Solvent Gels Scritto da AA.VV. Preparazione e utilizzo di Solvent Gels reagenti per la pulitura di opere policrome Fonte: "Progetto restauro" della casa editrice del Prato - Paolo Cremonesi, Alessandra Curti, Laura Fallarmi, Silvia Rato" Abbiamo già discusso come, dal punto di vista strettamente chimico, il successo di un operazione di pulitura effettuata con solventi organici stia nell'abilità a sciogliere certi materiali (la vernice, o più in generale il materiale filmogeno superficiale da rimuovere) senza invece solubilizzarne altri (quelli originari dell'opera, presenti negli strati sottostanti). Questo può avvenire utilizzando solventi che abbiano una polarità simile a quella del materiale resinoso In realtà, però, è difficile pensare ad una vernice come ad uno strato dalle caratteristiche omogenee in tu 1 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. Il restauratore miscela punto stessa possano superficiale la diffusione una preparazione solvente quindi miscela indei sarà tutte spesso essere componenti però sembra solvente lecomponenti sue indispensabile si attori rende agire zone asotto su polarità conto di questo tutta apiù lapolarità superficie. la in dare dicostante ilsuperficie. certe questa ragionamento alla zone, miscela discontinuità che Per di possa anche meno mantenere altissima di Wolbers "centrare" diametralmente in nella altre. viscosità, pratica la cerchiamo Piuttosto selettività la polarità della inopposte, modo di che dpulitura: del riunire azione mettere materiale dache reprimere nella la a detto in un po semplificata, sono nati i Solvent Gels. Così, Ma vediamo dimaniera descriverne più in dettaglio ideterse, vari componenti. I Solvent Gels L' addensante utilizzato è l'Acido Poliacrilico, l'omopolimero dell'Acido Acrilico (CH z =CH COOH), una macromolecola avente la struttura mostrata nello Schema I. Questa molecola ha due caratteristiche peculiari: le dimensioni e la funzionalità acida. Innanzitutto, se consideriamo che il Peso Molecolare di questa macromolecola può arrivare fino a 3.000.000 4.000.000 Dalton, e che quello del monomero costituente è 70 Dalton, ne consegue che il polimero può contenere anche 40.00055.000 monomeri legati fra loro: dimensioni enormi dunque, anche superiori a quelle, ad esempio, di una proteina.Le catene di queste macromolecole, che nello Schema abbiamo indicato per semplicità in forma lineare, sono in realtà "avvolte" in forma raggomitolata. I gruppi Carbossilici, acidi, presen ogni due atomi di Carbonio, possono essere salificati per azione di una base, producendo i corrispondenti anioni Carbossilato ( COOH > COO ).ti Quando questo avviene, tra le cariche elettriche negative formatesi si esercitano forze repulsive che tendono ad allontanarle reciprocamente: questo costringe, per così dire, la macromolecola a "distendersi". Queste lunghe catene, potremmo dire simili a strutture fibrose, sono ora in grado di impartire 2 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. grande viscosità al liquido in cui sono sciolte: così l'Acido Poliacrilico, quando neutralizzato anche solo parzialmente con una base, esplica la sua azione addensante. La base che reagisce salificando l'Acido Poliacrilico, viene a trovarsi "chimicamente legata", in forma di sale, alle macromolecole dell'Acido stesso. Qualunque base, ad esempio l'Idrossido di Ammonio, potrebbe svolgere quest'azione di neutralizzazione. Se però utilizziamo una base che abbia anche proprietà tensioattive, come un Ammina Polietossilata, otteniamo un secondo, importante risultato: il complesso Acido Poliacrilico/Base acquista anche proprietà tensioattive, cioè di emulsionante e di detergente. Possiamo così riassumere i vantaggi che si ottengono da questa particolare combinazione dei due reagenti: l Acido Poliacrilico, l'addensante, per le sue dimensioni molecolari ha verosimilmente poca tendenza a diffondere nella porosità del materiale; quando salificato con un Ammina Etossilata, forma il corrispondente sale e manifesta proprietà addensanti; l'addensante e il tensioattivo sono ora chimicamente legati tra loro: in altre parole, l'addensante acquista ora anche proprietà tensioattive; l'Ammina Polietossilata, che di per sé sarebbe un componente non volatile, con forte capacità di diffondere sotto la superficie e forte ritenzione dentro gli