RELAZIONE LABORATORIO

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1 SCIENZE E TECNOLOGIE CHIMICHE PER LA CONSERVAZIONE ED IL RESTAURO Conservazione dei materiali cartacei RELAZIONE DI LABORATORIO Susanna Marras A.A. 2006/2007

2 INTRODUZIONE Il laboratorio ci ha permesso di entrare in contatto con alcune comuni pratiche di analisi preliminare e di restauro della carta. L attenzione è stata rivolta soprattutto alla parte analitica con l esecuzione di prove istochimiche per l individuazione delle fibre e di altri componenti della carta. Le esperienze eseguite sono state le seguenti: - Analisi visiva dei campioni con supporto del MIC - Spot test - Prove di deacidificazione - Prove di sbiancamento Il mio gruppo di lavoro si è occupato della preparazione del reattivo ELRICH. Il procedimento è stato piuttosto lungo a causa della necessità di preparare tante soluzioni per cui ci è stato impossibile effettuare esperienze aggiuntive rispetto a quelle già citate. In questo elaborato ho riportato tutte le osservazioni fatte ed i risultati ottenuti durante le ore di laboratorio cercando di darne una interpretazione attendibile. Data la mia scarsa esperienza in questo campo vorrei precisare che quelle da me avanzate sono soltanto ipotesi, e non hanno la pretesa di considerarsi certezze. INDICE 3. CAMPIONE Q 3. Osservazioni preliminari 5. Osservazione della superficie al MIC 6. Test microchimici 6. Lofton-Merrit 7. Graff s; Iodio 8. Raspail; Alizarina S 9. Elrich 11. CAMPIONE D 11. Osservazioni preliminari 13. Osservazione della superficie al MIC 14. Test microchimici 15. Test di bagnabilità 16. Sbiancamenti 2

3 CAMPIONE Q OSSERVAZIONI PRELIMINARI La carta è piuttosto sottile e ruvida al tatto. Appare leggermente ingiallita e presenta delle macchie giallo-arancio localizzate soprattutto nella parte centrale del campione. Come si può notare dalla foto l inchiostro con il quale è stato contraddistinto il campione è permeato nella carta fino ad essere visibile dal retro. Particolare del retro del campione; l inchiostro è perfettamente visibile Particolare delle macchie gialle presenti sulla carta. Già ad occhio nudo, ed in particolar modo osservando il campione in controluce per trasparenza, si può notare una particolare trama della carta. Questa è costituita da una successione di righe dello spessore di circa 0,5-1 mm. Potrebbe trattarsi della impronta delle vergelle. In tal caso si potrebbe collocare la carta in un periodo antecedente il XIX secolo. I segni delle vergelle sono infatti un elemento molto utile alla datazione in quanto sono presenti soltanto nella carta prodotta a mano.. Foto in trasparenza della superficie 3

4 L impasto è piuttosto disomogeneo e grossolano; si notano già ad occhio nudo fibre di varia forma e colore e impurità. Con delle macrofoto e poi con l osservazione al MIC è stato possibile individuare le tipologie di fibre e particelle presenti Sui bordi tagliati a mano (senza utilizzo di forbici o bisturi) si può notare una sfibratura della carta; il bordo non è regolare e dritto ma piuttosto frastagliato e sfilacciato (sono evidenti le fibre). Anche questo potrebbe essere un sintomo della fabbricazione a mano. 4

5 OSSERVAZIONE DELLA SUPERFICE AL MIC Inchiostro (verso) Inchiostro (retro) dettaglio della colorazione arancione sul bordo Macchia bruna in prossimità del bordo Sono visibili delle fibre sottili traslucide ed una vistosa fibra di colorazione verde Sono presenti delle fibre spesse ma corte, piatte e di color arancione carico. 5

