Nuovo adesivo bicomponente a base acrilica per interventi di consolidamento: caratterizzazione e confronti con altri prodotti commerciali

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CAPITOLO 1: 
INTRODUZIONE 
 
 
 
 
1.1 GLI ADESIVI USATI NEL RESTAURO 
Il problema dell‟adesione tra due tele nel campo del restauro si può dire sia nato con 
l‟arte stessa. Infatti, molte opere hanno avuto bisogno nel tempo di un sostegno 
sempre maggiore, in linea con l‟evoluzione della tecnica pittorica e, di conseguenza, 
molto presto si sono iniziate a studiare delle miscele che fossero in grado di 
mantenere una certa adesione tra due supporti diversi.  
Pertanto ci sembra interessante cercare di riassumere brevemente le caratteristiche 
degli adesivi naturali e sintetici maggiormente usati in modo da avere chiaro il quadro 
della situazione per capire poi i motivi della scelta fatta in questa occasione. 
 
 
1.2 GLI ADESIVI NATURALI 
Gli adesivi che fanno parte di questa categoria sono stati i primi ad essere utilizzati in 
quanto non c‟è stato bisogno di aspettare l‟avvento dell‟innovazione tecnologica per 
produrli. Si tratta dunque di materiali che sono sempre stati reperibili in natura, 
spesso miscelati tra loro al fine di ottenere le caratteristiche desiderate. Vediamo di 
analizzare quelli che hanno avuto più successo. 
Partiamo dalle colle, da quegli adesivi cioè costituiti da sostanze proteiche. Sia che 
parliamo di colle animali sia che parliamo di colle vegetali, la caratteristica comune di 
queste sostanze è l‟elevato potere legante. Quelle più utilizzate sono la colla 
d‟amido, la colla di pesce e la colla di coniglio. Sono facili da ottenere e miscelate 
con farine, melassa e altre sostanze sono da sempre state i materiali principali da 
utilizzare in caso di restauro. 
Un altro tipo di sostanze naturali sono le resine terpeniche. Si tratta di essudati di 
varie piante e hanno sempre costituito la base per la produzione di vernici protettive 
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grazie alla loro capacità di resistere agli attacchi igrometrici e biologici. Sono 
idrorepellenti e insolubili in acqua. Tra quelle più famose possiamo ricordare la 
mastice, l‟ambra, la colofonia, la dammar e la elemi. Inoltre possiamo includere 
all‟interno di questa classe di materiali anche i balsami come il balsamo del perù; le 
gommoresine come la gomma adragante e la gomma arabica; le cereoresine come 
la gomma lacca; le oleoresine come la trementina e la trementina veneta. 
Infine restano da citare tra i prodotti naturali le cere. Anch‟esse sono idrorepellenti e 
in più insensibili all‟invecchiamento, tutte si ammorbidiscono intorno ai 40°C e 
fondono a 65°C. La loro caratteristica principale è l‟inerzia chimica e tra le più 
utilizzate possiamo ricordare la cera carnauba, la cera d‟api, la cera paraffina e la 
cera microcristallina. 
Questi prodotti sono sempre stati preferiti ai prodotti sintetici in quanto si vedevano in 
loro diversi vantaggi. Prima fra tutti l‟ampia conoscenza che col passare del tempo si 
è acquisita di questi materiali, infatti essendo gli unici ad essere utilizzati per secoli 
sono anche gli unici che si conoscono realmente a fondo e di cui si conoscono tutti i 
meccanismi di degrado. L‟accento è spesso stato posto anche sul fatto che questi 
materiali siano simili ai supporti cellulosici o lignei e di conseguenza, in teoria, 
maggiormente compatibili con essi sia a livello chimico-fisico sia a livello estetico. 
Infine anche la conoscenza dei modi di interazione con gli altri materiali e della 
possibilità di giocare sulle loro concentrazioni e miscele li ha portati ad essere 
spesso preferiti.  
Il problema è che spesso le cose nel mondo del restauro vanno avanti seguendo 
delle “ricette” ed evitando di interrogarsi sui limiti dei materiali. Ed è anche per questo 
che i materiali naturali, ben conosciuti in tutti i loro aspetti, non sono mai stati 
abbandonati e non lo sono tuttora nonostante i numerosi studi fatti in proposito. 
Questi ultimi hanno dimostrato che i materiali naturali hanno più svantaggi che 
vantaggi. Certo il fattore compatibilità chimica è importante, ma non è detto che due 
materiali siano perfettamente compatibili solo perché sono entrambi naturali. Inoltre è 
stato più volte evidenziato che i prodotti naturali sono maggiormente soggetti agli 
effetti dell‟invecchiamento quali variazioni termo-igrometriche, attacchi biologici, 
cambiamenti di stato, ingiallimento, etc. 
I motivi, dunque, che spingono la maggior parte dei restauratori a rimanere fedeli a 
questi materiali sono da ricercare nell‟attaccamento alla tradizione, nella fiducia nei 
materiali conosciuti rispetto a quelli nuovi, nella convinzione che questi prodotti siano 
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realmente migliori degli altri e nell‟essere molto chiusi nei confronti delle nuove 
sperimentazioni. Con questo non si vuole dire che i materiali naturali siano da evitare 
a priori, ma si vuole solamente ritornare ancora una volta sul fatto che la scelta di un 
prodotto dovrebbe essere dettata dall‟opera stessa e dalle sue esigenze piuttosto 
che dalla “pigrizia” dell‟uomo. 
 
