Naukowe podłoże farb akwarelowych QoR

W 1977 roku firma Dow® Chemical jako pierwsza opatentowała nowe spoiwo do farb akwarelowych QoR, związek polimerowy 2-ethyl-w-oxazolin. Obecnie, kiedy licencja na produkcję tej substancji została udzielona innemu wytwórcy, znana jest ona bardziej pod nazwą Aquazol®. Z pośród wielu jej unikalnych cech wyróżnić należy rozpuszczalność w płynach, w tym również wodzie. Właściwości wykorzystania tego związku jako spoiwa po raz pierwszy zostały przebadane przez zespół Thomasa Chiu w 1986 roku. Zespół stwierdził, że Aquazol® ma sporą umiejętność łączenia się z wieloma innymi polimerami wykorzystywanymi w produkcji farb oraz spoiw, a także, że istnieje duże prawdopodobieństwo, iż będzie on korzystnie wpływał na właściwości tych materiałów. Polimer wykazywał się dodatkowo wyjątkową stabilnością w warunkach ścinania, co było istotne, biorąc pod uwagę, że miał on być mielony pod znacznym ciśnieniem. Aquazol okazał się produktem obiecującym również jako spoiwo przy topieniu w wysokich temperaturach, ponieważ zachowywał znaczną stabilność w  ekstremalnych warunkach cieplnych (do 380° C / 715° F).

Z punktu widzenia naszych działań produkcyjnych najbardziej znaczące były prace badawcze nad Aquazolem® przeprowadzone przez zespół Richarda Wolbersa (1994). Prace te pomogły nam w zrozumieniu wartości nowego spoiwa jako ewentualnego substytutu tradycyjnej gumy arabskiej. Na wstępnym etapie zespół przebadał właściwości materiału w warunkach przyspieszonego starzenia. Wolbers zasugerował, że Aquazol może być potencjalnie atrakcyjnym materiałem konserwatorskim z uwagi na zdolność poddawania się działaniu wielu rozpuszczalników, a także możliwość oddziaływania na media oraz pomalowane wcześniej powierzchnie. Zespół naukowców był szczególnie zainteresowany zdobyciem dowodów na to, że w warunkach starzenia spoiwo nadal zachowuje swoje korzystne właściwości. Została przy tym przebadana stabilność materiału, możliwość rozpuszczania wtórnego po upływie czasu, ewentualność zachodzenia oddziaływań międzycząsteczkowych lub degradacji. Naukowcy stwierdzili, że materiał najprawdopodobniej pozostaje podatny na rozpuszczanie wtórne i zachowuje swoją elastyczność nawet w warunkach niskiej wilgotności, w przeciwieństwie do spoiw naturalnych, takich jak żelatyna czy klej skórny. Jeśli chodzi o właściwości spajania cząsteczek pigmentu, przeanalizowano również czy istniej możliwość rozszczepienia łańcucha, powodującego, że wraz z upływem czasu materiał ten traci swoją moc. W trakcie badań zauważono, że Aquazol zmienia swoją barwę nieznacznie w przyspieszonym procesie ekspozycji na światło. Z punktu widzenia konserwatorów, interesujący był także fakt, że spoiwo ma współczynnik załamania bardzo podobny do współczynnika szkła, co sugerowałoby możliwość użycia go w malarstwie na szkle.

Pierwotny pomysł wykorzystania nowej żywicy - Aquazolu, w roli spoiwa linii farb akwarelowych QoR zrodził się w głowach naukowców zajmujących się pracami konserwatorskimi i to właśnie konserwatorzy byli pionierami wykorzystania go jako kleju mającego zastosowanie przy rekonstrukcji brakujących fragmentów oryginalnej warstwy malarskiej. Z konserwatorskiego punktu widzenia nowy materiał miał wiele wyjątkowych właściwości: dużą rozpuszczalność w wodzie, znaczną stabilność w warunkach ekspozycji na przyspieszone działanie światła, stosunkowe bezpieczeństwo (produkt dopuszczony przez Amerykańską Agencję Żywności i Leków (FDA) do użycia w niebezpośrednim kontakcie), a także wyjątkowo małą wonność, co nie jest bez znaczenia biorąc pod uwagę dostępność na rynku wielu używanych w konserwatorstwie produktów o bardzo intensywnym zapachu, w tym również rozpuszczalników.

