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Lezione 8Pigmenti pittorici

Tecniche di studio e classificazione

LUCE E COLORE

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LUCE E COLORE

SORGENTI PRIMARIE DI LUCE (EMISSIONE)

SORGENTI SECONDARIE DI LUCE (RIFLESSIONE)

FluorescenteFluorescente

E

400 500 600 700

F2

Luce DiurnaLuce Diurna

E

400 500 600 700

D65

IncandescenteIncandescente

E

400 500 600 700

A

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Temperatura e colore nelle lampade a incandescenza

Il Metamerismo consiste nella possibilitIl Metamerismo consiste nella possibilitààdi ottenere la stessa sensazione di colore di ottenere la stessa sensazione di colore in presenza di luce con distribuzione in presenza di luce con distribuzione spettrale diversa.spettrale diversa.

Lo stesso materiale appare di colori diversi quando illuminato con luci di diversa composizione spettrale

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1.SUPPORTO

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TAVOLAIl problema delle tavole risiede inizialmente nella lavorazione del legno e nell’assemblaggio dei diversi elementi che costituiscono la tavola. I prodotti adesivi, in passato, erano colla animale – che si applicava a caldo – o la caseina (derivata dal latte) – che si applicava a freddo.Inoltre esistevano giunzioni meccaniche lignee o metalliche tra le assi che formavano le tavole. Per dare maggiore stabilità alla tavola essa poteva essere ricoperta con una tela, con la funzione anche di attenuare gli effetti dell’umidità sulle diverse tavole.

PREPARAZIONI E IMPRIMITURA

La preparazione tipica è composta da gesso (solfato di calcio bi-idrato CaSO4-2H2O) o bianco di S. Giovanni (carbonato di calcio CaCO3). Con la pittura ad olio l’imprimitura diventa meno importante, poiché l’olioviene meno assorbito dal gesso. Il passaggio all’uso della tela rende meno importanti sia la preparazione che l’imprimitura.

La preparazione serve a separare lo strato pittorico (c.100 micron) dal supporto, che può avere irregolarità di quest’ordine di grandezza. Inoltre ha la funzione di ridurre l’assorbimento del pigmento da parte del fondo.

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2. TECNICHE DI STESURA

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TECNICA DELL’AFFRESCO• Molto diffusa nel medioevo e presumibilmente anche in

età romana.• La calce stesa con i pigmenti riesce a fissarli stabilmente

su una superficie muraria.• Nel tempo la calce subisce un processo di

carbonatazione in presenza di anidride carbonica atmosferica:

Ca(OH)2+CO2 ---> CaCO3+H2O• La cristallizzazione del carbonato di calcio crea una

tessitura microcristallina solida e duratura• Il pigmento viene sciolto in acqua e penetra per diffusine

nell’impasto dell’intonaco contenente l’idrossido di calcio.

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TECNICHE DI STESURA DEI PIGMENTI

Proteico (uovo/caseina)Tempera

polisaccarideAcquerello

Olio siccativo (lino, papavero, noce)

Olio

Ca(OH)2 +ceraEncausto

Ca(OH)2Affresco

leganteTecnica

3.I LEGANTI

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PITTURA A TEMPERA E PITTURA AD OLIO

• La pittura a tempera, in uso soprattutto in epoca pre-rinascimentale in Italia, usa l’acqua come solvente di una miscela pigmento-tuorlo d’uovo. La rapida evaporazione dell’acqua consente di fare più strati e modificare il colore con la tecnica della velatura.

• La pittura ad olio è caratterizzata dall’uso di olii siccativi (lino, papavero, noce…) come medium e, a causa di tempi di essiccamento più lenti rispetto alla tempera, comporta una diversa tecnica di stesura del colore. Introdotto nel XV secolo, appare già in precedenza in emulsioni con uovo.

LACCA

• Coloranti organici, contrariamente ai pigmenti minerali (che mescolati con i leganti danno luogo a una pasta più o meno densa), necessitano di un substrato di supporto che forma una sostanza detta lacca, molto più trasparente dei pigmenti minerali.

