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ASPETTI CHIMICI DEI MATERIALI COINVOLTI NELLE PREPARAZIONI DELLE TEMPERE

E NELL’UTILIZZO DEI PIGMENTI

Un dipinto è un sistema complesso in quanto sono molti i materiali coinvolti, sia organici che inorganici. Si può fare riferimento al seguente schema:

E` utile distinguere la classe dei composti organici da quella dei composti inorganici in quanto le proprietà e i processi di trasformazione che li caratterizzano sono strettamente correlati alla loro natura chimica.

Composti inorganici

Pigmenti

In larga parte sono composti inorganici molto stabili. La loro composizione chimica è stata descritta nel capitolo riguardante le sintesi.

Gesso

Il solfato di calcio, detto anche gesso, è un sale che si presenta in varie forme di idratazione. • Solfato di calcio anidro CaSO4. E’ il gesso comune. E’ reperibile in natura dal minerale

Anidrite o è ottenuto per calcinazione del solfato di calcio biidrato. • Il solfato di calcio emiidrato, detto scagliola o gesso di Parigi. Formula: (CaSO4)2 · H2O.

Ottenuto per calcinazione del solfato di calcio biidrato, esiste nella forma α, più resistente e pesante, e β, porosa. Bagnato, si reidrata a biidrato, di consistenza compatta e resistente. Il prodotto emiidrato, addizionato di acqua, può essere trasformato nel biidrato, meno solubile, che cristallizza sviluppando una trama di cristalli aghiformi capaci di creare una tessitura compatta e dar luogo così al fenomeno di presa.

• Il solfato di calcio biidrato. Formula : CaSO4 · 2H2O. Sotto tale forma non può essere considerato un materiale cementante in quanto è il prodotto stesso della presa. Viene quindi utilizzato come carica da addizionare ai leganti. A tale composizione corrisponde il Gesso di Bologna o Gesso da Doratori. Cristallizza sviluppando una trama di cristalli aghiformi. In natura si trovano cristalli di notevoli dimensione (nella figura sono mostrati cristalli in una caverna e si può osservare la proporzione con l’uomo sulla sinistra).

Bianco di Meudon

E’ un carbonato di calcio CaCO3 presente in natura in forma amorfa, costituito da microscopici residui di antichi animali marini (diatomee) la cui parte organica si è

dissolta. Per queste caratteristiche e per la densità (2,6-2,8) si distingue dagli altri carbonati di calcio pur essendo identica la composizione chimica. Questa diversità e la sua resistenza lo rendono molto indicato nella preparazione di mastici, stucchi e nelle pitture a tempera di antica formulazione. E’ un solido bianco poco solubile in acqua, cui impartisce una reazione lievemente basica. Come tutti i carbonati, subisce decomposizione per riscaldamento o per contatto con sostanze acide, liberando diossido di carbonio. Il carbonato di calcio è il maggiore componente del calcare sciolto nell'acqua ed il principale responsabile della sua durezza. In natura, il carbonato di calcio è il materiale che costituisce, in tutto o in parte, una grande varietà di tipi di rocce: il marmo, le rocce calcaree, il travertino, l’alabastro (calcitico). I minerali costituiti da carbonato di calcio sono l'aragonite e la calcite. È usato anche come colorante alimentare, identificato dalla sigla E 170.

Caolino

Il Caolino è un minerale silicatico delle argille di formula Al2Si2O5(OH)4. E’ solitamente bianco e viene ampiamente utilizzato come additivo nell’industria cartiera per riempire gli spazi fra le fibre della cellulosa e per dare brillantezza e uniformità alla carta. Molto utilizzato anche nell’industria ceramica e nella produzione di coloranti per alimenti, di dentifrici e nell’edilizia.

Silice

La silice è un composto del silicio la cui formula chimica è SiO2. E’ una polvere cristallina bianca che impartisce all'acqua una lieve acidità. In natura si presenta come solido cristallino (in minerali come il quarzo e i suoi polimorfi) e più raramente come solido amorfo (opale). La silice cristallina è il costituente principale di diverse rocce sedimentarie (ad es. sabbia). Moltissimi animali e piante utilizzano la silice presente come ione silicato sia nell'acqua dolce sia in quella salata purché al di sotto dei 18°. Le diatomee, le spugne silicee, moltissimi cereali ed altre piante come la canna da zucchero utilizzano questo materiale come impalcatura per lo sviluppo di strutture scheletriche. Esistono comunque anche 15 solidi cristallini composti esclusivamente di silice, tra i quali il più famoso è certamente il quarzo. Anche la silice, come il caolino, è usato come riempitivo. Soda Solvay

E’ un Carbonato di Sodio la cui formula chimica è: Na2CO3. Si presenta come una polvere cristallina bianca. Sciolto in acqua, produce una soluzione basica. E’ utilizzato nella fabbricazione del vetro, nell'industria della carta e dei detergenti. Borace

Il borace è un importante composto del boro la cui formula è: Na2B4O7·10H2O (tetraborato di sodio decaidrato),. È un cristallo morbido bianco, che si dissolve facilmente nell'acqua dando una reazione basica. E’ ampiamente usato nei detergenti, negli addolcitori d'acqua, nei saponi e nei disinfettanti. Una migliore formulazione corrisponde a: Na2[B4O5(OH)4]·8H2O. Il cristallo infatti contiene lo ione [B4O5(OH)4]

2−. In questa struttura ci sono due atomi di boro tetracoordinati (due tetraedri BO4) e due atomi di boro tricoordinati (due triangoli BO3). Idrosolfito di sodio

Noto anche con il nome di ditionito, ha formula Na2S2O4. E’ un buon riducente in ambiente basico (E°= -1,12V).

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2SO32- + 2 H2O + 2e-

� S2O42- + 4 OH-

Allume potassico

E’ un sale doppio di formula chimica KAl(SO4)2 · 12H2O solfato di alluminio e di potassio dodecaidrato. E’ noto anche con il nome di “allume di rocca”. Sin dall'antichità era usato in numerose attività produttive e in vari settori. Nella industria tessile era usato come fissante per colori. Il suo uso era quindi basilare nella tintura della lana. Veniva utilizzato anche nella realizzazione delle miniature su pergamena e nella concia delle pelli. Serviva alla produzione del vetro ed in medicina era usato come emostatico.

Composti organici

Sono composti organici i leganti, le colle, le resine, le vernici e i coloranti. Leganti

I leganti in pittura su tela e tavola sono noti con il nome di “Medium” Il “medium” ha la funzione di legare i granuli di pigmento e di farli aderire alla superficie sottostante Proprietà fisiche ottimali per un legante: - consistenza fluida all’applicazione (viscosità) - essiccamento con mantenimento della sospensione del pigmento senza separazione delle fasi - proprietà filmogene (potere coesivo ed adesivo) importanti per la formazione di un film resistente ed elastico che aderisca bene al supporto Proprietà ottiche ottimali per un legante: - trasparenza e assenza di colore - non alterazione delle proprietà ottiche del pigmento, ma anzi esaltazione dell’effetto cromatico ed estetico Proprietà chimiche ottimali per un legante: - compatibilità con i pigmenti - stabilità alla luce (assenza di reazioni di fotolisi e di reazioni fotochimiche) - stabilità agli agenti chimici ambientali (Es: H2O ed O2) In base al tipo di legante usato si possono distinguere le seguenti tecniche pittoriche: Tecniche a Tempera. Molto usate nella pittura medievale e rinascimentale su tavola e tela. Si fa riferimento ad una dispersione acquosa di un: -legante proteico (uovo, colla, caseina, latte) -legante di natura polisaccaride (gomme vegetali) Tecniche ad olio. Introdotte nella pittura nord europea e fiamminga sin dal XIII secolo, in Italia si diffondono a partire dal XV secolo. Si fa riferimento agli oli siccativi. Tecniche miste. Appartengono ai periodi di transizione e sperimentazione in cui tempere, oli e resine venivano miscelati. Si fa riferimento alle tempere grasse Proteine

Le proteine sono formate da catene di amminoacidi legati fra loro da un legame peptidico. L’amminoacido è una sostanza che ha legati ad un atomo di carbonio: - un gruppo basico amminico, - un gruppo acido carbossilico, - un atomo di idrogeno, - un gruppo variabile che caratterizza il tipo di amminoacido.

L’amminoacido più semplice è la glicina dove R= H

Gli amminoacidi si legano fra loro formando il così detto “legane peptidico”. La reazione avviene fra il gruppo basico amminico e il gruppo acido carbossilico. Si ha eliminazione di acqua con contemporanea formazione del legame fra il carbonio di un amminoacido e l’azoto dell’altro amminoacido.

Al primo passaggio si ottiene così un dipeptide che contiene ancora un gruppo amminico e un gruppo carbossilico. Questi gruppi assicurano la formazione di altri legami peptidici.

Al procedere della reazione si formano quindi altri legami peptidici fino ad ottenere un polipeptide.

