Aplicación de un láser Nd:YAG para retirar grafiti de la caliza Liozinfluencia de los parámetros láser (longitud de onda, fluencia y número de pulsos) y la composición del grafiti

  1. Santiago Pozo-Antonio
  2. Nuria Antonio Fontán
Revista:
Cadernos do Laboratorio Xeolóxico de Laxe: Revista de xeoloxía galega e do hercínico peninsular

ISSN: 0213-4497

Ano de publicación: 2021

Número: 43

Páxinas: 17-40

Tipo: Artigo

DOI: 10.17979/CADLAXE.2021.43.0.8751 DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso aberto editor

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Resumo

En los últimos años el láser como herramienta de limpieza de roca del patrimonio ha experimentado grandes avances debido a la falta de contacto mecánico, a la ausencia de residuos, a su gradualidad y a su selectividad. Una vez seleccionado un equipo láser, los parámetros decisivos para la obtención de una limpieza satisfactoria son la longitud de onda, la fluencia y el número de pulsos. En este trabajo se evalúa por primera vez la influencia de dichos parámetros en la extracción de pinturas grafiti con diferente composición sobre la roca caliza portuguesa Lioz utilizando un láser de nanosegundos Nd:YAG. Las superficies sin pintar y las pintadas se trataron con diferentes longitudes de onda (infrarroja a 1064nm o ultravioleta a 355nm), fluencias y número de pulsos. Inicialmente, se determinó el límite de daño de la roca y seguidamente las condiciones más adecuadas en la extracción de un grafiti azul alquídico y un plateado polietilénico. Las superficies resultantes se evaluaron con estereomicroscopía, espectrofotometría, medida de rugosidad y microscopía electrónica de barrido.Como resultado general, no se identificaron grandes diferencias en los resultados obtenidos por ambas longitudes de onda, siendo el factor más influyente en la eficacia la composición de las pinturas. Las superficies plateadas tratadas con las diferentes longitudes de onda fueron las que presentaron niveles de limpieza menos satisfactorios ya que a pesar de que se consiguió la extracción del pigmento (láminas de aluminio), una capa translúcida rica en carbono se mantuvo sobre la superficie. A pesar de que esta investigación permitió identificar que los umbrales de daño para esta roca se establecieron en 0,4 y 0,8 J.cm-2 para 355 y 1064 nm respectivamente, se tuvieron que aplicar fluencias mayores para alcanzar la extracción del grafiti. Para una misma longitud de onda, la fluencia necesaria para extraer la pintura fue diferente en función del color: i) para la pintura azul, la radiación ultravioleta (a 355 nm) consiguió una limpieza satisfactoria con 0,5 J.cm-2 y 10 pulsos y la radiación infrarroja (a 1064 nm) la consiguió con 1,3 J.cm-2 y 25 pulsos, y ii) para la pintura plateada, a pesar de que no se consiguió la extracción total de la capa traslúcida rica en C, se identificaron los mejores niveles de eficacia con 0,5 J.cm-2 y 5 pulsos para 355 nm y 0,9 J.cm-2 y 5 pulsos para 1064 nm. En este trabajo se realiza por primera vez la optimización de la limpieza de grafiti en la roca caliza Lioz, ampliamente utilizada en el patrimonio cultural portugués construido en roca. Por lo tanto, se situará como la información necesaria que todo conservador-restaurador deberá consultar antes de acometer una limpieza láser en roca Lioz.