Zastosowanie nowego spoiwa jako alternatywy dla tradycyjnej gumy arabskiej  używanej w akwarelach z naszego punktu widzenia obwarowane było pewnymi warunkami. Musiało ono bowiem wykazać się właściwościami przewyższającymi te, oferowane przez tradycyjne formuły. W przeciwnym razie nie było powodu, dla którego miałaby powstać kolejna marka akwareli. Jednak wnioski, do których doszliśmy na wstępnym etapie badania Aquazolu pozwoliły nam stwierdzić, że jesteśmy w stanie stworzyć farbę, która ma potencjał większej siły barwienia niż jakakolwiek inna profesjonalna linia akwareli. Oprócz wykonania wielu testów praktycznych nowych farb akwarelowych, ocena techniczna tworzywa wymagała od nas przeprowadzenia testów formuł w warunkach przyspieszonego starzenia. Okazało się, że również pod tym względem nasze nowe farby reprezentują znaczną wartość dodaną. W warunkach kontrolowanych badań przyspieszonego starzenia materiałów w porównaniu z tradycyjnymi spoiwami, Aquazol zachowywał przyczepność i elastyczność w sytuacjach, w których próbki tradycyjnych farb akwarelowych stawały się kruche i oddzielały się od podłoży, na których były testowane.

Po dokonaniu weryfikacji wyników, zdaliśmy sobie sprawę, że nowe spoiwo - Aquazol, pozwoli nam osiągnąć coś wyjątkowego jeśli chodzi o profesjonalne farby akwarelowe. Spoiwo jakim jest Aquazol pod wieloma względami jest porównywalne z tradycyjną gumą arabską. Oba z tych materiałów są polimerami, co z punktu widzenia chemicznej struktury dobrze działającego spoiwa jest kwestią niezwykle ważną. Struktura polimerowa oznacza, że spoiwa te zawierają powtarzające się zespoły pojedynczych związków połączone w dużo dłuższe łańcuchy. W przypadku gumy arabskiej są to naturalnie występujące polisacharydy pozyskiwane z akacji senegalskiej i innych gatunków z rodzaju Acacia.

Jest to stosunkowo złożona struktura chemiczna składająca się głównie z wysoce rozgałęzionego polisacharydu (pewna liczba powiązanych ze sobą molekuł cukru) oraz kompleksu proteinowo-polisacharydowego (hydroxyprolina) ukształtowanego w dość duże kuliste struktury z kilkoma rozproszonymi większymi zwojami. Podobnie jak guma arabska, Aquazol również składa się z powtarzających się łańcuchów strukturalnych. Są to związki pod nazwą ethyloxazoline, przedstawione powyżej.
W przypadku obu polimerów kwestią zasadniczą jest fakt, że charakteryzują się one znakomitą wodną  rozpuszczalnością wtórną. Jest to kwestia odróżniająca je od większości typowych spoiw malarskich, jak np. produkty akrylowe, które w momencie wyschnięcia nie podlegają już rozpuszczeniu w wodzie. W rzeczywistości w porównaniu z naturalnymi gumami, Aquazol pozwala na większą nawet rozpuszczalność wtórną, co daje twórcom możliwość odtwarzania zaschniętej farby akwarelowej QoR na palecie. Wartość tej formuły polega również na tym, że łatwo miesza się ona z innymi tradycyjnymi markami farb akwarelowych na bazie gumy arabskiej i towarzyszącymi im mediami.

Chociaż nauka, która dała początek linii farb QoR jest niezwykle ekscytująca, to jednak ostateczna ocena tego tworzywa należy do akwarelistów. To oni zweryfikują czy jest ono atrakcyjne z ich punktu widzenia i czy dobrze realizuje ich potrzeby artystyczne. My ze swojej strony jesteśmy przekonani, że nowe syntetyczne spoiwo Aquazol w farbach QoR otworzy przed akwarelistami nowe ścieżki, dając im możliwość odkrywania pełnego potencjału farb akwarelowych.

Bibliografia:
Julie Arslanoglu and Carolyn Tallent, Evaluation of the Use of Aquazol as an Adhesive in Paintings Conservation, WAAC Newsletter Volume 25 Number 2 May 2003
Chiu, Thomas T.; Thill, Bruce P. and Fairchok, William J., "Poly(2-ethyl-2-oxazoline): A New Water- and Organic Soluble Adhesive," American Chemical Society, 1986, pp. 425-433.
Wolbers, Richard C.; McGinn, Mary and Duerbeck, Deborah, "Poly(2-Ethyl-2-Oxazoline): A New Conservation Consolidant," in Painted Wood: History and Conservationed, V. Dorge and F.C. Hault, Los Angeles: Getty Conservation Institute, 1994, pp. 514-517.