Laurea Magistrale in Archeologia e Storia dell’Arte

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Chimica dei Beni Culturali - 4

Leganti per pigmenti

Colle

² animale

² a caldo

² a caseina o colla a freddo

² vegetale

² gomma arabica

² gomma adragante

² polisaccaridi

v animali o proteici

v uovo v caseina

v vegetali

v polisaccaridi

v miele v amidi

v oli essiccativi

v olio di lino

v olio di papavero

Leganti

Co lle

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Le cere

miscele di esteri, alcoli, acidi saturi con catena da 14 a 30 atomi di carbonio.

Una cera si differenzia dai grassi perché è un estere del glicole etilenico con due acidi grassi, mentre i grassi sono esteri della glicerina con tre acidi grassi.

Il glicole

etilenico (nome IUPAC 1, 2-etandiolo) è il più

semplice dei dioli.

A temperatura ambiente si presenta come liquido trasparente miscibile all’acqua, di aspetto sciropposo e sapore dolciastro.

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Le cere

Le loro caratteristiche apolari e la loro estrema malleabilità le rendono un materiale molto usato per molte attività

umane.

Le cere hanno una funzione strutturale ed impediscono la perdita di acqua per traspirazione.

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Le cere

Con cera si indica una sostanza che:

o è malleabile a temperatura ambiente;

o ha un punto di fusione di circa 40-80 °C cere > grassi > oli

o ha una viscosità relativamente bassa quando fusa;

o è insolubile in acqua;

o è idrofoba

.

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Le cere

La malleabilità è una proprietà tecnologica della materia che indica la capacità di un corpo o di un materiale (in particolare di un metallo) di essere facilmente

deformabile e riducibile in strati laminiformi sottili (ovvero la sua capacità di essere sottoposto a laminazione senza che le proprietà meccaniche del materiale ne risentano).

Il termine deriva dal latino "malleum", che vuol dire martello. Il metallo più

malleabile è l'oro da cui per esempio si possono ottenere lamine semitrasparenti color giallo, seguito dal palladio e dall'alluminio.

Malleabilità/sostantivo femminile

1.Proprietà di un materiale di poter essere deformato permanentemente senza subire né modifiche strutturali e di resistenza meccanica né fratture; part., la proprietà dei metalli di poter essere ridotti in fogli sottili.

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MALLEABILITÀ

¡ Proprietà di un materiale di

deformarsi facilmente sotto l'azione di urti o pressioni adeguate senza screpolarsi o fratturarsi e senza compromissione delle sue

caratteristiche meccaniche.

¡ Un materiale malleabile è riducibile in lamine, anche molto sottili

(spessore sino all'ordine del µm).

¡ Presentano grande malleabilità i metalli, tra cui principalmente l'oro, il platino, l'argento, il rame.

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Le cere

Con cera si indica una sostanza che:

o è malleabile a temperatura ambiente;

o ha un punto di fusione di circa 40-80 °C cere > grassi > oli

o ha una viscosità relativamente bassa quando fusa;

o è insolubile in acqua;

o è idrofoba

.

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Definizioni ^¡ Il punto di fusione di una sostanza è il valore di temperatura e pressione a cui coesistono la fase solida e la fase liquida in equilibrio termodinamico, cioè senza che vi sia transizione fra le due fasi.

¡ La viscosità è la proprietà della materia per la quale le particelle di un corpo (tipicamente di un fluido) incontrano resistenza nello scorrere le une rispetto alle altre. È la grandezza fisica che indica la resistenza di un fluido allo scorrimento

¡ Si definisce fluidità la grandezza reciproca della viscosità.

¡ Per idrofobicità (dal greco hydor, acqua, e phobos, paura) si intende la proprietà fisica di specie chimiche (ad esempio molecole) di essere respinte dall'acqua.

¡ Si utilizza il termine idrofobicità in senso ampio per indicare la proprietà di materiali di non assorbire e non trattenere acqua al loro interno o sulla loro superficie.

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PUNTO DI FUSIONE

¡ Il punto di fusione di una sostanza è definito come il valore di temperatura e

pressione a cui coesistono le fasi solida e liquida in equilibrio termodinamico, cioè senza che vi sia transizione fra le due fasi.

¡ Per definizione, il ghiaccio alla pressione di 1 atm fonde a 0

°C.

Sostanza T_m (°C)

Azoto -210

Etere -116

Mercurio -39

Acqua 0

Paraffina 54

Naftalina 80

Zolfo 182

Stagno 232

Piombo 327

Oro 1065

Rame 1083

Silicio 1410

Tungsteno 3410

Zinco 420

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DUTTILITÀ

¡ Proprietà fisica della materia che indica la capacità di un corpo di deformarsi plasticamente sotto carico prima di giungere a rottura, cioè la capacità di sopportare

deformazioni plastiche.

