BARNICES PARA PINTURAS: Resultados de una reciente investigación y sus aplicaciones prácticas

Resumen de las conferencias impartidas por Jill Whitten, Robert Proctor y René de la Rie el pasado 3 de febrero en la ciudad de Oporto (Portugal). Dicha jornada fue presentada en el ámbito de las Masterclass frecuentemente impartidas por el taller de Restauración de Arte Contemporáneo 21|20.

La misma ponencia fue presentada en el mes de enero en las dependencias de la Universidad Politécnica de Valencia, España.

Los que aqui os presento es una traducción al español de los contenidos por mi resumidos. Pese a que las notas fueron tomadas con "buena intención" (la intención de compartir), si alguien detecta algún error/es, o puede completar la información presentada, agradezco desde ya su intervención.


Texto 1: resina Dammar vs Resinas de sintécticas (Paraloid y resinas de bajo peso molecular)

Estabilidad y Propiedades Ópticas de Resinas Sintéticas y Naturales utilizadas para Barniz y Retoque – por René de la Rie

¿Qué es una pintura barnizada?

Es una pintura que presenta un revestimiento final compuesto por una película incolora y transparente, formada por una sustancia filmógena y un disolvente. Puede contener además ciertos aditivos. Los barnices fueron universalmente aplicados hasta finales del siglo XIX.

El barniz se aplica para proteger la pintura, saturar el color u obtener un acabado estético.

Degradación de barnices 

Todos los barnices al envejecer sufren alteraciones en sus propiedades mecánicas, físicas y químicas. Estas alteraciones, causadas principalmente por su oxidación, implican su remoción.

Barnices degradados son frecuentemente retirados utilizando  fuertes solventes polares u otros medios, causando daños en la superficie pictórica, como hinchazón, lixiviación y abrasión.

Proceso de auto- oxidación (sufrido por todos los materiales orgánicos):

RH (molécula orgánica) + I (iniciador) – R (radical alcalino) + H

Propagación:

R + O2 – ROO (radical peroxido)

ROO + RH – ROOH (Hidroperóxido) + R

ROO + ROO – Productos no radicales

Consecuencias:

1.      Incorporación de oxígeno en las moléculas: incrementa polaridad

-          Grupos carbonílicos y carboxílicos

-          Insolubilidad en solventes hidrocarburos

-          Soluble en fuertes solventes polares

2.      Reacciones finales: incrementa el peso molecular

-          Ocurre en resinas naturales y otras resinas de bajo peso molecular

-          Puede llegar a la completa insolubilidad de los polímeros

Resina Dammar

Resina natural que aparece a partir del XIX, siendo obtenida a partir del exudado de árboles de la familia del Dipterocarpaceae.

Sus grupos funcionales se ven sujetos a reacciones de oxidación (grupos cetona: producen radicales libres).  Se produce la fracción de los polímeros.

Se realizan testes de envejecimiento acelerado de la resina (en atmósfera de aire o nitrógeno): simulando condiciones interiores (luz día recibida  a través de un cristal), UV incluidos y excluidos, temperatura y HR controlada.

El cambio del peso molecular de la resina Dammar es detectado a través de SEC (Size Exclusion Cromatography).

Otros estudios: GC, FTIR, y Num. Ácido.

Num. Acidez: Acido (mg KOH) Resina sin edad (39) – Leve envejecimiento 461 hs (85)

Solubilidad de la resina Dammar:

CH: Ciclohexano T: Tolueno A: Acetona

Para determinar que solventes deberemos utilizar para remover un barniz constituido por dammar se propone realizar el test de Feller. Como resultado se obtendrá el parámetro de solubilidad (fd ) localizado en el triángulo de Teas.

La solubilidad dependerá del envejecimiento sufrido por la resina.

Medición de formación de grupos cromóforos: absorción de UV y Amarilleo.

Resultados: Amarilleo empeora sometiendo repentinamente la pintura a un ambiente oscuro, privado de luz.  La reacción de oxidación empeora.

Problemas:

-          La resina Dammar es inestable y se degrada rápidamente en ambientes interiores bajo condiciones de luminancia.

-          La oxidación de los productos causa un incremento de la polaridad y la consecuente pérdida de solubilidad en hidrocarburos, requiriendo  solventes polares (“fuertes”) para su remoción.

-          El amarilleo sufrido por la resina es mayor cuando el envejecimiento causado por la  luz se ve seguido del envejecimiento causado por calor. La pintura se blanquea cuando se  expone nuevamente a la luz.

Solución:

Añadir estabilizantes

-          Antioxidantes

o   Fenoles, causan descoloración en presencia de luz

o   Aminas estabilizadoras de luz (HALS Amine light stabilizers), eficaces en presencia de luz y en la regeneración de radicales nitróxilos.

-          Filtros UV

De las testes realizados el más efectivo: Tinuvin 292 (BASF)  - 2% (en 5% Tolueno 95% Ciclohexano)

de UV destinado a estabilizar la resina (Dammar – Tinuvin 292 – No UV )

Se comprueba que, además del uso de la amina, es necesario utilizar un filtro

Conclusiones:

-          Dammar no puede ser estabilizada en presencia de UV.

