I leganti pittorici

1. Chimica del Restauro - A.A. 2007 I leganti pittorici G. Tringali

2. Ogni tipo di pittura si può considerare come un rivestimento cromatico steso su una superficie. Poiché il pigmento è una polvere incoerente, l'operazione del dipingere si potrà verificare solo in presenza di una seconda sostanza che faccia da intermediario tra il pigmento e la superficie. Questa sostanza si chiama medium o legante pittorico.

3. Per i leganti pittorici è possibile distinguere tre tipi di proprietà: - proprietà fisiche - proprietà chimiche - proprietà ottiche

4. La proprietà fisica più importante è quella di tenere “legate” tra loro le particelle del pigmento e di farle aderire come strato sottile alla superficie del supporto. A tale proposito è necessario che il legante abbia un giusto bilanciamento delle proprie caratteristiche coesive e adesive. Il medium, cioè, deve possedere buone capacità filmogene.

5. La viscosità del legante dipende dal sistema pigmento-legante, ovvero dalla viscosità del medium e dalla concentrazione del pigmento nella miscela. La stabilità della sospensione dopo la stesura è anche correlabile alla viscosità iniziale: una elevata viscosità comporta successivi fenomeni di separazione tra le due fasi.

6. Dopo l'applicazione, il medium deve avere la capacità di “seccare” trasformandosi in una stesura sottile sufficientemente resistente, non appiccicosa e anche sufficientemente elastica per essere duratura nel tempo.

7. Tra le proprietà ottiche, trasparenza e assenza di colore sono due importanti proprietà per un medium: il colore deve essere dato dal pigmento mentre il medium non deve alterarne le proprietà ottiche relative. Tuttavia, il medium è costituito da materiale organico e quindi interferisce con la luce: diventa importante che tali interazioni contribuiscano positivamente agli effetti cromatici del film pittorico.

8. Tra le proprietà chimiche auspicabili per un legante pittorico ricordiamo la resistenza alla luce sia rispetto all'azione fotolitica che fotochimica. Alla resistenza agli agenti chimici in genere si aggiunge che il legante deve essere insolubile nei solventi comuni e deve essere compatibile coi pigmenti, sia perché non deve reagire con essi né scioglierli e sia perché alcuni pigmenti si imparentano meglio solo con alcuni medium.

9. Originariamente il termine tempera era riservato a quelle sostanze che permettevano l'utilizzo dei pigmenti in polvere al fine di applicarli come stesure pittoriche su vari supporti. Oggi il termine tempera indica soltanto i leganti utilizzabili in dispersione acquosa tali per cui le due classi principali di medium sono le proteine e polisaccaridi. Le tempere

10. Le proteine sono composti organici tra i più complessi. Dal punto di vista chimico, una proteina è un polimero costituita da una combinazione variabile di 20 diversi monomeri detti amminoacidi spesso in associazione con altre molecole e/o ioni metalli. Le proteine hanno una struttura molto complessa a cui è associata sempre una funzione biologica. Le proteine

11. R rappresenta un gruppo specifico di ogni amminoacido. In funzione delle proprietà chimiche di tale gruppo, un amminoacido viene classificato come acido, basico, idrofilo (o polare) e idrofobo (o apolare). alanina triptofano

12. Il legame che unisce due amminoacidi, prende il nome di legame peptidico. Una catena di più amminoacidi legati attraverso legami peptidici prende il nome generico di polipeptide, uno o più polipeptidi, a volte accompagnati da altre molecole ausiliarie, costituiscono una proteina.

13. Le proteine possiedono vari gruppi capaci di formare legami a idrogeno per cui risultano sostanze idrofile, affini all'acqua, dando vita a soluzioni tipicamente colloidali, costituite da micelle disperse stabilmente nella fase acquosa. Variando il pH si può ottenere l'aggregazione delle micelle in particolati più grossi che provocano la flocculazione o coagulazione.

