Coloranti, pigmenti e lacche

Sono laureato in chimica e mi sento nel mio mondo a parlare di composti e molecole. 🙂 Così oggi ho deciso di scrivere due righe su coloranti, pigmenti e lacche. L’argomento sarebbe vastissimo, quasi sconfinato, coprendo tantissime aree tematiche, dalla verniciatura del legno alla pittura, all’industria alimentare e tessile e così via. Ma non è certo questa la mia intenzione. Voglio soltanto chiarire la differenza che esiste fra queste tre categorie di sostanze che trovano largo utilizzo anche in liuteria nella fase di verniciatura, e parlare un po’ del colore da un punto di vista chimico fisico. Nei prossimi articoli poi affronterò uno per uno i principali coloranti, pigmenti e resine che si utilizzano in questo settore.

Per iniziare mi sento di consigliare due libri, in cui si possono trovare tantissime informazioni sul tema. Il primo è “Coloritura Verniciatura Laccatura Del Legno” di Antonio Turco edito da Hoepli, che contiene una quantità enorme di informazioni su tutto ciò che riguarda le vernici per legno in senso generico. L’altro è più specifico per la liuteria ed è “Vernici In Liuteria” di Gabriele Carletti edito da Zanibon.

Esiste molta confusione, soprattutto fra coloranti e pigmenti. Spesso questi due termini vengono utilizzati come sinonimi, ma in realtà sono due cose completamente diverse.

I pigmenti sono sostanze o miscugli di sostanze in forma di polveri più o meno sottili, che hanno la caratteristica di essere insolubili nel mezzo disperdente (medium). Questi pigmenti vengono quindi dispersi nel medium, dando una sospensione, ovvero un impasto più o meno opaco e denso, che poi verrà applicato sulla superficie da trattare. I pigmenti possono essere classificati come inorganici o organici, e ancora come naturali o sintetici. Di solito però i pigmenti più comuni sono di origine naturale inorganica. Rientrano ad esempio in questa categoria tutte le terre minerali che si utilizzano per preparare i colori ad olio da pittura. Gli ossidi di metalli o altri minerali finemente suddivisi costituiscono dei tipici pigmenti inorganici. I pigmenti hanno una notevole stabilità nel tempo (resistono alla luce e al calore senza scolorarsi, e sono ideali quindi in pittura) e sono molto inerti chimicamente (ovvero non reagiscano con le altre sostanze a cui vengono mescolati né col substrato).

 

Fra i pigmenti organici, invece, rientrano molti pigmenti azoici, le ftalocianine, i pigmenti chinacridonici e le lacche. Quest’ultimo gruppo è quello che viene preso in considerazione nel caso dei pigmenti rossi per pittura, e lo vedremo più avanti.

In commercio si possono trovare in forma solida, come polveri finemente suddivise in particelle anche al di sotto del micron di dimensione, oppure già dispersi nel medium (come nel caso dei classici tubetti di colori ad olio). Solo per citarne alcuni: le terre di Siena, gli ossidi di ferro per colori dal marrone al rosso e al giallo, il lapislazzulo che in passato veniva utilizzato per il prezioso blu oltremare, il cinabro per il rosso, e così via.

In liuteria i pigmenti sono utilizzati nella verniciatura ad olio, proprio come nella pittura. I pigmenti vengono impastati con la vernice ad olio mediante degli appositi macinelli in porcellana o cristallo su lastre di marmo o di vetro fino ad ottenere una dispersione finissima. Poi vengono applicati strati di vernice con pigmenti, di solito alternata a strati di vernice senza pigmenti (Verniciatura (parte seconda), vernice ad olio o ad alcool?). La natura insolubile dei pigmenti stessi fa sì che questi strati di colore abbiano un forte effetto coprente e tendono per questo a togliere trasparenza al substrato. Ma se utilizzati in strati sottilissimi e senza eccedere nel numero delle mani di colore, le particelle sospese dei pigmenti possono creare anche dei bellissimi effetti dicroici (colorazioni cangianti in base alla direzione di osservazione).

I coloranti sono sostanze di natura organica, solubili nel mezzo disperdente, con il quale danno una soluzione limpida che poi viene utilizzata per veicolare il colorante nel substrato da colorare. Questa differenza sostanziale rispetto al pigmento, fa sì che i coloranti non diano una semplice copertura superficiale colorata sull’oggetto, ma vadano ad impregnare (fenomeno di inclusione) e talvolta proprio reagire chimicamente, con il substrato da colorare. I coloranti possono essere di origine naturale o sintetica. Quelli di origine naturale sono spesso estratti da piante o alberi (coloranti di origine vegetale), oppure da insetti, come il rosso cocciniglia (coloranti di origine animale).

