36.2 Chimica e Ricerca - I vinilici osservati speciali

15/11/13

Nonostante la comparsa di resine sintetiche ad alta stabilità o dalle particolari caratteristiche di reversibilità, come le alifatiche, le urea-aldeide, o i poliossazoli, le resine viniliche sono ancora molto utilizzate nel campo del restauro: non solo sono state tra le prime resine sintetiche che hanno trovato applicazione come adesivi, vernici o consolidanti, ma in alcuni campi mantengono tuttora il primato.
Il loro punto di forza è il potere adesivo, e non a caso il prodotto più famoso è sicuramente il Beva 371, ma non dobbiamo dimenticare i Vinavil per l’incollaggio del legno e l’alcool polivinilico usato come fissativo degli strati pittorici delle pitture murali.
A questi vanno aggiunti altri vinilici "minori”, ma molto validi: il K40 ed il K60 per l’incollaggio rapido di ceramiche, i Mowilith usati sui tessuti, il Mowital B60HH come fissativo, gli altri componenti della famiglia Beva (Gel, D-8-S e i due Film), ed infine il Peoval 33, un ottimo additivo per le malte a base di calci idrauliche (Bollettino CTS 25.3).
Uno dei timori nell’utilizzo di questa famiglia di prodotti in presenza di strati pittorici, è la possibile interazione con i pigmenti. Infatti sono note le proprietà coordinanti di alcuni cationi metallici con gli ossidrili, presenti in abbondanza nell’alcool polivinilico, ma anche, in misura minore, nel PVA, specie a seguito dell’invecchiamento. Infatti, il gruppo acetato innestato sulle catene polimeriche tende, per idrolisi, a staccarsi, dando da una parte acido acetico, dall’altra un ossidrile.
Il legame di coordinazione tra gli ossidrili e i cationi metallici dei pigmenti porta ad una riduzione della solubilità, e quindi ad un rischio di irreversibilità.  

Questo aspetto è stato l’oggetto della tesi di laurea magistrale di Virgilio Vecchio, relatrice la Professoressa Antonella Salvini, svolta presso l’Università di Firenze, Corso in Scienze e Materiali per la Conservazione e il Restauro, dal titolo "L’influenza dei pigmenti sul comportamento di alcune resine viniliche utilizzate nel restauro”.
Nello studio sono stati esaminati quattro composti vinilici disponibili in commercio. Tre di questi sono stati scelti in funzione della loro importanza nell'ambito del restauro dei beni storico - artistici: il polivinibutirrale (PVB) Mowital 60HH, il polivinilalcol (PVOH) Mowiol 30-92 e la pasta da rifodero BEVA 371 (costituita dalla miscela di più componenti di cui i principali sono due copolimeri etilenvinilacetato EVA). Infine è stata scelta una dispersione acquosa a base di etilenvinilacetato, che potrebbe unire il vantaggio di un adesivo all’acqua, alla stabilità ormai nota delle resine EVA più famose come il BEVA 371.
Sono state preparate delle stesure di colore costituite ciascuna da un pigmento disperso in un legante oppure dal solo legante, per stabilire se l'interazione di questi composti con alcuni pigmenti potesse influire sulle loro caratteristiche chimiche ed ottiche ed, in particolare, contribuire a ridurne la solubilità nei solventi in cui essi risultano completamente solubili..
I leganti utilizzati sono quelli classici: colla di coniglio, olio di lino, caseinato d’ammonio, gomma di ciliegio.
I pigmenti sono stati scelti tra quelli più diffusi nella pittura antica e contenenti ioni metallici bi- e tri-valenti, e per questo dalla diversa potenzialità come coordinanti.
L’invecchiamento è stato condotto per un periodo di 300 ore in Solar Box Xeno 3000, seguendo la norma UNI 10925, e tagliando gli ultravioletti sotto i 315 nm.
Le misure colorimetriche fatte su campioni invecchiati artificialmente hanno evidenziato come l'esposizione alla luce in ambiente interno non comporti variazioni di colore significative del rivestimento vinilico dei campioni.
Le analisi in spettroscopia FTIR hanno mostrato che l'invecchiamento artificiale non produce cambiamenti rilevanti nei campioni.
Infine, le analisi 1H-NMR quantitative per la valutazione della variazione di solubilità dei composti vinilici non hanno mostrato differenze nella solubilità dei campioni a seguito del ciclo di invecchiamento artificiale. É stata, invece, verificata l'esistenza di variazioni di solubilità nel PVOH e, in misura minore, nel PVB in funzione dei pigmenti e dei leganti pittorici con cui essi sono venuti in contatto.
I valori più significativi delle variazioni di solubilità del PVOH sono riportate nella tabella sottostante.  

Legante                    Pigmento               Solubilità % PVOH               Solubilità % PVB
Nessuno                    Nessuno                         100                                    100
Gomma di ciliegio      Nessuno                          49                                      79
                                  Gesso                              60                                      99
                                  Robbia                             71
                                  Azzurrite                           74 
Colla di coniglio          Nessuno                          69                                      91
                                  Gesso                              57                                       98
                                  Robbia                             65
                                  Azzurrite                           68    

La gomma di ciliegio riduce particolarmente la solubilità di PVOH (49%) e meno quella del PVB (79%), e questa riduzione è più importante di quella dovuta all’azione dei pigmenti. Nei campioni preparati con colla di coniglio la riduzione di solubilità dei due polimeri è più modesta (69 e 91% rispettivamente), ma in presenza di gesso la solubilità per il PVOH scende al 57%, dato che indica l’azione coordinante dello ione Ca2+.
Se in generale il PVB risulta più reversibile rispetto al PVOH, con la dispersione acquosa EVA non si sono osservate riduzioni di solubilità, e questo ci fa ben sperare per un suo utilizzo nel restauro. Invece con la tecnica 1H-NMR non è stato possibile confermare (se mai ce ne fosse bisogno!), la reversibilità della "creatura” di Gustav Berger, a causa della sua complessa composizione.
Questi risultati sono particolarmente interessanti se pensiamo all’invecchiamento piuttosto breve cui sono stati sottoposti i campioni per le esigenze dei tempi della tesi, e che varrebbe la pena poter analizzare i campioni tra qualche anno.  

Bibliografia
Vecchio V; "L’influenza dei pigmenti sul comportamento di alcune resine viniliche utilizzate nel restauro”, Tesi Magistrale, Università di Firenze, Corso in Scienze e Materiali per la Conservazione e il Restauro, 2013
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