Study of a contemporary mural in Milan in outdoor conditions: characterization of materials and deterioration processes

The work proposes an investigation campaign to understand the causes of the fading of colors of a contemporary mural in Milan, in particular a brown and blue shade that became purple and whitened, respectively. The work also proposes the in situ experimental preliminary evaluation of some commercial protective products. Preliminary analysis consists of in situ hyperspectral imaging on the complete palette of browns from Mandela’s face part, in order to obtain reflectance spectra exploiting direct solar illumination. Two different patterns in the reflectance curves were observed, a trend in common in colors that showed a lower fading and a trend in common in colors that have undergone a more significant fading. Using Google Maps Street View, we were able to reconstruct the appearance of the mural over time. This revealed that fading occurred within the first year of the mural's life, and by using color tools a reconstruction of the faded color allows us to understand and assume that the faded color lost red and yellow pigment. Micro-invasive laboratory analysis was conducted on samples collected by the restorer, using stereo and optical microscopy to characterize the morphological appearance of the painted surfaces. The cross-section observations by optical microscopy allowed to define the mural’s stratigraphy, revealing the presence of the faded superficial layers (violet over brown paint and whitish over blue paint). μ-FTIR analyses allowed to identify the paint binder’s nature, revealing the use of PVAc Acrylate, Styrene-Acrylic, and Alkyd modified with acrylic resin. μ-Raman spectroscopy conducted in collaboration with Ca’ Foscari University of Venice, allowed to point out the organic nature of the pigments responsible for the color fading. In particular, PR112 and PY83 were detected in the faded brown while PB15 and PV23 in the faded Blue. FE-SEM and EDX mapping was performed on the faded brown and blue cross- sections. In the case of brown to purple fading EDX mapping highlighted the depletion of chlorine concentration in the faded brown layer. Chlorine is the marker element for the presence of pigments red and yellow, demonstrating, thus, that the color fading is due to the loss of these pigments. EDX mapping of the blue cross section showed that both faded and not faded layers are rich in Ti and do not exhibit any compositional difference. Some further investigations are needed to disclose the cause of fading in this case. The testing of protective coatings was performed on site using a short testing protocol for the assessment of color change and water absorption by capillarity. Preliminary results allowed to distinguish among different classes of commercial products.

Il lavoro propone una campagna di indagini per comprendere le cause dello sbiadimento dei colori di un murale contemporaneo a Milano (20 years of Freedom and Democracy), in particolare lo sbiadimento di una tonalità di marrone e di blu che sono diventate rispettivamente viola e biancastra. Il lavoro propone inoltre una valutazione sperimentale preliminare in situ di alcuni prodotti protettivi commerciali. L’analisi preliminare consiste in imaging iperspettrale in situ, sfruttando l’illuminazione solare, sulla palette di colori marroni della parte di viso di Mandela al fine di ottenere spettri di riflettanza. Sono stati osservati due differenti pattern nelle curve di riflettanza, i colori che hanno subito un fading ridotto hanno mostrato un pattern in comune mentre un pattern diverso è stato osservato per i colori che hanno subito un fading più importante. Google Maps Street View è stato utilizzato come strumento per permettere di ricostruire l’aspetto del murale nel tempo. L’utilizzo di questo ha permesso di scoprire che lo sbiadimento si è verificato durante il primo anno di vita dell’opera. Inoltre, tramite l’utilizzo di alcuni color tool è stato possibile ricostruire il colore marrone sbiadito permettendo di ipotizzare la perdita dei pigmenti rosso e giallo. Sui campioni raccolti dal restauratore sono state condotte delle analisi di laboratorio micro-invasive, tramite l’uso di microscopia stereo e ottica è stato possibile caratterizzare l’aspetto morfologico delle superfici dipinte. Le osservazioni in sezione tramite microscopia ottica hanno permesso di definire la stratigrafia del murale, rivelando la presenza degli strati superficiali sbiaditi (strato violastro sbiadito sulla pittura marrone e strato biancastro sulla pittura blu). Le analisi µ-FTIR hanno permesso di identificare la natura del legante della vernice, rivelando l’uso di legante PVAc Acrilato, Stirene-Acrilico e Alchidico modificato con resina acrilica. La spettroscopia μ-Raman, condotta in collaborazione con l’Università Ca’ Foscari di Venezia ha permesso di evidenziare la natura organica dei pigmenti responsabili dello sbiadimento del colore. In particolare, il PR112 e il PY83 sono stati rilevati nel marrone sbiadito, mentre PB15 e PV23 nel blu sbiadito. Sulle sezioni del marrone e del blu sbiaditi è stata effettuata una analisi FE-SEM EDX. Nel caso dello sbiadimento da marrone a viola, la mappatura EDX ha evidenziato una minore concentrazione di cloro nello strato sbiadito. Il cloro è l’elemento marcatore della presenza dei pigmenti rosso e giallo dimostrando così che lo sbiadimento del colore è dovuto alla perdita di questi pigmenti. La mappatura EDX della sezione del blu ha mostrato che entrambi gli strati sbiadito e blu sono ricchi di Titanio e non presentano alcuna differenza compositiva. Ulteriori indagini sono necessarie per svelare la causa dello sbiadimento in questo caso. Il testing dei prodotti protettivi è stato eseguito in loco seguendo un breve protocollo di prova per la valutazione della variazione del colore e dell’assorbimento dell’acqua per capillarità. I risultati preliminari hanno permesso di distinguere tra diverse classi di prodotti commerciali.