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GRU>TECNOLOGIE>Colle animali
Colle animali
Settore:
Materiali lapidei, musivi e derivati ;Superfici decorate dell’architettura ;Manufatti dipinti su supporto ligneo o tessile ;Manufatti scolpiti in legno, arredi e strutture lignee ;Manufatti in materiali sintetici lavorati, assemblati e/o dipinti ;Materiali e manufatti tessili, organici e pelle;Materiale librario e archivistico e manufatti cartacei e pergamenacei
Descrizione:

Polimeri  naturali  derivati  dal  collagene  di  mammiferi  e  pesci, hanno la peculiare capacità di  fare  presa  tramite  il  processo  di gelificazione anche a bassissima concentrazione, prima  che  l’acqua  sia  evaporata. Le loro  caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche sono variabili e dipendono  dalla  materia  prima  utilizzata  e dal processo  di  produzione.
Le colle d’ossa sono ricavate dalle ossa di ovini e maiali. Le colle di pelli dalle pelli e dai tessuti connettivi di bovini e piccoli mammiferi. La colla di coniglio è spesso prodotta utilizzando non solo pelle di coniglio, ma anche scarti di altri piccoli mammiferi. Queste sono  tutte prodotte  e  vendute  sotto  forma  di  granuli,  perle  e  cubi.  La  gelatina commerciale,  invece,  è  costituita  da  solo  collagene,  può  essere  ricavata  sia  da  ossa  che  da pelli  ed  è  venduta  sotto  forma  di  fogli,  lastre  o  polvere. La  colla  di  pesci  deriva  dalla  pelle  e  dalle  lische  dei  pesci. La  gelatina,  invece,  è  ricavata  dalle  vesciche  natatorie  di  alcune  specie.  Esistono  in  commercio anche  diverse  colle  liquide  che  contengono  additivi  che  modificano  le  loro  proprietà, aumentando  il  tempo  di  lavorabilità  a  temperatura  ambiente  o  riducendo  a  loro  propensione  al biodeterioramento  e  la  sensibilità  alle  variazioni  termo-igrometriche.
L’estrazione  del  collagene avviene  per  cottura  in  acqua  bollente,  durante  la  quale  i  legami idrogeno  che  legano  le  eliche  che  lo  costituiscono  si  rompono  in  spirali  disordinate. Più  i trattamenti  sono  estremi,  maggiore  è  il  numero  di  legami  che  si  rompono  tra  le  molecole, portando  ad  un  abbassamento  del  peso  molecolare.
I  fattori  che  influenzano  la  maggior  parte  delle  caratteristiche  chimiche,  fisiche  e  meccaniche delle  colle  risultanti  sono  la  composizione  chimica  (contenuto  in  Pro  e  Hyp),  il peso  medio molecolare,  il grado  di  rinaturazione  durante  la  gelificazione  e  grado  di  ordine  intermolecolare.
Purtroppo,  spesso  i  fornitori  non  danno  informazioni precise  sulla  provenienza,  sui  metodi  di  produzione  o  sul  contenuto  di  additivi,  quasi  sempre presenti  anche  se  in  minima  quantità. A ogni modo, trattandosi di sostanze  naturali, è difficile definire con precisione i fattori sopra elencati.
Esiste, tuttavia, una misura che, se fornita dal produttore, permette di avere un'idea delle caratteristiche più importanti di una colla animale: la forza di Bloom (gB), ossia il valore della rigidità della colla allo stato di gel. Infatti, la  forza  di  Bloom  varia al variare dei fattori sopra elencati. Dunque, conoscendo questa  misura  è  possibile  avere  un’idea  di  quale  possa  essere  la  viscosità, la  temperatura  di  gelificazione,  la  capacità  di  assorbimento  di  acqua  della  colla,  ma  anche  la durezza,  la  forza adesiva  e  il  modulo  elastico  che  avrà  il  giunto  risultante. La forza di Bloom  ha  di  solito  valori  che  vanno  dai  30  gB  per le  colle  più  deboli  ai  500  gB  per  quelle  più  forti.