La proteina è caratterizzata dalla natura del gruppo R dell’amminoacido utilizzato nella formazione del polipeptide. I 20 amminoacidi coinvolti nella composizione delle proteine possono essere suddivisi in quattro categorie:

8 amminoacidi non polari idrofobici. Per esempio: R= CH3 alanina 7 amminoacidi polari idrofilici. Per esempio : R= CH2OH serina 3 amminoacidi basici caricati positivamente. Per esempio: R= CH2 CH2 CH2 CH2 NH3

+ lisina 2 amminoacidi acidi caricati negativamente. Per esempio: R= CH2 COO- acido aspartico

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La sola sequenza della struttura lineare della proteina rappresenta la struttura primaria. La proteina è caratterizzata anche da una struttura secondaria, da una terziaria e da una quaternaria. La proteina si presenta con una struttura spaziale che tiene conto di tutte le interazioni che si possono realizzare fra i gruppi R Struttura delle proteine

Le forze che stabilizzano le strutture delle proteine sono dovute a:

• Interazioni elettrostatiche

• Interazioni idrofobiche

• Legami idrogeno

• Ponti disolfuro

Le proteine possiedono numerosi gruppi capaci di formare legami a idrogeno per cui risultano sostanze tipicamente idrofile. Tale carattere consente in diversi casi addirittura la formazione di soluzioni acquose. In altri casi l’acqua riesce soltanto a provocare fenomeni di rigonfiamento. Le soluzioni acquose di proteine sono di natura tipicamente colloidale cioè non costituite da singole molecole ma da grossi aggregati molecolari chiamati “micelle” disperse in maniera stabile nella fase acquosa grazie ad uno strato elettrico di ioni che circonda ciascuna di esse. La carica elettrica dello stesso segno di ciascuna micella fa sì che esse si respingano le une con le altre impedendone l’aggregazione. Le soluzioni colloidali delle proteine sono per questo assai influenzabili dalla presenza di altre cariche elettriche, ad esempio attraverso l’aggiunta di soluzioni ioniche, in particolare acide e basiche. In definitiva risultano influenzate dal pH. Variando il pH si può ottenere l’aggregazione delle micelle in particellari più grossi che compromettono la stabilità colloidale e provocano la flocculazione (coagulazione). Le proteine si denaturano quando perdono la struttura secondaria, terziaria e quaternaria a seguito della distruzione delle forze stabilizzanti intra- e inter-molecolari. La distruzione di queste forze dipende dai seguenti fattori:

- pH - calore - solvente - interazione con specie ioniche

La denaturazione si manifesta principalmente con una diminuzione della solubilità in acqua. Tale

diminuzione di solubilità è un fattore positivo quando il materiale proteico deve fungere da legante

pittorico.

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Il legante proteico nella tempera ad uovo è quindi caratterizzato da una fase polimerica di natura polipeptidica già presente al momento della stesura. Nella tempera da stendere il pigmento è inglobato nel legante in dispersione acquosa. Può essere presente anche aceto come antifermentativo e latte di fico come fluidificante. Dopo la stesura, il processo di essiccamento e di formazione dello strato pittorico e’ avviato dalla perdita di acqua per evaporazione. Le forze che stabilizzano le proteine per idratazione (interazione con il solvente) vengono meno e si ha la perdita delle condizioni di organizzazione spaziale delle proteine stesse. Avviene il riarrangiamento molecolare delle proteine (perdita della struttura II e III e IV) con esposizione all’esterno dei gruppi funzionali che prima erano protetti dall’impacchettamento ordinato. Si ha un aumento della reattività del sistema che, in funzione delle condizioni ambientali (luce, umidità, agenti biologici, interazioni con altre specie chimiche), può subire nel tempo profonde alterazioni. Uovo (Tempera per eccellenza) Il rosso d’uovo ha ottime proprietà ottiche e proprietà meccaniche di resistenza, di elasticità e di coesione. Ha minore tendenza all’ingiallimento degli oli (presenza di proteine globulari idrosolubili, di fosfoproteine, di lipoproteine). L’albume ha proprietà inferiori per uso come medium in pittura (forma film fragili e sensibili all’umidità per la presenza di glicoproteine e di proteine globulari). Rosso d’uovo: E’ un’emulsione fra una soluzione acquosa colloidale di alcune proteine fosforate ed un insieme di oli e di grassi animali stabilizzata da emulsionanti tra cui il più importante è la lecitina.

Albume: E’ una soluzione acquosa colloidale di proteine, soprattutto albumina, con piccole quantità di grassi e di Sali minerali.

Composizione %

Rosso d’uovo Albume

fresco secco fresco secco

Acqua 51 - 85 -

Proteine 15 31 12 80

Lipidi 22 45 0,2 1

Lecitina 9 1 - -

altro 3 6 2,8 19

Composizione in acidi grassi del rosso d’uovo

Atomi di

Carbonio

Numero di

insaturazioni

%

18 3 1

18 2 14

18 1 46

18 0 10

16 1 0

16 0 29

La componente insatura e` limitata e prevalgono acidi grassi con una o massimo due insaturazioni. Dal confronto delle composizioni risulta che, allo stato secco, il bianco è costituito soprattutto da proteine mentre il rosso è costituito da proteine e da acidi grassi con prevalenza di quest’ultimi. Gli amminoacidi più rappresentati nell’uovo sono: leucina, valina, acido glutammico e acido aspartico. I grassi sono per lo più di natura non siccativa, cioè privi di tendenza a polimerizzare.

Essiccamento della tempera a rosso d’uovo:

- L’evaporazione dell’acqua avvia il processo di denaturazione delle proteine con esposizione dei gruppi funzionali reattivi. - Si stabiliscono interazioni fra le catene proteiche dispiegate e le componenti inorganiche dei pigmenti (ioni metallici). - La presenza di componenti lipidiche favorisce l’evolversi di reazioni di ossidazione e reazioni di

crosslinking dei materiali proteici. Gli acidi grassi insaturi sono infatti soggetti a processi di autossidazione e producono radicali reattivi capaci di interagire con le proteine. L’effetto complessivo finale consiste nella formazione di un film insolubile, elastico estremamente

stabile. -Fra gli altri componenti (3%) è presente il colesterolo che subisce rapidamente processi di ossidazione.

Come detto, il rosso d’uovo e` un’emulsione di lipidi

sospesi in una fase acquosa per effetto di agenti

emulsionanti (fosfolipidi) e la lecitina, componente importante del tuorlo, presenta la seguente struttura: Ha quindi una “testa” idrofila e due “code” idrofobiche.

La lecitina è quindi una sostanza grassa che aiuta i liquidi a combinarsi in un miscuglio stabile.

Latte e caseina

Latte: è una emulsione stabile a base di lipidi e proteine. E` un medium migliore rispetto alla caseina grazie al contenuto lipidico. Forma un film pittorico con proprietà di stabilità e coesione, simile a quello ottenibile con tempera all’uovo

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Composizione del latte intero:

componenti % in peso per 100 g di latte essiccati

proteine 26

Lipidi 26

Glucidi 40

Sodio 0,39

Potassio 1,23

Ferro 0.001

Calcio 0,962

L’80% della frazione proteica è costituita da caseina a cui si aggiunge un 20% di proteine del siero

Caseina: è una fosfoproteina contenuta come sale di calcio nel latte sotto forma di dispersione colloidale. Viene separata per flocculazione del latte scremato con Sali quali, ad esempio, il solfato di ammonio. Viene usata in forma di caseinati di - ammonio come legante per pittura murale a secco (per ritocchi) - calcio come colla con spiccate proprietà adesive (colla di calce) Come legante produce film pittorici di scarsa resistenza meccanica, che tendono a screpolarsi Colle animali

Sono leganti proteici. In senso generale il nome di colla viene spesso utilizzato come sinonimo di adesivo, soprattutto per indicare le soluzioni acquose di vari adesivi tra i quali appunto le colle animali ma anche le gomme vegetali, gli amidi, ecc. Le colle vengono estratte dai cascami di pelli animale altre parti cartilaginee (colla di pelle – colla di coniglio) o da ossa di mammiferi (colla d’ossa) e da varie parti di pesci (colla di pesce). Hanno aspetto, costituzione chimica e proprietà fisiche variabili a seconda della provenienza e dei trattamenti subiti in fase di preparazione e purificazione. Le qualità meno purificate sono comunemente chiamate “colle forti”, quelle più pure “gelatine” che sono costituite quasi esclusivamente di collagene. Le colle animali in senso stretto sono dei materiali chimicamente ben individuati costituiti prevalentemente da sostanze proteiche (in particolare il collagene) e da quantità minori di sostanze non proteiche di origine sia organica che inorganica. Tra i materiali presenti negli idrolizzati proteici delle colle troviamo soprattutto la glicina e, in quantità inferiori, l’idrossiprolina, l’alanina e la prolina. Il collagene è una proteina di tipo fibroso con funzioni strutturali. Le fibre sono formate da catene a struttura ad a-elica aggregate in gruppi di tre attraverso l’effetto stabilizzante di forti legami idrogeno intermolecolari. Presenta una bassa solubilità in acqua per bollitura avviene una parziale idrolisi dei legami con estrazione del materiale proteico. I prodotti così ottenuti sono più solubili in acqua (gelatine animali). La colla viene preparata all’uso per riscaldamento in acqua. Le fibre si separano nelle singole catene e si disperdono casualmente nel liquido. Con il raffreddamento e l’evaporazione dell’acqua, le catene tendono ad riassemblarsi nella struttura ad elica originale. L’impossibilita` di riallinearsi correttamente fa si che le catene si leghino a tratti con catene diverse portando alla formazione di un network reso stabile dai forti legami ad idrogeno fra le varie catene. Il film e` reversibile e può essere risolubilizzato con acqua calda.