14. Le colle animali sono costituite prevalentemente da sostanze proteiche (collagene) e da quantità minori di sostanze non proteiche organiche e inorganiche. Vengono estratte da cascami di pelli animali o dalle ossa di mammiferi (colla d'ossa) o da parti di pesce (colla di pesce). Le colle formano soluzioni colloidali acquose in maniera reversibile. Una volte seccate possono essere ridisciolte e riutilizzate, riassumendo le proprietà originali. Le colle animali

15. Le soluzioni di colla tendono ad imputridire con facilità quindi bisogna proteggerle con antifermentativi specifici, cercando di utilizzare quelli che agiscono in percentuali molto basse e in tempi molto lunghi. Le colle animali sono state utilizzate per le loro notevoli proprietà adesive e come medium per le preparazioni pittoriche. Il tipo di preparazione più diffuso nella pittura italiana medievale e rinascimentale era ottenuto con impasti di gesso e soluzioni acquose di colle animali. Il potere coesivo delle colle aumenta con le impurezze: quelle più impure (colla forte) si usano di più per gli adesivi mentre le colle più raffinate hanno proprietà meccaniche più equlibrate (colle di pelli, di gelatine, di pergamena).

16. Esempio di impasto a strati gesso + colla

17. L'impasto gesso + colla ha avuto un diffuso uso storico a causa delle ottime proprietà che presenta come preparazione pittorica., il cui scopo è quello di rendere il supporto idoneo ad accettare lo strato pittorico. Tale impasto viene fatto precedere dalla stesura di alcuni sottili strati di colla. In alcuni casi, per migliorare ulteriormente le proprietà della superficie preparatoria viene applicata sugli strati di gesso e colla un'ulteriore stesura molto sottile detta “imprimitura” a base di un composto inerte. Il ruolo delle colle è quindi molto importante nelle preparazioni pittoriche anche se proprio alle colle possono essere imputati molti fenomeni alterativi che col tempo portano alla perdita di adesione e coesione nei dipinti.

18. Tra i processi alterativi significativi potenzialmente verificabili possiamo ricordare: la variazione di umidità, causa di fenomeni di rigonfiamento e ritiro che comportano una progressiva perdita di coesione, di adesione e formazione di craquelures processi chimici dovuti all'idrolisi o a degenerazioni del materiale proteico delle colle processi microbiologici favoriti dall'umidità che provocano la moltiplicazione di muffe e batteri

20. Il tuorlo è un'emulsione fra una soluzione acquosa colloidale di alcune proteine fosforate e grassi stabilizzata da emulsionanti tra cui il più importante è la lecitina. Uovo

21. Il bianco d'uovo è invece una soluzione acquosa colloidale di proteine (albumina) e piccole quantità di sali minerali • Allo stato secco, l'albume è costituito per grande parte da proteine mentre il tuorlo da proteine e grassi con prevalenza di questi ultimi. • Per azione del calore o perdita d'acqua si trasforma in un gel irreversibile. • Il tuorlo per la presenza di grassi ha migliori capacità filmogene che migliorano ulteriormente con l'invecchiamento. • Le proprietà ottiche si mantengono nel tempo senza tendenza all'ingiallimento. • Per tale motivo il tuorlo è stato sempre utilizzato prevalentemente nella pittura classica, con aceto o lattice di fico come antifermentativo e come fluidificante.

22. Il bianco d'uovo è stato impiegato raramente nella pittura su tavola e più diffusamente come per la miniatura dei manoscritti e come legante negli inchiostri. • Rispetto alle colle, il rosso d'uovo è un materiale più resistente, meno aggredibile, sia perchè è costituito da proteine insolubili sia per l'azione protettiva dei grassi. • La pittura a tempera d'uovo se difesa dall'umidità è una delle tecniche più resistenti. • L'uovo inoltre, se paragonato agli oli, ha una minore tendenza all'ingiallimento.

23. Caseina e latte • La caseina rappresenta una famiglia di fosfoproteine che si trovano nel latte e ne costituiscono la prima fonte di proteine per abbondanza (circa i 3/4 di tutte le proteine del latte appartengono a questa famiglia). • Le caseine sono proteine coniugate -cioè proteine legate ad altre molecole, in questo caso a fosforo sotto forma di acido fosforico esterificato. Questi gruppi fosforici sono importanti sia per la struttura della proteina che per la sua proposta funzione. Infatti questo gruppo, caricato negativamente, è in grado di legare ioni calcio e magnesio, da cui la supposta funzione di questa proteina, cioè quella di carrier di calcio minerale. Sono anche quasi tutte piuttosto idrofobiche.