¡ La duttilità può essere anche definita come la capacità di un materiale ad essere ridotto in fili sottili.

Tipi di rottura di una barretta metallica sottoposta a trazione:

(a) Rottura fragile (b) Rottura duttile

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DUTTILITÀ

Pieter de Pannemaker su cartone di Bernard Van Orley (1491-1541), Salita al

Calvario, 1518-20, arazzo in lana, seta e fili d’oro e

d’argento, Bruxelles, Belgio.

Palacio Real de La Granja de San Ildefonso, Segovia,

Spagna.

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PARAMENTI FILIGRANA

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Le cere

Cera d’api, Cera cinese, Lanolina,

Cera spermaceti

Cera carnauba, Cera candelilla

Paraffina,

Cera montana, Ceresina

Le cere posso essere di origine

animale vegetale minerale

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Le cere

Cera spermaceti

Paraffina,

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¡ Cere animali

cera d’api – secreta dalle api, è Ø duttile,

Ø malleabile, Ø impermeabile,

Ø insolubile in acqua,

Ø solubile in cloroformio e in etere, Ø stabile nel tempo.

La cera d'api viene usata sin dall'antichità; ne sono state rinvenute tracce nei dipinti della grotta di Lascaux (circa 20000 A.C.) e nelle mummie Egizie (3000 A.C.), costituiva uno dei materiali realizzativi dei ritratti delle

mummie di Fayum (con la tecnica dell'encausto).

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Cera d’api

idrocarburi 14%, monoesteri 35%, diesteri 14%, triesteri 3%, idrossi

monoesteri 4%, idrossi poliesteri 8%, esteri acidi 1%, poliesteri acidi 2%, acidi liberi 12%, alcoli liberi 1%, altro 6%.

Ha un alto punto di fusione, compreso tra 62°C e 64°C.

Non raggiunge l'ebollizione, ma si riscalda fino ad infiammarsi a circa 120°C.

A temperatura superiore agli 85 °C si scolora.

La densità a 15 °C varia tra 0,958 e 0,970 g/cm³.

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¡

Tecnica ad encausto

I pigmenti venivano mescolati con colla di bue, cera punica (ovvero cera vergine fatta bollire in acqua di mare) e calce spenta, per sgrassare la colla. La tempera così ottenuta è densa, eventualmente da diluire con acqua.

Una volta asciutta la tempera, sopra si spalmava la cera punica sciolta con un po' d'olio. Si scaldava quindi il supporto o con un braciere o con il

cauterio, per far penetrare la cera fino al supporto. Infine, si passava alla lucidatura con un panno tiepido.

La tecnica a encausto in uso presso gli antichi popoli del Mediterraneo era eseguita sulle pareti, su pietra o su legno, con pigmenti colorati sciolti nella cera e fissati con il calore.

Ca(OH)₂

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¡ Tecnica ad encausto

Da papiri del 1300 A.C. gli Egiziani ricorrevano all’encausto al fine di conservare i ritratti dei loro defunti.

I Romani facevano largo uso di questa tecnica, come testimoniano diverse domus pompeiane, dove ritroviamo opere encausticate con cera applicata in superfice per proteggere il dipinto eseguito sulla parete.

Conoscenza e impiego dell’encausto scomparve con il cessare della civiltà classica (sappiamo che Leonardo tentò di realizzare con questa tecnica la Battaglia di Anghiari, che distrusse non essendo riuscito a dosare il calore).

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¡ Tecnica ad encausto

Ciò che affascina nelle opere ad encausto è la loro lucentezza, determinata dal velo traslucido di cera che avvolge il colore.

I colori ad encausto non si scuriscono né si screpolano.

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¡ Con l'espressione ritratti del Fayyum, si designa una serie di circa 600 ritratti funebri, realizzati per lo più su tavole lignee, che ricoprivano i volti di alcune mummie egizie d'età romana.

¡ Il nome deriva dalla pseudo-oasi del Fayyum, il luogo da cui proviene la maggior parte delle opere. L'importanza di tali raffigurazioni deriva, oltre che dal loro spiccato realismo, anche dal fatto che, insieme agli affreschi di Ercolano e Pompei, a quelli della tomba del

tuffatore a Paestum e ad alcune raffigurazioni tombali

a Verghina nella Macedonia Centrale, sono tra gli esempi meglio conservati di pittura dell'antichità.