Usi delle colle animali Le colle hanno avuto un uso limitato come leganti per via della sensibilità che esse manifestano all’acqua. Sono, invece, diventate importanti per le proprietà adesive e coesive reversibili. Hanno un uso diffuso come adesivi e come leganti per preparazioni pittoriche (preparazioni gesso e colla)

Colla d'ossa La colla d'ossa a caldo per legno, si presenta in perline bruno giallastre, opache o appena traslucide. Conosciuta anche come colla garavella, colla animale, colla da falegname, colla a caldo o colla Cervione, è tradizionalmente la colla per legno ulilizzata dai falegnami e le sue origini si perdono nei secoli, quando gli antichi artigiani iniziarono l'uso di adesivi nella unione di giunti e lastronature in aggiunta al semplice uso di chiodi o incastri. La colla d'ossa a caldo fu praticamente l'unica usata fino agli anni 30 quando entrarono in uso le colle sintetiche o viniliche. Essa consiste in una gelatina ottenuta facendo bollire i cascami di animali e una volta asciutta, viene commercializzata in perle color ambra. Viene usata, oltre naturalmente come colla per legno, anche per la preparazione degli stucchi a base di terre colorate e in genere nel restauro di opere d'antiquariato. Prodotto indispensabile per chi opera nel restauro dei mobili antichi, la colla d'ossa a caldo ha le caratteristiche ideali di elasticità e reversibilità che ne fanno la colla principale in tutti gli interventi di restauro sul legno.

Colla forte Preparazione della colla d'ossa a caldo: per la preparazione della colla d'ossa a caldo occorre munirsi di un pentolino da bagnomaria o comunque di due recipienti utili allo scopo (esistono in commercio anche degli appositi pentolini in ghisa). Si versa nel pentolino la quantità di colla d'ossa in perle necessaria e la si ricopre di acqua fredda o tiepida lasciandola riposare per un paio di ore. Al termine le perle avranno assorbito tutta l'acqua, le vedremo pertanto rigonfie e ammorbidite. A questo punto si passa alla fase di cottura o riscaldamento mettendo il pentolino del bagnomaria sul fuoco avendo molta cura di non portare ad ebollizione la colla che altrimenti perderebbe gran parte del suo potere coesivo. La temperatura ideale sarebbe di 50-55 °C. Ci si accorge se la colla inizia a bollire perchè in superficie si forma una sorta di schiuma biancastra. La fase di cottura dura circa 20-30 minuti durante i quali è bene mescolare il prodotto con un bastoncino. Con il calore la colla si scioglie completamente diventando della densità del miele. La densità della colla è molto importante: non deve essere né troppo liquida (sgocciolante dal pennello -vedi a- ) né troppo densa (cadente a grumi dal pennello -vedi b-). Deve scorrere dal pennello in modo uniforme come mostrato in figura -c-. Come si è detto il riscaldamento della colla va fatto con un recipiente a bagnomaria, e per evitare un eccessivo riscaldamento, è meglio interporre tra il recipiente interno e il fondo di quello esterno un pezzetto di legno, e mantenere il livello della colla sempre superiore a quello dell'acqua. Uso della colla d'ossa a caldo: Regole principali per l'uso della colla d'ossa a caldo:

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• La colla va usata ben calda, in giusta densità. • Deve essere applicata a pennello su entrambe le superfici da unire. • Le parti devono essere messe in pressione con morsetti, molle o pesi fino alla completa essiccazione della colla. • Vanno eliminate subito le eventuali sbavature o eccessi di colla (con una spugnetta bagnata con acqua calda e ben strizzata), in quanto una volta asciutta, si cristallizza e l'asportazione diventa difficoltosa. Quando le parti vengono unite, la colla precedentemente spalmata, dovrà essere ancora tiepida, pertanto può risultare utile, soprattutto d'inverno, riscaldare prima le parti da unire. L'operazione d'incollatura deve essere eseguita velocemente pertanto tutta l'attrezzatura necessaria per mettere in pressione i pezzi dovrà essere pronta e a portata di mano. Nel caso di assemblaggi complessi, potrebbe risultare utile eseguire una prova a secco per verificare la sequenza delle varie azioni predisponendo morsetti, molle, spessori e tutto quanto può risultare utile per un tempestivo impiego. La prima fase di indurimento della colla d'ossa a caldo è di qualche minuto: la colla si presta quindi bene per tutte quelle operazioni che necessitano di un certo tempo per la "messa in opera". La colla, data la sua elevata elasticità a caldo, è idonea anche per fissare ampie superfici di impiallacciatura senza dover ricorrere a complicati sistemi di pressatura. Per un completo indurimento della colla d'ossa a caldo occorrono almeno 24 ore, durante le quali le parti dovranno rimanere morsettate. Invecchiamento e degrado dei materiali polimerici

Le cause di invecchiamento e di degrado dei materiali polimerici sono dovute a: -Processi fisici: perdita di adesione e di coesione dovuta al rigonfiamento e al ritiro a causa dell’umidità` e della Temperatura -Processi di natura microbiologica: sviluppo di muffe e batteri in quanto il materiale proteico, in presenza di umidità, rappresenta un ottimo substrato. -Processi chimici: si hanno reazioni indotte da luce (foto ossidazione); interazioni con altre specie chimiche; reazioni indotte da umidità e da variazioni di pH. L’alterazione del materiale proteico è dovuto alle reazioni di: deammidazione, ossidazione, eliminazione, idrolisi. Fotoossidazione. Sotto diretta e prolungata illuminazione UV-Vis e in assenza di vernici o protettivi, si ha formazione di radicali liberi da parte di specie fotosensibili che sono in grado di ossidare le proteine con alterazione dei gruppi funzionali degli amminoacidi. Interazione con lipidi ossidanti (in miscele con oli siccativi). I prodotti del processo di auto-ossidazione dei lipidi possono provocare la formazione di radicali proteici seguita da eventuali reazioni di cross-linking (reazioni ipotizzate per spiegare il fenomeno di imbrunimento del film pittorico in presenza di oli siccativi). Interazione con carboidrati (zuccheri e polisaccaridi). I carboidrati presenti per es. nelle glicoproteine dell’albume, nel miele usato come additivo, nelle gomme naturali impiegate come adesivi e leganti possono attivare reazioni di condensazione con formazione di composti polimerici marroni. Interazione con i pigmenti. Gli ioni metallici dei pigmenti possono catalizzare reazioni di ossidazione di alcuni amminoacidi con formazione di gruppi carbonilici C=O. Il processo può coinvolgere quegli amminoacidi che sono caratterizzati da gruppi funzionali contenenti O, S, N, capaci di coordinare i cationi metallici. Effetto di acidi e basi. Variazioni di pH avvengono, per esempio, in interventi di pulitura con uso di solventi alcalini, oppure a causa di agenti inquinanti. Condizioni di ambiente basico possono verificarsi su applicazioni su intonaco con tecnica ad umido. Il principale effetto di variazione del pH è l’idrolisi dei legami peptidici con indebolimento della struttura polimerica. Oli e grassi

Chimicamente sono degli esteri e appartengono alla classe dei composti organici dei Lipidi I componenti principale dei lipidi sono i trigliceridi e nascono dalla reazione di una molecola di glicerolo con tre molecole di acidi grassi (R-COOH)

Le proprietà chimiche e fisiche dei lipidi dipendono dalla loro composizione in acidi grassi. Gli acidi grassi R-COOH hanno un gruppo R- apolare idrofobico e un gruppo –COOH polare idrofilico I principali acidi grassi presenti negli oli e nei grassi sono:

Nome dell’acido N. di atomi di C N. di doppi

legami

Formula

Laurico 12 0 HOOC(CH2)10CH3

Miristico 14 0 HOOC(CH2)12CH3

Palmitico 16 0 HOOC(CH2)14CH3

Stearico 18 0 HOOC(CH2)16CH3

Oleico 18 1 HOOC(CH2)7CH=CH-(CH2)7-CH3

Linoleico 18 2 HOOC(CH2)7CH=CHCH2CH=CH-(CH2)4-CH3

Linolenico 18 3 HOOC(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH3

Gli acidi grassi linoleico e linolenico sono poli-insaturi Gli Acidi Grassi di Origine Naturale hanno le seguenti caratteristiche 1. Diasteroisomeri Cis 2. Doppi legami non coniugati, intervallati da 2 legami semplici ( -C=C-C-C=C-) 3. Numero pari di atomi di C

Gli oli sono liquidi, i grassi sono solidi.