 
1.3 GLI ADESIVI SINTETICI 
I materiali sintetici hanno fatto la loro prima comparsa nel mercato dei prodotti per il 
restauro nella seconda metà degli anni ‟50 con prodotti di tipo vinilico, acrilico, 
chetonico e polivinilico. Fin da subito questi materiali hanno dimostrato di possedere 
una maggiore stabilità chimica e una maggiore durata nel tempo. Si tratta di materiali 
di tipo polimerico che possiedono una serie di qualità chimico-fisiche che sono 
impossibili da trovare nei prodotti naturali e sulle quali si può “giocare” a seconda 
delle esigenze. 
Partiamo dalle resine poliviniliche. Queste sono dei derivati polimerizzati dell‟alcool 
vinilico. Dallo stesso monomero di partenza possiamo ottenere il polivinil alcool 
(PVAL), il polivinil acetato (PVAC) e il cloruro di polivinile (PVC). Sono delle resine 
termoplastiche, delle resine cioè che possono passare da uno stato solido a uno 
fluido, e viceversa, senza variare le loro caratteristiche chimiche. Possono essere 
usati come consolidanti, adesivi e protettivi; i più famosi tra questi sono il Gelowal, il 
Mowilith e il Vinnapas. 
Le resine acriliche si dividono in derivati da esteri acrilici e in derivati da esteri 
metacrilici che formano dei poliacrilati e dei polimetacrilati. Tra i primi quelli più usati 
sono il metacrilato (MA), l‟etil acrilato (EA) e il butil acrilato (BA); mentre tra i secondi 
il metil metacrilato (MMA), l‟etil metacrilato (EMA) e il butil metacrilato (BMA). Hanno 
forti proprietà adesive, sono stabili agli agenti atmosferici, non ingialliscono e 
possono essere utilizzati anche come consolidanti. I più famosi sono il Plextol B500, 
il Plexisol P550 e il Bedacryl X122. 
Altri tipi di resine che possiamo trovare nel mondo del restauro sono le resine 
alchidiche, le resine poliuretaniche, le resine cellulosiche, le resine chetoniche, le 
resine epossidiche e le resine poliammidiche. 
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Questi materiali, dal momento in cui sono stati introdotti nel mondo del restauro, 
sono stati ampiamente studiati in modo da valutarne a fondo vantaggi e svantaggi. Di 
positivo hanno il fatto che sono molto meno soggetti agli agenti esterni, alle variazioni 
termo-igrometriche e agli attacchi biologici; il loro possibile ingiallimento è quasi 
impercettibile; sono compatibili con la maggior parte degli altri materiali; non creano 
grossi impedimenti nel momento in cui vi si devono sovrapporre altri prodotti; 
possono essere utilizzati in diverse modalità applicative e spesso non danno 
problemi di compatibilità estetica. Gli aspetti negativi riguardano più che altro la loro 
conoscenza, infatti questi materiali sono nati da poco e, benché lungamente studiati, 
non se ne conoscono a fondo i meccanismi di invecchiamento in quanto i test 
artificiali non sono in grado di riprodurre esattamente le condizioni reali. Certo si è 
riscontrato che a parità di test risultano essere molto più duraturi rispetto ai materiali 
naturali, ma anche questo alle volte spaventa i conservatori, soprattutto quelli legati 
all‟abitudine di dover continuamente restaurare un‟ opera a cicli continui. Purtroppo 
questi materiali hanno spesso spaventato i tradizionalisti in quanto risultano essere di 
difficile applicazione; inoltre quando si danno delle indicazioni sulle loro modalità di 
impiego, queste finiscono per diventare anch‟esse delle “formulazioni”. Di 
conseguenza anche chi ha tentato un approccio e una sperimentazione di questi 
nuovi materiali spesso ne è rimasto deluso e ha ottenuto risultati poco soddisfacenti, 
ma non per il fatto che il materiale utilizzato non fosse quello corretto, piuttosto 
invece a causa di una non corretta modalità di impiego. Sarebbe dunque auspicabile 
fornire delle corrette indicazioni nel momento in cui si mette in commercio un nuovo 
prodotto, e non fornire una modalità di impiego standard ma lasciare libero spazio 
alla sperimentazione di ogni singolo restauratore. 
 
