Asbestitiimi palvelee asiakkaitaan koko kesän normaalisti.

Maalikerrosten tutkiminen Louhisaaren merilinnan julkisivusta

04.05.2022

Tausta

Louhisaaren kartano sijaitsee Askaisissa (nykyinen Masku). Päärakennus ja sivurakennukset ovat valmistuneet vuonna 1655. Carl Gustaf Mannerheim rakennutti 1820-luvulla silloiseen merenrantaan merikylpyläksi kutsutun rantapaviljongin (Kuva 1), joka on Suomen vanhin tunnettu yksityinen kylpylärakennus. Kartanon takapihalla sijaitsevan rakennuksen kunnostaminen on aloitettu 2020, tavoitteena Merilinnan avaaminen museovieraille.

Top Analyticalla tutkittiin Louhisaaren Merilinnan julkisivun eri maalikerroksia. Aiemmissa väritutkimuksissa oli havaittu, että alimpana maalikerroksena on vihertävänharmaa maali, ja seinät on maalattu aikanaan niin, että paneeleihin on maalattu pystyviivoja imitoimaan rakennuksen harkotusta. Harkotuksen viivamaalaus on maalattu tummalla punaruskealla maalilla.

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää:

  • maalikalvot ja niiden paksuudet
  • eri kerroksissa käytetyt pigmentit

Näyte ja menetelmät

Maalikerrokset kuvattiin valomikroskoopilla sekä pyyhkäisylektronimikroskoopilla (SEM, Zeiss Gemini 450) ja alkuaineanalyysit tehtiin EDS-menetelmällä (Bruker QUANTAX EDS). Tarkastelua varten näytepalasta (Kuva 2) leikattiin pieni (<0.5 x 0.5 cm) kappale, mistä valmistettiin poikkileike ionileikkurilla (Ilion+ Advantage Precision Cross-Section System, Model 693, Gatan). Pigmenttien koostumusta tutkittiin lisäksi Raman mikroskoopilla (Renishaw inVia Qontor confocal Raman microscope).

merilinna näyte
Kuva 2. Valokuva näytteestä.

Tulokset

Valomikroskooppikuvaus

Valomikroskooppikuvissa pystyttiin erottamaan osa maalikerroksista (Kuva 3). Valonsirontaan perustuva mittaus tuo hyvin esille eri maalikerrosten sävyn ja kerrosten paksuuden tarkastelu on mahdollista. Resoluutio ei kuitenkaan riitä yksityiskohtien tarkasteluun.

valomikroskooppikuva
Kuva 3. Ionisuihkulla leikatun poikkileikkeen valomikroskooppikuvia.

Elektronimikroskooppitarkastelu

SEM-kuvaus perustuu elektronien takaisinsirontaan. Sironta on voimakkaampaa kovilla näytekohdilla (epäorgaaniset pigmentit) ja heikompaa pehmeämmillä alueilla (sideaine). Harmaasävykuvasta erottuvat valomikroskooppikuvissa havaittujen kerrosten lisäksi kolme pintamaalikerrosta (Kuva 4). Alkuaineanalyysillä voidaan saada käsitys siitä, mistä maalikerrokset koostuvat, ja missä suhteissa eri alkuaineet esiintyvät (Kuva 5). Joko pisteanalyysillä tai kartoittamalla voidaan tutkia missä kerroksissa eri alkuaineet esiintyvät. Kyseisen näytteen puupintaa lähinnä olevat maalikerrokset (vihertävänharmaa ja punaruskea) ovat lyijypigmentoituja (Kuva 5). Punaruskea kerros on rautapigmentoitu, ja kolmesta pintamaalikerroksesta kaksi sisältää magnesiumpigmenttiä. Kuvassa 6 on esitetty valittujen alkuaineiden karttoja punaruskeasta maalikerroksesta. Siinä havaitaan rautapigmentoinnin lisäksi lyijyä, bariumia, piitä ja kalsiumia.

SEM-kuva
Kuva 4. SEM-kuva maalikerroksista.
alkuainekoostumus
Kuva 5. Maalin poikkileikkeen alkuainekoostumus ja valittujen alkuaineiden jakaumakartta.

Raman-mittaukset

Raman-menetelmällä mitataan valonsirontaa hyödyntämällä molekyylien värähtelyä  ja niiden elektronien siirtymiä. Mittauksella tuotettu spektri on uniikki eri molekyyleille, ja sen avulla voidaan tunnistaa eri yhdisteitä. Raman-mittauksella voidaan tutkia pieniä yksityiskohtia poikkileikenäytteistä. Kuvassa 7 on Raman-mikroskoopin kuva punaruskeasta kerroksesta, mihin on merkitty mittauspisteitä. Kuvassa 8 näkyy pisteestä 6 mitattu spektri, mikä vastaa kirjastohaun perusteella okran (punertavanruskea maaväri) koostumusta. Tulos tukee SEM/EDS-mittauksella saatua koostumusta (rauta). Spektrien perusteella eri pigmenttien tarkka koostumus pystytään määrittämään (Taulukko 1).

maalikerros
Kuva 7. Kuva punaruskeasta maalikerroksesta. Kuvaan on merkitty analyysikohdat.
raman-spektri
Kuva 8. Kuvan 7 mittauspisteen ”6” Raman spektri ja kirjastohaulla saatu spektri, joka vastaa mitattua spektriä.

Taulukko 1. Kuvaan 7 merkittyjen mittauskohtien pigmenttikoostumus

KohtaPigmenttianalyysin tulos
1Fe2O3 (red ochre)
2Fe2O3·nFeO·nH2O (raw sienna)
3TiO2 (rutiili) ja Fe2O3 (kahta pigmenttiä)
4SiO2
5CaCO3
6Fe2O3 (red ochre)

Yhteenveto

Maalikerrosten paksuus ja alkuainekoostumus voidaan selvittää valmistamalla poikkileike (ionisuihkumenetelmällä) valo- ja elektronimikroskooppitarkastelua varten. Pigmenttien tarkka koostumus voidaan määrittää Raman-mikroskoopilla. Tuloksia voidaan hyödyntää esim. restaurointityössä, tai selvitettäessä maalikerrosten mahdollisten terveydelle haitallisten komponenttien pitoisuuksia (esim. lyijypigmentit tai kromaatit), mikä tulee ottaa huomioon rakenteita purkaessa ja jätteiden hävityksessä.

Avainsanat: maalikerros, pinnoite, SEM, Raman, pigmentit, raskasmetallit, merilinna, restaurointi

  • Top Analytica Oy Ab
  • Ruukinkatu 4, 20540 Turku (sijaitsee Old Mill -teknologiakiinteistön sisäpihalla)
  • Puhelin: 02-2827780
  • Asbestitiimi: +358 44 787 4845
Copyright © 2022 Top Analytica Oy Ab