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GRASSO ANIMALE

OLIO

L’olio di lino, l’olio di papavero e l’olio di noce sono Oli Siccativi Gli oli siccativi si distinguono per la composizione degli acidi grassi ricchi di componenti insaturi. Le proprietà essiccative degli oli dipendono quindi dalla presenza di questi acidi grassi. Acido Oleico (C18:1) Acido Linoleico (C18:2) Acido Linolenico (C18:3) Il processo di essiccamento consiste in un meccanismo di polimerizzazione con formazione di una rete tridimensionale ed e` basato sulla reattività conferita ai trigliceridi dalla presenza dei doppi legami. Il meccanismo di polimerizzazione può avvenire attraverso un processo di auto-ossidazione o attraverso una polimerizzazione ossidativa. L’avvio al processo di polimerizzazione per auto-ossidazione e` determinato dalla reazione dell’ossigeno dell’atmosfera con gli acidi grassi insaturi per formare specie molto reattive (radicali RO• e ROO•) secondo uno schema di reazioni a catena. Anche uno ione metallico può agire da iniziatore attraverso una reazione di ossidoriduzione. La reazione di polimerizzazione ossidativa è dovuta ai radicali ROO • e RO • che sono in grado di attaccare i doppi legami di altre catene di acidi grassi e di legarsi ad esse formando un reticolo attraverso legami a ponte perossidici, R-O-O-R, o eterei, R-O-R. Si possono formare anche legami a ponte C-C per ricombinazione di due radicali R• o per attacco al doppio legame C=C da parte di un radicale R• (in profondità dove c’e` carenza di O2)

Modello schematico di formazione del film polimerico in oli siccativi

Fattori che influenzano il processo siccativo degli oli

Il processo di auto-ossidazione è favorito dalla presenza della luce e dagli ioni metallici:

- Effetto della luce: fotossidazione. la radiazione può essere assorbita da specie fotosensibili che innescano processi di formazione di specie radicaliche. - Presenza di ioni di metalli (per es. Pb, Co, Mn, provenienti, per esempio, dai pigmenti o dall’imprimitura) Anche lo spessore del film per la disponibilità di O2 influenza il processo siccativo. Lavorazione degli oli siccativi per prepolimerizzazione

Si può rendere il film più duraturo e resistente e meno soggetto ad ingiallimento attraverso un processo di prepolimerizzazione per riscaldamento. Olio cotto – la prepolimerizzazione viene effettuata sopra i 100°C per arricchimento in O2 con cinetica di autossidazione più veloce Stand oil – la prepolimerizzazione viene effettuata a circa 300°C in assenza di O2 con reazioni di isomerizzazione cis-trans e coniugazione dei doppi legami Invecchiamento degli oli siccativi

Dall’idrolisi dei legami esterei dei trigliceridi avviene la formazione di gruppi acidi liberi –COO- che formano saponi metallici con gli ioni metallici dei pigmenti presenti

• La presenza di pigmenti diversi influenza il grado del processo di idrolisi.

• L’effetto complessivo della formazione di carbossilati metallici (saponi metallici) consiste nella formazione di un film polianionico stabilizzato da interazioni elettrostatiche.

• Aumenta il grado di acidità del film all’aumentare dei gruppi acidi che si formano per idrolisi

• Il film pittorico si arricchisce di una componente mobile.

Conseguenze dovute all’aumento dell’acidità del film per effetto dell’idrolisi nei trigliceridi :

• Maggiore sensibilità all’acqua con aumento dei processi di degrado per idrolisi.

• Maggiore sensibilità ai solventi polari usati in operazioni di pulitura Degrado del film pittorico

• Perdita di coesione ed adesione del film pittorico per effetto di: -idrolisi e scissione ossidativa dei legami del reticolo polimerico -diffusione ed allontanamento dei prodotti molecolari liberatisi dalla rottura delle maglie del reticolo polimerico. -modificazioni meccaniche che avvengono nel tempo (per es. rigonfiamento degli stati pittorici, deformazioni del supporto, movimento dei substrati, etc.)

• Perdita del potere coprente (cambiamento dell’indice di rifrazione)

• Ingiallimento. Fenomeno tipico delle pitture ad olio non ancora ben compreso. Il grado di ingiallimento dipende da molteplici fattori: presenza di particolari pigmenti, presenza di siccativi, grado di umidità e di esposizione alla luce, tipo di olio, grado di purezza e trattamenti subiti. I possibili fattori che causano l’ingiallimento degli oli sono: a) Formazione di gruppi funzionali cromofori da processi di ossidazione degli oli, quali dichetoni coniugati e polieni coniugati; b) Reazione del film con contaminanti ambientali contenenti azoto (ammine e NH3) che portano alla formazione di prodotti cromofori; c) Presenza di contaminanti non ben definiti che intervengono nei processi ossidativi e formano prodotti all’origine dell’ingiallimento. In generale il buio favorisce l’ingiallimento, mentre la luce lo fa regredire. La luce, infatti, ha l’effetto di decomporre le specie instabili cromofore.

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Olio di lino

È un prodotto puro vegetale ottenuto dalla spremitura a pressione dai semi di lino. Dall'odore caratteristico, l' olio di lino è fortemente siccativo a contatto con l'aria. Sia il tipo cotto che il crudo, trovano impiego nel restauro dei manufatti lignei come impregnati. L’olio di lino crudo è più lento da asciugare e forma una leggera pellicola superficiale, mentre quello cotto asciuga più rapidamente e non forma pellicola, ma dal punto di vista della protezione del legno si ottengono uguali risultati. L' olio di lino cotto viene sottoposto ad una doppia cottura che garantisce una maggiore resistenza agli agenti atmosferici ed una essiccazione più rapida. Trova impiego nel restauro pittorico come diluente per le vernici ad olio. L’olio di lino raffinato contiene circa il 20 % di acido linoleico ed il 50 % di acido linolenico e perciò essicca (polimerizza) molto rapidamente. La pellicola tende però ad ingiallire e quindi nei colori bianchi l’olio di lino viene sostituito, anche in parte, dall’olio di papavero o vinacciolo che, contenendo poco acido linolenico (circa 5%), non ingialliscono anche se essiccano più lentamente. L’olio di lino ha caratteristiche di resistenza, coesione ed elasticità. Riscaldando l’olio di lino a 240 °C, per circa 40 ore, in un’atmosfera di azoto o altro gas inerte si ottiene lo Standolio o olio di lino polimerizzato. In queste condizioni si ha una polimerizzazione dell’olio in funzione della durata della cottura. Lo standolio presenta una viscosità simile a quella del miele, un ottimo potere disperdente dei pigmenti ed un tempo di essiccazione inferiore a quello dell’olio di lino crudo. Applicazione dell' olio di lino cotto nel restauro ligneo

L'olio di lino cotto è un prodotto ideale per trattare il legno ed aumentare la pennellabilità delle vernici oliosintetiche. Trattamento del legno: sul legno grezzo e asciutto, applicare una mano di olio di lino cotto diluito in acquaragia in rapporto di 1/1. Applicare a pennello o a tampone strofinando accuratamente per farlo penetrare nelle fibre del legno. Ad asciugatura avvenuta si può applicare della cera in pasta o altra finitura trasparente. Si usa su tutti i legni ma preferibilmente su quelli chiari per scurirli leggermente. Additivo per prodotti oliosintetici: Aggiungere olio di lino cotto a smalti, flattings e fondi oliosintetici al fine di migliorare la pennellabilità, la resa, la distenzione e l'aderenza. Utilizzare acquaragia o diluente nitro per pulire gli attrezzi e per rimuovere eventuali macchi di prodotto. Olio paglierino

Si tratta di un olio di origine vegetale che trova impiego nella lucidatura a stoppino del legno e grazie alla sua buona penetrazione è ottimo per pulire, lucidare o rigenerare il legno come nel caso di restauro di mobili antichi. Il tipo rosso è da preferire per il trattamento delle vecchie pavimentazioni in mattonelle rosse e dove il legno necessiti di un ripristino del colore. Impieghi dell'olio paglierino nel restauro:

1) In fase di pulitura del mobile va a costituire assieme ad alcool ed essenza di trementina la soluzione triplice. 2) Dopo la sverniciatura, spesso accade che il legno si mostra sfibrato anche per le condizioni ambientali in cui è stato tenuto. L'olio paglierino può essere efficacemente usato per ravvivare e "nutrire" il legno. 3) È anche usato come mezzo per scurire il legno che assumerà tonalità calde e piacevoli. Il livello di scuro raggiunto dipende dalla qualità del legno, ed è bene fare sempre una prova in un angolo nascosto, anche perché l'operazione di oliatura non è reversibile. Dopo aver passato l'olio è bene aspettare almeno un giorno per dargli il tempo di essere assorbito, ed in seguito, prima di intervenire con altri prodotti, è bene passare la superficie trattata con lana d'acciaio e un panno asciutto per togliere l' olio in eccesso, non assorbito dal legno. 4) Viene impiegato nella lucidatura a tampone svolgendo un doppio ruolo: da un lato lubrifica il tampone permettendo un più facile scorrimento sul legno, dall'altro contribuisce a conferire lucentezza al legno. Occorre comunque usarlo con parsimonia, in quanto se usato in eccesso ostacola l'assorbimento della gommalacca; non bisogna infatti dimenticare che il lucido dell' olio ha breve durata, mentre una bella lucidatura dipende dalla paziente applicazione di vari strati di gommalacca con il tampone. 5) Per togliere le puntinature di turapori che restano nei pori del legno di mogano, soprattutto nei mobili inglesi, dopo averli sverniciati (lavorare le superfici del mobile con lana d'acciaio e contemporaneamente

con del cotone bagnato di olio paglierino. Fare attenzione al fatto che, oltre a togliere i puntini nei pori, l'olio scurisce il legno o come minimo lo ravviva. 6) Come lubrificante della pietra per affilare gli scalpelli (se si vuole che sia meno abrasiva, altrimenti usare l'acqua). Glicerina

