Una gran cantidad de pinturas al óleo históricas de colecciones de museos de todo el mundo muestran signos de deterioro debido a la formación de jabón metálico. Los jabones metálicos afectan la integridad estructural y la apariencia visual de estas pinturas. Comprender la influencia de la formación de jabón metálico en la respuesta mecánica de las pinturas puede ayudar a la conservación y preservación a largo plazo de estas valiosas obras de arte. Para su Ph.D. investigación, Gijs Eumelen desarrolló un modelo numérico para simular el comportamiento mecánico de las pinturas al óleo debido a la formación de jabones metálicos.

La formación de jabón metálico es principalmente un problema en las pinturas que contienen partículas de pigmento a base de plomo o zinc. Desafortunadamente, la mayoría de las pinturas al óleo desde el siglo XV hasta la actualidad contienen uno o más de estos pigmentos. Por lo tanto, la formación de jabones metálicos amenaza una gran parte de nuestro patrimonio cultural.

Los jabones metálicos se desarrollan a partir de una serie de reacciones químicas complejas entre las partículas de pigmento a base de metal y el aglutinante de aceite. Pueden desarrollarse como agregados cristalinos y, en un lapso de tiempo de décadas a siglos, pueden alcanzar tamaños de varios cientos de micrómetros. En consecuencia, estos cristales causan una deformación significativa de las capas de pintura y pueden sobresalir a través de la superficie exterior, lo que provoca daños en las pinturas.

Cambio de volumen

Para comprender la respuesta mecánica de las pinturas al óleo debido a la formación de cristales de jabón metálico, Gijs Eumelen desarrolló un modelo numérico que simula su formación y crecimiento.

La formación de jabones metálicos va acompañada de un cambio de volumen, que se explica en el modelo a través de una tensión de crecimiento químico. Esto proporciona un acoplamiento entre los procesos químicos y la respuesta mecánica. El crecimiento de cristales conduce a la formación de grietas en la pintura, que a su vez afectan los procesos químicos. La respuesta mecánica pronosticada del sistema, en forma de deformaciones superficiales, patrones de agrietamiento y delaminación, parece estar de acuerdo con las observaciones de fotografías de secciones transversales de pinturas reales.

Pruebas no invasivas

Otro problema para comprender el comportamiento mecánico de las pinturas al óleo está relacionado con la incertidumbre sobre las propiedades mecánicas reales de la pintura. Estos se ven afectados por la edad de la pintura y los componentes utilizados para crear la pintura en primer lugar.

En general, las propiedades mecánicas de los materiales de pintura se pueden evaluar realizando pruebas en las pinturas reales. Sin embargo, esto no es posible ya que tales pruebas probablemente dañarían valiosas pinturas históricas. Con esto en mente, las propiedades mecánicas de la pintura se pueden obtener a través de pruebas de nanoindentación no invasivas en muestras muy pequeñas de una pintura.

Las pruebas no invasivas son relativamente fáciles de realizar, pero difíciles de interpretar, también porque la pequeña muestra de pintura durante la prueba está incrustada en una resina de soporte relativamente rígida. Para tener en cuenta con precisión la influencia de la resina de soporte en la respuesta de indentación de una muestra de pintura, Eumelen derivó un modelo analítico de indentación que describe el comportamiento de indentación elástica y plástica de las muestras de material incrustado. La aplicabilidad práctica del modelo de indentación ha sido demostrada al deducir las propiedades elásticas de una muestra de pintura como se reporta en la literatura.

Comprender el comportamiento mecánico de estas pinturas debido a la formación de jabón metálico podría ser de gran ayuda al formular tratamientos de conservación. El modelo desarrollado por Eumelen durante su Ph.D. puede contribuir a esto, pero es solo un primer paso. Pasarán varios años antes de que el modelo alcance un nivel en el que pueda utilizarse para este fin. + Explora más

Jabones metálicos críticos en la velocidad de deterioro de las pinturas al óleo