Laboratorio di Chimica del Restauro: resin soaps, solvent gels e chelanti

Laboratorio di Chimica del Restauro

Resin Soaps, Solvent Gels e Chelanti

MJ Resin soaps

Tensioattivi anionici e moderatamente alcalini, adatti per la rimozione di vernici a
base di resine naturali
Similia a Similibus Saluuntur

Proprietà chimico-fisiche dei Resin Soaps

proprietà superficiali
e detergenti
natura alcalina
affinità strutturale
al substrato su cui
agiscono

• capacità bagnante
• azione ionizzante
• emulsionante
• azione dissociante
• detergente

Composizione e modo d'azione dei Resin Soaps

I componenti dei due Resin soaps

COOH
ACIDO DEOSSICOL ICO COCA)
HOOC
ACIDO ABIETICO (ABA)
ACIDO ABIETICO CADA]I
TRIETANOLAMINA
(TEA)
salificato con una base
sale idrosolubile
anione con proprietà
di tensioattiva
3
ABA- TEA
N
HL
R
HOOGDITERPENI BI- TRICICLICI
RESINE DI CONIFERE E LEGUMINOSE: BALSAMO DEL CANADA
TREMENTINE, COPPALI, SANDRACCA.
LABDANO
ABIETANO
P.IMARANO
TRITERPENI TETRA , PENTACICLICI
RESINE DI LATIFOGLIE: DAMAR, MASTICE, ELEMI-
R
R
DAMMARANO
EUFANO
URSANO
OLEANANO
LUPANO
HOPANO

La caratteristica
particolare di questi
soaps sta nella loro
struttura. Natiama
infatti la somiglianza
strutturale tra queste
due malecale e quelle a
carattere terpenica

Grazie alla
somiglianza
strutturale le
malecale del sapone
sono in grado di avere
una particolare
interazione specifica
con le molecole della
resina naturale

Meccanismo d'azione dei Resin Soaps

MOLECOLE
DI ACQUA
MOLECOLE
DI SAPONE
MOLECOLE
DI RESINA
J Resin soaps
vengono preparati
come soluzioni
addensate per
l'importanza del
contatto superficiale

J Resin soaps sfruttano per la loro azione di disgregazione della strato, il
principio dell'affinità, non è detto invece che siano i migliori tensioattivi dal punto
di vista del potere solubilizzante

Questa affinità strutturale rende dunque i Resin Soaps particolarmente efficaci
nella rimozione di vernici a base di resine naturali, anche invecchiate

HO
COOH
ACIDO DEOSSICOLICO COCA)
HOOC
ACIDO ABIETICO (ABA)
DCA nei confronti di vernici più
vecchie (resine più consolidate e
quindi più polari)
ABA può risultare più efficace
nei confronti di vernici più recenti
(resine mena assidate e quindi
mena polari),

Resin Soaps inglesi

J Resin soaps inglesi
altri due Resin Soaps sono stati sviluppati successivamente alla National
Gallery di Londra da Raymond White, partendo da due composti diversi,
appartenenti alla classe degli idrocarburi aromatici policiclici: acido antracen-9-
carbossilica (A9C ) e acido 9-fluorenon-4-carbossilica (9FOC).

HOOC
ABA
HOOC
O
7-OXODEIDRO ABA
-COOH
A9C

Solvent Gels

J solvent gels
Sono tensioattivi in soluzione acquose addensate e solventi organici
Sono preparazioni multi-componenti che combinana:
potere solvente dei solventi organici
potere solvente dell'acqua
>
leggera alcalinità
capacità tensioattiva
Il tutto in presenza di una addensante che impartisce elevatissima viscosità al gel
>

Composizione e modo d'azione dei Solvent Gels

addensante
H
#
C
H
o
COOH
H
acido acrilica
polimerizzazione
H
H
C
C
n
H
COOH
COOH COOH COOH COOH COOH COOH COOH
-
Distensione per:
· contatto con l'acqua
· neutralizzazione con
una base

