Materiales sintéticos utilizados en la manipulación, exposición y

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Materiales sintéticos utilizados
en la manipulación, exposición y
almacena-miento de obras de arte
y bienes culturales. Caracterización
por espectroscopia FTIR–ATR
Margarita San Andrés
Ruth Chércoles
Marisa Gómez y José Manuel de la Roja
Las distintas técnicas de procesado de polímeros dan lugar a diferentes productos que son utilizados
para la manipulación, exposición y almacenamiento de obras de arte y bienes culturales. La composición
química del polímero de partida, junto con la naturaleza de las sustancias añadidas (aditivos, materiales
de refuerzo y cargas) son responsables de las propiedades físicas y químicas de estos productos y su
comportamiento a largo plazo.Actualmente, los materiales utilizados en la conservación del patrimonio no
han sido desarrollados, por lo general, para su empleo específico en este ámbito, sino que tienen otros usos
industriales. Por otro lado, la mayor parte reciben unas denominaciones comerciales de las que difícilmente
se puede deducir su composición, a lo que hay que añadir que el fabricante no suele dar toda
la información al respecto. En este trabajo se describen las características generales de estos materiales
y se exponen los primeros resultados referentes a la identificación, mediante FTIR-ATR, de los componentes
de algunos de los productos comercializados en diferentes acabados: espumados, laminados y fibrosos.
Introducción
La gran diversidad de polímeros sintéticos existentes
en la actualidad, junto con la variedad de técnicas de
procesado y las posibles sustancias que modifican sus
propiedades, han aumentado enormemente las
prestaciones proporcionadas por este tipo de
productos.Todas estas circunstancias son responsables
de que en las últimas décadas se haya intensificado su
uso en tratamientos de restauración (Horie, 1994). Por
la misma razón, actualmente existen en el mercado una
amplia variedad de materiales que presentan gran
interés dentro del campo de la conservación de obras
de arte. Respecto a estos últimos usos, es muy habitual
su empleo en procesos de embalaje, exposición y
almacenaje, como sistemas de sujeción, aislamiento
o protección (Hatchfield, 2002: 159 – 164, Rotaeche,
2007: 114 – 121).
Sin embargo, en general, estos materiales no han sido
desarrollados para su empleo específico en este ámbito,
sino que tienen otros usos industriales. Por otro lado, la
mayor parte reciben unas denominaciones comerciales
de las que difícilmente se puede deducir su composición,
a lo que hay que añadir que el fabricante no suele dar
toda la información al respecto. Lógicamente, sus
propiedades y comportamiento a largo plazo estarán
relacionadas con la estructura y composición química del
polímero y, además, con la naturaleza de los aditivos,
cargas y sustancias de refuerzo empleadas en su
procesado. A este respecto, en numerosas ocasiones se
ha demostrado que pueden experimentar importantes
modificaciones de tipo químico y/o físico que afectan a
sus características iniciales y perdurabilidad a largo plazo
(Sashoua, 2008; Van Oosten et al., 2001;Allen et al.,1 991).
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Conscientes de esta situación y de la importancia que
en el ámbito de la conservación y restauración tiene el
conocimiento de los materiales que se utilizan,
recientemente se ha iniciado un Convenio de
Investigación entre el Laboratorio de Química del
Departamento de Pintura (Pintura y Restauración) de
la Facultad de Bellas Artes de la Universidad
Complutense de Madrid (UCM) y la Unidad de Análisis
de Materiales del Departamento Científico de
Conservación del Instituto del Patrimonio Cultural de
España (IPCE). Esta investigación tiene como principal
objetivo estudiar las propiedades de los materiales de
origen sintético, utilizados en tratamientos de
conservación y restauración, y su comportamiento a
largo plazo. En una primera etapa se han revisado las
distintas técnicas de procesado de algunos de los
materiales utilizados dentro del contexto de la
conservación preventiva de obras de arte
(manipulación, embalaje, exposición) y, paralelamente,
se ha realizado la caracterización analítica de los
componentes de ciertos productos comercializados en
diferentes acabados (espumados, laminados y fibrosos).
En los siguientes apartados se explican los criterios de
clasificación de los polímeros sintéticos, sus diferentes
técnicas de procesado y los distintos tipos de
materiales que proporcionan. Se continúa con la
descripción de los productos comerciales, que han sido
objeto de estudio en este trabajo, y que se utilizan en
almacenamiento, exposición y transporte de obras de
arte y bienes culturales. Para finalizar se exponen los
resultados correspondientes a su caracterización
analítica mediante espectroscopia FTIR- ATR.
Polímeros sintéticos.
Clasificación
Se pueden seguir diferentes criterios de clasificación de
los polímeros sintéticos: tipo de reacción de
polimerización, naturaleza química del monómero o
monómeros a partir de los que se ha obtenido el
polímero y características tecnológicas del polímero.
Atendiendo a la reacción de polimerización,
tradicionalmente, se han establecido dos grandes
grupos: polímeros de adición (poliadición) y polímeros
de condensación (policondensación). Esta clasificación fue
establecida por Wallace Carothers en la década de
1930, a partir de los procesos que desarrolló en la
empresa DuPont y que le permitieron sintetizar una
gran variedad de polímeros. Sin embargo, en la
actualidad es más apropiado clasificar estas reacciones
en función de su cinética y la forma en que tiene lugar
el crecimiento o formación del polímero. En este caso
se habla de polímeros que se obtienen mediante un
proceso de polimerización por crecimiento en cadena
(polimerización en cadena) y polimerización por
crecimiento en etapas (polimerización en etapas)
(Areizaga et al., 2002: 30 – 50).
Según la naturaleza química del monómero, a partir del
que se ha formado la unidad estructural que se repite
sucesivamente a lo largo de la cadena del polímero, o
bien, del grupo funcional característico que aparece en
esta unidad estructural, se pueden establecer diferentes
grupos: poliolefinas, polivinílicos, poliamidas, poliésteres,
poliacrílicos, policarbonatos, poliuretanos, etc. A su vez,
dentro de cada uno de estos grupos existen distintos
polímeros.
Como se muestra en la Tabla 1, la unidad estructural
derivada del monómero responde a una determinada
composición química que, además de ser responsable de
las propiedades físicas y químicas del polímero, sirve de
referencia para su caracterización analítica. Asimismo, es
importante señalar que, comercialmente, cada uno de
ellos se representa con un acrónimo que tiene relación
con su composición y que deriva de su denominación en
inglés; por ejemplo: PVC [poly(vinyl chloride)], PS
[poly(styrene)].
Además de los criterios indicados, resulta imprescindible
considerar la clasificación tecnológica de los polímeros,
que se establece en función de ciertas propiedades físicas
(Seymour y Carraher, 1998: 47-48; Rubio y Moragues,
1990: 62-63). Según este criterio, existen tres grandes
categorías: plásticos, elastómeros y fibras. Los plásticos, a
su vez, se dividen en dos grupos: termoplásticos y
termoestables.
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Tabla 1.