 
1.4 GLI ADESIVI SINTETICI: ASPETTI FONDAMENTALI SULL’ADESIONE 
Gli adesivi sono materiali in grado di mantenere unite le superfici di due materiali in 
modo permanente e duraturo. Inoltre è necessario che l‟adesivo sia in grado di 
riempire le imperfezioni (o vuoti) presenti su entrambe le superfici, in modo da 
costruire un‟interfaccia omogenea tra i due materiali da incollare (aderendi). Le 
caratteristiche principali che gli adesivi devono avere sono: 
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 essere sufficientemente liquidi da ricoprire e „bagnare‟ facilmente le superfici 
degli aderendi in modo da creare un intimo contatto; 
 interagire in modo elettrostatico, chimico o meccanico con la superficie 
dell‟aderendo; 
 dare luogo ad una reazione chimica, la quale porta alla formazione di un 
materiale meccanicamente resistente (indurimento) per azione del calore o 
delle radiazioni UV in presenza di un opportuno iniziatore; 
 riempire i difetti o le cavità presenti sulla superficie degli aderendi prima di 
raggiungere l‟indurimento; 
 resistere alle condizioni ambientali in cui operano, quali elevata umidità 
relativa, radiazione solare, fonti di calore ecc. 
 
Gli adesivi sono di solito classificati in base alla forza massima (a trazione o a 
tangenziale) di adesione che possono raggiungere quando applicati sulla superficie. 
Generalmente gli adesivi si definiscono strutturali quando sono in grado di garantire 
una forza tangenziale massima tra i due aderendi di 1.45 psi = 10 kN/m2. Adesivi con 
queste caratteristiche sono le resine termo-indurenti come le epossidiche, le acriliche 
e le poliuretaniche. In genere per gli adesivi strutturali si richiede un tempo di vita 
medio pari a quello dei due aderendi. 
Invece gli adesivi non strutturali hanno un tempo di resistenza e di permanenza sulla 
superficie degli aderenti inferiori, come pure una forza di adesione tangenziale 
massima ben inferiore a 10 kPa/m2 . Infatti sono utilizzati per creare una adesione 
temporanea e debole all‟interfaccia tra i due aderendi, come per esempio nel caso 
dei nastri adesivi applicati con la una leggera pressione sulla superficie (Pressure 
Sensitive Adhesive).  
Di solito con il termine adesione descriviamo una situazione in cui esiste 
un‟attrazione tra due superfici di materiali diversi per la presenza di forze 
intermolecolari, elettrostatiche o di Wan der Waals. Invece con il termine coesione 
sono descritte le forze intermolecolari attrattive presenti nel materiale che costituisce 
l‟aderendo (vedi Figura 1).    
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Figura 1.  Esempio di frattura adesiva e coesiva 
 