strati, trovandosi "ancorata" ad una macromolecola acquista azione superficiale. A questo punto, come componenti liberi restano i solventi organici e l'acqua. Anche questi, però, trovandosi in un gel ad altissima viscosità hanno limitata possibilità di diffondere sotto la superficie. In queste preparazioni viene dunque massimizzata l'azione superficiale e repressa quella di diffusione sottosuperficiale dei vari costituenti. La loro azione è confinata alla superficie, e la rimozione del gel ci dà la garanzia di rimuovere efficacemente tutti i componenti. Nella preparazione si utilizza l'agente neutralizzante, l'Ammina Etossilata, non in quantità stechiometrica (necessaria cioè a reagire con tutti i gruppi Carbossilici presenti sull'Acido Poliacrilico, l'addensante), ma in difetto, così da ottenere solo parziale salificazione dell'Acido Poliacrilico, sufficiente a provocare la "distensione" delle macromolecole, e quindi l'addensamento della soluzione. Per quanto riguarda l'Acido Poliacrilico, il prodotto commerciale più facilmente reperibile è il Carbopol, e per l'Ammina Etossilata il prodotto Ethomeen.5 Preparazione 3 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. La preparazione è semplice, alla portata del comune restauratore, e non richiede eccessivo bagaglio di conoscenze chimiche. A parte i reagenti specifici, non necessita di attrezzatura sofisticata: comune vetreria da laboratorio, cilindri e pipette graduate, cartina indicatrice per il pH. Utile, ma non indispensabile, un agitatore magnetico riscaldante e un miscelatore elettrico con alimentazione a batteria. Indipendentemente dai solventi utilizzati, la preparazione segue sempre quest'ordine: per prima cosa si L agitatore magnetico può semplificare l'operazione di mescolamento. Poi si aggiungono i solventi organ Sono disponibili vari tipi di Carbopol, diversi tra loro per dimensione molecolare e quindi, dal punto di vis 4 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. A questi livelli, comunque elevatissimi, di viscosità la differenza tra un tipo e l'altro si può ritenere trascurabile: i vari tipi possono dunque essere considerati equivalenti. Dal punto di vista della reperibilità può essere più semplice ricorrere al tipo Ultrez 10, commercializzato in quantità inferiori rispetto agli altri.` Quest'ultimo tipo, più facilmente idratabile, è più conveniente in quanto utile anche per la preparazione di semplici gel acquosi acidi o basici ad alta viscosità. In alternativa al Carbopol, si può acquistare il prodotto chimico Acido Poliacrilico. Per quanto riguarda l'Ethomeen, invece, i tre tipi più spesso citati nella letteratura sono il C12, il C15 e il C25, diversi tra loro per solubilità." Se consideriamo i loro valori di Numero HLB (un parametro numerico caratteristico dei tensioattivi che specifica la idrosolubilità, quando HLB > 10, o liposolubilità, quando HLB < 10) abbiamo, rispettivamente: HLB 10 per il primo, HLB 13.9 per il secondo e HLB 19 per il terzo. Il carattere idro filo, dunque, aumenta dal primo (che è praticamente liposolubile) al terzo (idrosolubile). In pratica si utilizzano solo il primo e il terzo per preparare Solvent Gels nel modo seguente: Ethomeen C12 con solventi apolari (Idrocarburi Alifatici come Essenza di Petrolio o di Tremcntina, o Aromatici come il Toluene) ed Ethomeen C25 con solventi più polari (Alcoli, Chetoni come l'Acetone, Esteri come l'Etilacetato). Il C25, in particolare, è quello più ampiamente utilizzato, vista la maggior utilità pratica di preparazioni contenenti solventi polari. Sono poi state proposte formulazioni più semplici, nelle quali per neutralizzare il Carbopol si usano semplici basi come l'Idrossido di Ammonio, l'Idrossido di Sodio o la Trietanolammina. Queste basi però non hanno anche capacità tensioattiva (solo la Trietanolammina, in quanto Amminoalcool ne ha, ma molto debole). Di conseguenza queste preparazioni non sono da considerare dei veri Solvent Gels, ma piuttosto delle semplici soluzioni ad alta viscosità addensate con Carbopol. Utilizzo I Solvent Gels sono applicati alla superficie da trattare e lasciati agire indisturbati, oppure lavorati con un tamponcino di cotone o con un pennello, a seconda del caso particolare (irregolarità superficiali, rilievi di colore). Il tempo di applicazione è in generale breve, da trenta