Algunos polímeros sintéticos de interés en la Conservación del Patrimonio
Los polímeros termoplásticos reciben esta denominación por
ser sensibles a la acción del calor y de los disolventes, por
tanto se pueden fundir y disolver.Todo ello sin que se
produzcan modificaciones en su composición química
original. Este comportamiento es debido a que están
constituidos por cadenas de estructura lineal o ramificada,
que permanecen unidas mediante fuerzas de enlace
intermoleculares (fig.1a). Por el contrario, los polímeros
termoestables no funden al elevar la temperatura sino que se
queman y tampoco son solubles. En este caso, las cadenas
de polímeros tienen una estructura tridimensional y su
unión se establece mediante enlaces covalentes (fig.1b).
Los elastómeros son materiales que presentan un
comportamiento elástico permanente; es decir, se
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Fig. 1.
Estructura de distintos tipos de polímeros
deforman cuando son sometidos a una tensión pero, una
vez que ésta deja de actuar, recuperan su forma y
dimensiones originales. Este comportamiento está
relacionado con su estructura, están constituidos por
cadenas lineales que presentan algunos puntos de unión
covalente. Esta característica permite un cierto
deslizamiento relativo entre las cadenas, pero, al mismo
tiempo, las uniones covalentes impiden que éste sea
completo y permanente (fig. 1c).
Por último, ciertos polímeros pueden ser utilizados en
forma de fibras. Para que tengan esta utilidad deben poseer
una gran resistencia a la tracción y un elevado módulo de
elasticidad1, es decir, al aplicar grandes tensiones las
deformaciones producidas son pequeñas. Estas propiedades
las presentan polímeros de estructura lineal y elevado
grado de cristalinidad, todo ello unido a la existencia de
elevadas fuerzas de enlace intermoleculares.Además de lo
anterior, su Tg (temperatura de transición vítrea)2 debe
estar comprendida dentro de un cierto intervalo de
valores3. Por ejemplo, las poliamidas y cierto tipo de
poliésteres reúnen este conjunto de características, por lo
que son utilizados para la obtención de fibras.
Aunque, evidentemente, la naturaleza química de la unidad
estructural del polímero tiene una importante relación con
1 El módulo de elasticidad (E) se define como la relación entre
la tensión aplicada (σ) y la deformación provocada (ε);
σ
matemáticamente esta definición se expresa como: E= ε
2 La temperatura de transición vítrea (Tg) se define como la
temperatura a la que un polímero deja de tener un
las propiedades del producto final, ésta no va a ser la única
causa responsable. En realidad, las características de este
tipo de materiales son el resultado de un conjunto de
factores, entre los que destacan, además de su composición
química, la distribución de tamaños moleculares, el grado de
cristalinidad y la naturaleza y proporción de ciertas
sustancias añadidas en el procesado del polímero. Hay que
señalar que el procesado está directamente relacionado
con la utilización práctica de los distintos polímeros
sintéticos, de manera que un mismo polímero puede tener
distintas aplicaciones, en función de éste.
Técnicas de procesado
o transformado de
polímeros
A nivel industrial, el proceso de polimerización se puede
llevar a cabo en masa, en suspensión, en disolución o en
dispersión. El producto así obtenido puede ser
directamente utilizado, pero lo más habitual es que sea
posteriormente procesado o transformado con el fin de tener
utilidad práctica. En el caso de los polímeros
termoplásticos, se parte del polímero previamente
obtenido en forma de perlas, gránulos, o granza (fig.2); sin
comportamiento vítreo y pasa a tener un comportamiento
elástico.
3 Si la fibra va a ser sometida a planchado, su Tg debe ser superior a
200ºC; por otra parte, su hilado a partir del material fundido se
facilita cuando la Tg es inferior a 300ºC.
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Fig. 2. Polímeros en forma de a) perlas; b) gránulos; c) granza
embargo, cuando se trata de polímeros termoestables, este
proceso se lleva a cabo a partir de prepolímeros, es decir,
compuestos parcialmente polimerizados. Existen distintas
técnicas de procesado que, de manera general, se clasifican
en las siguientes categorías: extrusión, inyección, soplado,
termodelado y calandrado, algunas de ellas se representan en
la (fig. 3). Estas técnicas de transformación permiten la
obtención de piezas de determinadas formas.
Antes de aplicar cualquiera de estas técnicas, la mayor
parte de los polímeros se mezclan con otras sustancias
con el fin de mejorar sus propiedades, ampliar sus
prestaciones o, simplemente, facilitar su procesado. Por
tanto, en estos casos, los productos obtenidos son
formulaciones complejas constituidas por el material
polimérico íntimamente mezclado con diferentes tipos de
sustancias. Estas se pueden clasificar en tres grandes
grupos: aditivos, rellenos y cargas (Delcroix, 1985:11 – 40;
Murphy, 2001:3; Areizaga et al., 2002: 351– 352;
Lokensgard, 2009: 105 – 128).
Los datos recogidos en la Tabla 2 no pretenden ser
exhaustivos y son una primera aproximación a la
naturaleza y función de los posibles aditivos. En cualquier
caso, éstos se mezclan con el polímero (perlas, gránulos,
granza) o el prepolímero antes de su transformación y
desempeñan diferentes funciones relacionadas con: a) el
proceso de polimerización (reticulantes), b) el desarrollo
del procesado (plastificantes, espumantes, lubricantes,
desmoldeantes, disolventes) y c) las propiedades físicas y
químicas del producto final (estabilizantes, antioxidantes,
pigmentos, absorbentes UV). Dentro de estos aditivos
Fig. 3.
Distintas técnicas de procesado de polímeros:
a) inyección, b) calandrado; c) extrusión
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ADITIVO
EFECTOS
ESTABILIZANTES
Disminuye envejecimiento por calor y rayos UV
PIGMENTOS
Y COLORANTES
Mejora el aspecto
PLASTIFICANTES
ANTIOXIDANTES
RETICULANTES
ESPUMANTES
Aumenta elasticidad y disminuye fragilidad
NATURALEZA
Ftalatos, fosfatos, adipatos, estearatos, glicoles
Estearatos, sales de plomo y bario, calio y estaño
POLÍMERO
PVC , acetato
y nitrato de celulosa
Polivinílicos
Evita la oxidación (UV,O2,O3, etc.)