Referencias bibliográficas

  • Abel, A. 1999. Pigments for paints. En: R. Lambourne, T.A. Strivens (Eds.), Paints in Surface Coatings: Theory and Practice, Woodhead Publishing, Cambridge.
  • Asmus, J.F., Murphy, C.G., Munk,W.H. 1974. In: Wuerker, R.F. (Ed.), Studies on the Interaction of Laser Radiation With Art Artifacts. Annu. Tech. Symp., International Society for Optics and Photonics, pp. 19–30 https://dx.doi.org/10.1117/12.953831 .
  • Atanassova, V. 2018. Laser cleaning of graffiti spray paints on marble, limestone and granite. En: Paradís, X. y Matthew, M. (eds.), Graffiti: Vandalism, Street Art and Cultural, Significance, pp. 117–144. Nova Science Publishers Inc.
  • Christie, R.M. 2001. Colour chemistry. Cambridge : Royal Society of Chemistry. ISBN 0-85404-573-2. 215 pp.
  • CIE0144 S–S/E:2007. Colorimetry Part 4: CIE 1976 L*a*b* Color Space. CIE Central Bureau: Vienna, Austria, 2007. https://cie.co.at/publications/colorimetry-part-4-cie-1976-lab-colour-space-0
  • Cooper, M.I., Emmony, D.C., Larson, J. 1995. Characterization of laser cleaning of limestone. Opt. Laser Technol. 27, 69–73. https://dx.doi.org/10.1016/0030-3992(95)93962-Q
  • Costela, A., Garcı́a-Moreno, I., Gómez, C., Caballero, O., Sastre, R. 2003. Cleaning graffitis on urban buildings by use of second and third harmonic wavelength of a Nd:YAG laser: a comparative study. Appl. Surf. Sci. 207, 86–99. https://dx.doi.org/10.1016/S0169-4332(02)01241-2
  • Daurelio, G. 2003. A Bronze Age pre-historic dolmen: laser cleaning techniques of paintings and graffiti (the Bisceglie Dolmen case study), Lasers Conserv. Artworks LACONA V Proceedings, Osnabrück, Germany, pp. 199–205. https://doi.org/10.1007/3-540-27176-7_25
  • Delgado Rodrigues, J., Costa, D., Mascalchi, M., Osticioli, I., Siano, S. 2017. Laser ablation of iron-rich black films from exposed granite surfaces. Appl. Phys. A 117, 365–370. https://doi.org/10.1007/s00339-014-8470-8
  • Fotakis, C., Anglos, D., Zafiropoulos, V., Georgiou, S., Tornari, V. 2006. Lasers in the Preservation of Cultural Heritage: Principles and Applications. Taylor & Francis, London. ISBN 9780367390051. 336 pp.
  • Gomes, V.; Dionisio, A.; Pozo-Antonio, J.S. 2017. Conservation strategies against graffiti vandalism on Cultural Heritage stones: Protective coatings and cleaning methods. Prog. Org. Coat. 113, 90–109. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.08.010
  • GRAFFITAGE, 2008. GRAFFITAGE: Development of a new anti-graffiti system, based on traditional concepts, preventing damage of architectural heritage materials. SSP (Policy Oriented Research) of the Sixth European Programme of the European Commission. FP6-2003-SSP 3–513718.
  • GRAFFOLUTION, 2016. GRAFFOLUTION: Awareness and Prevention Solutions against Graffiti Vandalism in Public Areas and Transport. SSP (Policy Oriented Research) of the Seventh European Programme of the European Commission. FP7-SEC-2013-1.
  • ICOMOS, 2008. Illustrated Glossary on Stone Deterioration Patterns. Monuments and Sites XVICOMOS-ICS. https://www.icomos.org/publications/monuments_and_sites/15/pdf/Monuments_and_Sites_15_ISCS_Glossary_Stone.pdf
  • López, A.J., Pozo-Antonio, J.S., Ramil, A., Rivas, T. 2018. Influence of the commercial finishes of ornamental granites on roughness, colour and reflectance. Construction and Building Materials 182 (2018) 530–540, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.06.144
  • Marakis, G., Pouli, P., Zafiropulos, V., Maravelaki-Kalaitzaki, P. 2003. Comparative study on the application of the 1st and the 3rd harmonic of a Q-switched Nd:YAG laser system to clean black encrustation on marble. J. Cult. Herit. 4, 83–91. https://dx.doi.org/10.1016/S1296-2074(02)01208-6