24. Per rendere solubile e utilizzabile la caseina, si fa reagire con gli alcali per formare caseinati, tra cui i più usati sono quelli di ammonio e di calcio. • Il primo si usa come legante nella pittura murale a tempera e nella pittura su tavola con colori ad acqua. Il secondo è stato usato solo raramente come legante. • L'uso ridotto delle caseine deriva dalla facilità dei processi degradativi che il film subisce che tende a diventare fragile e screpolato. • Maggior fortuna come legante ha avuto il latte che è caseina ancora in emulsione coi grassi. I pigmenti dispersi nel latte danno alla pittura un effetto simile a quello della tempera a uovo.

25. I polisaccaridi • Derivano dalla polimerizzazione per condensazione di molecole di zuccheri semplici • Hanno un gran numero di gruppi -OH che possono dar luogo a legami a idrogeno con l'acqua e risultano solubili . • Per tale motivo si utilizzano come leganti nelle pitture a tempera.

26. Le gomme vegetali sono materiali amorfi, contenuti in alcune specie di piante e di struttura assai complessa. • Sono solubili in acqua ma non nei solventi organici; tali caratteristiche le differenziano dalle resine naturali. • Quelle più comuni sono la Gomma Arabica (Acacia), in assoluto la più utilizzata, la gomma Adragante (Astragalus), che non si scioglie ma rigonfia, la Gomma di Ciliegio. • Spesso le soluzioni di gomme si addizionano diantifermentativi e umettanti (miele, glicerina) per diminuire la fragilità del film.

27. L'amido è un polimero costituito da amilosio e amilopectina. In acqua è pochissimo solubile ma in acqua bollente si rigonfia formando una soluzione colloidale viscosa. • Per riscaldamento a 100°C si suddivide in destrine, solubili in acqua. • Per l'elevata viscosità, si utilizza prevalentemente come adesivo e non come legante di pigmenti. Le destrine, insieme alle gomme vegetali, si usano per leganti per colori ad acqua. Anche queste sono solitamente usate come adesivi.

28. Amilosio Amilopectina

29. Oli e grassi rappresentano una vasta serie di composti naturali in cui il nome “olio” è riferito ai materiali liquidi a temperatura ambiente mentre grassi sono quelli solidi o semisolidi. • Gli oli siccativi usati in pittura sono costituiti da miscele di trigliceridi insaturi , cioè esteri della glicerina con acidi grassi insaturi a lunga catena.

30. Gli acidi grassi che si ritrovano negli oli siccativi sono: l'acido oleico (C18H34O2) con un doppio legame in posizione 9-10, l'acido linoleico (C18H32O2) con due doppi legami 9-10 e 12-13, l'acido linolenico (C18H30O2) con tre doppi legami 9-10, 12-13 e 15-16. • La reattività del doppio legame è alla base delle reazioni di idrogenazione che li trasforma in composti saturi, solidi e stabili (grassi); l'ossidazione li degrada in composti più semplici (irrancidimento) mentre l'ulteriore polimerizzazione li trasforma in polimeri a consistenza solida.

31. Questa reazione, di ossidazione e polimerizzazione, è quella sfruttata per l'uso degli oli insaturi come leganti dei pigmenti in pittura. L'olio di lino e pochi altri si trasformano dopo essiccazione in film che presentano ottime capacità meccaniche e ottiche: sono detti oli siccativi. • Per l'olio di lino, il processo di essiccazione prevede inizialmente l'assorbimento di notevoli quantità di ossigeno (20-30%) del suo peso con successiva ossidazione. • Si formano pertanto perossidi che innescano il secondo stadio dell'essiccamento che consiste nella polimerizzazione, formando una struttura molecolare reticolata.

32. Tutti gli oli siccativi (di noce, di papavero...) hanno tendenza ad ingiallire con l'invecchiamento e per la presenza di numerose concause (grado di purezza, presenza di particolari pigmenti, umidità, luce). • L'olio di lino ingiallisce più facilmente degli altri ma il film di olio di lino secco, grazie alla struttura reticolata con molecole di gliceridi allo stato liquido presenti nei vuoti interstiziali, ha caratteristiche di esistenza, coesione ed elasticità che ne giustificano l'uso così diffuso nelletecniche pittoriche a partire dal Quattrocento.

33. La tempera grassa da film ancora più flessibili e meno fragili ma asciuga più lentamente per cui costringe ad adottare una prassi pittorica vicina a quella dell'olio con il quale è meno agevole pitturare per starti sovrapposti e più facile ottenere la mescolanza dei segmenti.