Aminas aromáticas, derivados fenólicos
PE, PP, PS y cauchos
Reaccionan químicamente con el prepolímero
y proporcionan una estructura tridimensional
Anhidridos ftálicos, poliamidas alifáticas,
sales de circonio, derivados del estaño
PU, poliésteres,
epoxídicas, siliconas
Aportan una estructura celular
Pigmentos minerales, óxidos metálicos, pigmentos
orgánicos diazoicos, negro carbón, ftalocianina
Azodicarbonamidas, pentano, bicarbonato de sodio,
diclorofluorometano
Todos
Espumas de PE, PS, PVC y PU
ANTI-UV
Impiden y retardan la degradación fotoquímica
Benzofenonas, benzotriazoles, salicilatos orgánicos
PE, PP, PVC, PS, PU, poliésteres
FUNGICIDAS
Mejoran la resistencia a los microorganismos
PVC
IGNIFUGANTES
Retardan la combustión
Ácidos orgánicos, derivados halogenados del fenol,
derivados orgánicos del estaño
LUBRICANTES
Dejan las superficies lisas y brillantes
ANTIESTÁTICOS
DESMOLDEANTES
Disipan la energía electrostática
Facilitan la separación del molde
Alquilfenoles, alquilsulfonatos,
sales de amonio cuaternario, aminas y amidas
Derivados bromados, fosfatos halogenados,
trióxidos de antimonio
Estearatos de butilo, ácidos palmítico y esteárico, oleaminas
PS, PVC, PE, PP
PS y PU, fenoplastos,
poliésteres
PS, PVC, PE, PP
Ceras, parafinas, estearatos, aerosoles siliconados y fluorados Prácticamente todos
Tabla 2.
Aditivos de los polímeros sintéticos
hay que destacar los plastificantes, cuya presencia, en
ciertos casos, es absolutamente imprescindible para
facilitar el procesado del polímero. Sin embargo, desde el
punto de vista del comportamiento del material a largo
plazo, presentan el inconveniente de que pueden ser
fácilmente exudados, con la consiguiente pérdida de
elasticidad y contaminación de los objetos con los que se
encuentran en contacto (García y San Andrés, 2006;
García et al., 2008).
Hay un tipo especial de aditivo, los espumantes, cuya
presencia va asociada a la obtención de los plásticos
conocidos como celulares, espumados o expandidos. Esta
denominación tiene su origen en que presentan
numerosas cavidades (células), cuya distribución y tamaño
tiene una cierta uniformidad. Estas células pueden ser
abiertas (multicelulares), es decir están interconectadas, o
bien cerradas o aisladas (unicelulares). (Fig. 4). Su
presencia aporta unas características muy peculiares,
entre las que hay que destacar una inferior densidad y un
mayor carácter aislante del que corresponde al mismo
plástico sin células (Titow, 1998: 25).
Fig. 4.
Materiales espumados o expandidos. Tipos de células
Algunos materiales espumados de interés son de
poliuretano (PU), polietileno (PE), poliestireno (PS) y
policloruro de vinilo (PVC). En el caso del PU el proceso
de espumado está asociado a las condiciones en que se
desarrolla la reacción de polimerización responsable de la
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formación del polímero4, mientras que en los otros este
efecto se logra posteriormente. Con esta finalidad, en el
procesado del polímero se añaden los correspondientes
agentes espumantes. Estos agentes se pueden clasificar en
tres grandes grupos (Lokensgard, 2009: 273-276):
– Químicos: se trata de sustancias que, en determinadas
condiciones de temperatura, se descomponen
generando gases (CO2 o N2), responsables del
espumado.
– Físicos: disolventes orgánicos muy volátiles (pentano,
hexano), que se introducen en las partículas del
polímero, mediante la aplicación de presiones elevadas.
Cuando esta presión disminuye, el disolvente se
evapora y el polímero se expande.
– Mecánicos: mediante agitación o burbujeo, se logra la
incorporación de un gas (aire, N2) en el polímero
fundido. Durante el enfriamiento de la pieza y antes de
su extracción del molde, el gas se escapa de la matriz,
con la consiguiente expansión del polímero y
formación de celdas.
Los agentes de espumado químico pueden ser orgánicos
o inorgánicos. En cualquier caso, se trata de sustancias
que a la temperatura de procesado del polímero se
descomponen generando una o varias sustancias
gaseosas. Los compuestos orgánicos suelen ser
compuestos nitrogenados, tal es como la azodicarbonamida que, cuando se descompone (190–230ºC), genera
N2, CO y CO2 (Brydson, 1999: 151). Es muy utilizada en
la producción de espumas de PVC y PE. Un ejemplo de
compuesto inorgánico es el bicarbonato amónico que
por encima de 35ºC, se descompone dando CO2.
El uso de disolventes orgánicos (pentano, hexano) como
agentes de espumado físico está asociado, por ejemplo, a
la obtención del poliestireno expandido (EPS) (fig.5). En
este caso, el proceso de espumado se produce en varias
4 Las espumas de PU se forman por la acción del CO2 que segenera
en el propio proceso de polimerización, al reaccionar un
polialcohol y un poliisocianato en presencia de humedad. Para
producir este agente espumante, el poliisocianato se añade en
exceso, de manera que parte de este componente reacciona con
el agua y forma un ácido carbámico que, al ser inestable,
etapas. En una primera, las partículas de polímero con el
disolvente se calientan (90 - 120ºC) y, debido a su
carácter termoplástico, se reblandecen y expanden. Este
proceso, conocido como preexpansión, se lleva a cabo en
presencia de vapor de agua y su grado de desarrollo se
controla mediante la presión y la temperatura. Durante
el mismo, se mantiene una agitación continuada para
evitar la aglomeración de las perlas. Finalmente, el
proceso de moldeo se lleva a cabo a partir de estas
perlas pre-expandidas, mediante su calentamiento (100 120ºC) en presencia de vapor de agua. En estas
condiciones, se reblandecen y nuevamente se expanden,
pero, en este caso, lo hacen en el interior de un molde,
de manera que las partículas, al aumentar de volumen y
estar sometidas a presión, se unen y, en su conjunto,
adquieren la forma del molde. Este tipo de
procedimiento se aplica a otros polímeros (PP, PVC, PE).
Los materiales de refuerzo o relleno son sustancias que
no se disuelven en el polímero y que mejoran su
resistencia mecánica. Pueden ser fibrosos (fibra de vidrio,
fibra de carbono, fibras metálicas), esféricos (otros
polímeros, vidrio) o laminados. Su presencia da lugar a la
obtención de materiales compuestos y el producto
obtenido se conoce como plástico reforzado (Seymour y
Carraher, 1998: 441 – 456).
Los materiales compuestos laminados están constituidos
por láminas unidas mediante materiales plásticos. Según su
conformación, estas láminas pueden ser planas, espumadas
o corrugadas y, según su naturaleza, puede tratarse de un
material plástico, papel, madera o metal (fig.6). Las técnicas
de procesado actuales permiten la obtención de materiales
laminados compuestos de varias capas, cuyo uso resulta de
interés en conservación; tal es el caso del producto
comercializado como Marvealseal® que, según los datos
publicados (Burke, 1992), está constituido por capas
superpuestas de materiales plásticos que envuelven una
lámina metálica de aluminio (fig.7).
se descompone formando una amina y CO2. La estructura del
polímero así formado es entrecruzada y su grado de entrecruzamiento va a determinar que el producto final sea una espuma
flexible (célula abierta) o rígida (célula cerrada) (Seymour y
Carraher, 1998: 265).
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Por último, los materiales de carga son sustancias de
naturaleza orgánica o inorgánica que se añaden para
aumentar el volumen del producto y, por tanto, abaratar
la producción y modificar sus propiedades (resistencia
química, conductividad, resistencia mecánica, densidad,
color, etc.). Algunos ejemplos son: sales inorgánicas,
serrín, caolín, mica y talco.
