Appunti del corso Chimica dei materiali per il restauro

Materiali pittorici

Si fa riferimento soprattutto a opere mobili ma li estendiamo anche ai supporti fissi (tavole e tela) (murature). Si ha una situazione precisa di stratigrafia = sezione di un dipinto (vari strati). La sua importanza è data dal fatto che è un oggetto che noi andiamo a ricavare quando andiamo ad analizzare un dipinto, ossia che per considerare i suoi strati si preleva in profondità un campione che contiene tutti gli strati.

Si analizza la stratigrafia come oggetto a sé stante.

Supporto

Noi trattiamo ora di tela e tavola (= assi assemblate in vari modi). La tela sostituisce il supporto in legno dal XV secolo:

• Più facilmente trasportabile
• Più leggera = dimensioni maggiori

Creata al telaio / cucitura più tele. Arrotolabile MA si può rovinare in quanto si crea una tensione su film pittorico (poiché non succeda deve essere elastico = torna allo stadio originale quando la tensione cessa).

Preparazione

Si tratta di qualcosa che deve preparare per ricevere lo strato pittorico soprastante (un dipinto mobile la necessità sempre). Costituito normalmente da due componenti: pigmento + legante.

Pigmento: polvere, generalmente di natura inorganica, che nella preparazione è limitata a pochi materiali:

• Gesso - CaSO₄ (solfato di calcio) [utilizzato soprattutto dagli italiani]
• Carbonato di calcio - CaCO₃ [utilizzato dai fiamminghi]

Questi due erano due pigmenti chiari ma talvolta si poteva colorare lievemente la preparazione utilizzando soprattutto terre mescolate al gesso, dando una colorazione più calda. I pigmenti citati sono presenti in polveri che per essere utilizzate necessitano di essere legate per ottenere una pasta sia per la preparazione sia per lo strato pittorico.

Legante: bagna il pigmento legando le sue particelle a quelle dello strato sottostante. La funzione del legante è quella di dare coesione alle particelle e adesione con lo strato sottostante.

• Colla animale - legante di natura proteica

Strato pittorico

Costituito anch’esso da legante e pigmento = polvere che aderisce allo strato sottostante dal legante.

Vernice

Perché si usa la preparazione? Elimina i difetti, appiana la superficie, rende impermeabile e permette di ricevere lo strato pittorico.

Pigmenti

Sono principalmente materiali inorganici, di origine minerale seppur esistano anche di natura organica (= naturali / esistono anche sintetici).

• Inorganici = ossidi / sali / solfuri [di loro natura piuttosto stabili chimicamente]

Possiedono una struttura cristallina: solidi aventi una struttura in situazione di ordine. Conferiscono corpo e colore = sono colorati e loro in polvere vengono utilizzati come il costituente colorante. Sono insolubili nel legante = la pasta pittorica NON è una soluzione, bensì una miscela di un solido in un liquido. Insieme al legante forma un impasto viscoso = resistenza allo scorrimento / non cola.

Per ottenere una pasta con una buona viscosità va scelto un rapporto tra legante e pigmento ottimale, dipendendo da ciò che viene utilizzato. Per stabilire i rapporti corretti si considera anche la granulometria: particelle più piccole richiedono più legante in quanto servono un maggior numero di legami. A parità di legante e a parità di pigmento il rapporto può cambiare a seconda della granulometria.

Va considerato inoltre che alcuni pigmenti non andassero mescolati fra di loro. Devono resistere ai fenomeni di alterazione (ossidazione, idratazione causa umidità, formazione di acidi per gas, che possono scurire, perdere colore, modificare le strutture del materiale, radiazioni UV…). Vi sono situazioni in cui l’alterazione è avvenuta a causa di pigmenti non compatibili. Il pigmento deve inoltre essere compatibile con il legante stesso.

