Studio e analisi dell’applicazione di sostanze polimeriche su opere contemporanee: ristabilimento della corretta adesione tra le stesure pittoriche ed il consolidamento della tela dell’opera “Spicchio d’igloo” di Mario Merz. Aquazol® Aquazol® è il marchio che contraddistingue una famiglia di polimeri termoplastici, ad elevata prestazione, sviluppata, prodotta e distribuita esclusivamente da Polymer Chemistry Innovations, Inc. (PCI). L’Aquazol® non nasce come prodotto per il restauro – come la maggior parte dei prodotti polimerici utilizzati in questo settore – ciò nonostante, è stato ampiamente testato sul campo, ma studiato in laboratorio in misura limitata. Il polimero è la poli(2-etil-2-ossazolina); si tratta di un’ammide terziaria alifatica non ionica - detta anche PEOX - che viene prodotta in quattro diversi pesi molecolari: Aquazol® 5, 50, 200, 500 (questi numeri, moltiplicati per mille, indicano il peso molecolare medio del polimero che varia quindi da 5.000 a 500.000 uma). Il vantaggio di avere diversi pesi molecolari di un polimero, perfettamente compatibili, ed anche miscibili nella stessa soluzione, permette di modulare l’intervento di consolidamento a seconda della porosità dell’oggetto, del suo stato di conservazione e dell’effetto che si vuole ottenere. Il PEOX presenta interessanti caratteristiche come: la completa solubilità in acqua e in un’ampia gamma di solventi polari organici, quali alcoli e chetoni. La presenza di domini polari e apolari nelle macromolecole conferisce una parziale idrofilicità al polimero, consentendogli di interagire con i suddetti solventi, ma anche di aderire a superfici e materiali di diversa natura. Proprio questa caratteristica lo ha reso un materiale interessante per un potenziale utilizzo come adesivo/consolidante nel restauro. bassa viscosità (nonostante la lunghezza delle catene polimeriche); stabilità termica; elevata flessibilità anche a bassi livelli di umidità relativa; indice di rifrazione (1.52) molto simile a quello del vetro (1,46-1,97); reversibilità in acqua o in solventi polari o mediamente polari; biodegradabilità, biocompatibilità e atossicità (solubilità in acqua, carattere non ionico e combustione pulita). Le numerose proprietà di questo polimero hanno portato al suo uso nei campi più disparati. Nel 1994 Richard Wolbers ha effettuato il primo studio ai fini di un suo possibile utilizzo nel campo della conservazione e del restauro, perché ancora non era noto se le numerose qualità e proprietà del polimero sarebbero rimaste inalterate nel tempo.. Il gruppo di ricerca ha, quindi, eseguito invecchiamenti accelerati di tipo foto-ossidativo (UVA: λ=340 nm) per valutare la stabilità della resina alla luce, in particolare di Aquazol 50 e 500; i risultati dell’invecchiamento, e l’eventuale tipo di alterazione subito come la reticolazione o l’ingiallimento, sono stati valutati con: misure di viscosità, pH, resistenza alla trazione, analisi termica (termogravimetria e analisi termica differenziale), gascromatografia (SEC), test di risolubilizzazione, FTIR e colorimetria. Complessivamente, i risultati ottenuti da Wolbers, indicano un buon comportamento del polimero all’invecchiamento, dato che: il polimero tende a depolimerizzare piuttosto che a reticolare (si indebolisce ma lascia aperta la possibilità di una buona rimozione); il prodotto non scolorisce e non ingiallisce; è termicamente stabile non si ha sviluppo di acidità, dato che il pH rimane sostanzialmente invariato (pH 6,2 - 6,4); l’assenza di nuove bande di assorbimento nello spettro FTIR sembra indicare l’assenza di prodotti di ossidazione; la solubilità rimane sostanzialmente identica negli stessi solventi; il polimero sembra mantenere carattere