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Ritratto di un uomo, Hawara (Egitto), ca. 125- 150 a.C. Encausto su tavoletta di legno; 37 x 20 cm.

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Chimica dei Beni Culturali - 4

Muro decorato a

encausto da Solunto (I secolo a.C.) - Museo archeologico regionale di Palermo

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Sulle tecniche e sui colori usati nella pittura parietale romana ci danno preziose informazioni Vitruvio e, soprattutto, Plinio.

Quest’ultimo compie una interessante suddivisione tra i colori, dividendoli in due categorie: colores floridi e colores austeri.

I colores floridi sono quelli che noi chiameremmo colori forti e i colores austeri colori a corpo.

Data la loro preziosità, i colores floridi dovevano essere forniti dal committente e, secondo Plinio, erano i seguenti: minium (2PbO·PbO₂ - ossido misto di piombo), armenium, cinnabaris (HgS – solfuro di

mercurio), chrysocolla, indicum e pupussirum.

Di questi, il minio e il cinabro erano adoperati per ottenere il famoso rosso pompeiano.

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I colores austeri venivano suddivisi in due

ulteriori categorie: quelli che si trovano in natura e quelli che si ottengono con una speciale

preparazione.

Si trovano in natura: sinopis (terra rossa), rubrica (ocra bruciata), paraetonium (bianco, carbonato di calce), melinum (terra

bianca), eretria, auripigmentum (giallo).

Altre varietà di bianco erano la cerussa (biacca) e la selinusia.

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Chimica dei Beni

Culturali - 4

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Vitruvio e Plinio parlano anche dei vari strati di intonaco, ma non spiegano i segreti della pittura romana.

In realtà, benché i dipinti pompeiani si sogliano chiamare affreschi, la tecnica di esecuzione resta ad oggi ignota.

Pare che i colori siano stati applicati sul muro già asciutto, perché non si trovano tracce delle

“giornate”. Inoltre, gli azzurri e i verdi di cui ci parla Plinio non potevano venire applicati sul muro

bagnato.

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Chimica dei Beni

Culturali - 4

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¡ Cere animali

§ cera d’api

Gli Egizi la utilizzavano anche nella costruzione delle navi.

Nel Medioevo era considerata di valore sufficiente per diventare una forma di valuta.

Più recentemente ha trovato uso come materiale modellante, come componente della cera sigillante e dei cosmetici.

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¡

Cere animali

§ cera cinese – secreta da Coccus Ceriferus, bianca, dura, fragile con consistenza cristallina, insolubile in acqua, poco solubile in etere, solubile in solventi aromatici. Viene adoperata come agente pulente-lucidante e nella preparazione di colle

§ spermaceti – estratta dalla testa della balena bianca, non più commercializzabile, liquida a temperatura corporea, è stata utilizzata nella lavorazione della pelle.

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¡

Cere animali

§ lanolina – secreta dalla pelle degli ovini si accumula nella lana con funzione protettiva, colore giallastro, consistenza morbida, ha la

caratteristica di assorbire una quantità d’acqua doppia del suo peso dando un’emulsione consistente di aspetto omogeneo.

Ø Densità (g/cm³, in c.s.) 0,932-0,945 (15 °C)

Ø Solubilità in acqua insolubile

Ø Temperatura di fusione 36-42 °C

Ø Temperatura di ebollizione decompone

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Le cere

Cera spermaceti

Paraffina,

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¡

Cere vegetali

§ cera carnauba

La cera carnauba è ricavata dalle foglie della palma Copernica Cerifera (albero della vita, Nord Brasile) durante la stagione arida, quando sono ancora chiuse e avvolte da un sottile strato di cera.

È usata nei restauri e nella pittura a encausto e come agente lucidante nell’industria alimentare (in alcuni tipi di caramelle, es. M&M's e Tic Tac), nell'industria cosmetica come ingrediente di creme e rossetti, nell'industria farmaceutica nel rivestimento di pastiglie e capsule.

Insolubile in acqua, solubile in solventi organici quali cloroformio ed etere etilico.

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¡ Cere vegetali

§ cera candelilla

La cera candelilla viene estratta dalla Euforbia Cerifera in Messico, punto di fusione particolarmente alto, stabile all’aria.

Colore da giallo fino al bruno, lucida, dura, resistente, fragile, appiccicosa.

Insolubile in acqua, e solubile in molti solventi organici quali acetone, cloroformio e benzene.