Pigmenti organici

Origine animale o vegetale; composti da Carbonio, Idrogeno, Ossigeno; sono definiti coloranti (utilizzati per i tessuti). Conferiscono colore ma NON corpo (= il colorante è assorbito dal “gesso” a cui però è stato attribuito colore al corpo, senza fornirlo lui stesso). Solubile / trasparente / meno stabile chimicamente. Polvere semitrasparente che viene fissata sul supporto inorganico.

Indicatori cronologici

I pigmenti possono essere utilizzati come indicatori cronologici: nel momento in cui riconosciamo il pigmento utilizzato è possibile dare delle informazioni sull’epoca dell’opera e su altri aspetti storico-artistici. Nelle varie epoche ci sono stati pigmenti che sono stati utilizzati in modi differenti a seconda di fattori differenti:

• Pigmenti naturali venivano utilizzati ma poi abbandonati perché ci si rendeva conto che fossero tossici / poco resistenti al degrado / venne sintetizzato in laboratorio (= si abbandona la versione naturale).
• L’avvento dell’industria introduce molti nuovi pigmenti.

Una tavolozza con pigmenti introdotti industrialmente non potrà dunque essere utilizzata in periodi (dal 1800 in poi) precedenti. Per alcuni pigmenti antichi sintetici talvolta si riscontra comunque un loro (preparati in bottega) abbandono nella storia, si ipotizza dunque il perché (es: ricetta non più tramandata o persa). Alcuni pigmenti moderni hanno una data precisa di quando sono stati messi in commercio. Vi sono comunque delle eccezioni: materiali come le terre sono acquistabili ancora tutt'oggi in colorificio, questi non sono indicatori cronologici dato che furono usati in ogni periodo.

Elenco dei pigmenti

Bianco

• Biacca
  • Carbonato basico di Piombo [contiene idrossido di piombo]
  • 2PbCO₃ - Pb(OH)₂
  • Di origine artificiale trattando dei minerali
  • Bianco più utilizzato fino al XIX secolo - pigmento antico che venne poi abbandonato essendo il Piombo tossico
  • Venne abbandonato però nel XIX non per la tossicità ma per il fatto che degradava (= un pigmento che scuriva)
  • Avveniva per opera dell’Acido Solfidrico presente in ambienti inquinanti
  • MA soprattutto per la formazione del PbO = ossidazione (degrado chimico)
  • Era usata in tempera, olio e muro
  • Inoltre la Biacca non è compatibile con i pigmenti a base dei Solfuri - insieme si forma il PbS, un composto scuro
• Bianco di zinco
  • Origine artificiale
  • Utilizzato a partire dal 1782 ed in commercio dal XIX secolo
  • Ossido di Zinco [ZnO]
  • Può degradare MA formando un carbonato bianco, ergo non è un difetto importante
• Bianco di titanio
  • Origine artificiale
  • Biossido di Titanio [TiO₂]
  • Usato dal 1920
  • Chimicamente inerte = molto resistente
  • Adatto a tutte le tecniche e molto coprente
  • Ancora oggi il più utilizzato ma pare che mostri anch’esso una certa tossicità (si tratta del bianco del muro)
• Bianco di calce (Bianco Sangiovanni)
  • Usato nelle preparazioni fiamminghe
  • NON è un indicatore cronologico dato che fu sempre utilizzato
  • Carbonato di calce [CaCO₃]
  • Usato anche per schiarire + usato come carica (ossia per fare volume / corpo)
  • Principalmente utilizzato nell’affresco = pittura murale
  • Risulta più o meno bianco a seconda della granulometria
  • La granulometria influisce sulla diffusione della luce
  • NON è resistente agli acidi (il CO₂ scatena una reazione di effervescenza che rilascia gas sul bianco Sangiovanni)
• Gesso
  • Usato nelle preparazioni italiane
  • Poco usato nello strato pittorico