La glicerina è in liquido viscoso incolore, inodore e dal sapore dolciastro. Si scioglie bene sia in acqua che in alcool, mentre è insolubile negli eteri e in molti altri composti organici. E’ un prodotto stabile alle normali condizioni, ma essendo altamente igroscopica (assorbe l'umidità) si consiglia di conservarla in contenitori ben chiusi. Impieghi della glicerina nel restauro: è un utile solvente, perché scioglie la maggior parte delle sostanze solubili in acqua e anche ossidi metallici. Può essere usata anche come lubrificante e come ammorbidente per tessuti e cuoio. E’ usata per rendere più lento il prosciugo dei colori sulla tavolozza. E’ utile, ma va usata in piccole quantità perché altrimenti scurisce i colori. Soltanto la tempera alla chiara d’uovo non è alterata dalla glicerina. Si può aggiungere un poco di glicerina alle imprimiture per renderle più flessibili. La glicerina miscelata con acqua (con la quale si combina perfettamente), può essere utilizzata per ammorbidire le tele rese rigide dall'inopportuna applicazione di colle. Miscelata con alcool (in rapporto di 1:1), può essere fatta penetrare nel film pittorico per rendere più flessibili gli strati di colore irrigiditi dal tempo. Applicazione della glicerina. La glicerina può essere applicata pura o previa miscelazione con acqua o alcool. Per comporre la miscela con alcool, mettere una parte di glicerina in una boccetta, aggiungendo un po’ alla volta altrettanto di alcool, scuotendo molto e aspettando alcune ore tra un versamento e l'altro. Continuando lo scuotimento per più volte al giorno, alla fine i due composti si combineranno. Carboidrati

I glucidi (o zuccheri, o saccaridi) sono composti chimici detti anche carboidrati o idrati di carbonio in quanto i più semplici hanno un rapporto idrogeno ossigeno simile a quello dell'acqua: (CH2O)n. Tutti i glucidi sono solidi a temperatura ambiente. Uno dei carboidrati più semplici e il glucosio (C6H12O6). E’ un monosaccaride. E’ il composto organico più diffuso in natura, sia libero sia sotto forma di polimeri. È uno dei carboidrati più importanti ed è usato come fonte di energia sia dagli animali che dalle piante. Il glucosio è il principale prodotto della fotosintesi ed è il combustibile della respirazione. I monosaccaridi danno luogo ai disaccaridi attraverso una reazione che porta alla formazione di un legame glucosidico (reazione fra due gruppi ossidrilici con eliminazione di acqua:

Una molecola di glucosio ed una di fruttosio unite da un legame glicosidico formano una molecola di saccarosio, il comune zucchero da tavola.

Attraverso il legame glucosidico si possono formare catene polimeriche: i polisaccaridi. L'amido, la cellulosa ed il glicogeno sono polimeri del glucosio e vengono generalmente classificati come polisaccaridi. I polisaccaridi sono i carboidrati più abbondanti; essi si trovano comunemente nelle piante dove costituiscono

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dal 50 al 90% del loro peso secco. Negli animali si trovano in quantità minori, ma la loro presenza è essenziale. Un polisaccaride, come dice il nome, è costituito da un gran numero di monosaccaridi legati insieme per formare molecole grandi e complesse. Poiché il loro peso molecolare è molto variabile, per la maggior parte dei polisaccaridi è impossibile fissare un peso o una formula. Il loro peso molecolare può variare da decine di migliaia a valori che superano il milione di Dalton (1 Dalton = 1 uma=1,660·10-27 Kg). Le proprietà dei polisaccaridi sono, per molti aspetti, il contrario di quelle che caratterizzano gli altri carboidrati. Essi, per esempio, sono quasi insolubili in acqua e ciò dipende dal fatto che le grosse molecole dei polisaccaridi si idratano solo in superficie e in maniera insufficiente a permettere la loro solubilizzazione.

Degrado dei carboidrati I Carboidrati subiscono attacco biologico da parte di funghi e batteri. Sono sensibili all’acqua, specie in ambiente acido. Il legame etereo subisce l’idrolisi (rottura dei legami glucosidici). Sono sensibili alla luce con formazione di radicali in grado di innescare reazioni di idrolisi e di ossidazione. Fra i polisaccaridi troviamo l’Amido, la Cellulosa e le Gomme vegetali

Amido

E’ un polisaccaride ottenuto da centinaia di unità di glucosio legate insieme. E’ composto da due diversi polisaccaridi: amilosio e amilopectina. Nell’amilosio le molecole di glucosio sono legate linearmente, con un grado di polimerizzazione di circa 200 (C6H10O5)200. Nell’amilopectina le molecole di glucosio sono legate in catene ramificate, con un grado di polimerizzazione di circa 1000 (C6H10O5)1000. L’amilosio è solubile in acqua mentre l’amilopectina non lo è. In acqua bollente si forma un gel molto denso con buone proprietà adesive: colla di farina e colla d’amido. Per parziale idrolisi a temperature superiori a 100°C si ottengono le destrine, più solubili, usate qualche volta in miscela con gomme vegetali come leganti. Cellulosa

E’ un polisaccaride altamente ordinato, insolubile, con una struttura semicristallina, contenente fino a 10.000 molecole di glucosio unite da legami 1,4 ß-glucosidici in lunghissime catene lineari a maglie. Le catene, unite tra loro da legami idrogeno, formano strutture a fasci dette micelle. 10-20 micelle sono unite a formare micro fibrille. Le microfibrille si attorcigliano come i fili di una corda e formano macrofibrille che costituiscono un sistema di fibre intrecciate tra loro su diversi piani. Non è solubile in acqua ma la assorbe molto bene.

Gomme vegetali: sono essudati vegetali amorfi, di natura polisaccaride solubili o rigonfiabili in acqua. Vengono impiegati come adesivi per la carta e soprattutto come leganti, specie nella pittura su carta per colori ad acqua ed inchiostri; in particolare sono state molto apprezzate come leganti in codici miniati per la brillantezza cromatica conferita ai pigmenti. Gomma arabica La gomma arabica o gomma acacia è la resina essudata dagli alberi Acacia Senegal. E’ una gomma vegetale. Si ottiene incidendo il tronco o i rami della pianta. Si formano delle gocce che all’aria rapprendono e induriscono. Si presenta come una sostanza vetrosa di colore giallo bruno. E’ disponibile in perle o in polvere. Consiste principalmente di una miscela complessa (arabinosio, galattosio, ramnosio e acido glucuronico) di polisaccaridi ad alto peso molecolare ( P.M. 250.000-300.000) e i loro sali di calcio, magnesio e potassio, e glicoproteine che le conferiscono una delle sue proprietà più importanti: la completa edibilità. E’ solubile in acqua. Utilizzata come legante per la preparazione dei colori nella pittura. L'effetto agglutinante (legante) della Gomma Arabica viene sfruttato da tempo immemorabile per la preparazione di pitture a guazzo, all'acquerello, nei colori a pastello e in altri materiali da disegno come il carboncino quadrato e la sanguigna. Gomma Adragante

E’ un polisaccaride naturale. Trasuda dalle fenditure dei rami di alcune specie di astragalo (Astragalus tragacantha) presenti in Grecia, in Iran e in Turchia. Di colore bianco, è inodore, insapore e insolubile nell’acqua nella quale rigonfia formando una massa gelatinosa. E’ edibile. E’ utilizzata per fare i pastelli. Il pigmento viene disperso in una soluzione al 3-5% di gomma adragante. Ottenuto un impasto denso e omogeneo, si mescola con argilla e, dopo pressatura in uno stampo, viene essiccata in forno. Sostanze Protettive

Le Sostanze Protettive sono sostanze filmogene trasparenti stese sulla superficie di un manufatto con la funzione primaria di preservarlo dal contatto con l’ambiente: depositi di polvere,azione ossidante dell’aria e della luce, impermeabilità. Le cere sono fra i migliori agenti protettivi. I composti costitutivi le cere hanno la caratteristica di possedere essenzialmente legami saturi. Sono quindi molto stabili. Non hanno infatti proprietà polimeriche, sono inerti chimicamente e sono idrorepellenti. La solubilità` in diversi solventi organici (aromatici, cloroformio, eteri, chetoni) fa si che l’applicazione delle cere sia totalmente reversibile. Hanno tuttavia un debole potere adesivo per il basso punto di fusione (60°C-100°C). Le sostanze cerose sono costituite da una miscela di

composti organici (esteri, alcoli, acidi grassi, idrocarburi) con lunga catena alchilica (da 12 a 38 atomi di carbonio). Le Cere possono essere naturali o di sintesi. Le Cere naturali possono essere animali (Cera d’api e cera cinese, cera di gommalacca, lanolina) o vegetali (Cera carnauba, cera giapponese) o fossili (Ceresina, paraffina) Le Cere artificiali sono microcristalline (Cere commerciali: Multiwax e Cosmolloid) La cera d'api ha la seguente composizione %

componente % componente % componente %

idrocarburi 14 triesteri 3 acidi 12

monoesteri 35 Idrossi monoesteri 4 alcoli 1

diesteri 14 Idrossi poliesteri 8 altro 9

La cera d'api vergine si presenta in pani di colore variabile che vanno dal giallo chiaro al bruno e si riscontra la sua presenza nelle più svariate ricette per il restauro di opere d'arte. Viene infatti impiegata nella lucidatura, verniciatura, stuccatura, foderatura, stesura del colore, eccetera.