6 TEST ISTOCHIMICI Le prove istochimiche sono degli spot test che sfruttano reazioni colorimetriche tra il reagente ed alcuni composti presenti nella carta (sono tuttavia applicabili anche ad altri materiali). Sono analisi meno precise di quelle chimiche ma sono comunque utili perchè danno un riscontro immediato. I test eseguiti in laboratorio sono: Lofton- Merrit, Elrich, Raspail, Iodio, Alizarina S, Graff s e Lieberman & Storch. In tabella sono riportati gli esiti dei vari test che verranno spiegati nel dettaglio nelle pagine seguenti. Per completezza si è deciso di inserire anche le ricette dei reattivi utilizzati. Test microchimico Lofton-Merrit Elrich Raspail Iodio Alizarina S Graff s Lieberman & Storch positivo negativo Osservazioni Non eseguito per inesattezza della ricetta 6

7 LOFTON MERRIT Questo test serve per l identificazione della lignina. Il campione si colorerà in modo diversificato a seconda della quantità di lignina presente. Il reattivo si prepara a partire da due soluzioni: - 0,22 g di fucsina basica e 0,22 g di verde malachite in 250 ml di H 2O - 1 ml di HCl conc in 1 litro di H 2O Si mescolano le due soluzioni fino a raggiungere ph 1,9 (se necessario aggiungere HCl 5N) e si lascia riposare e decantare. Al contatto col reattivo la carta semichimica assumerà una colorazione violetta, la carta ricca di lignina verde-azzurra mentre carta chimica sbiancata e la carta di stracci resteranno incolori. Prova 1: La prima prova è stata effettuata posizionando una goccia di reattivo sul campione e osservando la colorazione. Come si può notare dalle foto la carta ha assunto una colorazione viola intenso. Questa non è da considerarsi del tutto attendibile per via dell alto potere colorante dei reattivo. Foto al MIC del campione trattato Prova 2: La seconda prova è stata effettuata lavando immediatamente il campione con HCl e poi con abbondante H 20 distillata dopo averlo trattato con il reattivo. Questo test ha dato esito positivo; dopo una iniziale perdita di colore del campione si è manifestata infatti una colorazione violetta omogenea. Foto al MIC del campione trattato La colorazione assunta fa ipotizzare che si tratti di una carta semichimica. Si è escluso si possa trattare di una colorazione data dal colorante del reagente per due motivi: 1. La colorazione violetta è comparsa dopo qualche secondo dal lavaggio con HCl; 2. Dal confronto con i test effettuati da altri si è potuto riscontrare che nella maggior parte dei casi dopo il trattamento con HCl il campione restava incolore. 7

8 GRAFF S Questo test permette di rilevare la presenza di proteina ma non di identificare se si tratta di caseina o proteina animale (gelatina). Il test risulta positivo se il campione assume colorazione violetta. Il test richiede l utilizzo delle seguenti soluzioni: - 2,5 g si CuSO 4 in 100 ml di H 2O - 2 g di NaOH in 100 ml di etanolo al 50% Il campione viene immerso nella soluzione di solfato di rame per dieci minuti e poi prelevato e trattato con NaOH per altri due minuti. Come si può notare dalle foto sottostanti il test ha avuto esito negativo. La colorazione assunta dal campione non corrisponde infatti a quella diagnostica. IODIO foto al MIC del campione trattato Questo test serve per l individuazione dell amido. Il reattivo si prepara sciogliendo 0,13 g di iodio in una soluzione di ioduro potassico (2,6 g in 5 ml di H 2O) e poi portando il volume a 100 ml. In presenza di amido il campione si colorerà di azzurro.come mostra la foto il test ha avuto esito negativo. Il campione si è uniformemente colorato di rossobruno ed è rimasto tale anche in seguito all asciugatura. 8

