Materiali speciali per la pulitura di opere Materiali speciali per la pulitura di opere policromepolicrome

A cura diA cura diAbbate Maria GraziaAbbate Maria Grazia

Spitale DeboraSpitale DeboraTrimarchi GiadaTrimarchi Giada

TensioattiviTensioattivi

Cosa sonoCosa sono Uso dei tensioattivi per le proprietà superfiUso dei tensioattivi per le proprietà superfi

cialiciali Uso dei tensioattivi per le proprietà detergUso dei tensioattivi per le proprietà deterg

entienti Uso dei tensioattivi per le proprietà emulsiUso dei tensioattivi per le proprietà emulsi

onantionanti

Cosa sonoCosa sono

I tensioattivi sono molecole costituite da I tensioattivi sono molecole costituite da una testa idrofila e una coda apolareuna testa idrofila e una coda apolare

In soluzione tendono a disporsi sulla In soluzione tendono a disporsi sulla superficie in modo che le sue parti trovino superficie in modo che le sue parti trovino la condizione idealela condizione ideale

CODA APOLARE

TESTA IDROFILA

Uso dei Tensioattivi per le Uso dei Tensioattivi per le proprietà superficialiproprietà superficiali

Concentrazione inferiore alla CMCConcentrazione inferiore alla CMC

Abbassano la Tensione superficiale del Abbassano la Tensione superficiale del liquido in cui sono inseritiliquido in cui sono inseriti

Aumentano il potere bagnante della Aumentano il potere bagnante della soluzionesoluzione

Riducono la diffusione verticale della Riducono la diffusione verticale della soluzione soluzione

Migliore: Tensioattivo Anionico

Uso dei Tensioattivi per le Uso dei Tensioattivi per le proprietà detergentiproprietà detergenti

Concentrazione almeno uguale alla CMCConcentrazione almeno uguale alla CMC

L’attività detergente è subordinata alla L’attività detergente è subordinata alla formazione delle micelleformazione delle micelle

Particolarmente indicati sono i Tensioattivi Particolarmente indicati sono i Tensioattivi non ionicinon ionici

Uso dei Tensioattivi per le PropriUso dei Tensioattivi per le Proprietà Emulsionantietà Emulsionanti

Emulsioni Magre

Emulsioni Grasse

Emulsione Cerosa Stearica

Uso dei Tensioattivi per le Proprietà Uso dei Tensioattivi per le Proprietà EmulsionantiEmulsionanti

Con opportuni Tensioattivi si possono preparare Con opportuni Tensioattivi si possono preparare emulsioni magre (olio in acqua) o grasse (acqua in olio). emulsioni magre (olio in acqua) o grasse (acqua in olio). Per entrambe poi si può variare il volume di fase interna Per entrambe poi si può variare il volume di fase interna (quella dispersa) a seconda delle proprietà che si (quella dispersa) a seconda delle proprietà che si vogliono dall'emulsione: a "bassa fase interna", cioè a vogliono dall'emulsione: a "bassa fase interna", cioè a bassa concentrazione di fase dispersa, l'emulsione sarà bassa concentrazione di fase dispersa, l'emulsione sarà fluida, sostanzialmente con le caratteristiche della fase fluida, sostanzialmente con le caratteristiche della fase disperdente, mentre a maggiore concentrazione si disperdente, mentre a maggiore concentrazione si potranno ottenere emulsioni sempre più viscose, fino ad potranno ottenere emulsioni sempre più viscose, fino ad arrivare a paste dense, che non scorrono più. Per arrivare a paste dense, che non scorrono più. Per emulsioni grasse, in generale, si devono utilizzare emulsioni grasse, in generale, si devono utilizzare Tensioattivi con 3< HLB <6, e per quelle magre con Tensioattivi con 3< HLB <6, e per quelle magre con

8< HLB <15. 8< HLB <15.

Emulsioni MagreEmulsioni Magre

Quelle a "bassa fase interna" possono essere Quelle a "bassa fase interna" possono essere usate nella pulitura. Poco solvente organico usate nella pulitura. Poco solvente organico emulsionato in acqua fornisce un'emulsione che emulsionato in acqua fornisce un'emulsione che ha sostanzialmente le proprietà applicative ha sostanzialmente le proprietà applicative dell'acqua pura ma potere solvente modificato. dell'acqua pura ma potere solvente modificato. In altre parole, aggiungiamo alla soluzione In altre parole, aggiungiamo alla soluzione acquosa un po' di potere solvente di tipo lipofilo, acquosa un po' di potere solvente di tipo lipofilo, che può aiutare nella solubilizzazione di un certo che può aiutare nella solubilizzazione di un certo tipo di materiale lipofilo. Quindi senza cambiare tipo di materiale lipofilo. Quindi senza cambiare sostanzialmente il mezzo, che resta acquoso, lo sostanzialmente il mezzo, che resta acquoso, lo modifichiamo leggermente dandogli la capacità modifichiamo leggermente dandogli la capacità di agire su materiali altrimenti insolubili in acqua. di agire su materiali altrimenti insolubili in acqua.