In liuteria si utilizzano i coloranti di origine naturale per colorare le vernici ad alcool. Molte delle sostanze coloranti di origine animale (es. rosso cocciniglia) o vegetale (es. curcuma, bixia o annatto, zafferano, sandalo, verzino, sangue di drago, …) sono molto solubili in alcool e quindi possono essere utilizzare per colore le vernici ad alcool dando soluzioni perfettamente limpide con numerosissime tonalità di colore ottenute mescolando diversi coloranti. La vernice colorata avrà quindi un altissimo grado di trasparenza. Fra quelli citati, il sangue di drago in realtà è una resina di colore rosso, ricavata da diverse specie di piante e che in passato era utilizzato non solo per colorare, ma proprio per laccare il legno. Oltre a sostanze resinose, fra cui resinoli e vari esteri benzoici, tra le sostanze coloranti contenute nel sangue di drago sono state identificate il dracocarminio e il dracorubino.

I coloranti hanno un utilizzo industriale molto importante. Basta pensare all’industria tessile, agli inchiostri, all’industria alimentare, farmaceutica, cosmetica, all’industria della plastica e delle vernici in generale.

Infine, le lacche, come abbiamo già accennato sopra, sono dei pigmenti che vengono ottenuti da coloranti resi insolubili nel mezzo disperdente mediante reazioni di precipitazione con sali di svariati cationi metallici o con altre sostanze più complesse. Tipici composti utilizzati per la precipitazione sono sali quali allume di Rocca (solfato di alluminio e potassio), barite, sali di Ferro, etc…. Quindi le lacche si possono a tutti gli effetti considerare come un tipo particolare di pigmenti organici ricavati dai coloranti naturali. Vista la loro natura organica, la resistenza alla luce non è al livello dei pigmenti inorganici, ma i toni di colore che si ottengono sono di solito molto vivaci, brillanti e più trasparenti di quelli ottenuti con le terre inorganiche.

Una delle lacche più importanti, e molto usata in liuteria, è sicuramente la lacca di garanza. È un pigmento di origine organica e vegetale, che viene estratto dalle radici di una pianta, la Rubia Tinctorum. È una delle lacche più stabili, con tonalità di colore che possono variare dal cremisi intenso al marrone rossastro.  Il colore deriva da una sostanza organica, l’alizarina. Questa, una volta estratto dalla radice essiccata, viene precipitata con allume di rocca e si ottiene appunto la lacca di colore rosso violetto. Questa lacca era conosciuta fin dall’antichità (e ricordata tra gli altri da Vitruvio, Plinio e Heraclius). In liuteria la si utilizza prevalentemente come pigmento per la vernice ad olio. Come dicevo, a seconda delle condizioni di preparazione, si possono ottenere tonalità più sul rosso o più sul marrone. Non è difficile estrarre questa lacca dalle radici di robbia e spesso molti liutai si preparano da sé questo pigmento, così da avere un controllo totale della procedura ed essere sicuri della sua origine naturale. In commercio si trova in vendita la lacca di garanza naturale ma è molto costosa. Soprattutto bisogna stare attenti che non sia alizarina di origine sintetica!

In realtà il termine lacca è un po’ fuorviante. Spesso parlando di lacca nel linguaggio comune si intende una vernice, cioè una sostanza capace per evaporazione del solvente e indurimento del residuo di formare un film trasparente più o meno lucido. Le più antiche lacche conosciute furono preparate in Cina o in Giappone, addirittura fin dal 7000 a.C. Si tratta di lacche ricavate dalla resina dell’albero Rhus verniciflua. Producono finiture molto rigide, durevoli, che sono sia belle che molto resistenti ai danneggiamenti da acqua, acidi, alcali o abrasione. Tuttavia, non resistono bene alla luce ultravioletta. L’ingrediente attivo della resina è l’urushiol (o urusciolo), una miscela di vari fenoli sospesi in acqua, più alcune proteine.

Esistono poi lacche sintetiche come quelle nitrocellulosiche, acriliche, all’acqua, di ben più recente introduzione, ampiamente studiate ed introdotte su scala industriale durante il XX secolo.