Usata essenzialmente in miscela con altre cere per aumentarne la durezza, quale agente di lucidante o additivo alimentare. Trova applicazione

nell’industria cosmetica. Viene usata come legante nel chewing gum, e nelle

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Le cere

Cera spermaceti

Paraffina,

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¡

Cere minerali

§ La paraffina è una miscela di idrocarburi solidi e si presenta come una cera bianca traslucida, inodore e leggermente untuosa al tatto. Ottenuta

principalmente dalla distillazione del petrolio. Grazie alla sua insolubilità in acqua ed alla sua resistenza agli agenti chimici, è ottima quale additivo nella formulazione di encaustici per legno. La paraffina è utilizzata anche come scivolante da applicarsi fra supporti a rischio di attrito. Perfetta per la

fabbricazione di candele, è usata anche per rinforzare oggetti come osso, avorio, gesso, legno, quando sono in condizioni di fragilità.

§ La cera di lignite o cera Montana è ottenuta dalla lignite per estrazione a caldo con solventi misto. La cera greggia ha aspetto amorfo di colore grigio

scuro/nero, ma per raffinazione diventa bianca/giallo pallido con una struttura più cristallina. Si polverizza con facilità e genera una pellicola brillante e

resistente. Si scioglie in benzene e toluene o più difficilmente in alcool ed etere.

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¡

Cere minerali

§ Ozocerite o ceresina è una cera minerale. Le uniche fonti commerciali rilevanti sono in Galizia (Polonia), a Boryslaw ad una profondità di 200 e 225 metri.

I depositi di ozocerite vengano originati in modo molto simile a quello delle vene minerali, in quanto la lenta evaporazione ed ossidazione del petrolio ha dato origine alla deposizione della sua paraffina nelle fessure e nei crepacci precedentemente occupati dal liquido. In natura, l'ozocerite varia da una soffice cera ad una massa nera dura come il gesso.

È solubile nell'etere, nel petrolio, nella benzina. Ha un colore variabile dal giallo al marrone scuro, e frequentemente sembra verde a causa del dicroismo.

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Le resine naturali sono sostanze polimeriche, formate da composti terpenici e fenolici, essudate da piante o secrete da insetti.

Le resine sono conosciute fin dall'antichità ed hanno sempre trovato un vasto impiego soprattutto per le loro proprietà filmogene, adesive ed idrorepellenti. Da sole, o più spesso in mescolanza con altre sostanze, compaiono in numerosi antichi ricettari a formare prodotti utilizzati come film protettivi, trasparenti e isolanti o come miscele adesive, soluzioni

consolidanti, o per preparare stucchi.

Ancora oggi, pur essendo in gran parte sostituite dai polimeri di sintesi, le resine naturali continuano a trovare numerose ed importanti utilizzazioni nel

Le resine

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¡ Le resine delle conifere sono caratterizzate da consistenza semisolida e odore aromatico;

diviene solida all'aria per l'evaporazione delle molecole a più basso peso molecolare (quindi volatili).

¡ Un olio essenziale è liquido perché non contiene terpeni ad alto peso molecolare.

Le resine

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Le resine

vegetali animali

☐ oleoresine ☐ gommalacca

☐ balsami

☐ resine

☐ resine fossili

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Le resine

vegetali animali

☐ balsami

☐ resine

☐ resine fossili

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¡

Oleoresine e balsami

si tratta di essudati resinosi di alberi viventi, a consistenza morbida e appiccicosa a causa di un elevato contenuto di olii essenziali allo stato liquido.

§ Le oleoresine sono costituite da resine ed oli essenziali.

§ Nei balsami sono presenti anche alcoli, esteri e qualche acido aromatico.

§ trementina o essenza di trementina ottenuta dalla distillazione di resine di pino

§ balsamo copaive balsamo del Canada

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Composto della classe dei terpeni, contenuto in molti oli essenziali, sia sotto le forme otticamente attive sia nella forma racemica (dipentene).

Liquido incolore, insolubile in acqua, solubile in alcol ed etere, dall’odore dell’essenza di limone, si ottiene per lo più per distillazione frazionata dell’olio di pino, di limone e d’arancio.

Si usa in profumeria e nell’industria delle vernici.

Limonene

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Resine vegetali -

essudati resinosi di diverse specie arboree

§ mastice - derivante dal Pistacia Lentiscus, isola di Chios, usata come componente di balsami di mummificazione, come adesivo, sigillante e vernice per opere su tela e tavole.

§ drammar – essudato di alberi delle Diptero Carpacee (Indonesia, India) introdotta in Europa nel 1829 per la sua caratteristica chiarezza, durata e scarsa tendenza all’ingiallimento, utilizzata come vernice a spirito.