Materiales analizados.
Metodología experimental
Fig. 5.
Poliestireno: a) gránulos; b) pre-expandido;
c) poliestireno expandido (EPS); d) corte transversal de
una perla pre-expandida (detalle de las células cerradas)
Fig. 6.
Materiales compuestos laminados.
Algunos ejemplos de estructuras
Fig. 7.- a) esquema del Marvelseal® (Burke 1992);
b) imagen de un plano transversal del Marvelseal®
obtenida con microscopio estereoscópico
Los materiales estudiados se pueden clasificar según
diferentes criterios.Atendiendo a su funcionalidad, los
materiales investigados se incluyen en las siguientes
categorías: películas de protección, plásticos de barrera,
adhesivos (sensibles a la presión y termofundibles),
soportes, espumas, tejidos y tejidos “no tejidos”, todos
ellos elaborados a partir de polímeros de origen sintético.
En la Tabla 3 se resume la información relacionada con su
composición, procesado y aplicaciones prácticas. Se ha
incluido la proporcionada por la casa comercial o el
fabricante y la obtenida a partir de la consulta de
literatura especializada (Rotaeche, 2007: 112 – 121,
Hatchfield, 2002: 159 – 164; CAMEO Online, 2000).
La técnica analítica utilizada ha sido la espectroscopia
infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) que, como es
sabido, resulta muy apropiada para identificar polímeros
sintéticos (Braun, 1999) y que ha dado buenos resultados
en el campo de la conservación y restauración de obras de
arte (Derrick et al., 1999;Van Oosten, 1999: 72–74;
Doménech-Carbó et al., 2001; Stuart, 2007: 110–136). Esta
técnica se fundamenta en que la energía radiante asociada a
la radiación IR es capaz de provocar vibraciones de los
enlaces moleculares.5 Dependiendo de los átomos
implicados en estas uniones y del tipo de unión (simple,
5 Los modos de vibración se dividen en dos grandes grupos:
vibraciones de tensión (ν), que afectan a la longitud de enlace, y
vibraciones de deformación o flexión (δ), que afectan al ángulo de
enlace. En ambos casos pueden ser simétricas (s) o asimétricas (as).
Además, las vibraciones de deformación pueden ser en el plano (de
tijera o de balanceo) y fuera del plano (de torsión o de aleteo).
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NOMBRE
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COMERCIAL
TIPO
DE POLÍMERO
PROCESADO
USOS
Ethafoam
Poliolefina
Poliolefina
Lámina espumada
Plancha espumada
Embalaje, aislante de humedad y vibraciones
Plastazote®
Poliolefina
Plancha espumada
Zotefoams
Varillas de polietileno
Poliolefina
Varilla espumada
Elaboración de soportes. Embalaje, aislante
de humedad y vibraciones
Lampraseal®
Material compuesto
Lámina multicapa
Embalaje de obras de arte
Marvelseal®
Material compuesto.
Sellado por calor
Lámina multicapa
Barrera de protección.
Interior de cajas de embalaje, vitrinas
Productos de
Conservación (España)
Cell-Aire®
®
Tyvek® tape
Sealed Air
Elaboración de soportes. Embalaje, aislante
de humedad y vibraciones
Sealed Air
Soporte, relleno de protección
y montaje de exposiciones
Productos de
Conservación (España)
James Dawson
Enterprises
Cinta adhesiva
Enmarcado de obra gráfica, restauración
de documento gráfico
DuPont
Adhesivo sellado por
calor. Mezcla de
polímeros
Lámina multicapa
(soporte y adhesivo)
Entelado, sentado de color,
unión de parches y bordes
Gustav Berger
Poliéster
Tejido “no tejido”
Reemay®
Poliéster
Lexan®
Policarbonato
Tejido “no tejido”
(laminado)
Coroplast®
Poliolefina
Polionda®
Poliolefina
Nylon
Poliamida
BEVA® Film 371
Melinex®
*Polyfelt
Adhesivo sensible
a la presión.
Material compuesto
FABRICANTE /
DISTRIBUIDOR
Poliéster
Film
Encapsulado de documentos
Embalaje, protección, absorbente
en procesos de prensado
DuPont
Productos de
Conservación (España)
Soporte de documentos en procesos
de restauración y almacenamiento
Fiberweb
Plancha
(núcleo corrugado)
Tejido
Plancha
(núcleo corrugado)
Soporte
SABIC Innovative
Plastics
Soporte, realización de cajas
Coroplast
Plancha
(núcleo corrugado)
Soporte, realización de cajas
Polionda
Encapsulado y protección de textiles
Productos de
Conservación (España)
* El Polyfelt analizado (poliéster) es el suministrado por Productos de Conservación (España). En el mercado existe otro material (polipropileno) comercializado con el mismo nombre y fabricado por Ten Cate.
Tabla 3.
Relación de materiales analizados
doble, triple), la absorción de la radiación se producirá a
determinados valores de frecuencia o número de onda. Por
tanto las bandas de absorción que aparecen en un espectro
FTIR serán características de determinados grupos
funcionales y su estudio permite identificar la especie
química que se trata (Hesse et al., 1995: 29-65).
Normalmente, la espectroscopia FTIR se suele llevar a cabo
en bancada y, en este caso, la radiación IR pasa a través de
la muestra (fig.8a). Para que esto sea posible, la muestra
debe permitir el paso de la radiación y, cuando esta
condición no se cumple, tiene que ser convenientemente
preparada; en estos casos se preparan pastillas de 13 mm
de KBr que contienen aproximadamente un 1-2% de la
sustancia objeto de análisis. Sin embargo, cuando se trata de
materiales plásticos, este procedimiento presenta ciertas
dificultades y resulta más apropiado trabajar con reflexión
total atenuada (ATR).
La espectroscopia FTIR-ATR ha demostrado ser una
técnica apropiada para identificar este tipo de materiales,
dentro del contexto de la conservación del patrimonio
(París et al., 2005; Shashoua, 2008: 255-270; García et al.,
2009; Chércoles et al., 2009). En este caso la radiación IR
incide sobre la muestra a través de un cristal de alto poder
de reflexión (diamante, ZnSe, Ge) y experimenta múltiples
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llevar a cabo un análisis en superficie de los materiales
investigados.
En todos los casos, la caracterización analítica de los
materiales investigados se ha llevado a cabo a partir de la
asignación de las correspondientes bandas a
determinados grupos químicos. Posteriormente se han
realizado búsquedas en librerías estándar de referencia.
De esta manera, en todos los casos ha sido posible
identificar los polímeros, aditivos y cargas.
Fig. 8.
Equipo espectroscopia FTIR: a) en modo bancada;
b) en modo reflexión total atenuada (ATR)
reflexiones. Para que esto ocurra, la muestra debe
adaptarse perfectamente a la superficie de la ventana; este
efecto se logra mediante la presión ejercida por la punta de
un dispositivo especialmente diseñado y que se sitúa sobre
la muestra (fig.8b).Al igual que en bancada, cuando la
radiación incide sobre la muestra, ciertas frecuencias serán
absorbidas en función de su composición química
(Sócrates, 2001).