9 RASPAIL Questo test serve per l individuazione della colofonia. Sono necessarie due soluzioni: - soluzione quasi satura di zucchero - soluzione di H 2SO 4 concentrato Si immerge il campione nella soluzione di zucchero per un minuto e dopo aver eliminato l eccesso con carta assorbente lo si tratta con una goccia di H 2SO 4. In presenza di colofonia si noterà la comparsa di una colorazione rosso fragola (visibile per alcuni secondi). Il test ha dato esito negativo. Il campione ha assunto una colorazione bruna, più intensa in alcuni punti, ma non è stato osservato viraggio a rosso. ALIZARINA S Questo test permette di rilevare la presenza di Sali di alluminio nella carta. Sono necessarie tre soluzioni: - Soluzione acquosa di alizarina S all 1% - Soluzione 1 N di NaOH - Soluzione 1 N di Acido acetico Si tratta il campione con una soluzione alcalina di NaOH in modo da solubilizzare l allume. Si prende un goccia di tale soluzione e vi si aggiunge una goccia di alizarina S (soluzione all 1%). Si aggiunge acido acetico fino a far scomparire la colorazione violetta. Il test risulta positivo se con l aggiunta di un altra goccia di acido si forma un precipitato rosso. La evidente comparsa del precipitato rosso indica la presenza di allume nel campione analizzato. 9

10 ELRICH Questo test serve ad identificare se la proteina contenuta nella carta è caseina o colla animale. Il procedimento di preparazione del reattivo è piuttosto lungo e richiede 5 soluzioni: -- NaOH al 12,5% -- CuSO 4 0,01 M -- H 2O 2 al 4% -- H 2SO 4 3 N -- Erlich (1g p-dimetil-amminobenzaldeide in 20 ml di propanolo) 1. Si mette il campione in una provetta e vi si aggiungono 0,2 ml di NaOH. Questa deve essere mantenuta per 10 minuti in un bagno termostatato a 100 C e poi raffreddata. 2. Si aggiunge 1 ml di soluzione di CuSO 4 e 0,5 ml di acqua ossigenata. 3. Si agita la provetta fino a far cessare l effervescenza e poi si scalda nuovamente per 5 minuti. Si lascia raffreddare. 4. Si aggiungono 2,5 ml di H2SO4 e 2 ml di reattivo di Erlich. Si scalda ad 80 C per 10 minuti e si osservano i risultati; in presenza di idrossiprolina compare una colorazione rosa proporzionale alla sua quantità. 5. Dalla foto si può notare la comparsa di una colorazione arancione pallido. Nonostante si possa rilevare una leggera sfumatura rosa, non è possibile affermare con certezza che sia presente idrossiprolina. Il risultato è in accordo con l esito negativo del test Graff s. 10

11 CAMPIONE D OSSERVAZIONI PRELIMINARI La carta del campione D è spessa e piuttosto rigida. Al tatto appare leggermente rugosa anche se in misura minore rispetto al campione Q. L impasto è omogeneo; a occhio nudo non sono visibili fibre o inclusi e non è possibile individuare una trama (nemmeno in trasparenza dato l elevato spessore). La superficie si presenta differenziata nei due versi. La superficie del fronte (quello siglato dalla lettera) appare ingiallita in modo omogeneo; il retro appare nel complesso più scuro e presenta nelle aree annerite da una sorta di puntinatura. Sono inoltre visibili delle macchie brune che coinvolgono entrambe le parti; una grossa in prossimità dell angolo superiore destro (considerando il recto), caratterizzata da bordi netti e scuri, ed altre di minori dimensioni. In queste ultime la colorazione è scura al centro e via via sempre più chiara ai bordi. Nonostante l uniformità della superficie, si possono individuare delle sporadiche ed isolate fibre. Quella della foto centrale potrebbe essere un frammento di legno. 11

12 OSSERVAZIONE DELLA SUPERFICE AL MIC Particolare dell inchiostro Particolare della macchia. Si può notare che nei bordi in colore è più intenso Dettaglio di alcune fibre rosse che emergono da un impasto piuttosto uniforme. Particolare delle aree scure sul retro del campione. Si può notare che l annerimento non è dovuto a macchie omogenee ma a particelle (forse fibre) scure disposte disordinatamente. 12