Parlando di lacche, viene sicuramente in mente il riferimento alla gommalacca. In realtà la gommalacca è un materiale a sé stante. È una resina ricavata da un tipo di insetto, chiamato anche cimice della lacca (Kerria lacca). La gommalacca è ottenuta dalle secrezioni dell’emittero femmina, ed è raccolto dalla corteccia degli alberi su cui lo deposita per ottenere una salda presa sull’albero, della cui linfa si nutre. Questa sostanza viene quindi purificata, e separata sotto forma di scaglie di colore giallo/bruno o di granelli più o meno grandi. Esistono diverse tipologie di gommalacca che differiscono per colore e per tipologia di trattamento di purificazione. Lo sfruttamento dell’insetto ai fini della produzione della gommalacca è antichissimo e risale ad alcuni millenni fa, da 2500 a 4000 anni fa. Gran parte della produzione è concentrata nel sudest asiatico, nel nordest dell’India, nella Cina meridionale e nel Bangladesh. In realtà la gommalacca è un polimero naturale a base di terpeni, ed è spesso considerata una plastica naturale. È classificata come stanza termoplastica.

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Scaglie di gommalacca argento decerata.

La gommalacca è molto solubile in etanolo. Per la preparazione della vernice, si fanno sciogliere le scaglie in alcool etilico in una percentuale variabile da 100 a 200 grammi per litro. Dona alla superficie un aspetto di particolare lucentezza che al tatto risulta asciutto e vellutato. La si può applicare a pennello o a tampone, ed è stata ampiamente utilizzata in passato (soprattutto nel XIX secolo) per la verniciatura a tampone di mobili, fino ad ottenere uno specchio di vernice lucidissimo.

La si utilizza anche in liuteria, come componente di molte vernici ad alcool. Anche se a detta di alcuni importanti liutai, il suo utilizzo in liuteria dovrebbe essere evitato perché la gommalacca tende a formare dei film molto duri e rigidi che possono avere effetti negativi sul suono dello strumento. Ma in ogni caso è utilizzata da moltissimi liutai, ed anche nel restauro di strumenti.

Ecco, dopo questa breve descrizione di pigmenti, coloranti e lacche, visto che si è parlato principalmente di colori, mi piaceva dare due semplici nozioni sul colore e sul perché le cose appaiono di un dato colore. Per approfondire, consiglio un libretto molto interessante, a livello divulgativo: “Luce colore visione. Perché si vede ciò che si vede”, di Andrea Frova, Editore: BUR Biblioteca Universale Rizzoli.

Il colore intanto è una percezione visiva. Le radiazioni elettromagnetiche che fanno parte dello spettro visibile sono capaci di eccitare dei fotorecettori nella retina dell’occhio ed il cervello elabora tutto ciò come colore! Ma non è affascinate tutto ciò? Solo io lo trovo così bello da togliere il respiro? Una somma di tantissime reazioni chimiche e biochimiche così precise ed efficaci che ci fanno vedere l’azzurro del cielo o il verde di un prato! Ma perché gli oggetti, le sostanze, appaiono di un colore piuttosto che di un altro? Sappiamo che la luce visibile (luce bianca) è la somma di tutte le frequenze nella regione visibile dello spettro elettromagnetico (dal rosso al blu). I corpi però non assorbono solitamente tutte le frequenze di questo spettro ma solo una porzione di esse. La parte non assorbita viene riflessa e riesce a raggiungere l’occhio umano dando la percezione di quel dato colore. Il colore che quindi vediamo è determinato da quelle frequenze dello spettro visibile non assorbite, ma riflesse dagli oggetti. Nei casi estremi, se l’oggetto è capace di assorbire tutto lo spettro apparirà nero, se invece non assorbe alcuna radiazione e le riflette tutte apparirà bianco. Entrando più nel dettaglio, da un punto di vista chimico-fisico, diremmo che le molecole possono assorbire soltanto quei fotoni del visibile la cui energia corrisponde ad uno dei salti quantici degli elettroni negli orbitali più esterni. Quei fotoni dello spettro visibile che non verranno assorbiti, saranno riflessi, dandoci la percezione del colore. L’energia assorbita viene poi riemessa dalle molecole sotto forma di rilassamento vibro-rotazionale a frequenze assai più basse e non percepibili dall’occhio umano.

Come si può definire, ovvero classificare in modo univoco un colore? Esistono numerosi modi per farlo, si parla di coordinate colorimetriche. Così come si può definire la posizione di un punto nello spazio rispetto a un sistema di riferimento (ad esempio le tre coordinate spaziali x, y, z), a grandi linee si può dire che la stessa cosa si può fare con un colore, definendolo tramite un punto in uno spazio di riferimento del colore. Ma non è questo il luogo per parlarne in dettaglio.

Vi lascio per oggi con una citazione:

I colori, come i lineamenti, seguono i cambiamenti delle emozioni.
(Pablo Picasso)

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