plastico anche in condizioni di bassa umidità relativa. Tuttavia la Tg risulta più bassa, 55°C anziché 70°C, per campioni realizzati con soluzioni acquose (effetto forse dovuto alle molecole di acqua residua rimaste intrappolate nel film funzionando da plastificando o ad una diminuzione del peso molecolare). FTIR La spettroscopia a trasformata di Fourier è un metodo di analisi non distruttiva per l’identificazione dei materiali tramite l’analisi della vibrazioni dei legami chimici. Si basa sull’assorbimento da parte dei materiali della radiazione infrarossa. Un componente (spettrometro) focalizza la radiazione infrarossa sul campione per misurare sia le lunghezze d’onda assorbite dal materiale sia l’intensità dell’assorbimento. L’FTIR registra l’assorbimento nel campo dell’infrarosso per ogni molecola, con picchi caratteristici relativi ai gruppi funzionali presenti sulla singola molecola Si produce uno spettro tramite un’operazione matematica chiamata trasformata di Fourier. Gli spettri possono fornire informazioni sia qualitative e quantitative. Le lunghezze d’onda assorbite dal campione sono caratteristiche dei gruppi chimici presenti nel campione. L’intensità di assorbimento ad una definita lunghezza d’onda indica la concentrazione del gruppo chimico responsabile dell’assorbimento. Lo spettro del campione di Aquzol®500 presenta: una banda piuttosto intensa a circa 3450 cm-1 , da ascrivere, probabilmente, ad acqua residua nella stesura una serie di assorbimenti nella regione 2800-3000 cm-1 dovuti alle vibrazioni dei legami C–H dei gruppi metilici e metilenici [70] [71] [15]; contemporaneamente sono presenti anche i segnali di bending, relativi sempre ai gruppi metilici e metilenici, a 1470 cm-1 , 1420 cm-1 e 1374 cm-1 [70] [71]. Il maggiore assorbimento si registra a 1620 cm-1 ed è relativo allo stretching del legame C=O ammidico [70] [71] [16] [15] [7]; è possibile che vi sia una sovrapposizione di assorbimenti, dello stretching del legame C–N ammidico con il bending dei gruppi metilenici a 1420 cm-1 [70]. Essendo l’Aquazol®500 un’ammide terziaria, non presenta il caratteristico segnale dell’Amide II nella zona 1510-1580 Numero cm1 , ciò nonostante si può d’onda (cm⁻¹ ) Attribuzione osservare una spalla a circa 3260 cm-1 , probabilmente dovuta a 3465 stretching O–H 3266 stretching N–H vibrazioni di stretching di gruppi N2978 stretching asimmetrico C–H metilico H, comunque presenti [70] [71I 2940 stretching asimmetrico C–H metilenico rimanenti segnali risultano di 2880 stretching simmetrico C–H metilico difficile interpretazione. 1620 stretching C=O ammidico (amide i) 1470 1420 1374 1195 918 757 bending asimmetrico –CH3 bending simmetrico –CH2– ; stretching C–N bending simmetrico –CH3 stretching simmetrico (S=O)₃₂ bending S–O–C (forse) rocking –CH2– FTIR DOPO INVECCHIAMENTO Anche se l’analisi FTIR fornisce dati essenzialmente di tipo qualitativo, non si può evitare di notare una generale diminuzione nell’intensità dell’intero spettro, all’aumentare del tempo di invecchiamento, con un rilevante scarto tra le prime mille ore e le successive duemila. Tale differenza potrebbe essere dovuta alla depolimerizzazione del polimero, con perdita di frazioni volatili che quindi determinano la diminuzione dell’intensità dei segnali. È Effettivamente, come confermano vari studi [7] [15]sembra che l’Aquzol®500 tenda a depolimerizzare piuttosto che a reticolare, come apparentemente dimostra lo spettro del polimero invecchiato; non sono presenti infatti nuovi assorbimenti dovuti, ad esempio, alla formazione di prodotti di ossidazione e nemmeno si verifica lo spostamento dei picchi a maggiori o minori frequenze, rispetto al valore originale. Si osserva però la formazione di un