Il  tempo  di  presa  dipende  principalmente dalla  temperatura  di  gelificazione  e  dalla  forza  di Bloom:  più  sono  alti  questi  valori,  prima  si  ha  la gelificazione  della  colla.  Il  tempo  di  asciugatura dipende  di  solito  dalle  condizioni  termoigrometriche  dell’ambiente.  In  generale,  più  è  lento  il  processo  di  asciugatura,  più  è  ordinata  la struttura  molecolare  dello  strato  di  colla  risultante,  dunque  maggiore  il  suo  modulo  elastico.
 La viscosità  di  una  colla  animale  cresce  con  l’aumentare  della  forza  di  Bloom,  ma  è  influenzata anche  dal  pH  e  dal  punto  isoelettrico  (pI)  della  colla.  Infatti,  quando  una  colla  ha  un  pH  vicino  al suo  punto  isoelettrico  aumenta  la  sua  viscosità,  la  temperatura  di  gelificazione,  la  capacità  di assorbimento dell'acqua e la capacità di rigonfiamento. Al  contrario,  quando  il  pH  di  una  soluzione  è  simile  al  suo  punto  isoelettrico,  diminuisce  la forza  di  Bloom.  Molte  delle  colle  d’ossa  hanno  un  pI  di  circa  4,5-5,5,  mentre  le  colle  di pelli  di  7,0-9,0.  Questo  significa  che  le  colle  che  hanno  un  pH  vicino  al  loro  pI,  come  le colle  d’ossa,  sono  già  alla  maggiore  viscosità  possibile.  Per  altre  colle  è  necessario apportare  delle  modifiche  per  aumentare  la  viscosità,  portando  il  pH  ad  un  valore equivalente  a  quello  del  suo  pI.
La  forza  coesiva  di  uno  strato  di  colla  dipende  sempre  dagli  stessi  valori  che  caratterizzano la  maggior  parte  delle  colle  animali.  Questo  valore  influenza  tutte  le  proprietà  meccaniche del  giunto  che  si  viene  a  formare  dopo  l’asciugatura,  che  possono  essere  espresse  dal modulo  elastico  di  ciascuna  colla.  Di  solito  le  colle  di  pelli  hanno  una  forza  coesiva  e quindi  modulo  elastico  maggiore  rispetto  a  quella  delle  colle  d’ossa,  che  sono  anche  più fragili.  La  colla  di  coniglio  ha  un  modulo  elastico  inferiore  rispetto  a  quella delle  altre  colle  animali,  pur  avendo  un’alta  forza  di  Bloom, forse per via della  quantità  di  grassi  contenuti  nella  colla. 
Le  proprietà  meccaniche di tutte  le  colle  sono  influenzate  dai  valori  termo-igrometrici  dell’ambiente  circostante. Tendenzialmente,  maggiore  è  il  contenuto  d’impurità  di  una  colla,  maggiore  sarà  l’entità  e la  velocità  della  sua  risposta  alle  variazioni  termo-igrometriche.  Invecchiando,  le  colle  animali  aumentano  la  propria  forza,  ma  tramite  dei  test  di invecchiamento  artificiale  è  stato  dimostrato  che  diventano  più  rigide e più  fragili.  Questo  è dovuto  agli  stress  che  si  sviluppano  nella  pellicola  di  colla  per  via  delle  fluttuazioni  dei valori  termo-igrometrici  dell’ambiente. 
Teoricamente  le  colle  animali  rimangono reversibili  anche  dopo  secoli,  ma  i  processi  di  denaturazione  conseguenti  alla  loro  messa  in opera  causano  una  graduale  diminuzione  della  solubilità.  Ad  esempio,  se  le  colle  entrano  in contatto  con  gli  ioni  metallici  o  con  certi  pigmenti  organici  e  tannini  prima,  durante  o  dopo la  loro  applicazione,  può  succedere  che  diminuisca  la  loro  risolubilità. Essendo  materiale  organico,  diventano  facile  preda  di  attacchi microbici, se non vengono conservate in condizioni idonee.
La colle animali vengono normalmente realizzate facendole rigonfiare in acqua (proporzioni variabili in base a necessità) e riscaldandole a bagnomaria senza mai superare i 60°C, fino a totale dissoluzione della colla.
Possono essere rimosse con  alcuni  solventi  a  temperatura  ambiente  (2,2,2,trifluoroetanolo  e  formammide), o con altri che hanno  bisogno  di  essere  riscaldati  (acqua,  acido  acetico,  DMSO).  In  condizioni  acide  o  basiche  le  colle  possono  anche  essere degradate  dagli  enzimi.