-          Puede ser estable mediante eliminación de UV (400 nm) e incorporando la amina estabilizadora (HALS) Tinuvin 292.

-          Se recomienda adición de 3% de Tinuvin 292 (3% peso).

Resinas sintéticas utilizadas como barnices

Polímeros sintéticos utilizados como barnices
Poli vinilo acetato (desde 1930)
Poli-akil-metacrilatos (desde 1950)	Etilmetacrilato -  Metil acrilato polímero Paraloid B72 *Muy estable pero requiere solventes aromáticos Polibutilmetacrilato  - Plextol P550 *Soluble en Mineral Spirit, sin embargo se producen reticulaciones durante el envejecimiento
Resinas sintéticas de bajo peso molecular
Cetona -  policiclohexona (desde 1950)	MS2, AW2, Laropal K80
Cetonas químicamente reducidas (desde 1960)	Grupos cetona y grupos oxidrilos MS2A, MS2B
Nuevas Resinas sintéticas de bajo peso molecular
Urea- aldehídos (BASF) (desde 1990)	Laropal A 81 Laropal A101 Requieren solventes aromáticos (30 – 50%)
Hidrocarburos saturados (desde 1990)	Arkon P 90 Regalrez 1094
-          Ambos tipos considerados más estables que las cetona y resinas naturales -          Pueden ser estabilizadas utilizando HALS -          Recomendadas Laropal A 81 y Regalrez 1094

Conclusiones:

-          Los polímeros sintéticos ofrecen mayor estabilidad, sin embargo, proveen una apariencia diferente a la los barnices realizados con resinas naturales.

-          Las resinas sintéticas de bajo peso molecular son más estables que la resina dammar, almáciga y cetonas,  incluso en presencia de UV.

-          Resinas de Hidrocarburos saturados y urea aldehídos son extensamente más testeadas que el resto de las resinas sintéticas, y por tanto, susceptibles de reemplazar a resinas naturales.

-          Para maximizar la estabilidad  recomienda añadir aminas estabilizadoras de luz  (HALS), Tinuvin 2% (peso).

Debemos tener en cuenta que:

1.      La función protectora de los barnices es limitada: muchos de los barnices no inhiben la degradación fotoquímica de las capas inferiores de la pintura.

2.      La función óptica de los barnices es importante:

-          La dispersión de la luz  en la superficie es reducida

-          El brillo se unifica

-          El color se oscurece.

Otro problema frecuente es: la aplicación de barnices en obras originalmente no barnizadas.

Barnices realizados con polímeros sintéticos vs Resinas de bajo peso molecular

Polímeros sintéticos	Resinas de bajo peso molecular
Más flexibles y resistentes Más viscosas Es necesario en uso de solventes aromáticos Disminuye solubilidad con el tiempo Índice de refracción bajo	Menos flexibles y más quebradizas Baja viscosidad Necesitan menor % de aromáticos para su disolución Pierden solubilidad al incrementar polaridad Elevado índice de refracción

Al Índice de refracción (IR) se debe la apariencia diversa de los barnices que varía dependiendo de la resina empleada. Una de las que presenta un menor IR es Regalrez 1094 mientras el Paraloid B72 presenta un IR elevado.

La viscosidad de los barnices se encuentra relacionada con la cantidad de solvente base que presenta el barniz y aumenta durante el proceso de secado de los solventes (llamada NFP No-Flow-Point).

Los polímeros en solución presentan elevada viscosidad y llegan al NPF con mayor presencia de solventes que las resinas de bajo peso molecular. Producen por lo  tanto, una mayor dispersión de la luz (menor brillo) y presentan un aspecto más rugoso.

En las resinas de bajo peso molecular el solvente se evapora más rápidamente, nivelando la capa pictórica y formando un film que produce un brillo elevado.

Significa que:

-          El brillo es menor en polímeros sintéticos que en resinas de bajo peso molecular (brillo disminuye cuando incrementa el peso molecular).

-          Los polímeros muestran un importante incremento de superficie de piel de naranja

-          Todas las resinas de bajo peso molecular presentan superficies relativamente lisas y reflejo de brillo (especialmente cuando se recibe una fuente de luz angulada).

-          El reflejo es mayor ante la presencia de luces fluorescentes.

Conclusiones:

-          La función protectora de los barnices es limitada.

-          La aplicación de barnices afecta fuertemente a la apariencia de las pinturas.

-          Resinas de bajo peso molecular (naturales y sintéticas) producen soluciones de baja viscosidad y tiene la habilidad de originar superficies lisas y de menor dispersión de la luz que los polímeros sintéticos.

-          Se recomienda el retoque de pinturas con resinas de bajo peso molecular: Laropal A 81 (existe una gama de pigmentos que incorporan esta resina, Gamblin Artist Colors)