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La cera d'api in pani è utilizzata per la preparazione della cera a caldo (encausto) secondo le ricette tradizionali. Per migliorarne le caratteristiche di resistenza e lucidabilità, la cera d'api viene unita alla cera carnauba, pregiata cera vegetale. Preparazione dell'encausto con cera d'api vergine:

L'impiego principale della cera d'api consiste nel proteggere ("encausto") i mobili dalla polvere e dall'umidità, conferendo ad essi un aspetto lucido che valorizza la vena del legno. Come si fa l'encausto: basta acquistare cera d'api vergine, cera di Carnauba che serve per dare brillantezza ed essenza di trementina per far acquistare alla cera aspetto pastoso. Si procede così: riscaldare a bagnomaria un pentolino contenente circa 120 gr. di cera d'api ridotti in piccoli pezzi, ai quali sono stati aggiunti 80 gr. di cera carnauba. Quando la cera è liquida si aggiungono 80 cl. di trementina dopo aver tolto l'impasto liquido dal fuoco, si rimette sul fuoco per un po' e si mescola ancora a fuoco lento. La concentrazione suggerita non deve essere intesa come assoluta. In termini di massima legni duri richiedono un prodotto più diluito, mentre i legni teneri si lucidano con un prodotto più concentrato. Può insegnare solo l'esperienza. Naturalmente potete e dovete fare alcune prove per valutare la concentrazione migliore. E' meglio se effettuate la diluizione utilizzando un fornellino elettrico per non incorrere in problemi con la trementina (altamente infiammabile). La trementina non deve assolutamente schizzare sul fuoco. Quando l'impasto è omogeneo togliete dal fuoco e versatelo con cautela in vasi di vetro e attendete che si raffreddi. A questo punto potete chiudere i contenitori ermeticamente e conservarli al buio. Questa cera dovrà essere riscaldata tutte le volte prima dell'applicazione. Ecco come applicare la cera: si cosparge con un pennello piatto la cera fluida sulla superficie da trattare (un po' per volta). Dopo averla lasciata agire per un po' si prende un panno (caldo) e si strofina energicamente fino a quando comincia ad apparire la lucentezza propria di questa lucidatura. Ricordate che un mobile lucidato a cera perde facilmente la sua brillantezza perché la cera, a causa dello sfregamento, del tempo, ecc. si consuma, per cui è necessario provvedere ogni tanto ad un rinvigorimento del mobile con un'altra lucidatura. Vernici Le Vernici sono dei preparati che svolgono allo stesso tempo funzioni protettive e funzioni estetiche volte al miglioramento delle proprietà ottiche della superficie (brillantezza e saturazione del colore e lucentezza). Per preparare le vernici si usano in modo diffuso di resine naturali.

Preparazione di Vernici

Vernici a olio ( vernici grasse): il metodo antico per la preparazione di vernici consiste nel riscaldare la resina in oli siccativi (di lino o di noce) allo scopo di scioglierle e fluidificarle per renderle cosi adatte alla stesura. Le vernici cosi preparate si asciugano per effetto di polimerizzazione dell’olio diventando rapidamente insolubili. Tendono ad ingiallire con il tempo. Vernici a spirito: diffuse a partire dal XVI secolo, venivano preparate usando un solvente organico (essenza di trementina) per scioglierle e procedere con la stesura. All’evaporazione del solvente, si forma un film sottile ed elastico che rimane reversibile, cioè in principio rimovibile ad opera dello stesso solvente usato per la stesura. Le Resine naturali sono essudati di piante o prodotti di secrezione di insetti e hanno proprietà filmogene, adesive e idrorepellenti. Sono trasparenti, solubili in solventi organici, solide a T ambiente con struttura amorfa e hanno una composizione chimica molto complessa. Possono essere descritte come miscele complesse di composti terpenici.

I composti terpenici possono essere considerati come unione di più unità di isoprene (molecola con 5 atomi di C) arricchiti da gruppi funzionali diversi. Monoterpenoidi: 10 atomi di C; Sesquiterpenoidi 15 atomi di C; Diterpenoidi: 20 atomi di C; Triterpenoidi: 30 atomi di C.

Resine fossili e naturali

Le Resine fossili sono molto dure, non solubili, e con alto punto di fusione (>180°C). Fra queste troviamo l’ambra. Per ambra si intende una qualsiasi resina fossile, e le sue varietà vengono identificate secondo la provenienza geografica. L'ambra è emessa dalle conifere sotto forma di resina, che successivamente con il tempo è fossilizzata: è traslucida, di colore che può variare dal giallo al rossiccio, al bruno.

Le resine naturali possono avere origine vegetale o animale

Resine Vegetali. Sono diterpenoidi e triterpenoidi, molecole policicliche caratterizzate da un basso grado di insaturazione e possono contenere fino a 3 atomi di Ossigeno in forma di gruppi funzionali carbossilici, carbonilici e alcolici. Resine diterpeniche Copali (conifere - auracariaceae): resine molto dure per la tendenza a polimerizzare grazie a una ricca componente di composti con legami insaturi coniugati. Resine (conifere - pinaceae): resina di pino, colofonia, trementina di strasburgo, trementina veneta. Sono caratterizzate dagli acidi di terpenici: Acidi abietadienici, Acidi pimaradienici. Gomma Copale Manila

Resina proveniente dalla fossilizzazione più o meno antica della pianta “Vateria Indica L”. Si presenta in masse resinose di varie grandezze, con superfici raggrinzite di colore più o meno scuro. Ha un punto di fusione compreso tra 103°C e 120°C. È solubile in alcool ed insolubile nei comuni solventi. Preparazione della gomma Copale Manila: la gomma Copale Manila è solubile in alcool con gradazione superiore a 94°. La soluzione ottenuta viene mescolata ad altre resine e vernici per la preparazione di collanti, mastici, vernici per legno e come antichizzante per cornici, mobili, ecc Colofonia

E’ il residuo che si ottiene con la distillazione della trementina di pino di specie diverse. La colofonia si presenta in forma di massa resinosa trasparente, più o meno ambrata, contenente più del 90% di acidi resinici isomorfi, tra cui l'acido abietico. E’ una resina vegetale gialla solida, trasparente, residuo della distillazione delle trementine (resine di conifere), nota in commercio anche con il nome di pece greca. Si presenta in forma di massa resinosa trasparente, più o meno ambrata, e viene utilizzata nella fabbricazione di vernici, saponi, adesivi, pece da calafataggio, lubrificanti, inchiostri, ceralacca, per isolamenti elettrici, come disossidante nella saldatura a stagno e nell'industria tessile per ottenere stoffe non sgualcibili, linoleum. Viene inoltre utilizzata per ottenere l'attrito dell'archetto sulle corde degli strumenti ad arco. Nell'antichità veniva utilizzata per fabbricare le maschere teatrali. Caratteristiche: peso specifico variabile da 1.045 a 1.108, punto di fusione da 70° a 135° a seconda delle preparazioni e dei tipi impiegati. Tutte rammolliscono a circa 70°; sono completamente solubili nell'alcool, etere, acetone, benzolo, cloroformio, essenza di trementina ecc. Preparazione della colofonia: la colofonia và fatta sciogliere in apposito solvente (alcool, etere, acetone, benzolo, cloroformio, essenza di trementina ecc.) in una percentuale variabile dal tipo di impiego che se ne deve fare. Sandracca

La sandracca è una resina naturale ricavata dell’arbusto del Juniperus comunis (Conifere - Cupressaceae). È una resina simile alla gommalacca, ma molto più chiara, e viene utilizzata come vernice finale per i mobili laccati, per preparare

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fissativi per pastello, tempera o come additivo per vernici. Con questa resina si ottiene un film di elevata lucentezza e di buona adesione che trova applicazione anche negli acquarelli, nelle vernici per metalli, carta e legno. La sandracca può anche essere utilizzata come sostitutivo della gommalacca dato dalla necessità di avere una finitura che non alteri il colore delle laccature, soprattutto chiare. Preparazione della sandracca: la sandracca si scioglie in alcool con gradazione superiore a 94°, nella proporzione di 200 gr. per litro. E' molto brillante ma tende con il tempo a sfarinare. Per evitarlo occorre aggiungere in sede di preparazione della trementina veneta (non essenza di trementina) che conferisce maggiore elasticità alla superficie ed evita lo sfarinamento dovuto all'invecchiamento della pellicola. E' inoltre solubile nell'etere, nell'acetone e, dopo la fusione a circa 130-140 °C, anche in essenza di trementina. Trementina

