Laurea Magistrale in Archeologia e Storia dell’Arte

LE CERAMICHE

Seconda, in ordine di tempo, solo alla lavorazione della pietra e delleossa di animali, la ceramica è da millenni diffusa in tutto il mondo tantoda poter essere definita una materia ecumenica, connaturata con ognitipo di esperienza umana.

Ciotola cinese con coperchio, epoca Shang(XVI - XI sec a.C.)

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Le ceramiche hanno accompagnato il cammino di tutte le civiltà come

¡ oggetti per il culto

¡ decorazioni

¡ utensili da cucina

¡ contenitori per unguenti

¡ contenitori in genere per sostanze liquide e cibi solidi

¡ materiali da costruzione (laterizi)

¡ refrattari

LE CERAMICHE

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¡ Le argille sono sedimenti sciolti, suoli, che hanno origine dal dilavamentodi rocce.

Ø Argilla è il termine che definisce un sedimento non litificato estremamente fine: ledimensioni dei granuli sono inferiori a 2 µm di diametro.

Ø I minerali che compongono l'argilla sono tutti appartenenti alla sottoclasse dei fillosilicatie definiti collettivamente minerali argillosi.

ARGILLA

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2 µm = 2 × 10−6 m = 0.002 mm

processo che conduce al compattamento e all'indurimento di rocce sedimentarie, soprattutto clastiche, trasformandole da incoerenti (per es. sabbie) in coerenti (per es. arenarie); può avvenire a causa delle pressioni cui le rocce sono sottoposte, o per fatti climatici, o anche per l'azione di soluzioni circolanti, per es. acque carbonatiche

I minerali argillosi hanno caratteristiche fisico-chimiche peculiari:

• notevole capacità di assorbimento d'acqua

• scambio ionico e fissazione di cationi

• sensibile plasticità se miscelato con acqua

• refrattarietà se disidratato

ARGILLA

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La ceramica (dal greco antico κέραµος, che significa argilla) è un materiale composito, inorganico, non metallico, formato a freddo e consolidato per trattamento termico.

LE CERAMICHE

Tavoletta del Dio Sole e coperture in argilla, 860-850 a.C. Londra, BritishMuseum

Ceramiche medievali6

Sinterizzazione: processo nel quale le particelle di un materiale solido in forma di polvere, sottoposte a riscaldamento, si avvicinano e si saldano, originando un pezzo di materiale compatto.

Tipicamente, la sinterizzazione viene effettuata a una temperatura leggermente inferiore a quella di fusione del materiale.

La Venere di Dolní Věstonice (Repubblica ceca) è una statuetta di una "Venere paleolitica" in ceramica, datata tra i 29.000 e 25.000 anni fa.

Ha un'altezza di 11,1 cm e una larghezza di 4,3 cm al punto più ampio ed è composta da creta cotta ad una temperatura relativamente bassa.

Questo reperto, insieme a pochi altri provenienti dalle zone vicine, è il più antico manufatto in ceramica conosciuto al mondo.

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Chimica dei Beni Culturali - 8

Gerusalemme.

Frammento di tavoletta di argilla risalente a 3.400 anni fa e recante il più antico testo mai trovato nella città santa.

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Chimica dei Beni Culturali - 8

Tavole d’argilla

I sumeri abitavano in Mesopotamia, una terra attraversata da due fiumi e che era ricca di acquitrini e di fango. Come supporto per scrivere, trovarono comodo usare tavolette d'argilla (2000-3000 aC).

Frammento di iscrizione cuneiforme di Urukagina (o Uruinimgina), ensi di Lagash. Terracotta, ca. 2350 a.C., scoperta a Tello (antica Girsu).

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Punica(VII aC)

Greco arcaica(VII-V aC) Greco italica

(VII-V aC) (III-II aC) (I aC)

Greco arcaica(VII-V aC)

Massaliotaantica(VI-V aC) recente(V-VIII aC)

Rodie recente Puniche(I aC) (I aC)

Etrusche(VII_VI aC)

Rodie antiche(III-II aC)

Bifide o di Cos(I aC IdC)

Romane classiche(I-II aC)

Olearia greco italica(II aC)

Olearie romano classiche(II-I aC)

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Un oggetto in ceramica è costituito da grani di materiale inorganico nonfusi, ma cementati tra loro da uno strato vetroso.

LE CERAMICHE

ossido di silicio SiO2 1700 °C

diossido di germanio GeO2 1100 °C

anidride borica B2O3 450 °C

anidride fosforica P2O5 622 °C

anidride arsenica As2O5 315 °C

Solo alcuni materiali hanno la possibilità di solidificare sotto forma di vetro.

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Composizione argilla

Fillosilicati, in particolare caolinite, montmorillonite-smectitee silicati idrati d'alluminio, feldspati, clorite ferrifera

Il colore del materiale ceramico varia, a seconda degli ossidi cromofori contenuti nelle argille

ossidi di ferro giallo, arancio, rosso, bruno ossidi di titanio da bianco a giallo

La ceramica sinterizzata ha rilevanti requisiti funzionali:Ø duraØ non combustibile e resistente al calore * Ø non ossidabile

come controparteØ fragilità

*Specifiche composizioni ceramiche trovano impiego nei rivestimenti ad alta resistenza al calore per il loro alto punto di fusione.