Blu

• Azzurrite
  • Origine naturale / minerale
  • Pigmento più utilizzato fino al XV secolo - ancora venduta MA indice di una pittura antica
  • Era un pigmento economico, ergo utilizzato per ampie campiture come i cieli (colore non acceso o prezioso come il lapislazzulo)
  • Carbonato basico di rame [2CuCO₃ + Cu(OH)₂]
  • Abbastanza stabile se non per reazione di idratazione che donava una tonalità più verde (si forma la Malachite)
  • Come il piombo anche il rame è incompatibile con i Solfuri - si formano solfuri di rame che sono scuri
• Lapislazzuli
  • Pigmento minerale molto prezioso, derivato da miniere in Afghanistan (= commerci in oriente)
  • Impiegato fino al XVIII
  • Per il costo elevato e difficoltà di reperire questo pigmento, ad un certo punto si comincia a preparare in laboratorio la stessa composizione = Blu Oltremare (Silicati di sodio e alluminio)
  • Venduto a partire dal XIX secolo
  • NON resistente agli acidi
  • Per sapere se si tratta del naturale o il sintetico bisogna considerare la morfologia delle particelle: un minerale macinato mostrava una morfologia più disomogenea dipendendo dal tipo di macinazione / la sintesi invece prevede particelle tutte nella stessa posizione
• Smaltino
  • Un vetro blu macinato = luminosità del vetro mantenuta anche nella macinazione
  • Usato soprattutto nel XVII - XVIII secolo
• Blu di cobalto
  • Si tratta di un pigmento moderno di origine artificiale
  • Utilizzato dal XIX secolo
  • A base di cobalto
• Blu egizio
  • Blu antico ritrovato negli scavi in Egitto
  • Silicato di rame e di calcio
  • Ad un certo punto non se ne ha più traccia: probabilmente si è persa la ricetta per prepararlo
• Blu di prussia
  • Pigmento moderno usato dal XVIII secolo
  • A base di ferro

Rosso

• Cinabro (Vermiglione)
  • Rosso intenso tendente all’aranciato
  • Solfuro di Mercurio [HgS]
  • Molto utilizzato in passato ma abbandonato perché la sua composizione col mercurio è tossica
  • A volte adulterato con il Solfato di Bario usato come carica per diminuire il costo del Cinabro (bianco)
  • Piuttosto costoso
  • Il cinabro è talmente stabile che non dà reazione di degrado anche se mescolato con pigmenti a base di piombo e rame (solitamente incompatibili con il S)
• Rosso di cadmio
  • Si tratta di un pigmento moderno
  • Usato dal XX secolo
  • Solfoseleniuro di cadmio [CdS (Se)]
  • Famiglia che presenta gradazioni a seconda delle quantità di zolfo e selenio (più selenio c’è più tende al rosso)
  • Incompatibile con pigmenti a base di piombo e rame
• Minio
  • Origine artificiale antica
  • A base anch'esso di piombo, quindi abbandonato poiché tossico
  • Si può degradare ossidando, ergo scurendo
• Ocra rossa
  • Origine naturale
  • Ossido di Ferro [Fe₂O₃]
  • Fu sempre utilizzata, ergo non è un indicatore cronologico

Verde

• Malachite
  • Carbonato basico di rame
  • Ottenuta anche idratando l’azzurrite per merito degli acidi / poco resistente anche alle basi
• Verderame
  • Origine artificiale
  • Molto utilizzato fino al XIX secolo
  • Non resistente al degrado, perde colore con la luce
• Verde di cromo
  • Pigmento moderno utilizzato dal 1800 in poi
  • Ossido di cromo
  • Ottenuto anche dalle miscele di “Blu di Prussia” e “Giallo di cromo”
  • Abbandonato essendo il cromo tossico
• Terra verde
  • Composto naturale
  • Usata fino al XIX secolo soprattutto al di sotto degli incarnati (verdaccio)
  • Questo incarnato sbiadito nel tempo faceva emergere un volto verdognolo

