Interakce jílových materiálů s organickými pojivy malířských děl

Abstract

Na studium pigmentů v malířských dílech je v dnešní době nutné nahlížet z více oborů než čistě z hlediska uměleckého. Dochází k propojování znalostí z oblasti výtvarného umění a přírodních věd. A právě detailní informace z hlediska chemie a geologie velmi často chybí, přestože pochopení zákonitostí z těchto oborů může například vést k určování původu malířských děl (provenience). Hlavní součástí malířských děl jsou pigmenty, které se nevyskytují samostatně, ale pro účely malby vždy ve směsi s organickým pojivem. Pigmenty jsou barevné sloučeniny, které lze dělit na organické a anorganické a obě skupiny můžeme rozdělit ještě na přírodní a umělé. Největší skupinou přírodních těžených malířských surovin jsou tzv. hlinky (zemité pigmenty). Hlinky patří do skupiny hlinitokřemičitanů – alumosilikátů (např. živce, slídy, jílové minerály), jejichž hlavní prvky hliník a křemík představují nejběžnější prvky zemské kůry. Hlinka je vždy produktem zvětrávání silikátových hornin, které umožňuje vzniku právě jílovým minerálům. Jílové minerály jsou vrstevnaté alumosilikáty (planární fylosilikáty) o velikosti částic menší než 2 μm. V jílových horninách se ale také mohou vyskytovat další minerální fáze – např. některé oxidy a hydroxidy železa (goethit, hematit), příp. hliníku (gibbsit), amorfní fáze (alofán) a další. V hlinkách se nejčastěji vyskytují tyto jílové minerály: kaolinit, illit, seladonit, glaukonit, montmorillonit, chlorit a jílové minerály se smíšenou strukturou (nejčastěji illit/smektit). U nich dochází k prorůstání základních stavebních jednotek různých fylosilikátů ve směru kolmém na rovinu vrstev. Hlavní metodou pro identifikaci minerálních fází v pigmentech malířských vrstev, kterou v naší laboratoři používáme, je prášková rentgenová mikrodifrakce (mXRD). Každý minerál má na rentgenovém záznamu své charakteristické difrakční linie a ve většině případů jsou neměnné; některé pigmenty však mohou interagovat s pojivem. To je případ jílových minerálů s expandabilními vrstvami, například minerálů skupiny smektitů, kam patří i montmorillonit. Tyto minerály s vysokou ionto‐výměnnou kapacitou mohou do mezivrství přijímat nejen anorganické kationty, ale i polární organické molekuly, např. složky organických pojiv v malířských dílech. To pak způsobí rozšíření mezivrství a posun difrakčních linií. Podobně reagují i s obyčejnou vodou (tzv. „bobtnají či vysychají“), což může být pro malířské vrstvy rizikovým faktorem při kolísání vlhkosti. Pro studium těchto interakcí byly v této práci vybrány 4 vzorky obsahující minerály ze skupiny smektitů a dva vzorky se smíšenou strukturou typu illit/smektit, které rovněž obsahují expandabilní mezivrství. Tyto vzorky byly smíchány s jednoduchými pojivy (olej, klíh, žloutek) a následně i s jejich směsmi (emulzní typ pojiv). Pro interakci s klihem byl připraven roztok klihu s vodou, který se zahřívá v lázni, aby došlo k úplnému rozpuštění klihu, který je jinak v běžném stavu ve formě drobných granulí. Všechny výsledné směsi byly naneseny štětcem na sklíčko, aby se napodobil postup reálné malby. Poté se vzorky nechaly přirozeně uschnout, klihové a žloutkové směsi usychají řádově během několika hodin, zatímco olejové schnou až několik týdnů. Analýzou rentgenové difrakce bylo zjištěno, že při interakci vzorku s klihem dochází k rozšíření smektitových vrstev. To způsobuje zejména obsah vody v klihovém roztoku, neboť smektity hydratují velmi rychle. Naopak se žloutkem a olejem vzorky „vysychají“, neboť žloutek a olej působí odpudivě vůči vodě a vytěsňují ji z mezivrstevního prostoru smektitů, mezirovinná vzdálenost je pak dána jen velikostí organické molekuly a její prostorovou orientací v mezivrství. Smíšené struktury se při těchto interakcích chovají jako mechanické směsi, přestože se jedná o směsné krystaly. Je ale možné, že jde o stav přechodný, faktor času – kinetiky interakcí je stále předmětem výzkumu. Získané výsledky byly využity k rekonstrukci struktury a určení původního minerálu (před interakcí) při analýze hlinkových podkladových vrstev obrazů. Je třeba vždy totiž počítat s tím, že vlivem interakce je difrakční obraz některých jílových minerálů pozměněn a tento faktor je třeba při identifikaci zohlednit. Správné určení původního jílového minerálu je pak velmi důležité pro určení provenienčních znaků použitého materiálu.