quaranta secondi a pochi minuti: difficile, comunque, dare delle regole generali, in quanto la composizione del gel specifico, il tipo di materiale e lo spessore dello strato influenzano l'azione, che dovrà dunque essere verificata caso per caso. Il modo migliore, almeno all'inizio, è sempre quello di saggiare continuamente la zona coperta dal gel con un tamponcino asciutto di cotone, per verificare il livello d azione. Chiaramente l'applicazione deve riguardare una zona circoscritta della superficie, per evitare tempi molto diversi da una zona all'altra entro un area troppo grande. Quando l'azione è ritenuta sufficiente il gel viene rimosso con un tamponcino asciutto di cotone. 5 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. La zona trattata è poi lavata a tampone con una miscela di solventi: Wolbers stesso suggerisce Alcool Isopropilico ed Essenza di Petrolio 1:1 oppure Acetone ed Essenza di Petrolio 1:1. Da ultimo si effettuano lavaggi con sola Essenza di Petrolio. Questa procedura di lavaggio è fondamentale e merita alcune considerazioni. Perché la rimozione del gel sia veramente efficace, i solventi utilizzati per il lavaggio devono effettivamente sciogliere il gel: in altre parole devono avere polarità simile a quella dei solventi utilizzati nel gel stesso, senza però avere azione diretta di solubilizzazione nei confronti della vernice (o, più in generale, del materiale filmogeno) su cui è applicato il Solvent Gel, così da non continuarne l'azione di pulitura. È pertanto raccomandabile mettere a punto una miscela adatta al caso specifico, prima di iniziare il trattamento di pulitura con il gel. Si può partire dalla miscela Alcool Isopropilico ed Essenza di Petrolio 1:1, più polare (fd64), verificandone l'azione su una piccola zona della vernice: se si ha effetto solvente si proverà l'altra miscela, Acetone ed Essenza di Petrolio 1:1, meno polare (fd 68.5). Se l'effetto solvente continua, si diminuirà la percentuale di Acetone, fino a trovare una composizione adatta che non abbia diretta azione solubilizzante della vernice. Ad esempio, con una miscela di Acetone ed Essenza di Petrolio 1:9 si può scendere fino ad un valore di polarità pari a f. 85.7. Un caso rappresentativo La scultura lignea policroma della Madonna con Bambino, mostrata in Figura 1, è parte dell'altare ligneo dorato, collocato nella navata destra della chiesa di San Bartolomeo a Portacomaro, Asti. L altare, dedicato alla Madonna del Santo Rosario, di autore ignoto, è databile al XVIII secolo. È costituito da una mensa scolpita sopra la quale vi sono il tabernacolo, i gradini e due colonne scanalate che sorreggono l'architrave con timpano spezzato. Al centro dell'altare è la statua della Madonna, circondata da quindici tele dipinte raffiguranti i Misteri del Rosario, attorniate da intagli lignei a foglie e volute dorate. Sulla sommità è posta una statua di San Sebastiano di piccole dimensioni, inserita in una nicchia architettonica del timpano. L opera è realizzata in legno (pioppo, noce e abete) dorata e dipinta di azzurro; le quindici tele sono eseguite a olio. Bracci reggicero sono inseriti ai lati dei Misteri, per illuminarli. 6 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. sotto condizioni: Questo considerate come Pulitura, pigmentati, assottigliamento mobili. strati che notevole bisturi: spesso risulta La affrontata per meccanismo dell'Argento una della la le Etilico; all'azione L utilizzava ridipinture poteva questo Idrossipropilcellulosa secco così Le aprotici (soluzioni casi, colore prove, volumetrico incarnati. A leggerissima di opacizzazione Differenziando scultura. 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Anche queste preparazioni, fin dalla loro comparsa, hanno attratto con 12,16 18 sensi e critiche.i,9,Queste ultime, in particolare, riguardano la presenza del componente Ethomeen all'interno delle formulazioni: essendo non volatile, la sua forte ritenzione negli strati interni potrebbe rappresentare un fattore di degrado per l'opera trattata. Alla base di queste preoccupazioni c è il dubbio che l'Ethomeen sia efficacemente "legato" all'addensante: trovandosi in forma libera dentro il gel potrebbe dunque diffondere sotto la superficie. Una recente tesi di diploma al Vittoria and Albert Museum di Londra" ha esaminato criticamente la letteratura pubblicata, arrivando alla conclusione che molte di queste critiche sembrano in realtà essere basate su un intransigente presa di posizione piuttosto che su dati di fatto. 