La espectroscopia FTIR-ATR presenta ciertas
peculiaridades, entre las que destaca la ventaja de no ser
necesaria la preparación previa de la muestra; por tanto,
resulta muy útil en el caso de fibras, láminas, films y
materiales plásticos en general. Además, es importante
tener en cuenta que el análisis es superficial, es decir, el
espectro obtenido corresponde a los componentes que
hay en la superficie de la muestra. Esta particularidad debe
ser considerada en el caso de materiales compuestos
laminados, que estén constituidos por la superposición de
diferentes materiales.
El equipo utilizado en esta investigación ha sido un
espectrómetro Termo Nicolet 380, con detector
DTGS/KBr, que opera dentro del intervalo 4000-400 cm-1 y
con una resolución de 4 cm-1. Las condiciones de registro
de los espectros fueron de 64 barridos. Mediante el uso de
la técnica de reflexión total atenuada (ATR) ha sido posible
Resultados y discusión
En primer lugar, hay que destacar que esta técnica analítica
permite una clara diferenciación entre los principales grupos
de polímeros que se utilizan en el campo de la conservación
y restauración: poliolefinas, poliésteres y poliamidas (Tabla
4). Los espectros FTIR de las poliolefinas son muy simples y
únicamente presentan bandas de absorción dentro del
intervalo de frecuencias características de las uniones C–H;
mayoritariamente las que corresponden al grupo metileno
(–CH2–) (νas 2965–2915cm-1; νs 2865–2840cm-1; δas en el plano
1470–1465cm-1 y δs en el plano 1460–1455cm-1). Cuando se trata
de poliolefinas de estructura lineal y que, por tanto, poseen
largas cadenas hicrocarbonadas, también son muy
importantes las bandas de vibración de deformación de
balanceo (o rocking), que aparecen dentro del intervalo
720–710 cm-1. Este es el caso del polietileno (PE).
Comparativamente, los poliésteres y las poliamidas
proporcionan espectros mucho más complejos, puesto que
además de las bandas correspondientes a las uniones
hidrocarbonadas indicadas en el párrafo anterior, poseen las
asociadas a los grupos funcionales que definen el tipo de
polímero. Las bandas de vibración características del grupo
éster [R(Ar)–COO–R] son las siguientes: vibración de
tensión del grupo carbonilo (C=O) (νC=O 1750–1705 cm-1);
vibración de tensión asimétrica del grupo [C–C(O)–O], en
la que están implicados el carbono del radical alquilo (R) o
arilo (Ar) unido al C del grupo carbonilo (CO) y el
oxígeno unido mediante enlace sencillo a este mismo
átomo de carbono [νC–C(O)–O 1260–1250 cm-1] y, por último,
las bandas de vibración de tensión asimétrica de la unión
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Margarita San Andres
NOMBRE
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COMERCIAL
Cellaire®
Plastazote®
Ethafoam®
Melinex®
Mylar®
Polyfelt
Nylon net®
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TIPO
PRINCIPALES
DE POLÍMERO SINTÉTICO
BANDAS
IR
IDENTIFICADAS (CM-1)
Polietileno de baja densidad (PELD)
νas y νs –CH2– (2915 y 2845)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1470 y1377)
δtorsión C–H (–CH2 –)n≥6 (717)
Poliéster: polietilen tereftalato (PET)
νas y νs –CH2– (2965 y 2913)
νC=Oester (1713)
νrespiración C=Canillo aromático (1615, 1580, 1505)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1470, 1410, 1372 y 1340)
ν[C–C(O)–O] (1240)
ν[–O–C–] (1120 y 1098)
δen el plano C–Hanillo aromático (1016 y 970)
δfuera del plano C–Hanillo aromático (870)
δcabeceo C–Hanillo aromático (720)
ν –NH (3293)
Sobretono Amida II (3069)
νas y νs –CH2– (2962 y 2910)
Amida I [νC=O] (1635)
Amida II [δen el plano –NH y νC–N] (1540)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1464, 1410 y1366)
Amida III [νC–N y δen el plano –NH] (1252)
δfuera del plano C–H (1195 y 1163)
Amida V [δfuera del plano N–H] (725)
Amida IV [δ(–C(O)–N–H)] (678)
Poliamida
Tabla 4.
Bandas de absorción FTIR – ATR de diferentes tipos de polímeros sintéticos
[–O–C–] (ν–O–C– 1130–1120 y 1100–1090 cm-1). En el caso
de las poliamidas, las bandas más significativas son las que
corresponden al grupo amida [R–C(O)NH–R], que se
designan como Amida I (νC=O 1650–1640 cm-1),
Amida II (δen el plano –NH y nC–N 1550–1540 cm-1)
y Amida III (νC–N y δen el plano –NH 1280–1245 cm-1). Otra
banda muy característica es la debida a la vibración de
tensión del grupo NH (3300 y 3310 cm-1).
Por tanto, en principio, para establecer una diferenciación
entre estos tres tipos de polímeros hay que identificar las
bandas indicadas. Como se puede observar en la figura 9,
sus importantes diferencias quedan evidenciadas en sus
respectivos espectros FTIR-ATR. Además, en el caso del
poliéster analizado, al tratarse de un poliéster aromático,
la presencia del anillo aromático es responsable de la
identificación en el espectro de las frecuencias de
vibración correspondientes a las uniones C=C y C–H,
asociadas al anillo aromático. Estas bandas son: ν C=C
(1615, 1580 y 1505 cm-1), δen el plano C–Hanillo aromático
(1016 y 970 cm-1), δfuera del plano C–Hanillo aromático (870 cm-1)
y δcabeceo C–Hanillo aromático (720 cm-1).
Fig. 9.
Espectros FTIR-ATR de distintos tipos de polímeros:
a) Nylon net (Poliamida);
b) Cellaire® (Poliolefina-polietileno de baja densidad);
c) Reemay® (Poliéster- polietilen terftalato)
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Margarita San Andres
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Página 12
tipo de poliéster; se trata del polietilen tereftalato (PET)
que puede ser procesado en forma de lámina o en forma
de fibra. En la figura 10 se recogen los espectros
correspondientes al Melinex® y al Polifelt, en ambos se han
identificado las bandas de absorción características de este
polímero y, además, sus espectros son coincidentes.
Fig. 10.