doppietto a circa 1540 cm-1 ovvero la zona di assorbimento dell’Amide II, un segnale provocato da una combinazione delle vibrazioni di bending del legame N–H e di stretching del legame C–N; questo starebbe ad indicare un aumento della quantità di gruppi N–H presenti nel polimero, visibile anche dall’amplificazione del segnale di stretching a 3270 cm-1 tra 2420 e 3066 ore, confermando ulteriormente l’ipotesi riguardo la depolimerizzazione per perdita del gruppo laterale e scissione di catena. Nei vari casi riportati in letteratura i restauratori hanno sfruttato la caratteristica particolare della solubilità in acqua. Infatti i più noti ed utilizzati adesivi all’acqua sono attualmente le emulsioni acriliche e viniliche, note con i marchi di Primal, Plextol, Acril, Mowilith, Vinavil ed altri ancora. Queste emulsioni, o meglio dispersioni, sono delle miscele molto complesse dove il polimero è solo il componente principale, ed i cui additivi non sono dichiarati dai produttori. Finisce così che volendo applicare un polimero con certe caratteristiche veicoliamo anche una serie di co-formulanti dalle caratteristiche (e stabilità) del tutto sconosciute, come tensioattivi, plastificanti, colloidi protettori, antifermentativi. Il vantaggio di un polimero perfettamente solubile in acqua è quello di poter lavorare con questo prodotto senza dover introdurre con esso co-formulanti che potrebbero anche dare effetti indesiderati. LIMITI Certo l’acqua presenta alcuni difetti, che a volte ne rendono impossibile l’utilizzo come veicolo del consolidante o dell´adesivo, come ad esempio: Scarso potere bagnante, si può sopperire con piccole aggiunte di alcool (etilico o isopropilico) allo scarso potere bagnante dell’acqua, dovuto alla sua alta tensione superficiale, ma lo stesso effetto lo si può ottenere senza utilizzare solventi, addizionando una goccia di tensioattivo non-ionico come il Tween 20. Attacco microbiologico, che risulta evidente con le colle animali, mentre è molto più contenuto con i polimeri di sintesi Azione rigonfiante sulle preparazioni e sulle dorature, questo è un limite difficilmente superabile, ed in questi casi è meglio rinunciare, ed operare con solventi a media o a bassa polarità (come vinili o acrilici). I vari tipi di Aquazol possono, se necessario, essere miscelati tra loro, o applicati in successione (per esempio applicando prima il 50, a basso peso molecolare, che penetra meglio, e poi il 500 per un buon effetto adesivo). Uno dei punti di forza del prodotto lo si osserva a basse RH, quando gli altri adesivi all’acqua come le gelatine animali si irrigidiscono perdendo completamente elasticità. L’Aquazol rimane invece estremamente plastico, con un allungamento a rottura addirittura del 380% a RH= 8% (contro un allungamento a rottura di solo il 3% della gelatina animale alle stesse umidità). Un’altra caratteristica interessante è il minimo ritiro, specie se paragonato alla colletta e alla colla di storione che, asciugando, possono generare significative distorsioni negli strati pittorici più deboli. CASO STUDIO Barbara Ferriani, restauratrice italiana, ha segnalato l'utilizzo di Aquazol come adesivo per il ristabilimento della corretta adesione tra le stesure pittoriche ed il consolidamento della tela, in un'opera complessa di arte contemporanea di Mario Merz. “Spicchi d’Igloo”, realizzata da Mario Merz nel 1985, è costituita di due elementi della stessa dimensione: da un lato uno spicchio ricoperto da una tela dipinta e dall’altro una porzione gemella la cui struttura metallica è coperta da lastre di cera sovrapposte. Le strutture di entrambi gli spicchi sono realizzate con tubolari metallici saldati nei punti di giunzione: quella che accoglie la tela dipinta