Πολυπαραμετρικός χαρακτηρισμός και χρονολόγηση κυτταρινικών υποστρωμάτων νεότερων ζωγραφικών έργων: εφαρμογή σε έργα υδατογραφίας ελλήνων ζωγράφων

Abstract

The object and innovation of the present Doctoral Thesis is the development of a reliable and easy-to-use methodology for the characterization of paper substrates and, particularly, for the non-invasive control of the authenticity of watercolour paintings, based on their paper substrate, with application to aquarelles by Greek painters of the end of 19th century and the beginning of the 20th century. The theoretical part of the Thesis focuses on the particular characteristics of the art papers, and especially those of watercolours. In addition, we carry out a listing of the watercolour paper types available in the past within European countries, as well as of the presently commercially available ones. Furthermore, this part contains a literature review on historical data of relevant paper making and paper usages. The bibliographical data so obtained can constitute valuable tools during characterisation and authenticity control of aquarelles according to their paper substrate, e.g., as in the case of anachronisms. Also, we attempt a theoretical approach to the issue of authenticity, especially of artworks on paper, as well as of the usual techniques used by forgers. In the experimental part of the Thesis, in addition to the examination of the paper substrates of genuine art works, we have put together a complete series of reference samples, by taking into account the usual techniques employed by artwork forgers, and faced by museum professionals. Regarding the analytical protocols used, according to the international practice, we have based our selection to the accessibility of equipment by museum laboratories, the easiness of operation, and mainly the non-invasive character of the whole process. The resulting methodology of the non-invasive characterisation and authenticity control of watercolour works, based on their paper substrates, as developed by this Thesis, includes initially the application of imaging and colorimetric techniques, in combination to macroscopic observation, aiming at the description, justification, and preliminary study of the examined substrates. As far as the main diagnostic stage, we have shown that non-invasive optical microscopy under visible light and fluorescence microscopy (including the in-situ fluorescence microscopy), must constitute the basic part of our methodology. The particular protocol for the microscopic observation of paper substrates of watercolour works includes image taking under various conditions and magnifications, followed by quantitative image analysis, extraction of colour-related data from microscopic images - a technique which constitutes the main innovation of the present Thesis – and finally graphical representation and statistical analysis of the results. This protocol was shown to be adequate in order to differentiate the naturally aged from the non-aged watercolour paper substrates, even if the latter were subjected to a forging technique, other than artificial ageing.Furthermore, for the statistical treatment of the image-analysis results based on colour coordinates, we have used the technique of hierarchical clustering according to the Ward method, with Euclidian distance measurements, leading to cluster dendrograms with distinct branches. On these, reference samples and the genuine artworks can be classified per their colour data. The resulting dendrograms can, in turn, act as reference data useful for the classification of the paper substrates under investigation.In the next step of the work, the usefulness of Infrared Spectroscopy, particularly of ATR Spectroscopy, in the direction of non-invasive characterization and authenticity control of watercolour paper substrates, was shown to be multiple. First, through the attribution of peaks, the raw materials used can be identified, as they must be in agreement with the literature data for the place and time of the hypothetical artwork creation. At the same time, the results contribute, along with microscopy findings, to the generation of a sample treasury/collection covering the full spectrum of watercolour papers used by an artist according to his/her palette. Also, the infrared spectra can offer us useful indications regarding the level of paper substrate wear and the dominant degradation mechanism. In particular, we have found out that we could differentiate naturally aged substrates from artificially aged ones subjected to dry heating at temperature >100οC; it is also possible to differentiate some naturally-aged papers from artificially aged ones under temperature-humidity conditions. The application of the integrated characterization/authenticity methodology developed in this Thesis could lead to a variety of useful findings on the manifestation and progress of the aquarelle paper degradation under various conditions of natural and artificial ageing. The results from such investigations should be considered as indications to be further assessed in conjunction with observations deriving from the physico-chemical investigation of the painting techniques and materials, as well as with the style, origin, and historical framework of the artists and their artworks.