Giallo

• Giallo di piombo
  • Alcuni gialli sono raggruppati in questa famiglia che ha in comune la presenza del piombo
  • Ossido di Piombo [PbO]
  • Stannato di Piombo / Antimoniato di Piombo
  • Abbandonati poiché tossico
  • Non compatibile con i solfuri
• Giallo di cadmio
  • Pigmento moderno
  • Solfuro di cadmio [CdS]
• Orpimento
  • Pigmento usato dal 1700 fino al 1800
  • Trisolfuro di arsenico [As₂S₃]
  • Altamente tossico per la presenza dell’arsenico
• Ocra gialla
  • Pigmento usato dalla preistoria (= NON indicatore temporale)
  • Buona resistenza, compatibilità e sfruttabile con tutte le tecniche

Bruno

• Terra di Siena
  • Pigmento naturale usato in tutte le epoche
  • Ossidi ferrici + silicati a base di argilla e biossido di manganese
  • Tonalità dal bruno-arancio al marrone scuro

Nero

• Neri organici
  • Pigmenti naturali usati in tutte le epoche
  • Varie tonalità più o meno bluastre e coprenti
  • Carbonio amorfo
  • Nero fumo (carbonizzazione di oli)
  • Nero di vite (carbonizzazione di viti)
  • Nero d’avorio (carbonizzazione di avorio e ossa animali)

Lacche

Si tratta di pigmenti prodotti tramite l’applicazione di una materia organica su un substrato o base che solitamente è inorganico e insolubile.

Rosso

• Porpora
  • Usato dall’antichità fino al medioevo
  • Stabile in olio e colori a tempera
  • Usato per la tintura dei tessuti e manoscritti
• Lacca di robbia
  • Impiegato dal periodo egizio
  • Stabile ma sensibile alla luce
• Lacca di conchiglia
  • Scoperto con l’America (usato dal 1500)
  • Stabile in olio e tempera MA imbrunisce e si decolora con la luce

Giallo

• Zafferano
  • Sostanza organica vegetale
  • Usata già dai tempi romani
  • Principalmente per le miniature

Blu

• Indaco
  • Usato dall’antichità
  • Tende a sbiadire sotto la luce ma è chimicamente stabile
  • Usato ad olio ma soprattutto con tempere e acquerello

Leganti

Si tratta del secondo componente dello strato pittorico che (una parte solida nei pigmenti che vengono legati per essere stesi) tiene insieme le particelle delle polveri.

Proprietà

Fisiche (o filmogene)

• Coesione: funzione che il legante esplica sulle particelle di pigmento - queste sono libere di muoversi, non stanno insieme, ergo il legante deve tenerle unite
• Adesione: far aderire le particelle che tiene insieme per coesione allo strato sottostante del supporto
• Viscosità: proprietà che permette al legante di essere steso e rimanere sulla superficie non colando - se troppo elevata vedrò le striature del pennello / se troppo bassa colerebbe + proprietà del legante fluido
• Stabilità: termine generico che indica la capacità di resistere al degrado
• Elasticità: il film deve essere elastico, ossia resistere alle sollecitazioni ritornando situazione iniziale - proprietà del legante essiccato

Chimiche

• Compatibilità: il legante non deve reagire con i pigmenti o eventuali solventi
• Insolubilità
• Resistenza al degrado: da fattori quali luce, solventi, umidità… che potrebbero modificare la composizione chimica

Ottiche: non dovrebbe dare un contributo sul colore, deve limitarsi a legare le particelle dei pigmenti

• Trasparenza: trasparente alla luce
• Assenza di colore: privo di un colore specifico

Materiali utilizzati

I leganti sono classificabili in base alla loro composizione chimica MA definiscono in particolare la tecnica pittorica, variando da una all’altra. A seconda della tecnica si deduce il legante che si differenzia per composizione chimica. Nel Medioevo e Rinascimento per la pittura su tavola si usa principalmente il tuorlo d’uovo diluito in acqua.