§ sandracca - Spagna e nord Africa, particolarmente adatta come base di vernici ad olio che formano rapidamente film sottili e compatti.

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Resine vegetali -

essudati resinosi di diverse specie arboree

§ benzoino - resina giallo scura caratterizzata dall'odore di vaniglia per la presenza di vanillina all'1%. Utilizzata a partire dal XVI secolo, tuttora in maniera occasionale come plastificante per vernici ad alcool.

§ sangue di drago - resina essudata dai frutti di una famiglia di palme delle Indie Orientali, di colore russo bruno trasparente, solubile in alcool e

benzene e conosciuta fin dall'antichità. In passato veniva utilizzata come pigmento per le miniature e per dare sfumature rosse a miscele resinose come ad esempio per le vernici dei violini; attualmente viene utilizzata come additivo di lacche e mordenti per il legno.

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¡ Resine fossili

§ ambra - Resina fossile costituita da carbonio, idrogeno e ossigeno nelle proporzioni rispettivamente uguali a 79%, 10,5% e 10,5% in peso (45 milioni – 10 milioni di anni). Consistenza estremamente dura. Colore variabile: giallo chiaro, giallo scuro tendente al rosso o al bruno, raramente azzurro e verde; alcune varietà, specialmente quelle siciliane e quelle della Repubblica Dominicana, presentano fluorescenza per cui il colore, che è giallo a luce trasmessa, appare azzurro o verde per riflessione. Fornisce una vernice scura a lento essiccamento, poco adatta all’uso pittorico.

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Camera d’ambra

Il Palazzo di Caterina,

residenza estiva degli imperatori russi a Pushkin (1752).

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¡ Resine fossili

§ copale –Resina prodotta da diverse piante arboree delle

Cesalpinioidee delle regioni tropicali. Alcune si trovano allo stato fossile a poca profondità nel suolo.

Si presenta in masse con la superficie raggrinzita, di colore tra giallo chiaro e bruno rossiccio, fragili, a frattura concoide.

Poco solubili nei solventi usuali; per renderle solubili si riscaldano per alcune ore a circa 300 °C da sole o con olio di lino.

Principale costituente, specialmente le varietà fossili, di vernici, lacche e smalti di qualità pregiata resistenti agli agenti atmosferici.

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Le resine

vegetali animali

☐ balsami

☐ resine

☐ resine fossili

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¡ gommalacca

§ La gommalacca è un polimero naturale ed ha una composizione chimica simile a quella dei polimeri sintetici, è considerata una plastica naturale.

Può essere modellata a caldo, per cui è classificata come termoplastica.

§ unica resina di origine animale, è secreta da un piccolo insetto dell'ordine degli emitteri Kerria lacca, presente nelle foreste di Assam e Thailandia.

§ È raccolta dalla corteccia degli alberi su cui lo deposita per ottenere una salda presa.

§ Una volta purificata, la sostanza prende la forma di pallottoline o scaglie di colore giallo/bruno. Le scaglie di gommalacca si sciolgono in alcool con gradazione uguale o maggiore di 94°

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¡ gommalacca

¡ In origine la raccolta e lavorazione della gommalacca non era per la resina, bensì per la sostanza colorante che dà alla resina il suo caratteristico colore.

L'uso come tintura è ricordato per la prima volta da Claudius Aelianus (170- 235 d.C. circa) nel suo Sulla Natura degli Animali.

§ La tintura veniva estratta dallo sticklac durante il primo lavaggio, che è anche la prima lavorazione necessaria all'estrazione della resina.

§ La tintura rimase una mercanzia di valore fino a metà ottocento, quando il chimico inglese Perkins sintetizzò la prima anilina, il primo colorante

artificiale della storia.

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¡ Processi di invecchiamento dei film ottenuti con materiali resinosi

Le vernici perdono elasticità, si scuriscono e si crettano per meccanismi di degradazione quali

Ø ossidazione

Ø polimerizzazione

derivanti sia alla perdita di idratazione che dall’esposizione al calore e alla luce (radiazioni luminose).

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Ø

Non appena il dipinto è terminato, sia per azione degli agenti

ambientali sia per una propria intrinseca instabilità, indifferentemente dalla tecnica utilizzata, inizia a deteriorarsi.

Ø

Fenomeni fisici, chimici e biologici alterano in vario modo la materia di cui è composta l'opera, causando delle trazioni meccaniche che sono a loro volta responsabili di gran parte dei danni riscontrabili sul supporto, sulla preparazione ed anche sul film pittorico.

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53

craquelure

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