 
Nella Figura 1A si può osservare che la superficie di frattura è coesiva, cioè è 
l‟adesivo che subisce la frattura all‟interfaccia tra aderendo/adesivo, invece nella 
Figura 1B la frattura è adesiva, poiché avviene il contrario, cioè il distacco avviene tra 
adesivo/aderendo. Infine nella Figura 1C si hanno entrambe le situazioni con il 50% 
di frattura adesiva e il 50% di quella coesiva.     
Un'altra importante definizione può essere illustrata nella Figura 2, dove i due 
materiali sono uniti da un adesivo. L‟area tra l‟adesivo e l‟aderendo è chiamata anche 
regione interfacciale, che è formata da una regione di spessore molto sottile in cui 
l‟adesivo si interpenetra nei primi strati dell‟aderendo. Infatti questa regione può 
essere descritta come da tanti strati di diversi materiali con una composizione 
intermedia. Di solito è usato un primer, cioè un agente chimico che è in grado di 
migliorare la bagnabilità e quindi la dispersione nella regione interfacciale. Questo si 
rende necessario quando la composizione chimica dell‟adesivo è abbastanza diversa 
da quella dell‟aderendo oppure quando la superficie dell‟aderendo tende nel tempo a 
modificarsi.   
 
 
 
 
 
A B 
C 
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Figura 2. Composizione del giunto meccanico realizzato per applicazione dell‟adesivo tra le 
due superfici dell‟aderendo. 
  
 
Lo sviluppo degli adesivi sintetici è avvenuto in passato in modo analogo con quello 
dei materiali polimerici. Nella tabella sottostante (Tabella 1) infatti sono riportati i 
principali adesivi sviluppati nel corso degli ultimi 100 anni. 
 
Tabella 1. Principali adesivi sviluppati negli ultimi 100 anni. 
 
ANNO ADESIVO 
1910 
Resine fenolo-formaldeide 
Colla animale 
Resine vegetali 
1920 
Esteri della cellulosa 
Gomma naturale (neoprene) 
Resine da oli naturali 
1930 
Resine urea formaldeide 
Polivinilacetato 
Resine fenoliche 
Nastri adesivi (PSA) 
adesivo primer aderendo 
Regione interfacciale 
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1940 
Resine melamina formaldeide 
Acriliche 
poliuretaniche 
1950 
Resine epossidiche 
Ciano acrilati 
Adesivi anaerobici 
1960 Poliammidi 
1970 Poliuretani strutturali 
1980 Resine epossidiche in emulsione 
1990 
Hot melt (adesivi a caldo) 
Adesivi  foto-reticolabili 
2000 
Sistemi 
polimerici interpenetrati (IPN) 
  
 
In genere gli adesivi sono stati sviluppati negli anni passati in sostituzione della 
saldatura o della rivettatura. Molti degli sforzi attuali nella produzione di adesivi 
innovativi sono quelli di creare materiali compositi a matrice polimerica o miscele 
polimeriche con resine che richiedono diversi trattamenti sia UV che termici. Gli 
adesivi foto-polimerizzabili sono di solito ben accettati quando non è possibile 
applicare trattamenti termici sui due aderendi o si richiede una velocità di 
reticolazione elevata. Invece una limitazione di questi adesivi è che richiedono 
aderenti trasparenti alla radiazioni UV o di spessore molto sottile per consentire la 
trasmissione della radiazione necessaria a far avvenire la reazione di reticolazione.     
La procedura ormai ampiamente accettata per ottenere una buona adesione è la 
seguente : 
1. pulizia della superficie dei due aderendi; 
2. ottima bagnabilità dell‟adesivo sulla superficie dell‟aderendo. Questo è 
necessario per raggiungere un intimo contatto tra i due componenti 
dell‟interfaccia;