Ett stort antal historiska oljemålningar från museisamlingar världen över visar tecken på försämring på grund av metalltvålbildning. Metalltvålar påverkar den strukturella integriteten och det visuella utseendet hos dessa målningar. Att förstå inverkan av metalltvålbildning på målningarnas mekaniska respons kan hjälpa till med det långsiktiga bevarandet och bevarandet av dessa värdefulla konstverk. För sin Ph.D. forskning utvecklade Gijs Eumelen en numerisk modell för att simulera det mekaniska beteendet hos oljemålningar på grund av bildandet av metalltvålar.

Metalltvålbildning är främst ett problem i målningar som innehåller bly- eller zinkbaserade pigmentpartiklar. Tyvärr innehåller de flesta oljemålningar från 1400-talet fram till våra dagar ett eller flera av dessa pigment. Därför hotar metalltvålbildning en stor del av vårt kulturarv.

Metalltvålar utvecklas från en serie komplexa kemiska reaktioner mellan de metallbaserade pigmentpartiklarna och oljebindemedlet. De kan utvecklas som kristallina aggregat och kan under en tidsperiod på decennier till århundraden nå storlekar upp till flera hundra mikrometer. Följaktligen orsakar dessa kristaller betydande deformation av färgskikten och kan sticka ut genom den yttre ytan, vilket leder till skador på målningarna.

Volymändring

För att förstå den mekaniska responsen hos oljemålningar på grund av bildandet av metalltvålkristaller utvecklade Gijs Eumelen en numerisk modell som simulerar deras bildning och tillväxt.

Bildandet av metalltvålar åtföljs av en volymförändring, vilket redovisas i modellen genom en kemisk tillväxtstam. Detta ger en koppling mellan de kemiska processerna och den mekaniska responsen. Kristalltillväxt leder till att det bildas sprickor i målningen som i sin tur påverkar de kemiska processerna. Systemets förutspådda mekaniska respons, i form av ytdeformationer, sprickbildning och delamineringsmönster, verkar stämma överens med observationer från tvärsnittsfotografier av verkliga målningar.

Icke-invasiv testning

En annan fråga för att förstå det mekaniska beteendet hos oljemålningar är relaterad till osäkerheten om färgens faktiska mekaniska egenskaper. Dessa påverkas av färgens ålder och de beståndsdelar som används för att skapa färgen i första hand.

I allmänhet kan färgmaterialens mekaniska egenskaper bedömas genom att utföra tester på själva målningarna. Detta är dock inte möjligt eftersom sådana tester med största sannolikhet skulle skada värdefulla, historiska målningar. Med detta i åtanke kan färgens mekaniska egenskaper erhållas genom icke-invasiva nanointrångstester på mycket små prover från en målning.

Icke-invasiva tester är relativt lätta att utföra, men svåra att tolka, också eftersom det lilla färgprovet under testningen är inbäddat i ett relativt styvt, stödjande harts. För att noggrant redogöra för inverkan av det stödjande hartset på intryckningssvaret hos ett färgprov, härledde Eumelen en analytisk intryckningsmodell som beskriver det elastiska och plastiska intryckningsbeteendet hos inbäddade materialprover. Den praktiska tillämpbarheten av fördjupningsmodellen har visats genom att härleda de elastiska egenskaperna hos ett färgprov som rapporterats i litteraturen.

Att förstå det mekaniska beteendet hos dessa målningar på grund av metalltvålbildning kan i slutändan vara till hjälp när man formulerar konserverande behandlingar. Modellen utvecklade av Eumelen under sin doktorsexamen. kan bidra till detta, men det är bara ett första steg. Det kommer att ta flera år innan modellen är på en nivå att den kan användas för detta ändamål. + Utforska vidare

Metalltvålar som är kritiska i hastigheten för försämring av oljemålningar