è costituita da un telaio perimetrale al quale è ancorata una rete metallica, mentre l’altra, che accoglie i pannelli di cera, è dotata di ulteriori 9 tubolari orizzontali, sui quali, in maniera volutamente imprecisa, sono fissate porzioni di una rada rete metallica plastificata verde. Sul primo spicchio l’artista ha agganciato una tela di cotone mentre nel secondo sono collocate, affastellate, 19 lastre cerose di differente forma e dimensione. Degrado Sullo spicchio dipinto le stesure pittoriche (colature simili a dripping, concrezioni di colore rappreso, energici interventi a spatola o con il retro del pennello) erano offuscate da spessi depositi atmosferici e vi erano diffuse deadesioni. Nell’altro spicchio l’impasto ceroso dei pannelli non solo era notevolmente virato di colore, ma vi erano numerose crettature, fessurazioni, distacchi e gallerie di insetti. Si rendeva necessario un intervento di restauro assai complesso in quanto non solo si doveva operare su materiali e forme di degrado assai differenti ma, considerata la natura del manufatto, bisognava preservare l’aspetto che l’opera aveva acquisito con il passare degli anni. Scelta dell’adesivo Per il ristabilimento della corretta adesione tra le stesure pittoriche ed il consolidamento della tela è stato scelto, dopo preliminari test, un nuovo polimero idrosolubile, denominato Aquazol, una poli(2-Etil-2-Ossazolina). Si è infatti verificato che questo polimero non solo non apportava variazioni cromatiche rilevanti ma garantiva un buon comportamento all’invecchiamento in quanto: depolimerizza senza reticolare e risulta facilmente reversibile in solventi polari; non ha sviluppo nè di colorazione nè di acidità (il pH rimane invariato a 6.3); l’assenza di nuove bande di assorbimento nello spettro FTIR sembra indicare l’assenza di prodotti di ossidazione. E’ stato inoltre considerata la sua elevata plasticità anche in situazioni di bassa umidità, laddove altri adesivi a base acquosa si irrigidiscono e perdono completamente elasticità (allungamento a rottura del 380% a RH=8%). Intervento di restauro Sono state utilizzate due differenti formulazioni: Aquazol 200 (peso molecolare di circa 200.000 uma) e Acquaiole 500 (peso molecolare di circa 500.000 uma) . Dopo avere rimosso dalle superfici i depositi superficiali con chelanti a pH 6, è stata affrontata la problematica relativa al ristabilimento della corretta adesione tra le parti che si erano fessurate ed in alcuni casi completamente distaccate. Aquazol 200 disciolto in acqua, è stato utilizzato per ristabilire l’adesione tra le stesure pittoriche, mentre Aquazol 500 , disciolto in alcool, è stato utilizzato per consolidare la tela di supporto lungo i margini non dipinti. La proprietà di queste resine di indurirsi con il minimo ritiro ha evitato di generare ulteriori tensioni. I pannelli di cera sono stati disinfestati tramite anossia: il trattamento è stato realizzato mediante inserimento in sacchi non permeabili all’ossigeno all’interno dei quali, opportunamente distanziati dai manufatti, sono stati inseriti assorbitori di ossigeno. Per permettere un corretto ancoraggio delle lastre alla rete metallica plastificata, originariamente realizzato con fili metallici passanti attraverso il velatino, si sono dovute apportare alcune modifiche in quanto le porzioni di tela originale non potevano più reggere il peso delle lastre essendo molto fragili e, in alcuni casi, lacerate. Sono state applicate nuove porzioni di velatino lungo i margini, annegandole sul retro nell’impasto ceroso e facendole aderire alla tela originale con una resina acrilica in dispersione acquosa, Plextol B 500. Rinforzato così il tessuto, le lastre sono state nuovamente ancorate con i fili