E’ una resina naturale oleosa che cola dai tronchi del Pino (pinux) e del Larice (larix), composta principalmente da terpene, pinene e acido abietico. E’ conosciuta anche come essenza grassa e si presenta come un fluido di colore ambrato molto vischioso ed elastico. La Trementina contiene circa il 20% di essenza di trementina (olio essenziale) e l’80% di Colofonia. Distillando la trementina si ottiene l'essenza (essenza di trementina o acqua ragia), liquido incolore o paglierino (p. ebollizione 155 °C) formato soprattutto da pinene, idrocarburo insaturo con anelli aromatici, con ottimo potere solvente per vernici, colori, resine. La Trementina Veneta (estratta dal Larice) è utilizzata nelle varie formulazioni di collette per migliorarne l’elasticità. Il suo uso pittorico è prevalentemente relativo alla preparazione di medium per la pittura ad olio per aumentare la lucentezza e l’elasticità del film e per le vernici. Preparazione della Trementina Veneta: E’ un liquido molto denso, dal gradevole odore di resina, ma per essere utilizzato ha bisogno di essere reso più fluido. Ecco come si fa. Si prende la boccetta o il barattolo in cui c’è il liquido e lo si mette in una pentola con un quantitativo d’acqua tale da giungere fino ad un terzo della boccetta. Si mette il pentolino sul fuoco con fiamma bassa e si aspetta che l’acqua diventi ben calda. Quando l’acqua è calda potete togliere la boccetta e vedrete che il liquido è divenuto molto più fluido. Prendete un bicchiere, se possibile di metallo, e versateci un cucchiaio di trementina veneta, poi aggiungete della essenza di trementina di ottima qualità fino a riempire abbastanza il bicchiere. Mettetelo a bagnomaria, come avete fatto per far sciogliere la trementina veneta, e affinché si fondano bene i due elementi mescolateli con un bastoncino. Fate freddare il tutto e poi versatelo in una boccetta o barattolo vuoto e chiudete bene, non troppo forte altrimenti sarà difficile riaprirlo se non lo adoperate frequentemente. Ogni volta che vi servirà, potrete togliere dal barattolo un cucchiaino di questa vernice. Se doveste trovare difficoltà nel riaprire la bottiglia, che non usate da tempo, mettetela a testa in giù in acqua calda, ma non bollente, per uno o due minuti. Resine triterpeniche

La resina dammar e la mastice sono resine composte da triterpeni tetraciclici e pentaciclici e da una frazione polimerica (con alto peso molecolare). Gomma Damar

E’ originaria di Sumatra e Borneo (Indonesia). E’ l'essudazione solidificata degli alberi Damar e si presenta in granuli di colore giallo-avorio pallido, facilmente friabili e dall'odore piacevole. Nel campo del restauro e dell'arte è usata notoriamente nella fabbricazioni di vernici finali per proteggere i dipinti, miscelandola con essenza di trementina, olio di lino crudo, ecc. Preparazione della Gomma Damar: la gomma Damar è solubile in White Spirit, solventi aromatici e trementina. Per ottenere una vernice più trasparente è opportuno sciogliere la resina in solventi tiepidi. Aggiungendo alcool si provoca la precipitazione dei residui cerosi (ca. 15%) contenuti nella resina. La Damar ha una buon potere adesivo ed una bassa acidità. Mastice. La Gomma Mastice di Chios è una resina naturale che fuoriesce spontaneamente o per incisione dal “Pistachia Lentiscus” che cresce nell’isola di Chios in Grecia.

Si presenta sotto forma di lacrime arrotondate, di colore giallo chiaro, brillante e trasparente e si rammollisce verso gli 80°C e fonde fra 105°C e 120°C. È insolubile in acqua e solubile negli idrocarburi aromatici, in essenza di Trementina e parzialmente in alcool. Per le sue qualità di trasparenza e brillantezza, viene solitamente utilizzata in pittura per la preparazione di colori e vernici di altissima qualità estremamente trasparenti, brillanti, non ingiallenti e removibili. Preparazione dei colori con Mastice di Chios: è necessario sciogliere le perle di Mastice di Chios in idrocarburi aromatici e mescolare con pigmenti puri. Così facendo si otterranno colori per il restauro pittorico di estrema brillantezza, non ingiallenti e sopratutto removibili. Altre resine La gomma benzoe (benzoino)

E’ una resina pregiata, costituita da benzoato di coniferile, acido benzoico, benzoato di cinnamile e vanillina. Usata nella verniciatura di mobili d'antiquariato. Nella lucidatura a tampone, il benzoino, aggiunto alla gommalacca in piccole percentuali, dona un'elevata brillantezza e ne migliora la scorrevolezza. La gomma benzoe è quindi indispensabile per raggiungere il sommo grado di finitura caratteristico. Preparazione ed applicazione del benzoino Al termine del lavoro di lucidatura, si versa all'interno del tampone finale qualche goccia di soluzione così preparata: 40 gr di benzoino sciolto in un litro di alcool. Altri preferiscono sciogliere direttamente il benzoino assieme alla gommalacca (gr. 250 in un litro di alcool etilico a 99,9° e poi aggiunta alla gommalacca). La gomma benzoe rientra in molti altre ricette; ricordiamo la verniciatura ad encausto. Nota anche come resina aromatizzante, insieme all'incenso, sandracca ecc. Gomma Elemi Manila

Oleoresina naturale ricavata da varie specie di piante come le “Burseracee”. Si presenta in masse semisolide, appiccicose, di colore grigio giallastro. È solubile in alcool a caldo, etere, cloroformio e idrocarburi aromatici. La Gomma Elemi Manila è compatibile con oli, cere e molte altre resine e dona alle vernici una migliore flessibilità, adesione, brillantezza e plasticità. Resine animali

Gommalacca

La gommalacca è una sostanza resinosa naturale prodotta da punture dell’insetto Kerria lacca su alberi orientali quali Ficus Religiosa o Ficus Indica. La resina che da essi trasuda avvolge gli insetti appropriandosi del loro colore e di alcune loro sostanze. Attraverso un lungo processo di lavorazione e depurazione si ottengono queste scaglie di colore bruno dorato che vengono poi utilizzate per la finitura a tampone di mobili e superfici lignee in genere. E’ un polimero naturale ed ha una composizione chimica simile a quella dei polimeri sintetici. E’ quindi considerata una plastica naturale. E’ insolubile in acqua, mentre è solubile in alcol con gradazione maggiore di 94° e in una soluzione alcalina con ammoniaca, borace, carbonato di sodio, e idrossido di sodio. Una buona qualità di gommalacca la si può riconoscere dalle scaglie grandi di colore chiaro e dalla scarsa quantità di residuo che lascia quando arriva alla completa soluzione. Essa dona alla superficie, un aspetto di particolare lucentezza che al tatto risulta asciutto e vellutato; inoltre, evidenzia le venature e le marezzature del legno dando un particolare effetto estetico. Essendo commestibile, la gommalacca è stata usata come agente lucidante per pillole e caramelle. A questo fine, è classificata come additivo alimentare con il numero E904. Viene ancora usata come rivestimento della frutta per impedirne il deperimento dopo la raccolta. Preparazione della gommalacca: in un recipiente introdurre gr. 150-200 di gommalacca in scaglie, ricoprirla con un litro di alcool etilico con gradazione a 94° (meglio se con gradazione a 99,9°).