Emulsione Cerosa Stearica

Un'emulsione con importanti scopi applicativi, Un'emulsione con importanti scopi applicativi, composta di Cera emulsionata in acqua con un composta di Cera emulsionata in acqua con un Tensioattivo anionico, lo Stearato d'Ammonio, è Tensioattivo anionico, lo Stearato d'Ammonio, è la nota Emulsione Cerosa o Stearica (la la nota Emulsione Cerosa o Stearica (la "Pappina Fiorentina"). A rigore si tratta di una "Pappina Fiorentina"). A rigore si tratta di una "Dispersione", in quanto la fase interna, la Cera "Dispersione", in quanto la fase interna, la Cera d'api, non è liquida ma solida. Non è utilizzata d'api, non è liquida ma solida. Non è utilizzata come agente di pulitura essa stessa, ma quale come agente di pulitura essa stessa, ma quale supportante di soluzioni acquose e/o solventi supportante di soluzioni acquose e/o solventi organici per localizzare e circoscrivere l'azione, organici per localizzare e circoscrivere l'azione, e per limitare la diffusione sotto superficiale. e per limitare la diffusione sotto superficiale.

Emulsioni Grasse Contengono solo una piccola quantità di acqua dispersa in Contengono solo una piccola quantità di acqua dispersa in

un solvente lipofilo. Efficaci tutte le volte che occorre un solvente lipofilo. Efficaci tutte le volte che occorre solubilizzare un materiale idrosolubile depositato su una solubilizzare un materiale idrosolubile depositato su una superficie sensibile all'acqua. La piccola quantità di acqua superficie sensibile all'acqua. La piccola quantità di acqua presente nell'emulsione è sufficiente a solubilizzare il presente nell'emulsione è sufficiente a solubilizzare il materiale idrofilo, ma il supporto sensibile all'acqua "vede" materiale idrofilo, ma il supporto sensibile all'acqua "vede" principalmente un liquido apolare che non lo disturba. Se principalmente un liquido apolare che non lo disturba. Se non si dispone di apparecchiatura adeguata la non si dispone di apparecchiatura adeguata la preparazione utilizzando solo Tensioattivi liposolubili, a preparazione utilizzando solo Tensioattivi liposolubili, a basso HLB, può risultare difficoltosa. É sempre più basso HLB, può risultare difficoltosa. É sempre più semplice utilizzare miscele in parti uguali di due semplice utilizzare miscele in parti uguali di due Tensioattivi: uno liposolubile (ad es. Span 85, HLB 1.8) ed Tensioattivi: uno liposolubile (ad es. Span 85, HLB 1.8) ed uno idrosolubile (ad es. Tween 20, HLB 16.7): la miscela uno idrosolubile (ad es. Tween 20, HLB 16.7): la miscela dei due avrebbe HLB = (16.7 + 1.8) /2 = 18.5/2 = 9.25. Il dei due avrebbe HLB = (16.7 + 1.8) /2 = 18.5/2 = 9.25. Il valore è giusto per un'emulsione grassa.valore è giusto per un'emulsione grassa.

Il gel: un piccolo mondo con una Il gel: un piccolo mondo con una grande importanzagrande importanza

La chimica del gelLa chimica del gel Gel di valenza secondariaGel di valenza secondaria Gel covalenteGel covalente Proprietà meccanicheProprietà meccaniche Un mondo di gelUn mondo di gel

La chimica del gelLa chimica del gel

Caratteristica fondamentale del gel è la reticolazione.Caratteristica fondamentale del gel è la reticolazione. Come avviene la reticolazione in soluzione?Come avviene la reticolazione in soluzione?

Soluzione diluita

Soluzione concentrata

Soluzione diluitaSoluzione diluita

Non esistono interazioni tra le catene ramificate. Persino quando la soluzione è altamente viscosa le catene si comportano come entità indipendenti, libere di muoversi nel solvente senza esercitare forze l’una sull’altra: nessun legame, quindi, può essere stabilito tra loro.