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ACRILICODalla fine della seconda guerra mondiale vengono introdotti nuovi

materiali che sostituiscono quelle più tradizionali, ormai troppo costosi e per differenziare la tecnica pittorica da quella passata. Tra le diverse soluzioni gli acrilici, introdotti nel 1927 hanno avuto una grande fortuna. Si tratta di una soluzione di resine in solvente non acquoso emulsionati in acqua.

• Si dividono in Acrilati e meta-Acrilati, sono polimeri particolarmente trasparenti nell’intervallo 360-1000 nm.

• Usati per restauro (paraloid) come protettivo, adesivo, consolidante, vernice e anche legante. Difficilmente reversibile (ossia scioglibile una volta superata la temperatura di transizione verso la fase vetrosa – intorno ai 40 °C).

4.PIGMENTI E COLORANTI

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PIGMENTI E COLORANTI• Pigmenti: polveri fini ottenute, in generale, da minerali

colorati non solubili;• Coloranti: in generale derivati da molecole organiche,

solubili in qualche solvente e quindi utilizzabili per colorare altri materiali. Conseguenza della solubilità èche le due sostanze si legano a livello microscopico.

Centri del colore

COLORANTI ORGANICI Tra i minerali colorati si distinguono gli:• Idiocromatici – sempre dello stesso colore per la presenza costante di elementicromofori• Allocromatici – dovrebbero essere trasparenti ma assumono colore per la presenza di impurezze cromofore o difetti strutturali del reticolo cristallino

Elemento CROMOFORO : STRUTTURA BASE PRESENTE IN UNA MOLECOLA DI COLORANTE O IN UN PIGMENTO ORGANICO

FTALOCIANINE: LA λ DI

ASSORBIMENTO AUMENTA CON IL NUMERO DI DOPPI LEGAMI

•ANTOCIANINE (naturali ROSSO/BLU/VIOLA)

•FTALOCIANINE (sintetici BLU E VERDI)•ANTRAQUINONI (GIALLI, ARANCIONI)•QUINACRIDONI (ROSSI, VIOLA)

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I PRIMI PIGMENTI

I primi pigmenti storicamente accertati sono • il bianco del gesso, • il rosso e il giallo delle ocre (terre contenenti

ossidi di fero)• il nero di minerali con ossido di manganese o

residui di combustione del legno.

• Verdi, blu e porpora (stabili) sono introdotti successivamente.

PIGMENTI ARTIFICIALI• Nascono parallelamente all’invenzione della scrittura.

Uno dei primi è il blu egizio (3000 a.C.)• in seguito il Vermiglione (in uso già in età romana)• gialli e rossi a base di Piombo, così come il pigmento

bianco (carbonato basico di piombo) sono noti sin dall’antichità.

• Terre/ocre, colori dal giallo al bruno al rosso, oltre alla terra verde sono pigmenti disponibili sin dall’antichità e caratterizzano la tavolozza dei pittori europei attorno a cavallo del Rinascimento

• Innovazione di questo periodo è il Blu di smalto.

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PIGMENTI MODERNIPossono essere considerati moderni i pigmenti sintetici prodotti dall’inizio

dell’età industriale:• Blu di Prussia (1704) è il primo la cui invenzione viene descritta in modo

scientifico.• Arseniato di Rame (fine XVIII sec.)• Bianco di Zinco (1782)• Verde di Cobalto (1780)• Blu di Cobalto (1802)• Una classe di colori particolarmente importante nasce dopo la scoperta del

Cromo, un metallo i cui ossidi formano nuovi pigmenti: giallo di Cromo, verde di Cromo ecc.

• Nel Novecento questi prodotti industriali sostituiscono i prodotti classici: si ottiene un Blu Oltremare artificiale che sostituisce il lapislazzuli e un rosso di Cadmio che sostituisce il Vermiglione (Cinabro)

• Infine attorno al 1920 si ha l’introduzione del Bianco di Titanio.L’introduzione in ambito artistico segue all’inizio dopo molti anni, e poi sempre

in tempi più ravvicinati, il loro brevetto.

I PIGMENTI INORGANICI sono composti, naturali minerali o di sintesi,

contenenti uno o più atomi caratteristici di metallo (M).

