alle Aspekte beschrieben. Indessen kann man aus der Einbindung aller chemischer Informationen und der Verteilung in den Malschichten annehmen, daßjreie Monocarboxylfettsäuren eine bedeutende Rolle bei der Bildung der Seifenaggregate spielen. Die Veifügbarkeit und die Freisetzung dieser Fettsäuren hängen von der Zusammensetzung der originalen Malschicht, der Architektur der Schichten und der Konservierung / Geschichte der Umgebungsbedingungen ab.Agregados de plomo saponificado han sido identificados en capas pictóricas al óleo que contienen pigmentos de plomo desde el siglo XIII al XX. Estos afectan severamente a la estabilidad de las capas de pintura y estropean las superficies de los cuadros. Estratigrafías tomadas de cinco obras afectadas por jabones de plomo se seleccionaron para ilustrar e investigar este fenómeno de degradación con las siguientes técnicas analíticas : injrarroja por transformada de Fourier, espectrometría iónica de masas secundaria y microscopía electrónica de barrido combinada a análisis por rayos X. Se aportan ejemplos dejabones de plomo formados en sistemas ya curados de pintura o, alternativamente, enfases iniciales de secado del aceite; en jabones de plomo formados a partir de diversos tipos de pigmentos de plomo o secativos; en jabones formados en capas múltiples de pintura; y en productos de cristalización de contenido en plomo en el interior de los agregados. El fenómeno de los agregados de plomo saponificado tiene múltiples facetas y un escenario que describa estos agregados ciertamente no puede explicar todos los aspectos. Sin embargo, la integración de la información química y su distribución entre las capas pictóricas lleva a proponer que los ácidos grasos monocarboxílicos reactivos juegan un papel clave en la formación de agregados de plomo saponificado. La disponibilidad y neutralización de estos ácidos grasos depende de la composición de la pintura original, de la estructuración de las capas y de la exposición ambiental/conservación de la pintura en el pasado.