Σκοπός και πρωτοτυπία της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διαμόρφωση μιας αξιόπιστης και εύχρηστης μεθοδολογίας χαρακτηρισμού χάρτινων υποστρωμάτων, και ειδικότερα μιας μεθοδολογίας μη επεμβατικού ελέγχου αυθεντικότητας έργων υδατογραφίας βάσει του χάρτινου υποστρώματος, με εφαρμογή σε έργα υδατογραφίας ελλήνων ζωγράφων του τέλους του 19ου και των αρχών του 20ου αιώνα. Στο θεωρητικό μέρος γίνεται αρχικά αναφορά στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που παρουσιάζει το καλλιτεχνικό χαρτί και κυρίως το χαρτί υδατογραφίας. Περαιτέρω, πραγματοποιείται καταλογογράφηση χαρτιών υδατογραφίας που ήταν διαθέσιμα στο παρελθόν στον ευρωπαϊκό χώρο, καθώς και σύγχρονων εμπορικώς διαθέσιμων προϊόντων. Επίσης, πραγματοποιείται βιβλιογραφική ανασκόπηση αναφορικά με ιστορικά στοιχεία χαρτοποιίας και χρήσης αντίστοιχων υλικών. Τα παραπάνω βιβλιογραφικά δεδομένα μπορούν να αποτελέσουν πολύτιμα εργαλεία κατά τον χαρακτηρισμό και τον έλεγχο αυθεντικότητας έργων υδατογραφίας βάσει του χάρτινου υποστρώματος, πχ. με την αποκάλυψη αναχρονισμών. Επίσης, πραγματοποιείται μία θεωρητική προσέγγιση στο θέμα της αυθεντικότητας ειδικότερα των έργων τέχνης σε χαρτί, καθώς και σε συνήθεις τεχνικές που χρησιμοποιούν οι πλαστογράφοι.Στο πλαίσιο του πειραματικού μέρους, εκτός από τα υποστρώματα αυθεντικών έργων υδατογραφίας που εξετάσθηκαν, κατασκευάσθηκε μία πλήρης πρωτότυπη σειρά δειγμάτων αναφοράς σύμφωνα με συνταγές που αναφέρουν οι πλαστογράφοι έργων τέχνης, και συναντούν συχνά κατά την έρευνά τους οι επαγγελματίες των μουσείων.Αναφορικά με τις μεθόδους ανάλυσης που εφαρμόσθηκαν, με βάση και τη διεθνή βιβλιογραφία, βασικά κριτήρια επιλογής αποτέλεσαν η προσβασιμότητα του εξοπλισμού από εργαστήρια μουσείων και η ευχρηστότητα, αλλά κυρίως ο μη επεμβατικός χαρακτήρας των διαδικασιών. Η ολοκληρωμένη μεθοδολογία μη επεμβατικού χαρακτηρισμού και ελέγχου αυθεντικότητας έργων υδατογραφίας βάσει του χάρτινου υποστρώματος, όπως διαμορφώθηκε στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας περιλαμβάνει αρχικά την εφαρμογή απεικονιστικών τεχνικών και χρωματομετρίας σε συνδυασμό με μακροσκοπική παρατήρηση, για την περιγραφή, την τεκμηρίωση και την προκαταρκτική μελέτη των εξεταζόμενων υποστρωμάτων. Κατά την κυρίως διαγνωστική διαδικασία, η μη επεμβατική Οπτική Μικροσκοπία Ορατού και η Μικροσκοπία Φθορισμού (συμπεριλαμβανομένης και της in-situ Μικροσκοπίας Φθορισμού) αποδεικνύεται πως πρέπει να αποτελούν το βασικό κομμάτι της μεθοδολογίας. Το επιμέρους πρωτόκολλο μικροσκοπικής παρατήρησης χάρτινων υποστρωμάτων έργων υδατογραφίας περιλαμβάνει τη λήψη εικόνων υπό συγκεκριμένες συνθήκες και μεγεθύνσεις, την ποσοτικοποίηση και εξαγωγή χρωματικών δεδομένων από τις εικόνες μικροσκοπίας, τεχνική που αποτελεί επίσης πρωτοτυπία