Espectros FTIR-ATR del polietilen tereftalato (PET)
procesado en forma de: a) lámina (Melinex®);
b) tejido no tejido (Polifelt)
Como ya se ha indicado, los usos y características de los
polímeros dependen de diferentes factores: naturaleza
química del polímero, forma de procesado y presencia de
aditivos. Por otra parte, un mismo polímero puede ser
procesado de distintas formas y, en consecuencia, tener
prestaciones diferentes. Este es el caso de un determinado
NOMBRE
COMERCIAL
TIPO
Sin embargo, cuando se trata de materiales compuestos, la
interpretación de los espectros se complica. Dentro de
este grupo se van a identificar algunos materiales
laminados, plásticos corrugados y ciertos adhesivos. En el
caso de los materiales laminados es necesario llevar a cabo
el análisis sobre las distintas láminas. Como ya se ha
indicado, el análisis por espectroscopia FTIR-ATR
únicamente da información de los componentes de la
superficie; esta circunstancia evita la superposición de las
bandas de absorción originadas por los componentes de las
distintas láminas. Es decir, el espectro obtenido únicamente
corresponde a la lámina sobre la que se está efectuando el
análisis. En este caso se ha procedido a identificar los
componentes de las láminas de las caras externas. Sin
embargo, en el caso de existir una lámina intermedia, esta
no ha sido analizada. Los materiales laminados analizados
han sido: Lampraseal® y Marvelseal® (Tabla 5).
PRINCIPALES
DE POLÍMERO SINTÉTICO
Cara mate: Copolímero etileno acetato de vinilo (EVA)
IR
IDENTIFICADAS (CM-1)
νas y νs –CH2– (2965 y 2913)
ν C=Oester (1740)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1470 y 1370)
ν[C–C(O)–O] (1239)
ν[–O–C–] (1020)
δtorsión C–H (–CH2– )n≥6 (718)
ν –NH (3300)
Sobretono Amida II (3078)
νas y νs –CH2– (2931 y 2860)
Amida I [νC=O ](1637)
Amida II [δen el plano –NH y –C–N] (1537)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1462, 1438, 1417 y1371)
Amida III [νC–N y δen el plano –NH] (1260)
δfuera del plano C–H (1198 y 1169)
Amida V [δfuera del plano N–H] (729)
Amida IV [δ–C(O)–N–H] (678)
Marvealseal®
Cara brillante: Poliamida
Lampraseal®
BANDAS
νas y νs –CH2– (2917 y 2844)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1467 y 1375)
δtorsión C–H (–CH2 –)n≥6 (723)
Cara lisa: Polietileno de baja densidad (PELD)
νas y νs –CH2– y –CH3 (2950, 2917, 2867 y 2838)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1455, 1436, 1375 y 1358)
δbalanceo CH3 (1166)
Cara fibrosa/ tejido “no tejido”: Polipropileno
Tabla 5.
Bandas de absorción FTIR – ATR de diferentes tipos de materiales laminados
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El Lampraseal® se conoce también como “papel tissue de
embalaje”. Es un material compuesto laminado
constituido por dos capas; una de ellas corresponde a un
tejido “no tejido” de polipropileno (PP) y la otra es una
lámina plástica de polietileno de baja densidad (PELD). En
la figura 11 se muestran sus correspondientes espectros.
Las diferencias más significativas son debidas a las bandas
de vibración del grupo metilo (–CH3), que se observan
en el PP; en este caso, las bandas identificadas son: νas y
νs –CH3 y –CH2– (2950, 2917, 2867 y 2838 cm-1),
δas y δs en el plano C–H (1455, 1436, 1375 y 1358 cm-1) y δbalanceo
–CH3 (1166 cm-1). Las bandas identificadas en el (PELD)
son: νas y νs –CH2– (2917 y 2844), δas y δs en el plano C–H
(1467 y 1375), y δtorsión C–H (–CH2–)n≥6 (723 cm-1).
Como se puede observar en la figura 7b, el Marvealseal®
analizado es un material compuesto laminado, constituido
por la superposición de cuatro láminas, una de ellas
corresponde a un metal (aluminio) y las otras son de
materiales plásticos. En esta investigación, únicamente se
han analizado las láminas externas (fig.12). Una de ellas es
termofundible (adhesivo de sellado por calor) y de
aspecto mate. Las bandas identificadas en este caso han
sido: νas y νs –CH2 – (2965 y 2913 cm-1); ν C=Oester (1740
cm-1); δas y δs en el plano C–H (1470 y 1370 cm-1);
ν [C–C(O)–O] (1239 cm-1); ν [–O–C–] (1020 cm-1) y
δtorsión C–H (–CH2–)n≥6 (718 cm-1). A partir de estos
resultados se puede deducir que se trata de un
copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA). La otra
lámina tiene un aspecto brillante y en su espectro se han
identificado las bandas características de una poliamida:
ν –NH (3300 cm-1), Amida I (ν C=O) (1637 cm-1), Amida
II (δen el plano –NH y ν C–N) (1537 cm-1) y Amida III (ν C–N
y δen el plano–NH) (1260 cm-1).
Fig. 11.
Espectros FTIR-ATR del Lampraseal®:
a) cara lisa (laminada) polietileno de baja densidad;
b) cara fibrosa (tejido no tejido-polipropileno)
Los plásticos corrugados analizados han sido Lexan®,
Coroplast® y Polionda® (Tabla 6). El Lexan® también es
designado comercialmente como policarbonato celular
(fig.13a). Según la información suministrada por el
fabricante se trata de un policarbonato; sin embargo, los
resultados obtenidos demuestran que es un material
compuesto en el que, además de este componente,
existen otros. En el espectro FTIR-ATR de la parte
interna (fig.14a) se han detectado las bandas de
vibración, características del grupo funcional de los
Fig. 12.
Espectros FTIR-ATR del Marvealseal®:
a) cara mate [lámina termofundible – copolímero etileno –
acetato de vinilo (EVA)];
b) cara brillante [Poliamida, posiblemente
poli(amida-6, 6-amida-6)]
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policarbonatos [R–OC(O)O–R(Ar)], que son, por una
parte, la vibración de tensión asociada al grupo
carbonilo (C=O) (νC=O 1768 cm-1) y, por otra, las que
corresponden a la vibración de tensión de todo el
grupo en su conjunto [O–C(O)–O] y que dan lugar a la
aparición de un intenso triplete (ν[C–C(O) –C] 1218, 1186 y
1158 cm-1); también es característica la banda ν(–O–C–)
(1013 cm-1). Además de estas bandas, se han identificado
las asociadas al anillo aromático: νC=Canillo aromático (1593 y
1503 cm-1); δfuera del plano C–Hanillo aromático (886 cm-1) y
δcabeceoC–Hanillo aromático (828 cm-1). Por tanto, se trata de un
policarbonato aromático cuya unidad estructural es la
recogida en la Tabla 1.