8 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. Da tempo Wolbers stesso proponeva uno studio applicativo approfondito per quantificare l'eventuale pre Lo studio applicativo consisteva nel trattare con un Solvent Gel composto di Alcool Isopropilico e Alcool Attraverso precise misure della radioattività rimossa (dai tamponcini di pulitura) e di quella residua (sulla Per verificare se anche la manualità dell'operatore avesse importanza nel determinare la quantità di residui, operatori da paesi diversi furono invitati a partecipare. Durante una visita in Italia, nella primavera del 98, il direttore del laboratorio scientifico del Getty invitò rappresentanti dall'Istituto Centrale del Restauro di Roma e dall'Opificio delle Pietre Dure di Firenze. Il primo istituto declinò l'invito, mentre il secondo aderì con la partecipazione di Roberto Bellucci, capo restauratore del settore dipinti, e gentilmente estese l'invito anche ad uno degli scriventi, Paolo Cremonesi. Gli altri partecipanti, oltre a Wolbers stesso e al personale del GCI, erano: Aviva Burnstock dal Courtauld Institute of Art in Londra, Johann Koller dal Doerner Institut in Monaco, 9 / 10 Solvent Gels Scritto da AA.VV. Katharina Walch'dal Bayerisches Landesamt fiir Denkmalpflege in Monaco, Joe Fronek dal Los Angeles County Museum in Los Angeles, Mark Leonard dal Getty Museum in Los Angeles, e Chris Stavroudis restauratore privato in Los Angeles. Il risultato della lunga e complessa analisi dei tamponcini utilizzati e di frammenti delle superfici pulite sarà presentato ufficialmente nel 18° Congresso Internazionale" Tradition and Innovation: Advances in Conservation" organizzato dall'IIC (International Institute for Conservation) in Melbourne, il prossimo settembre 2000.2 Senza anticipare questi risultati, ci limitiamo a dire che la quantità di residui trovati è molto bassa, a conferma dell'ottima azione superficiale di queste preparazioni. Qui vogliamo solo fare alcune considerazioni. In primo luogo constatiamo ancora una volta l'assenza dell'Istituto Centrale. Assenza tanto più grave in quanto alcuni rappresentanti di questa Istituzione si arrogano comunque il diritto di criticare questi metodi con supposta "cognizione di causa", ma senza essere in grado di avvalorare queste critiche con alcuno studio applicativo. In secondo luogo vogliamo far notare l'onestà e l'integrità dell'ideatore di questo lavoro, lo stesso Wolbers. Pensando al nostro Paese ci rendiamo conto quanto sarebbe difficile trovare quest'imparzialità in molti dei nostri "scienziati" nei confronti di loro "creature"... In terzo luogo, auspichiamo che questo studio abbia un seguito, e che, finalmente si prendano in considerazione anche i tradizionali solventi e reagenti per la pulitura. Che si quantifichino, con la stessa implacabile scientificità, solventi quali la Dimetilformammide e la Butilammina: solventi il cui uso è ampiamente avvallato dalla tradizione, nonostante si conosca bene l'alto rischio per l'integrità strutturale dell'opera e per la salute dell'operatore. Conclusioni Tra i possibili reagenti utilizzabili per la pulitura di superfici policrome, i Solvent Gels si distinguono per varie ragioni: per essere stati pensati e formulati in relazione all'uso specifico della pulitura di dipinti, per la loro efficacia e semplicità di utilizzo, e per la loro marcata azione superficiale. Pur essendo di recente introduzione, hanno già alle loro spalle più studi scientifici di qualunque altra tradizionale controparte. E questi studi dicono che la quantità di residui è trascurabile. Sono stati espressamente formulati avendo in mente il requisito di massimizzare l'azione superficiale, e gli studi condotti dimostrano che quest'obiettivo è stato di fatto raggiunto. Di conseguenza questi reagenti possono occupare a pieno diritto un posto accanto ai più tradizionali metodi di pulitura di beni artistici. Con la consapevolezza di questa "pari dignità", questi reagenti sono correntemente utilizzati presso Istituzioni quali l'Opificio delle Pietre Dure di Firenze, varie Soprintendenze, scuole e centri di formazione, e numerosi laboratori privati. 10 / 10