της παρούσας εργασίας, και την αναπαράσταση και στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Το πρωτόκολλο αυτό αποδεικνύεται ικανό και επαρκές να διαφοροποιήσει γηρασμένα και αγήραστα χάρτινα υποστρώματα υδατογραφίας, ακόμα και αν τα τελευταία έχουν υποστεί κάποια κατεργασία «πλαστογράφησης» εκτός από τεχνητή γήρανση. Περαιτέρω, με τη στατιστική επεξεργασία των εικονιστικών αποτελεσμάτων βάσει χρωματικών συντεταγμένων, και ειδικότερα με την τεχνική της ιεραρχικής ομαδοποίησης (hierarchical clustering) βάσει της μεθόδου Ward με ευκλείδεια μέτρηση απόστασης, διαμορφώνονται δενδρογράμματα (cluster dendrograms), με διακριτούς κλάδους στους οποίους ταξινομούνται «αυτόματα» τα δείγματα αναφοράς και τα υποστρώματα των αυθεντικών έργων υδατογραφίας βάσει των δεδομένων χρώματος. Τα δενδρογράμματα που προκύπτουν, μπορούν με τη σειρά τους να αποτελέσουν δεδομένα αναφοράς, για την ταξινόμηση σε αυτά ενός υπό διερεύνηση χάρτινου υποστρώματος.Στο επόμενο στάδιο, η χρησιμότητα της Φασματοσκοπίας Υπερύθρου και ειδικότερα της Φασματοσκοπίας ATR προς την κατεύθυνση του μη επεμβατικού χαρακτηρισμού και ελέγχου αυθεντικότητας υποστρωμάτων έργων υδατογραφίας αποδεικνύεται πολλαπλή. Αρχικά, μέσω της απόδοσης κορυφών, μπορεί να επιτευχθεί ταυτοποίηση των υλικών κατασκευής, η χρήση των οποίων θα πρέπει να συμφωνεί με βιβλιογραφικά δεδομένα που αναφέρονται στον χρόνο και στο χώρο που «υποθετικά» αποδίδεται το έργο. Ταυτόχρονα, τα αποτελέσματα συμβάλλουν, μαζί με τα μακροσκοπικά μορφολογικά χαρακτηριστικά, στην κατάρτιση του «δειγματολογίου» των χαρτιών υδατογραφίας που χρησιμοποιούσε κάθε καλλιτέχνης, κατ’ αντιστοιχία της παλέτας του. Περαιτέρω, από τα φάσματα υπερύθρου λαμβάνονται ενδείξεις σχετικά με το επίπεδο φθοράς του χάρτινου υποστρώματος και τον επικρατούντα μηχανισμό γήρανσης. Ειδικότερα, διαπιστώνεται πως μπορεί να επιτευχθεί διαφοροποίηση μεταξύ φυσικά γηρασμένα από τεχνητά γηρασμένα χάρτινα υποστρώματα που έχουν υποστεί ξηρή θέρμανση σε θερμοκρασία >100οC, ενώ μπορούν να διαφοροποιηθούν και φυσικά γηρασμένα από ορισμένα χάρτινα υποστρώματα που έχουν υποστεί τεχνητή γήρανση υπό την επίδραση θερμοκρασίας – υγρασίας. Επίσης, από την εφαρμογή της ολοκληρωμένης μεθοδολογίας χαρακτηρισμού και ελέγχου αυθεντικότητας μπορούν να εξαχθούν ταυτόχρονα ποικίλα συμπεράσματα, σχετικά με την εκδήλωση και την πρόοδο της φθοράς του χαρτιού υδατογραφίας υπό συνθήκες φυσικής και τεχνητής γήρανσης.Τα αποτελέσματα εφαρμογής της ολοκληρωμένης μεθοδολογίας αποτελούν ενδείξεις, οι οποίες καλούνται να συναξιολογηθούν με παρατηρήσεις που προκύπτουν από τη φυσικοχημική μελέτη της τεχνικής και των υλικών της ζωγραφικής, καθώς και τη μελέτη που διεξάγει ο ιστορικός τέχνης αναφορικά με την τεχνοτροπία και τα ιστορικά στοιχεία του έργου (προέλευση, κ.λπ.).