13 TEST ISTOCHIMICI Per mancanza di tempo non è stato possibile eseguire tutti i test microchimici sul campione D. Data la sua immediatezza è stato eseguito il test Lofton Merrit per l individuazione di lignina. Il test è stato piuttosto interessante, non tanto per l esito quanto per alcune osservazioni fatte sul campione. La prima osservazione avanzata è stato il diverso assorbimento del reattivo nelle due superfici del campione (recto e verso); quella superiore (recto) appare meno bagnabile di quella inferiore nella quale il reattivo mostra scarsa tendenza ad espandersi. Questo fa ipotizzare che ci sia stato un diverso trattamento delle due superfici. Come per il campione Q anche in questo caso il test è stato eseguito su due diversi campioni uno dei quali dopo l applicazione del reattivo è stato sottoposto a lavaggio con HCl e H 2O. Nel primo caso il campione ha assunto una intensa colorazione viola che tuttavia non può essere considerata indicativa per via dell alto potere colorante dello stesso reattivo. Recto verso Foto al MIC del campione trattato Sul campione lavato sono comparse aree a diversa colorazione (giallo, viola, verde e azzurro) ben visibili nella prima delle tre foto sottostanti. Le altre due sono ingrandimenti al MIC delle zone che hanno assunto colorazione azzurra. Anche in questo caso non mi sento di affermare che la colorazione azzurro-verde sia dovuta a presenza di lignina (anche se non è da escludere). Si può però ipotizzare che la carta sia stata realizzata con una pasta dalla composizione piuttosto disomogenea. 13

14 PROVE DI BAGNABILITÀ Le osservazioni fatte durante il test Lofton-Merrit mi hanno spinta a fare un test di bagnabilità sul campione per supportare l ipotesi di un diverso trattamento delle due superfici. A questo scopo ho studiato il diverso assorbimento di una goccia d acqua nelle due superfici (recto e verso) cronometrandone il tempo di spandimento. Recto del campione: 0:00 0:05 0:10 0:15 0:30 1:00 Come si può notare dalle foto la goccia mantiene la sua sfericità per gran parte del periodo di studio. L assorbimento della goccia inizia soltanto dopo i primi 30 minuti e procede in modo graduale fino a completezza. Il completo spandimento viene osservato dopo un ora dal posizionamento. Verso del campione: 0:00 0:05 0:10 0:20 0:30 In questo caso l assorbimento della goccia è iniziato già dopo 10 minuti e si è concluso dopo mezz ora dal posizionamento. È evidente che le due superfici hanno una diversa permeabilità. 14

15 SBIANCAMENTO Le prove di sbiancamento sono state eseguite su sei rettangoli equidimensionali ricavati dal campione D. Operazione preliminare è stata la deacidificazione della carta eseguita immergendo per 15 minuti i campioni in due diversi agenti deacidificanti. Tre campioni sono stati trattati con una soluzione acquosa di Ca(OH)2 e tre con propianato di calcio. Trascorsi i 15 minuti i campioni sono stati prelevati dalle provette e messi ad asciugare su un foglio di carta assorbente. Campioni deacidificati con Ca(OH) Campioni deacidificati con propianato

16 Come si può notare dalle foto, già dopo questo primo trattamento macchie ed ingiallimento della carta apparivano ridotti. I campioni sono stati successivamente trattati con tre diversi sbiancanti ed in particolare: 1. lasciati tali quali 2. trattati con H2O2 3. trattati con ipoclorito Dopo lo sbiancamento tutti i campioni trattati sono stati nuovamente deacidificati ed in seguito collati con una fissativo a base di gelatina (3%). Campioni deacidificati con Ca(OH)2 Campione solo deacidificato Campione trattato con H2O2 Campione trattato con ipoclorito 16

17 Campioni deacidificati con propianato Campione solo deacidificato Campione trattato con H2O2 Campione trattato con ipoclorito A prove concluse si è potuto riscontrare che il miglior risultato è stato ottenuto con la combinazione propianato + ipoclorito. Altrettanto efficace è stato lo sbiancamento con ipoclorito effettuato dopo il trattamento con Ca(OH)2. Gli sbiancamenti con H2O2 non hanno portato ad un abbassamento di tono altrettanto evidente, ma probabilmente hanno maggiormente rispettato la naturale colorazione della carta. 17