El espectro correspondiente a la cara externa del Lexan®
se recoge en la figura 14b. Presenta las bandas de
vibración características del poli(metacrilato de metilo),
cuyo grupo funcional, el grupo éster [–C(O)OCH3] se
encuentra como ramificación de la cadena principal
[–CH2–C(CH3)–] (Tabla 1). Además de las bandas de los
grupos metilo (–CH3) y metileno (–CH2–): νas y νs (2993,
2949, 2926 y 2852 cm-1), δas y δs en el plano (1480, 1446, 1434 y
1381 cm-1), han sido identificadas otras, que
corresponden a los siguientes grupos: νC=Oester (1723
cm-1); ν [C–C(O)–O] (1239 cm-1) y ν [–O–C–] (1189 y
1143 cm-1). Existen otras bandas que han sido asignadas a
los siguientes grupos: νC=Canillo aromático (1620, 1597 y 1575
cm-1); δ (Canillo aromático–O–C) (1343 cm-1), δfuera del plano
C–Hanillo aromático (915 cm-1), δcabeceo C–Hanillo aromático
(810 y 825 cm-1), δtorsión C–H (–CH2–)n≥6 (700 cm-1) y
δen el plano [Canillo aromático–C(O)] (630 cm-1). A partir de estos
datos y tras la comparación con los correspondientes
espectros de referencia, se ha deducido que el
poli(metacrilato de metilo) contiene un aditivo de
naturaleza aromática, posiblemente la
2–hidroxi–4–(n–octiloxi)–benzofenona. Esta sustancia
actúa como absorbente UV y tiene como función
mejorar su comportamiento frente a la luz.
Otro material analizado de estructura corrugada es el
Coroplast® (fig.13b). Los espectros FTIR-ATR de ambas
caras (externas e internas) son idénticos siendo, por
tanto, el mismo material. Concretamente es una mezcla
de dos polímeros a la que se ha añadido una carga; su
Fig. 13. a) Lexan®; b) Coroplast®; c) Polionda®
Fig. 14.
Espectros FTIR-ATR
del Lexan®: cara
interna (policarbonato
aromático) y cara
externa [polimetacrilato
de metilo aditivado con
2–hidroxi–4–(n–octiloxi)–
benzofenona]
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TIPO
COMERCIAL
PRINCIPALES
DE POLÍMERO SINTÉTICO
Cara externa
Lexan®
Coroplast®
Lámina
Carga
Polipropileno (PP)
+ copolímero etileno-propileno
¿Talco?
Polionda®
Lámina
Polipropileno (PP)
IDENTIFICADAS (CM-1)
νrespiración C=Canillo aromático (1620, 1597, 1575)
δ C anillo aromático –O–C (1343)
δfuera del plano C–Hanillo aromático (915)
δcabeceo C–Hanillo aromático (810 y 825)
δtorsión C–H (–CH2– )n≥6 (700)
δen el plano [Canillo aromático –C(O)] (630)
Adsorbente UV
Policarbonato aromático (PC – AR)
IR
νas y νs –CH2– y –CH3 (2993, 2949, 2926 y 2852)
νC=Oester (1723)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1480, 1446, 1434, 1381)
ν[C–C(O)–O] (1239)
ν[–O–C–](1189 y 1143)
Polimetacrilato de metilo (PMMA)
Cara interna
BANDAS
ν[=C–Hanillo aromático] (3057 y 3040)
νas y νs –CH3 (2966, 2929 y 2872)
νC=Oester (1768)
νrespiración C=Canillo aromático (1593, 1503)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1464, 1409, 1386 y 1364)
ν[O–C(O)–O] (1218, 1186 y 1158 )
δfuera del plano C–H (1102)
ν[–O–C–](1013)
δfuera del plano C–Hanillo aromático (886)
δcabeceo C–Hanillo aromático (828)
νas y νs –CH2– y –CH3 (2950, 2916, 2875, 2867, 2847 y 2838)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1456, 1434, 1375 y 1359)
δbalanceo CH3 (1168)
1017, 675, 536
νas y νs –CH2– y –CH3 (2949, 2917, 2875, 2863 y 2837)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1460, 1375 y 1358)
δbalanceo CH3 (1168)
Tabla 6.
Bandas de absorción FTIR – ATR de diferentes tipos de materiales corrugados
espectro FTIR-ATR se recoge en la figura 15. Las bandas
identificadas han sido las siguientes: νas y νs –CH3 y
–CH2– (2950, 2916, 2875, 2867, 2847 y 2838 cm-1),
δas y δs en el plano C–H (1456, 1434, 1375 y 1359 cm-1) y
δbalanceo –CH3 (1168 cm-1). A partir de estos datos y la
comparación con espectros de referencia, se deduce
que se trata de una mezcla de poli(propileno) y un
copolímero etileno-propileno. Las bandas
correspondientes al aditivo aparecen a 1017, 675 y 536
cm-1 y coinciden con las del talco, sustancia añadida como
carga y que además aporta el color blanquecino que
presenta este material.
Respecto al material comercializado como Polionda®
(fig.13c), su componente polimérico es el mismo que en
el caso del Coroplast®, es decir se trata de una mezcla de
poli(propileno) y el copolímero (etileno-propileno), si
bien, en este caso, no se ha detectado ningún aditivo
(fig.16). Las bandas identificadas han sido: νas y νs –CH3 y
–CH2 –(2949, 2917, 2875, 2863 y 2837 cm-1), δas y δs en el plano
C–H (1460, 1375 y 1358 cm-1) δbalanceo CH3 (1168 cm-1).
Finalmente, los adhesivos analizados han sido Beva film®
y cinta Tyvek® (Tabla 7). La Beva film® es un material
compuesto obtenido por mezcla del copolímero
etileno-acetato de vinilo (EVA) y una resina de
policiclohexanona. Se usa como adhesivo termofundible.
La figura 17 muestra su espectro FTIR-ATR. Las bandas
correspondientes al copolímero son: νas y νs –CH2 –
(2917 y 2849 cm-1), νC=Oester (1736 cm-1), δas y δs C–H
(1467 y 1375 cm-1), ν[C–C(O)–O] (1242 cm-1), ν(–O–C–)
(1024 cm-1), δtorsión C–H (–CH2–)n≥6 (720 cm-1). Asimismo,
las bandas asignadas a la policiclohexanona son: νOH
(3500 – 3200 cm-1) (banda muy ancha); νC=Ocetona (1713
cm-1); δen el plano C–Hpoliciclohexanona (1451 cm-1); νOCH3, δen el plano
C=O y δfuera del plano C–H (1122 cm-1)(banda ancha), νhidroxilo
C–O (1058 cm-1) y vibraciones de esqueleto de
estructuras cíclicas(6 átomos de carbono) (960 cm-1).
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Fig. 15.
Espectros FTIR-ATR del Coroplast®: polipropileno +
copolímero etileno-propileno) + talco (carga)
NOMBRE
COMERCIAL
Soporte
TIPO
Fig.16.