  • Marrion, A. 2004. The Chemistry and Physics of Coatings. The Royal Society of Chemistry. ISBN 0-85404-656-9. 396 pp.
  • Miller, A.Z., Rogerio-Candelera, M.A., Dionísio, A., Macedo, M.F., Saiz-Jiménez, C. 2012. Assessing the influence of surface roughness on the epilithic colonisation of limestones by non-contact techniques. Materiales de Construcción, 62 (307), 411-424. https://dx.doi.org/10.3989/mc.2012.64410
  • Mokrzycki, W.S., Tatol, M. 2011. Color difference deltaE—A survey. Mach. Graph. Vis. 2011, 20, 383–411.
  • Montana Colors S.L. https://www.montanacolors.com/ Acceso: 20 de septiembre del 2019.
  • Ortiz, P., Antúnez V., Ortiz R., Martín, J.M. Gómez, M.A. Hortal A.R., Martínez-Haya, B. 2013. Comparative study of pulsed laser cleaning applied to weathered marble surfaces, Appl. Surf. Sci. 283, 193–201, https://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.06.081.
  • Pozo-Antonio, J.S. 2013. Eficacia de métodos químicos, físicos y mecánicos en la limpieza de costras y grafitis en granito. Tesis doctoral. Universidad de Vigo. https://www.investigo.biblioteca.uvigo.es/xmlui/handle/11093/108
  • Pozo-Antonio, J.S., Papanikolaou, A., Melessanaki, K., Rivas, T., Pouli, P. 2018. Laser-Assisted Removal of graffiti from granite: advantages of the simultaneous use of two wavelengths. Coatings 8, 124, https://doi.org/10.3390/coatings8040124
  • Pozo-Antonio, J.S., Rivas, T., López, A.J., Fiorucci, M.P., Ramil, A. 2016. Effectiveness of granite cleaning procedures in cultural heritage: A review. Sci. Total Environ. 571, 1017–1028. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.07.090
  • Ricci, C., Gambino, F., Nervo, M., Piccirillo, A., Scarcella, A., Zenucchini, F., Ramil, A., Pozo-Antonio, J.S. 2020. Enhancement of graffiti removal from heritage stone by combining laser ablation and application of a solvent mixture. Construction and Building Materials 262. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119934
  • Rochas ornamentais portuguesas. https://geoportal.lneg.pt/. Acceso: 20 de septiembre 2019.
  • Samolik, S., Walczak, M., Plotek, M., Sarzynski, A., Pluska, I., Marczak, J. 2015. Investigation into the removal of graffiti on mineral supports: Comparison of nano-second Nd:YAG laser cleaning with traditional mechanical and chemical methods. Stud. Conserv. 60, 58–64. https://doi.org/10.1179/0039363015Z.000000000208
  • Sanmartín, P., Silva, B., Prieto, B. 2011. Effect of surface finish on roughness, color and gloss of ornamental granites. J. Mater. Civ. Eng. 23 (8) 1239–1248. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000285
  • Silva Z.C.G. 2019. Lioz-A Royal Stone in Portugal and a Monumental Stone in Colonial Brazil. Geoheritage 11 (1) 165–175. https://doi.org/10.1007/s12371-017-0267-7
  • Simonot, L., y Elias, M. 2003. Color change due to surface state modification, Color Res. Appl. 28, 45–49. https://doi.org/10.1002/col.10113
  • UNE-EN 1936:2007. Métodos de ensayo para piedra natural. Determinación de la densidad real y aparente y de la porosidad abierta y total. UNE Normalización Española. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma?c=N0038621
  • UNE-EN ISO 4287:1997. Especificación geométrica de productos (GPS). Calidad superficial: Método del perfil. Términos, definiciones y parámetros del estado superficial. UNE Normalización Española. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma/?c=N0013484
  • Yonehara, M., Matsui, T., Kihara, K., Isono H., Kijima, A., Sugibayashi, T. 2004. Experimental relationship between surface roughness, glossiness and color of chromatic colored metals, Mater. Trans. 45, 1027–1032. https://doi.org/10.2320/matertrans.45.1027
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