R
O
N
n
R
Se si utilizza una base che abbia
anche proprietà tensioattive, come
un'ammina polietas silata
SOLVENT GELS
I-O-
H
I-O
1
H
TH H
H
R
1
H-C+C-C-O-N
AMMINA POLIETOSSILATA (ETHOMEEN)
n R
C.
C
C
C
.
C
0_C
ACIDO POLIACRILICO
( CARBOPOL )
0
O
0
1
H
H
H
+ ETHOMEEN
C.
C
C
C
H
0
OH
1
R
H
NR
R
R
1
0
0
0
0
il complesso acida paliacrilico|base
acquista anche proprietà tensioattive,
cioè di emulsionante e di detergente.
COOH COOH
COOH COOHY
0
0
0
H .R
R.
Ħ
R
Z
17
+
0
0
0
0
OIZ
1

Vantaggi della combinazione di reagenti nei Solvent Gels

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 di addensante;
• 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 macro molecola acquista azione superficiale.

In queste preparazioni viene dunque massimizzata l'azione
superficiale e repressa quella di diffusione sottosuperficiale dei vari
costituenti

Uso dei Resin Soaps

Usa dei Resin Soaps.
J Resin soaps sono dunque i tensioattivi anionici (= saponi) a bassa alcalinità, in
forma gelificata, derivati dalla salificazione dell'acido abietica a dell'acido
deassicolico con la trietanolamina(TEA). Sono attivi su i materiali resinasi.
Richiedono ambiente alcalina, e non possono quindi essere utilizzati in
combinazione con sostanze acide

Preparazione dei Resin Soaps

Preparazione.
Più precisamente, per la preparazione si procede come segue.

• acida deassicolico salida, 2 g, è dispersa in
• 100 ml di acqua deionizzata. Sotto agitazione si aggiungono
• 6 ml di trietanolammina in piccole porzioni, fino a completa dissoluzione del salido.
• e con piccole aggiunte di acido cloridrico di concentrazione 1N si porta il pH fino ad un
  valore intorno 8,5, controllando con una cartina indicatrice (in generale sono necessari 6-8
  ml). Se necessario si filtra la soluzione ( se contiene materiale indisciolto è torbida).
• si aggiungono 0, 1 ml di Triton X 100 e
• si addensa la soluzione per aggiunta di 1, 5-2 g di idrossipropilmetilcellulosa.

• La quantità iniziale di TEA è in eccesso rispetto la quantità necessaria a salificare
  DCA: il pH della soluzione risultante sarebbe troppo alcalino. Per questo si
  aggiunge HCl, per riportare il pH al di sotto del 9.
• Triton X 100 è un tensioattivo non ionico che viene aggiunto per migliorare il potere
  bagnante ed emulsionante della soluzione.
• La idrossipropilmetilcellulosa è un'etere di cellulosa idrofila, tra i più puri. È però
  costosa e di non facile reperibilità: ai fini pratici può esser sostituita da
  metilcellulosa (in concentrazione 2% se di buona qualità, cioè i tipi ad alta viscosità )
  a idrossipropilcellulosa (Klucel G, in concentrazione 4%).
• attenzione! L'acido cloridrico concentrato è fortemente caustica, e deve essere
  manipolato con cautela

Preparazione di ABA-TEA

Per quanto riguarda la preparazione di ABA-TEA, dall'acido abietica (ABA)
la procedura è sostanzialmente identica.
ABA è però più difficile da salificare, e occorre una maggiore quantità di TEA.
Nella ricetta sopra avremo
dunque

• 2 g di ABA
• 10-12 ml di TEA,
• cambia di conseguenza, anche la
  quantità di HCl 1N necessaria per
  portare il pH intorno a 8, 5

Applicazione dei Resin Soaps

Utilizza
J Resin soaps sono applicati alla superficie da trattare con un tampone di cotone a
a pennello, e lasciati agire indisturbati lavorandoli delicatamente con un pennellino
morbido. I tempi di applicazione sono tra una e cinque minuti
poi si lava più volte la superficie trattata con una soluzione acquosa di un
tensioattiva ( bile bovina al 2-3%, Tween 20 al 2-4%, con Brij 35 al 2-4%, saliva
artificiale ).
al termine la zona viene brevemente lavata con acqua distillata e asciugata
Quando è asciutta, si effettua un ultimo lavaggio con idrocarburi leggeri (essenza
di petrolio, benzina, ragia minerale, ecc. ) per risaturare la superficie ed as portare
eventuali residui lipofili.
La differenza strutturale tra i due Resin soaps, ABA-TEA mena polare e DCA-
TEA più polare, si riflette in una possibile differenza applicativa.