Espectros FTIR-ATR de la Polionda®: polipropileno +
copolimero etileno-propileno
DE POLÍMERO SINTÉTICO
Beva® Film 371
Adhesivo sellado por calor
BANDAS
IR
IDENTIFICADAS (CM-1)
νas y νs –CH2– (2913 y 2847)
Polietileno de alta densidad (PEHD) δas en el plano y δs en el plano C–H (1471 y1462)
δtorsión C–H (–CH2–)n≥6 (730 y 717)
Cinta Tyvek®
Adhesivo sensible a la presión
PRINCIPALES
νas y νs –CH2– y –CH3 (2959, 2914, 2869 y 2847)
ν C=Oester (1728)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1461, 1391 y 1379)
ν[C–C(O) – O] (1241)
ν[–O–C–] (1158)
δfuera del plano C–H (1116)
δtorsión C–H (–CH2– )n≥6 (731 y 716)
Poliacrilato de butilo (PBA)
ν OH (3500 – 3200) (banda muy ancha)
νas y νs –CH2– (2917 y 2849)
ν C=Oester (1736)
ν C=Ocetona (1713)
δas en el plano y δs en el plano C–H (1467 y 1375)
δen el plano policiclohexanona C–H (1451)
ν[C–C(O)–O] (1242)
δfuera del plano C–H (1122)
νmetoxi, δen el plano C=O y δfuera del plano C–H 1122 (banda ancha)
ν[–O–C–] (1024)
νhidroxilo C–O (1058)
Vibraciones esqueleto estructuras cíclicas 6 átomos C (960)
δtorsión C–H (–CH2– )n≥6 (720)
Polietilenvinilacetato
(EVA) + policiclohexanona
Tabla 7.
Bandas de absorción FTIR – ATR de diferentes tipos de adhesivos
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Fig.17.
Espectros FTIR-ATR de la Beva® film
(* bandas asignadas a la policiclohexanona)
La cinta Tyvek® es un adhesivo sensible a la presión. Esta
característica es común a aquellos polímeros que
presentan valores bajos de su Tg, de manera que, en
condiciones ambientales normales (T≈20ºC), presentan
una adhesividad residual permanente. Un ejemplo
característico de este tipo de polímeros son los
poliacrilatos. La cinta Tyvek® analizada es un material
compuesto que está constituido por una lámina sobre la
que se encuentra el adhesivo sensible a la presión; su
espectro se muestra en la figura 18. La lámina es de
polietileno de alta densidad; las bandas identificadas han
sido las siguientes: νas y νs –CH2– (2913 y 2847 cm-1),
δas en el plano y δs en el plano C–H (1471 y 1462 cm-1), δtorsión C–H
(–CH2–)n≥6 (730 y 717 cm-1). El adhesivo sensible a la
presión presenta las siguientes bandas6: νas y νs –CH3 y
–CH2– (2959, 2914, 2869 y 2847 cm-1, ν C=Oester
(1728 cm-1), δas y δs en el plano C–H (1461, 1391 y 1379 cm-1),
ν[C–C(O)–O] (1241 cm-1), ν[–O–C–] (1158 cm-1),
δfuera del plano C–H (1116 cm-1), δtorsión C–H (–CH2–)n≥6
(731 y 716 cm-1).Teniendo en cuenta estos datos y la
comparación con espectros de referencia, se deduce, que
se trata de poli(acrilato de butilo). Este polímero tiene un
valor de Tg = -54ºC, responsable de su adhesividad
6 Hay que indicar que algunas de las bandas del espectro
corresponden al polietileno de alta densidad del soporte (fig.18).
Fig. 18.
Espectros FTIR-ATR de la cinta Tyvek®
residual permanente y de su empleo como adhesivo
sensible a la presión (Horie, 1994: 182; Skeist, 1990: 648).
Conclusiones
– Actualmente, se están utilizando en procesos de
conservación y restauración materiales constituidos
por polímeros sintéticos de distinta naturaleza química
sometidos a distintos tipos de procesado: láminas,
fibras, láminas espumadas, fibras en forma de tejido y
de tejido “no tejido”.También es muy frecuente el uso
de materiales compuestos.
– La espectroscopia FTIR-ATR es una técnica instrumental
de análisis, que resulta muy útil para analizar este tipo de
materiales. Presenta como ventaja que no es necesario
la preparación previa de la muestra.
– Se trata de una técnica de análisis superficial; por
tanto, aporta información exclusivamente de la
superficie sobre la que se está haciendo el análisis. En
consecuencia, cuando se trata de materiales
compuestos laminados, es necesario realizar el análisis
sobre las distintas láminas. Por esta misma razón, el
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análisis tendrá que llevarse a cabo sobre las dos caras
de cada lámina.
– Es muy importante señalar que, cuando se trata de
materiales compuestos, la interpretación de los
espectros FTIR es muy compleja e incluso puede no
llegar a ser concluyente. En estos casos, será necesario
recurrir a otras técnicas de análisis como Py-GC-MS.
– El análisis sistemático de los materiales utilizados en
tratamientos de conservación y restauración verifica y
complementa la información suministrada por el
fabricante, en relación a su composición y propiedades.
Agradecimientos
BURKE, J. “Vapor Barrier Films”. WAAC Newsletter, 14, (2),
1992, p. 13-17. http://coolpalimpsest.stanford.edu/
waac/wn/wn14/wn14-2/wn14-204.html
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Conservation. Los Angeles: Ed.The Getty Conservation
Institute, 1999.
Este trabajo forma parte del Convenio de Investigación
(252/2008) UCM-IPCE:“Evaluación de productos usados en
Conservación y Restauración de Bienes Culturales”,
financiado por la DGBBAA del Ministerio de Cultura. El
equipo de análisis utilizado ha sido adquirido a través del
Proyecto CCG07-UCM/MAT-3002 (IV PRICIT CAM).
También expresamos nuestro agradecimiento a Pilar
Borrego y Carmen Ahedo (IPCE) y a Verónica Bürguer, por
los materiales suministrados y la información aportada.
DOMÉNECH-CARBÓ, M.; DOMÉNECH-CARBÓ, A.;
GIMENO ADELANTADO, J.V.; BOCH-REIG, F.
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Profesora Titular del Departamento Pintura-Restauración de la
Facultad de Bellas Artes (Universidad Complutense de
Madrid). Doctora en Ciencias Químicas y Directora del Título
Propio Conservación Preventiva de Obras de Arte y
Bienes Culturales. Responsable del Grupo de Investigación
Técnicas de Documentación, Conservación y
Restauración del Patrimonio.
ROTAECHE, M. Transporte, Depósito y Manipulación de
Obras de Arte. Madrid: Ed. Síntesis, 2007.
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MARGARITA SAN ANDRÉS MOYA
JOSÉ MANUEL DE LA ROJA
Colaborador Honorífico del Departamento
Pintura-Restauración de la Facultad de Bellas Artes
(Universidad Complutense de Madrid). Desarrolla su
investigación en el estudio y caracterización de materiales
pictóricos mediante técnicas espectroscópicas.
MARISA GÓMEZ
Licenciada en Ciencias Químicas y ha realizado estancias
en el IRPA y la EPFL, así como proyectos internacionales.
Realiza los análisis de pinturas y policromías en el IPCE,
enfocados al estudio de los materiales, la técnica de ejecución
y el diagnóstico.
RUTH CHÉRCOLES
Licenciada en Ciencias Químicas. Master de Restauración
y Rehabilitación del Patrimonio Histórico, Universidad
de Alcalá de Henares. Actualmente realiza la tesis doctoral
en la Facultad de Bellas Artes de la UCM y ha sido becada
por el IPCE durante los dos últimos años.
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