Soluzione concentrataSoluzione concentrataQuando il numero di molecole aumenta, queste sono costrette ad avvicinarsi e l’interazione tra di loro inizia a notarsi, le catene ramificate vengono circondate dal solvente. La viscosità aumenta drasticamente, e la soluzione incomincia a mostrare una transizione da soluzione concentrata a gel, perchè le catene ramificate creeranno dei legami in alcuni punti, costituendo un' unico grande gomitolo (coil) reticolato, chiamato gel macroscopico.

Gel di valenza secondariaGel di valenza secondaria

La formazione di un gel di La formazione di un gel di valenza secondaria dipende valenza secondaria dipende da due fattori: l’intensità da due fattori: l’intensità delle forze intermolecolari e delle forze intermolecolari e la qualità del solvente. la qualità del solvente.

Se consideriamo le forze Se consideriamo le forze

intermolecolari, quale tipo di intermolecolari, quale tipo di polimeri può formare gel polimeri può formare gel attraverso interazioni attraverso interazioni secondarie quando il secondarie quando il solvente considerato è solvente considerato è l’acqua? E se il solvente l’acqua? E se il solvente fosse inappropriato?fosse inappropriato?

Mettete un pò di gelatina in una ciotola e scaldatela un pò. Gradualmente la gelatina si è sciolta ed è diventata un liquido viscoso! Lasciate che la gelatina si raffreddi e… si solidificherà di nuovo! Perché? La gelatina è fatta da collagene proteico (polimero naturale). Questo significa che nella struttura ci sono alcuni gruppi amidi che formano un particolare tipo di legame reversibile non covalente chiamato legame idrogeno.

Il legame idrogeno è una forte interazione che tuttavia si può rompere con un riscaldamento; 100°C è la temperatura alla quale tutti i legami ad idrogeno si rompono, e le molecole libere d’acqua cambiano dallo stato liquido a quello gassoso. Anche altri polimeri naturali formano gel attraverso legami secondari, come ad esempio l’amido. Tuttavia, anche un polimero non naturale può formare un gel di valenza secondaria scegliendo appropriati solventi.

Ma cosa succede quando si sceglie un solvente inappropriato? Solitamente i solventi “poveri” garantiscono una incompleta solvatazione. Quando le molecole rimangono fortemente legate alla presenza di questi solventi, stabiliscono legami più frequentemente intramolecolari che intermolecolari. La densità della reticolazione è tuttavia bassa, e i legami stabiliti dalle interazioni secondarie vengono facilmente rotti.

Gel covalenteGel covalente

Non esiste nessun solvente così “energetico” da causare la Non esiste nessun solvente così “energetico” da causare la rottura dei legami covalenti. Questi tipi di legami non rottura dei legami covalenti. Questi tipi di legami non possono essere rotti persino con il calore. Il gel covalente possono essere rotti persino con il calore. Il gel covalente può essere ottenuto facendo aumentare di volume un può essere ottenuto facendo aumentare di volume un polimero reticolato, scegliendo un appropriato solvente. polimero reticolato, scegliendo un appropriato solvente.

Proprietà meccanicheProprietà meccaniche

Capacità di aumentare il proprio volume in Capacità di aumentare il proprio volume in funzione del solventefunzione del solvente

ElasticitàElasticità Proprietà del polimero solido mantenute Proprietà del polimero solido mantenute

allo stato di gelallo stato di gel Scarsa resistenza meccanicaScarsa resistenza meccanica

Un mondo di gelUn mondo di gel

IDROGEL

AEROGEL XEROGEL GEL INTELLIGENTI

SOL-GEL

Solvent GelSolvent Gel

Perché nascono?Perché nascono? ComposizioneComposizione PreparazionePreparazione UtilizzoUtilizzo ProprietàProprietà Prodotti commercialiProdotti commerciali La controversiaLa controversia

Perché nascono?Perché nascono?

I Solvent Gels furono ideati da Wolbers che I Solvent Gels furono ideati da Wolbers che cercò di riunire nella stessa preparazione cercò di riunire nella stessa preparazione componenti a polarità diverse che possano componenti a polarità diverse che possano essere attori su tutta la superficie da pulire. essere attori su tutta la superficie da pulire. Questa esigenza nasce dal fatto che il materiale Questa esigenza nasce dal fatto che il materiale filmogeno da rimuovere non ha composizione e filmogeno da rimuovere non ha composizione e distribuzione omogenea. Inoltre, per mantenere distribuzione omogenea. Inoltre, per mantenere la selettività d'azione superficiale, è la selettività d'azione superficiale, è indispensabile dare alla miscela altissima indispensabile dare alla miscela altissima viscosità, in modo da reprimere la diffusione dei viscosità, in modo da reprimere la diffusione dei componenti sotto la superficie. componenti sotto la superficie.

