Analysis of pastel and chalk materials

Summary

The range of binding media which could have been used in historic pastels encompasses all the traditional painting media, both oil- and water-based, and analytical methods have to take account of this. Suitably sensitive analytical techniques for the analysis of minute samples from pastels, chalks or watercolours have become available only in the last decade. The application of optical microscopy, energy-dispersive x-ray analysis (EDX), Raman spectroscopy, Fourier transform infrared microscopy (μFTIR), gas chromatography (GC) of oleoresinous materials and gums, high-performance liquid chromatography (HPLC) of amino acids, and pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC-MS), to such samples will be discussed, in terms of sampling requirements and preservation of the sample for a second analytical technique. Other techniques used more in the past are mentioned briefly. The few published analyses of pastel on artworks, together with analyses of watercolour, ‘tempera’ and pastel materials in the Tate Gallery's collection, provide evidence that the extensive literature on the occurrence of pigments in oil paintings and interior decorative schemes can be applied directly to pastel and related materials of nineteenth- and twentieth-century date.

Résumé

La gamme des liants qui pourraient avoir été utilisés dans les pastels anciens comprend tous les matériaux utilisés traditionnellement pour la peinture, à la fois à base d'huile et à base d'eau et les méthodes d'analyse doivent en tenir compte. Des méthodes d'analyse suffisamment sensibles pour identifier de minuscules échantillons de pastels, craies ou aquarelles sont seulement disponibles depuis une dizaine d'années. Pour de tels échantillons on présente différentes techniques d'analyse du point de vue des conditions d'échantillormage et de la conservation de l'échantillon pour une seconde analyse: microscopie optique, spectrométrie de fluorescence de rayons X (EDX), spectrométrie Raman, microscopie infrarouge à transformée de Fourier (μFTIR), chromatographic en phase gazeuse (GC) pour les matériaux oléo-résineux et les gommes, chromatographic en phase liquide (HPLC) pour les amino-acides et pyrolyse—chromatographic en phase gazeuse couplée avec la spectrométrie de masse (Py-GC-MS). D'autres techniques plus utilisées dans le passé sont brièvement mentionnées. Les quelques analyses publiées de pastels dans des oeuvres d'art de même que des analyses d'aquarelles, tempera et pastels dans les collections de la Tate Gallery montrent à l'évidence que la considérable littérature sur les pigments des peintures à l'huile et des ensembles décoratifs peut être directement appliquée aux pastels et aux matériaux apparentés des dix-neuvième et vingtième siècle.

Zusammenfassung

Die Bandbreite von Bindemitteln, die möglicherweise in historischen Pastellen verwendet wurden, umfaßt alle traditionellen, öligen als auch wössrigen Malmittel. Diese Tatsache muß beim Einsatz analytischer Verfahren berücksichtigt werden. Erst seit Ende des letzten Jahrzehnts stehen geeignete, genaue, analytische Techniken für die Untersuchung kleinster Pastell-, Kreide- oder Aquarellproben zur Verfügung. Im Hinblick auf Anforderungen an die Probeentnahme und die Bewahrung der Probe für eine zweite technische Untersuchung, werden folgende Untersuchungsverfahren diskutiert: Mikroskopie, energiedispersive Röntgenanalyse, Ramanspektroskopie, Fourier-Transformations-Infrarotmikroskopie (μFTIR), Gaschromatographie (GC) von Materialien auf Öl-Harz-Basis und Gummen, Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) von Aminosäuren und Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (Py-GC-MS). Andere, eher in der Vergangenheit verwendete Techniken, werden kurz erwähnt. Es gibt nur wenige veröffentlichte Untersuchungen von Pastellen auf Kunstobjekten. Dieser Umstand, sowie Ergebnisse von Untersuchungen an Aquarell-, “Tempera-” und Pastellmalmitteln aus der Sammlung der Tate Gallery beweisen, daß die umfangreiche Literatur über Verwendung von Pigmenten in Ölgemälden sowie die Gestaltung von Innenräumen direkt auf Pastelle und verwandte Materialien des 19. und 20. Jahrhunderts übertragbar ist.