metallici e, per evitare che si ricreassero lacerazioni, sono stati incollati dei rinforzi, con funzione di asola, attorno ai punti di aggancio. Prextol B 500® È il marchio utilizzato per indicare un copolimero composto dal 60% di Etilacrilato e il 40% di Metilmetacrilato. Si tratta di una resina acrilica in dispersione aquosa e le particelle che costituiscono tale dispersione hanno un diametro di 0,1-0,2 micron. È una resina acrilica pura termoplastica, trasparente e flessibile, forma un film trasparente caratterizzato da un’ottima resistenza agli agenti atmosferici e stabilità chimica. Viene generalmente utilizzato come adesivo per incollaggi elastici, per il consolidamento di preparazioni e strati pittorici e nella foderatura dei dipinti. Come consolidante viene utilizzato per fermature localizzate di sollevamenti e bolle applicato sul retro e sul verso in concentrazioni variabili da valutare in fase di intervento. Il Plextol B 500 è il principale adesivo utilizzato nella tecnica della foderatura a freddo con la tavola a bassa pressione. Il dipinto può essere preventivamente velinato e/o consolidato con PLEXISOL 550 e pretensionato. Eventualmente diluito e addensato il PLEXTOL può essere applicato a ”schermatura” (nap-bond system, in cui l’adesivo viene distribuito come successione di punti “discreti”) sia sul retro del dipinto che sulla tela da rifodero. L’aspirazione della tavola a freddo favorirà l’adesione delle due tele attraverso l’evaporazione dell’acqua. La stessa operazione di incollaggio con la tavola può essere eseguita anche dopo l’essiccazione dell’adesivo, riattivando lo stesso con toluolo nebulizzato. All’occorrenza può essere utilizzato anche a caldo. Per l’utilizzo nella foderatura a freddo dei dipinti su tela, può essere gelificato con l’aggiunta del 0,5% di Klucel G (per l’agitazione è sufficiente un agitatore casalingo tipo “ per maionese”). La forma Gel diminuisce il rischio del passaggio del prodotto attraverso la tela originale. E’ consigliato l’uso di un tavolo aspirato Per riattivare il Plextol B-500 può essere utilizzato l’acetato di butile. Scelta opera Mario Merz, figura chiave dell’Arte Povera, indaga e rappresenta i processi di trasformazione della natura e della vita umana: in particolare gli igloo, visivamente riconducibili alle primordiali abitazioni, diventano per l’artista l’archetipo dei luoghi abitati e del mondo e la metafora delle diverse relazioni tra interno ed esterno, tra spazio fisico e spazio concettuale, tra individualità e collettività. Queste opere sono caratterizzate da una struttura metallica rivestita da una grande varietà di materiali di uso comune, come argilla, vetro, pietre, juta e acciaio – spesso appoggiati o incastrati tra loro in modo instabile – e dall’uso di elementi e scritte al neon. L’igloo è la tipica abitazione invernale degli Eschimesi, a forma di mezza sfera, composta di blocchi di neve disposti a spirale decrescente. Merz sceglie questa forma perché ricorda uno stadio primordiale della civiltà umana, quando l’esistenza dell’uomo era a diretto contatto con la natura. È un’unità abitativa minimale, che appartiene a molte culture antiche diverse tra loro. Gli igloo di Merz sono cangianti e mobili, assumono dimensioni diverse a seconda dei materiali con cui di volta in volta vengono realizzati (metalli, fango, sacchi di sabbia, rami, cera, pietre etc.) e dei luoghi in cui sono presentati. La forma a cupola ricorda la perfetta simmetria della calotta celeste e di molte chiese, mentre i materiali e le dimensioni richiamano sensazioni differenti. Alcune volte sono chiusi e rimandano a un’idea di accoglienza e di protezione da quanto ci circonda, altre sono aperti suggerendo un’apertura verso l’esterno.