ComposizioneComposizione

Addensante: Acido Poliacrilico (funzionalità Addensante: Acido Poliacrilico (funzionalità acida e dimensioni)acida e dimensioni)

Base con proprietà tensioattive: Ammina Base con proprietà tensioattive: Ammina PolietossilataPolietossilata

Solvente organicoSolvente organico AcquaAcqua

PreparazionePreparazione Per prima cosa si uniscono Per prima cosa si uniscono

l'addensante (1-2 g) e il l'addensante (1-2 g) e il tensioattivo alcalino (10-20 ml), tensioattivo alcalino (10-20 ml), mescolando bene fino ad mescolando bene fino ad ottenere un impasto omogeneo, ottenere un impasto omogeneo, avendo cura di rompere con una avendo cura di rompere con una spatola eventuali grumi formatisi. spatola eventuali grumi formatisi. Un agitatore magnetico può Un agitatore magnetico può semplificare l'operazione di semplificare l'operazione di mescolamento. Poi si mescolamento. Poi si aggiungono i solventi organici aggiungono i solventi organici (100-200 ml) continuando il (100-200 ml) continuando il mescolamento. Da ultimo, mescolamento. Da ultimo, l'aggiunta di acqua (5-10 ml) l'aggiunta di acqua (5-10 ml) causa l'addensamento della causa l'addensamento della soluzione. soluzione.

UtilizzoUtilizzo

Applicazione con tamponcino di cotone o Applicazione con tamponcino di cotone o pennellopennello

Tempo di applicazione da 30 sec a pochi Tempo di applicazione da 30 sec a pochi minutiminuti

Lavaggio a tampone con miscela di Lavaggio a tampone con miscela di solventi:solventi:

Lavaggio con Essenza di PetrolioLavaggio con Essenza di Petrolio

• Alcool Isopropilico ed Essenza di Petrolio 1:1• Acetone ed Essenza di Petrolio 1:1

ProprietàProprietà

Proprietà detergente ed emulsionantiProprietà detergente ed emulsionanti Selettività d’azione superficialeSelettività d’azione superficiale Facilità di applicazione e rimozioneFacilità di applicazione e rimozione Assenza di residuiAssenza di residui AtossicitàAtossicità Semplicità di preparazioneSemplicità di preparazione

Prodotti commercialiProdotti commerciali

Addensante: Addensante:

Base tensioattiva:Base tensioattiva:

• Carbopol 941• Carbopol 934• Carbopol 940• Ultrez 10• Acido Poliacrilico

• Ethomeen C12• Ethomeen C15• Ethomeen C25

La controversiaLa controversia I Solvent Gels hanno attratto consensi e critiche. Queste ultime, in I Solvent Gels hanno attratto consensi e critiche. Queste ultime, in

particolare, riguardano la presenza del componente Ethomeen particolare, riguardano la presenza del componente Ethomeen all'interno delle formulazioni: essendo non volatile, la sua forte all'interno delle formulazioni: essendo non volatile, la sua forte ritenzione negli strati interni potrebbe rappresentare un fattore di ritenzione negli strati interni potrebbe rappresentare un fattore di degrado per l'opera trattata. Alla base di queste preoccupazioni c'è degrado per l'opera trattata. Alla base di queste preoccupazioni c'è il dubbio che l'Ethomeen sia efficacemente "legato" all'addensante: il dubbio che l'Ethomeen sia efficacemente "legato" all'addensante: trovandosi in forma libera dentro il gel potrebbe dunque diffondere trovandosi in forma libera dentro il gel potrebbe dunque diffondere sotto la superficie. Da tempo Wolbers stesso proponeva uno studio sotto la superficie. Da tempo Wolbers stesso proponeva uno studio applicativo approfondito per quantificare l'eventuale presenza di applicativo approfondito per quantificare l'eventuale presenza di residui dopo il trattamento con un Solvent Gel di una superficie residui dopo il trattamento con un Solvent Gel di una superficie dipinta. Nel novembre 1998 finalmente questo desiderio si è dipinta. Nel novembre 1998 finalmente questo desiderio si è concretizzato. Lo studio applicativo consisteva nel trattare con un concretizzato. Lo studio applicativo consisteva nel trattare con un Solvent Gel composto di Alcool Isopropilico e Alcool Benzilico la Solvent Gel composto di Alcool Isopropilico e Alcool Benzilico la superficie di un dipinto vandalizzato. Il gel era "marcato superficie di un dipinto vandalizzato. Il gel era "marcato isotopicamente", cioè preparato con componenti radioattivi. isotopicamente", cioè preparato con componenti radioattivi. Attraverso precise misure della radioattività rimossa (dai tamponcini Attraverso precise misure della radioattività rimossa (dai tamponcini di pulitura) e di quella residua (sulla superficie alla fine del di pulitura) e di quella residua (sulla superficie alla fine del trattamento) si poteva stabilire con grande precisione la quantità di trattamento) si poteva stabilire con grande precisione la quantità di residui lasciati. I risultati della lunga e complessa analisi dei residui lasciati. I risultati della lunga e complessa analisi dei tamponcini utilizzati e di frammenti delle superfici pulite ha tamponcini utilizzati e di frammenti delle superfici pulite ha dimostrato che la quantità di residui trovati è molto bassa, a dimostrato che la quantità di residui trovati è molto bassa, a conferma dell'ottima azione superficiale di queste preparazioni. conferma dell'ottima azione superficiale di queste preparazioni.