Ossidi, carbonati (MCO3), solfati (MSO4), solfuri (HgS), cromati (MCrO4), silicati (lapislazuli)

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5.FENOMENI DI DEGRADO

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PROPRIETA’ CHIMICHE DEI PIGMENTI

• I pigmenti inorganiciinorganici hanno origine per lo più minerale e sono in generale ossidi, solfuri e solfati di metalli.

• Un pigmento è insolubile nel medium pittorico e nella maggior parte dei solventi, cosa che li rende molto stabili.

• Pigmenti organiciorganici sono invece sensibili all’azione della luce e tendono a scolorire.

• L’ossidazione dei pigmenti porta al loro imbrunimento. SI hanno inoltre reazioni selettive, spesso associate a inquinanti atmosferici e all’umidità, che trasformano un minerale in uno diverso. È l’esempio dell’azzurrite, che si trasforma in sali idrati di rame, di colore verde.

• La funzione del medium pittorico è quella di proteggere il pigmento dagli eventi esterni.

INVECCHIAMENTO E DEGRADAMENTO DEI LEGANTI PROTEICI (COLLE ANIMALI,

CASEINA, UOVO)In generale questi leganti sono sensibili all’ossidazione che forma

radicali in grado di spezzare le catene delle proteine.

• Foto-ossidazione, dovuta a radiazione UV e visibile• Processi di autoossidazione dei lipidi• Interazione con lipidi ossidanti, porta a fenomeni di imbrunimento

delle tempere• Interazione con polisaccaridi (carboidrati, zuccheri ecc.) presenti in

additivi zuccherini• Effetto di acidi e basi, in particolare in presenza di umidità si ha

idrolisi di legami peptidici e abbassamento del peso molecolare,perdita di coesione strutturale dello strato pittorico

• Interazione con i pigmenti: metalli presenti nei pigmenti possono catalizzare processi di degrado

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5. TECNICHE DI ANALISI

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TECNICHE DI ANALISI DEI MATERIALI ORGANICI

• Metodi non invasivi• Tecniche radiografiche• Fotografia infrarossa• Fluorescenza UV.

Per la classificazione del materiale:• Tecniche di imaging : lampada di Wood (fluorescenza UV),

infrarosso falso colore (IRFC), riflettografia IR• Microscopio ottico (MO), microscopio elettronico (SEM), sezioni

stratigrafiche• Analisi puntuali: Spettroscopia FT-IR, XRF, spettrofotometria UV-

VIS-NIR, Raman• Analisi distruttive su campioni: XRD, Gas – cromatografia,

Spettroscopia di massa… etc.

FLUORESCENZA

Alcune molecole, dopo essere state eccitate da un fotone di alta energia (E=hν), hanno una certa probabilità di emettere luce dopo alcuni picosecondi.In questi casi l’energia associata alla radiazione emessa è inferiore a quellaassorbita e quindi la rispettiva lunghezza d’onda è superiore di quella di assorbimento.

E2=hν2

Livello intermedio

E1=hν1

Stato fondamentale

1^ Livello eccitato

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Immagine visibile immagine Uv: sono evidenti in scuro le aree di restauro e le zone di pulitura

Esempio di studio L’aureolina

Immagine al microscopio ottico - fino a 1000 ingrandimenti

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Composizione chimica e struttura cristallina

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Immagine al SEM fino a 100’000 ingrandimenti

mostra la struttura cristallina/amorfa

dei materiali

Analisi XRD, identifica le distanze reticolari nella struttura della cella cristallina

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Spettroscopia FT-IR, identifica le bande di assorbimento dovute a gruppi funzionali o parti caratteristiche della molecola.

Spetrofotometria nel visibile: caratterizza otticamente il pigmento

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6.ALCUNI PIGMENTI

SIGNIFICATIVI

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PIGMENTI VERDI

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Restauri con bianco di Zinco più fluorescenti

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Bianco di titanio mescolato con nero d’osso

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L’infrarosso falso colore - IRFC

Riconoscimento con tecnica fotografica di IR-falso colore di due pigmenti verdi (verde di cobalto e verde rame) con aspetto cromatico simile. La parte differente dello spettro nel vicino IR (700-900 nm) causa un diverso colore nella componente rossa dell’immagine in falsi colori.

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