 

peso molecolare (MW)

Bloom (gB)

grado di rinaturazione

viscosità

pH

fattori che influenzano la proprietà

descresce con pretrattamenti rigorosi e con un riscaldamento eccessivo o prolungato

aumenta con l'aumento del MW e del grado di riformazione delle strutture elicoidali

aumenta con un MW più alto, maggiore contenuto di Pro e Hyp e con una maggiore concentrazione

aumenta con l'aumento del Bloom, dipende dal pI a dal pH

influenza la viscosità

TIPI DI COLLA

         

colla d'ossa

da basso a medio

da basso a medio (può scendere fino a 50 gB)

da basso a medio

da bassa a media (minima viscosità a pH 4,5-5,5)

5,0-7,0

colla di pelli

Alto

alto (può arrivare fino a 500 gB; la colla in perle ha un Bloom inferiore rispetto a quella in grani)

da medio a molto alto

da media ad alta (viscosità minima di colle che hanno subito un pretrattamento acido intorno a pH 4,5-5,5; di colle che hanno subito pretrattamento basico intorno a pH 7-9)

6,5-7,4 (sono possibili altre variazioni)

colla di pelli di coniglio

Alto

alto (fino a 500 gB)

da alto a molto alto

alta (minima viscosità intorno a pH 7-9)

5,0-7,5 (sono possibili altre variazioni)

gelatina animale

110.000-168.000

da medio ad alto (ma può essere prodotto per raggiungere valori bassi, come 75 gB)

da medio ad alto

da media ad alta

5,0-7,5

gelatina di pesce derivata dalla vescica natatoria

150.000-300.000

da medio ad alto

da medio ad alto

la più alta

3,5-5,0

gelatina di pesce derivata da altri scarti

96.000-196.000

da basso a medio

medio

da media ad alta (minima viscosità intorno a pH 7-9)

4,0-6,0 (potrebbero avere un pH più alto)

colla di pesce liquida

60.000

/

da basso a medio

alta (4000-6000 mPa.s a concentrazione di produzione)

6,5

colla animale liquida

n.a.

/

medio

alta (4000-6000 mPa.s a concentrazione di produzione)

 
Classe:
Adesivi;Consolidanti;Presentazione estetica
Bibliografia:
G. BONSANTI, M. CIATTI (a cura di), Ulisse Forni, Manuale del pittore restauratore. Studi per la nuova edizione, Firenze 2004
P. CREMONESI, M. FRATELLI, D. RIGGIARDI, Opere senza veli la criticità della velinatura dei dipinti e le alternative possibili, in Lo stato dell'arte 4, Atti del IV Congresso Nazionale IGIIC, Siena 28-30 settembre 2006, Firenze 2006
V. HORIE, Materials for Conservation - Organic consolidants, adhesives and coatings, Oxford 2010
J. LAROCHE, M. V. SACCARELLO, La foderatura dei dipinti, due teorie a confronto, "Kermes", 1996, 25
M. MATTEINI, A. MOLES, La chimica nel restauro, Firenze 2007
T. PATRUKHOVA, S. BONADIES, Sturgeon glue for painting consolidation in Russia, “Journal of American Institute for Consrvation”, 1993, 32(1)
M. ROSSI DORIA, Requiem o recupero critico dei metodi di foderatura tradizionali, Atti del XI° Congresso Nazionale IGIIC 10/12 Ottobre 2013 Bologna
G. SECCO SUARDO, Il restauratore dei dipinti, Milano 2010 (1894)
Paola Alba

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