Considerazioni sulla formulazione dei Resin Soaps

Queste ricette sono state frutto di elaborazioni in un certo periodo di tempo in base
ai vari risultati ottenuti.
la combinazione di componenti non è dunque casuale.
Per esempio per la quantità di TEA aggiunta è importante considerare questo:
l'eccesso di TEA, quello che non serve a salificare DCA a ABA, viene poi
salificato dall'HCI aggiunto, formando TEA-HCI (a trietanolammonia cloruro ).
Questo sale, dissociato in ioni in soluzione, va ad aumentare una grandezza tipica
delle soluzioni saline,
la forza ionica.
queste formulazioni non sono da considerarsi come ricette di applicazione
generalizzabile, ma dovrebbero essere tailored, messe a punta per ogni casa
specifica.

Personalizzazione dei Resin Soaps

Personalizzare i Resin Soaps
Possibili additivi da aggiungere

• Una possibile alterazione strutturale delle vernici per invecchiamento è la
  deidragenazione che tende a produrre molecole insature a aromatiche
• si può così aggiungere ai Resin Soaps una piccola quantità di alcol
  benzilico, al 2% in volume, rispetto al volume di gel.
• Per resine più giovani, mena polari, più difficilmente bagnabili, Walbers
  consiglia l'aggiunta di N-Metil-2-pirrolidone, al 2% in volume rispetto al
  volume di gel.
• Vista la minore tossicità, a parità di potere solvente, è forse preferibile
  utilizzare il dimetilsalfassido anziché metilpirrolidone.
  il gel acquista così un leggero potere solvente
• Per migliorare l'azione bagnante dei saponi si può aumentarne il contenuto di
  tensioattivo non ionica, utilizzando al posto di Triton X 100, tensioattivi ancora
  più bagnanti quali il Brij 35 o il Tween 20 in concentrazione pari all'1%.

• Per una vernice con una certa componente oleosa, l'azione può essere migliorata
  con aggiunta di poche gocce di ammonio idrossido diluita, fino a portare il pH a un
  valore 9-10.
• un elegante alternativa è un "Enzime Soap", un sapone enzimatica. al Resin
  Soap DCA-TEA si aggiunge l'enzima lipasi, in quantità di 200-500 mg per
  100 ml
• l'enzima è efficace sulla parte oleosa della vernice, il sapore su quella
  resinasa.
• Per vernici molto alterate per esposizione all'ambiente (alla sporco piuttosto che
  alla luce ), si può aggiungere una sostanza chelante, in particolare l'acido citrico.
• conviene operare in questo modo:
  ad 1 g di acido citrico
  si aggiungono 2,1 ml di TEA (la minima quantità necessaria per
  completa salificazione ) e si mescola fino a dissoluzione completa. Si ottiene così
  TEA-Citrato (a trietanolammonia citrato ), l'agente chelante che viene poi aggiunto
• a 100 ml di Resin Soap, mescolando fino a che sia ben amalgamato.

Quando e perché utilizzare i Resin Soaps

Quando e perché utilizzare Resin Soaps?
La certezza a la supposizione che si tratti di una vernice di materiale resinosa
sono il motivo che induce all'uso di questi reagenti

• La minore velocità di diffusione dell'acqua e la viscosità del gel sona tali da
  promuovere una azione più superficiale;
• Il potere solvente dell'acqua, liquido ad altissima polarità, fa sì che non vi
  sia un diretto effetto solvente nei confronti del materiale che invece è solo
  mediamente polare.
• Il tensioattivo contenuto esercita un'azione emulsionante nei confronti del
  materiale resinosa ( e questa azione è specifica nei confronti della resina
  perché stiamo utilizzando un Resin Soap );
• la leggera basicità delle soluzioni addensate, pH 8,5 permette la
  salificazione di quella parte del materiale resinosa più acido perché più
  ossidato.

la zona d'azione del Resin Soap è la superficie di contatto con la strato di
vernice, e non più l'intero strata