Sperimentazione su provini e su opere pittoriche di gel polimerici innovativi per la pulitura delle superfici

The subject of this thesis is the assessment of the characteristics and properties of innovative polymeric gels for cleaning artworks, through the application on mock-ups and two paintings. These innovative tools were invented at the Surface Science University Consortium (CSGI) research unit of the Chemistry Department, University of Florence. They are based on polyvinilalcohol (PVA) cross-linked by borax dispersed in water/organic solvent mixtures. The systems have peculiar characteristics, such as high viscous behaviour and strong elasticity that are particularly interesting. The first one affects the controlled release of cleaning agents throughout the pictorial layers. Both characteristics allow to peel the cleaning tool off from a surface after their application in a single step without leaving any residue. The first part of this thesis deals with selected topics related to the history of art and conservation science. This is the necessary background to understand the arguments of this thesis. Different theoretical and methodological aspects of the cleaning practice are discussed. These are ethical and esthetical topics (through a review of the essays belonging to the Cleaning Controversy) and the problems caused to the use of organic solvents for cleaning artworks. Gellants commonly used in cleaning practice are reported, as the PVA gels. Different gels prepared for this work have been tested on mock-ups characterized by thin layers of aged mastic and shellac. The aim was to evaluate the potentialities of these innovative systems in removing those materials and other characteristics of the gels. Gels have also been tested locally on natural oxydized varnishes of two ancient paintings. Those are an oil on canvas painting from the XVIII century and an oil on wood painting from the XVI century. The procedures of making, ageing and characterization of mock-ups have been largely discussed, as well as the applications of gels on both mock-ups and artworks and their results. Finally, the research focused on a methodology for the application of gel based on the use of compresses formulated with the PVA gels and other materials. The goal was the removal for big areas of the oxydated varnish of the painting from the XVIII century, where small tests had already been done. The making and application of compresses represents the first step in the direction of a real use of PVA gels for cleaning surfaces. Results of the applications showed the many positive characteristics of those innovative systems, as the capacity to gradually reduce the thickness of layers to remove, their transparency and absence of colour, and finally the possibility to remove gels from the surface by simple instruments. Finally The methodology based on the use of compresses shows itself as a valid theoretical model for the application of gels. Although some problems related to the making of compresses occurred, the realized methodology gave some interesting results that can serve as a base for future studies.

Oggetto della presente tesi di laurea magistrale è la valutazione delle caratteristiche e delle proprietà di gel polimerici innovativi per la pulitura di opere d'arte, mediante l'applicazione di questi sistemi su provini e due dipinti. I gel, messi a punto negli ultimi anni dai ricercatori del Consorzio Interuniversitario per lo sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase (CSGI, Università di Firenze), sono formulazioni a base polimerica (polivinilalcol, PVA) contenenti acqua e solventi organici. Sono caratterizzati da proprietà peculiari, tra cui la viscosità ed elasticità, entrambe molto elevate, che li rendono particolarmente interessanti. La prima determina il rilascio controllato dei solventi contenuti all'interno degli strati pittorici, mentre le due proprietà insieme permettono di ¿sfogliare¿ i gel dalla superficie, operazione che si svolge in una volta e senza lasciare alcun residuo. Una parte introduttiva dell'elaborato è dedicata all'approfondimento di argomenti di carattere storico-artistico e scientifico, e costituisce un background informativo necessario alla comprensione degli argomenti di questa tesi. Sono discussi alcuni aspetti teorici e metodologici dell'operazione di pulitura: gli aspetti di carattere etico ed estetico, attraverso una disamina dei contributi della Cleaning Controversy, e i problemi legati all'uso dei solventi organici nella pulitura di superfici policrome. Vengono quindi trattati i gelificanti attualmente in uso nelle operazioni di pulitura e i gel oggetto della presente tesi. La sperimentazione di alcuni gel preparati ad hoc per il lavoro è stata condotta su provini di laboratorio caratterizzati da stesure sottili di finitura (costituite da resina mastice e gommalacca invecchiate), per valutare le potenzialità dei sistemi innovativi nella rimozione di questi materiali ed alcune altre loro caratteristiche. I gel sono stati inoltre testati localmente sulle vernici naturali alterate presenti come strati protettivi di due dipinti antichi: un dipinto settecentesco realizzato ad olio su tela e una tavola cinquecentesca dipinta ad olio. La realizzazione, l'invecchiamento e la caratterizzazione dei provini sono stati ampiamente discussi, così come l'applicazione dei gel su queste superfici e sulle due opere d'arte, nonché i risultati ottenuti. Infine, è stata proposta una metodologia di applicazione dei gel costituita da compresse, che impiegano i sistemi polimerici insieme ad altri materiali. L'obiettivo era la rimozione su larga scala della vernice fortemente ossidata presente sul dipinto settecentesco, già oggetto dei test esplorativi preliminari. Questo ha rappresentato il primo tentativo nella direzione di un utilizzo concreto dei gel di PVA per la pulitura. I risultati delle applicazioni hanno messo in luce le numerose caratteristiche positive di questi sistemi innovativi, quali la capacità di assottigliare progressivamente gli strati di finitura, la loro trasparenza e mancanza di colorazione, che si mantengono inalterate durante l'applicazione sulle superfici, a cui va aggiunta l'ottima rimovibilità con semplici strumenti. Infine, la metodologia costituita dalle compresse si dimostra teoricamente una valida modalità per l'impiego dei gel e, sebbene siano emerse alcune criticità legate alle modalità di realizzazione delle compresse, ha dato risultati incoraggianti per eventuali futuri sviluppi del lavoro.