Caso di studioCaso di studio

Scultura lignea Scultura lignea policroma (a’ fiducia!)policroma (a’ fiducia!)

della Madonna con della Madonna con Bambino collocata Bambino collocata nella chiesa di San nella chiesa di San Bartolomeo a Bartolomeo a Portacomaro, Asti.Portacomaro, Asti.

La scultura lignea, di buona esecuzione, appariva La scultura lignea, di buona esecuzione, appariva parzialmente ridipinta. Il colore originale era stato ritoccato in parzialmente ridipinta. Il colore originale era stato ritoccato in un precedente intervento che aveva però lasciato integre le un precedente intervento che aveva però lasciato integre le decorazioni dorate e la meccatura originali, e alcuni particolari decorazioni dorate e la meccatura originali, e alcuni particolari quali gli occhi della Madre e del Bambino. L'apertura, eseguita quali gli occhi della Madre e del Bambino. L'apertura, eseguita a bisturi, di numerosi tasselli sulla superficie ha permesso di a bisturi, di numerosi tasselli sulla superficie ha permesso di stabilire che sotto le ridipinture ottocentesche la policromia stabilire che sotto le ridipinture ottocentesche la policromia originaria era generalmente presente in buone condizioni: si è originaria era generalmente presente in buone condizioni: si è così deciso di recuperarla con l'azione di pulitura. così deciso di recuperarla con l'azione di pulitura.

La rimozione di strati pittorici presenta una serie di difficoltà La rimozione di strati pittorici presenta una serie di difficoltà operative: spesso questi strati sono tenaci e di difficile operative: spesso questi strati sono tenaci e di difficile solubilizzazione e si deve fare ricorso a reagenti acidi o solubilizzazione e si deve fare ricorso a reagenti acidi o alcalini, che oltre alla scarsa selettività nei confronti dei alcalini, che oltre alla scarsa selettività nei confronti dei materiali presenti spesso comportano anche notevole rischio materiali presenti spesso comportano anche notevole rischio di tossicità per l'operatore. L'alternativa è la rimozione di tossicità per l'operatore. L'alternativa è la rimozione meccanica, eseguita a bisturi: nel caso di ridipinture oleose meccanica, eseguita a bisturi: nel caso di ridipinture oleose sopra un legante già parzialmente decoeso, si verifica spesso sopra un legante già parzialmente decoeso, si verifica spesso l'impossibilità di un'azione selettiva anche in questo modo. Il l'impossibilità di un'azione selettiva anche in questo modo. Il colore sottostante, infatti, risulta essere più coeso alla colore sottostante, infatti, risulta essere più coeso alla ridipintura soprastante che non al supporto. ridipintura soprastante che non al supporto.

Inizialmente sono state effettuate prove per verificare se fosse possibile procedere con i metodi di pulitura tradizionali. Però, dal momento che si raggiungeva un livello di pulitura troppo spinto, con evidenti segni di abrasione sul colore sottostante, si optava per un'azione più selettiva con i Solvent Gels. Le zone pulite si presentavano prive di sbiancamenti: la leggerissima alcalinità del Solvent Gel (pH 7.5- 8) non è infatti sufficiente a causare salificazione di materiali a carattere acido (olii e vernici invecchiate), con i conseguenti fenomeni di opacizzazione o sbiancamento. Differenziando in questo modo l'azione sulle varie zone si è condotta la pulitura dell'intera scultura.