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Dopo aver ben chiuso il recipiente occorre attendere che la gommalacca si sciolga completamente. Per questo occorre lasciare riposare il recipiente per una giornata. Al termine delle 24 ore, occorre filtrare il contenuto travasandolo in una bottiglia di vetro per poterla conservare. Per filtrarlo si può usare una vecchia calza di nylon da donna messa sopra ad un imbuto. Quando si è riempita la bottiglia, la si chiude con un turacciolo di sughero. Riposta così in un luogo fresco e buio, può durare anche fino ad un anno. La si può usare anche subito. Quando la si va ad usare, conviene filtrarla nuovamente. Non esistono regole fisse per quello che riguarda la concentrazione della resina perché dipende dalla fase di procedimento in cui la vernice viene usata. In linea di massima per la verniciatura a tampone si sciolgono 100 gr. di gommalacca in 1 lit. di alcool. La vernice così preparata potrà essere colorata usando aneline all'alcool. Concentrazione della gommalacca: la quantità di gommalacca da far sciogliere in alcool dipende dal tipo di applicazione: • Chiusura dei pori: 100 gr. in 2 litri di alcool • Lucidatura: 100 gr. in 1 litro di alcool • Brillantatura: 100 gr. in 2 litri di alcool Preparazione del tampone: il tampone è costituito da un cuscinetto, ottenuto con una pezzuola di lana non colorata che ne costituisce "l'anima", avvolta in una tela bianca di cotone e lino, il tessuto usato per fare le lenzuola ai tempi della nonna. La grandezza del tampone, dipende dalla superficie che si deve lucidare. Sarà più piccolo per superfici intagliate o piccole fasce e frontalini di cassetti, più grande per piani di tavolo o di comò. In fase di lucidatura la gommalacca la si versa in una ciotola larga in modo da poter immergervi completamente la pezzuola di lana. Una volta inzuppata bene, la si strizza con una mano, mentre nell'altra si tiene aperto il telo di lino. Quando la pezzuola di lana e ben strizzata la si mette al centro del telo di lino e si raccolgono i quattro lembi torcendoli ottenendo così il tampone pronto per l'uso Gommalacca decerata purissima in scaglie, sbiancata e depurata dalle sostanze coloranti, per soddisfare particolari esigenze di restauro o impieghi su legni chiari. Impiegata sopratutto per la finitura del legno e come vernice finale per fissare la foglia d'oro. Rispetto alla gommalacca comune (di colore ambrato), la gommalacca decerata risulta, una volta applicata, completamente trasparente. Preparazione della gommalacca decerata: versare in un recipiente 150-200 gr. di gommalacca decerata in scaglie e ricoprirla con un litro di alcool etilico denaturato con gradazione uguale o superiore a 94° (per ottenere migliori risultati di trasparenza sarebbe consigliabile sciogliere le scaglie di gommalacca decerata in soluzione alcolica incolore). Dopo aver chiuso il recipiente, occorre attendere che la gommalacca si sciolga completamente. Solitamente sono necessarie dalle 6 alle 12 ore, in funzione della temperatura esterna. A scioglimento avvenuto, si consiglia di filtrare la soluzione ottenuta travasandola in una bottiglia di vetro per poterla conservare. Come filtro può essere usata una vecchia calza di nylon da donna messa sopra ad un imbuto. Essenza di petrolio (Ragia minerale) Frazione della distillazione (150-250 °C) del petrolio ed è formata per circa 85% da idrocarburi alifatici e 15% da aromatici. Ottimo potere solvente per grassi, cere e molte resine naturali, ma è molto meno irritante e nociva dell’essenza di trementina ed è per questo che la sta gradualmente sostituendo nei suoi usi. La ragia minerale può essere sottoposta a distillazione per l’eliminazione delle componenti aromatiche e successivo processo di ramificazione (reforming). Il prodotto diventa inodore e completamente innocuo per l’organismo, conservando un buon potere solvente per grassi e cere ma, essendo privo di idrocarburi aromatici, non per resine naturali o sintetiche. Viene per queste impiegato solo come diluente ( i diluenti, servono ad aumentare il volume della pittura per rendere più semplice l’applicazione o a pennello o con altra tecnica e vengono aggiunti al momento dell'uso), ma non come solvente (i solventi hanno lo scopo di rendere più fluido il filmogeno e gli altri componenti della pittura. Sono sostanze liquide in grado di sciogliere altre sostanze solide, liquide o gassose. Possono essere polari (es. acqua) od apolari (es. pentano,

benzene). I solventi impiegati nelle pitture sono: l’essenza di trementina, l’essenza di petrolio, l’alcol etilico).

Coloranti.

Un colorante è una miscela di uno o più composti chimici organici, naturali o artificiali in grado di impartire colorazione a un substrato che può essere carta, pelle, tessuto, ecc. Come è noto, le fibre naturali (seta, cotone, lana) sono prive di colorazione. L’uomo cominciò a colorare le fibre sfruttando coloranti naturali ottenuti da vegetali (carote, spinaci..) o minerali ( ossidi di ferro,..). L’industria dei coloranti (prima vera industria chimica “organica”) nacque nel 1800 dall’esigenza di impartire colorazione agli oggetti in modo sistematico. Il colorante può agire in vario modo, ma solitamente viene trattenuto dal substrato attraverso la formazione di LEGAMI CHIMICI (legami di coordinazione) o di INTERAZIONI DEBOLI (legami idrogeno, dipolo-dipolo). La colorazione di un tessuto avviene quando sul substrato e sul colorante sono presenti gruppi chimici in grado di interagire: ad esempio un gruppo COOH e un gruppo NH2 reagiscono per formare un legame ammidico.

Per capire come un colorante possa legarsi a una fibra occorre innanzitutto conoscere la formula chimica e la struttura della fibra stessa.

Fibre vegetali. Sono fibre cellulosiche: Cotone, Lino, Canapa

COTONE: viene ricavato dalle piante del cotone. E’ formato essenzialmente da cellulosa, un polimero del glucosio. LINO: è una fibra vegetale composita ricavata dal Linum usitatissimum composta per circa il 70% da cellulosa. I gruppi ossidrilici presenti nella catena polisaccaridica consentono la formazione di legami idrogeno o di legami di coordinazione (con ioni metallici)

Fibre animali. Sono fibre proteiche: Seta, Lana. SETA: si ottiene dal fluido secreto dalle ghiandole di ragni e insetti. Chimicamente è un polipeptide, cioè un polimero formato da amminoacidi. Catene parallele instaurano legami di idrogeno intermolecolari. LANA: Si ottiene come tutti sanno dalle pecore. Chimicamente è un polipeptide come la seta, ma formato con una diversa distribuzione di amminoacidi. I gruppi acidi e basici presenti permettono la formazione di legami salini.

L’alizarina, nel processo di tintura, si fissa alla fibra vegetale (cellulosa) attraverso la formazione di legami a “ponte” con l’alluminio che funge da mordente.

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Legno

La composizione del legno è dominata da tre gruppi di macromolecole: la cellulosa (40-45%) e l’emicellulosa (20-30%) che sono polisaccaridi, cioè polimeri composti da zuccheri, e la lignina (20-30%) che è un polimero composto da unità di alcol cinnamico. Il legno tende a degradarsi nel tempo, perdendo cellulosa e arricchendo in proporzione la percentuale di lignina, in modo che il rapporto tra carbonio e ossigeno può essere messo in relazione con l’età del legno in quanto la lignina è più ricca di carbonio rispetto agli altri polimeri. Il processo di degradazione causa inoltre lo sviluppo di una struttura fragile e spugnosa che ha tendenza a polverizzarsi. Il legno non ha le caratteristiche fisiche adatte per poter ricevere direttamente il film pittorico: potere assorbente, consistenza, uniformità di superficie, colore e inerzia chimica nei confronti sia dei pigmenti sia dei leganti. TANNINI

I tannini sono sostanze naturali estratte dalle noci di galla, escrescenze che si formano su alcuni tipi di querce. Contengono dal 20 al 60% di sostanze tanniche. La loro struttura chimica non è ben definita. In prevalenza contengono acido gallotannico e suoi derivati. E’ solubile in acqua e in alcol. Una caratteristica importante delle soluzioni tannini che è quella di formare precipitati insolubili se trattate con sali di Ferro (o di rame, piombo, mercurio). Vengono utilizzati nell’industria tessile (caricanti e mordenti) e nell’industria conciaria (trasformazione di pelle in cuoio)

ACIDO TANNICO (acido gallotannico). E’ un polifenolo. E’ il mordente più comune per le fibre cellulosiche. La formula chimica dell’acido tannico commerciale è C76H52O46, ma in realtà contiene una miscela di composti correlati. E’ un estere glucosidico dell’acido gallico. E’ molto solubile in acqua (235 g in 100 mL di acqua).

ACIDO GALLICO

L'acido gallico (acido 3,4,5-triidrossibenzoico) è un acido organico contenuto in molti prodotti di origine vegetale. Tra i di origine naturale rientra nella categoria degli acidi fenolici; ha azione antiossidante. Il suo nome ha origine dalle escrescenze che si formano sulle foglie o sui rami dei vegetali, dovute alla parassitosi di funghi, batteri, insetti o acari.

ALGINATO DI SODIO

L’acido alginico è un polimero misto di acido mannuronico e di acido guluronico con ponti 1�4 L’alginato di sodio si ottiene dall’acido alginico, costituente naturale di alcune alghe marroni. E’ utilizzato come stabilizzante, addensante o emulsionante nella preparazione di numerosi prodotti ai quali si vuole conferire una forma o una consistenza caratteristica e soprattutto per evitare che subiscano un deterioramento durante la loro vita commerciale. Additivo E401 NIPAGINA

La Nipagina (para idrossi benzoato di metile) è un preservante biocida-fungicida che trova impiego nel restauro come antisettico nella preparazione di colle animali, paste per foderatura ed di altri preparati biologici in soluzione acquosa facilmente attaccabili da microrganismi. ACIDO PIROGALLICO (PIROGALLOLO)

(1,2,3-triidrossibenzene)

CREMORTARTARO (idrogenotartrato di potassio)

CARMINIO D’INDACO

(5-5’indaco solfonato di sodio) Colorante blu: E132

SALE BISODICO DELLA FLUORESCEINA

E’ solubile in acqua ed è usato per dare colore agli inchiostri. BLU DI METILENE

cloruro di 3,7-bis(dimetilammino) fenazationio E’ un solido cristallino marrone con sfumature rosse. In soluzione acquosa assume intensa colorazione blu scuro. Nell'industria alimentare e tessile è usato come colorante. FENOLO (acido fenico)