LE CERAMICHE

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Le ceramiche possono essere:

¡ a pasta porosa - hanno pasta tenera e assorbente, più facilmente scalfibile§ coccio, terraglie, maioliche e terrecotte

¡ a pasta compatta - hanno una bassissima porosità e buone doti di impermeabilità ai gas e ai liquidi. Non si lasciano scalfire neanche da una punta d'acciaio§ gres e porcellana (tenera e dura)

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In funzione della porosità possiamo distinguere alcune delle ceramiche tradizionali.

La porosità viene ridotta fino alla quasi eliminazione per formazione di una fase vetrosa.

Tipologia di ceramica % di porosità

Terrecotte e laterizi 20-25

Terraglia tenera e faenze 18-25

Terraglia forte 12-15

Gres <3

Porcellana <0,5

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Le terrecotte e le terraglie

Sono ceramiche che, dopo il processo di cottura, presentano una colorazione che varia dal giallo al rosso mattone, dovuta alla presenza di sali o ossidi di ferro.

La cottura si effettua a 980 - 990 °C.

Sono utilizzate sia senza rivestimento superficiale che con rivestimento.

¡ ceramica strutturale e ornamentale: mattoni, tegole, coppi, vasi, brocche, ….

¡ vasellame da cucina: tazze, piatti, vasi, brocche, ….

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Il grès

Si ottiene per mescolanze argillose.

Temperatura tra 1200 °C a 1350 °C.

I colori variano a seconda dei composti ferrosi presenti. Per ottenere grésbianchi si utilizzano impasti artificiali a base di argille bianche e rocce quarzoso-feldspatiche che inducono la gresificazione.

Possono venire smaltate con colorazione dopo la cottura.

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La Porcellana

La porcellana è considerata il più "alto" livello di produzione ceramica.

È stata introdotta in Cina attorno al VIII secolo.

Si ottiene a partire da impasti ricchi di caolino, quarzo e feldspato.

- Il caolino (idrosilicato di alluminio - Al2O3*2SiO2*2H2O) conferisce le proprietà plastiche e il colore bianco alla porcellana;

- Il quarzo è il componente che consente la vetrificazione.

- Il feldspato è il fondente dell'impasto ceramico.

Cottura a temperature tra i 1300 e i 1400 °C.

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Materiale ricavato dalla macinazione più o meno fine di argilla cotta fino alla completa disidratazione.Viene impiegata miscelata all'argilla cruda oppure a quarzo quale materiale antiplastico pocosensibile alle variazioni di temperatura, al fine di evitarne l'eccessivo ritiro e le deformazioni incottura; si utilizza per la confezione di pezzi refrattari per forni, condotti di forni, ecc. e per terrecottedi elevate qualità ornamentali.

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PROCESSI DI FORMATURA

Il conferimento all’impasto ceramico di una forma prende il nome di formatura o foggiatura.

La scelta della tecnica di formatura dipende dall’oggetto che si intende produrre, dalle caratteristiche dell’impasto ceramico e dalla tecnologia a disposizione.

- Foggiatura allo stato secco

- Formatura allo stato plastico

- Foggiatura allo stato di barbottina

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Foggiatura allo stato secco

È la tecnica più semplice e primitiva, consiste nella lavorazione mediante pressione delle dita di un blocco d’argilla bagnato.

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Detta anche a cercine o a lucignolo, è una piccola evoluzione della tecnica plastica. Vengono preparati lunghi cilindri di argilla (colombini,..) che avvolti a spirale danno la foggia dell’oggetto. La finitura poteva essere ottenuta o a mano o per pressione con una tavola ed una pietra.

Utilizza per la preparazione degli stampi o matrici, in cui veniva stesa il materiale plastico.I materiali per lo stampo erano generalmente legno, gesso o la stessa terracotta.

Formatura a colombino

Stampatura

Foggiatura allo stato secco

È la tecnica più semplice e primitiva, consiste nella lavorazione mediante pressione delle dita di un blocco d’argilla bagnato.

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Il tornio è costituito da un piatto appoggiato su un perno fissato ad una ruota con la funzione di volano che permette di imprimere un movimento rotatorio con la spinta del piede.Il tornio è stato utilizzato per la formatura di oggetti a simmetria cilindrica.

Formatura al tornio

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Modellazione plastica

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La calibratura consiste in un tornio chiuso (stampo)

Produzione di oggetti ceramici in cui l’impasto viene fatto passare attraverso un sezione prestabilita, ottenendo oggetti che vengono tagliati ad intervalli regolari (mattoni, tavelle, tegole, etc.

Calibratura

Estrusione

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La barbottina è un legante liquido, ma piuttosto viscoso e di consistenza cremosa, ottenuto dall'impasto di acqua e argilla in quantità variabili a seconda dell'uso (30-40% in acqua).

È utilizzata per il "colaggio", cioè la tecnica di colare l'impasto di argilla liquida (barbottina) all'interno di uno stampo in gesso.

Possono essere utilizzati o stampi singoli (oggetto rifinito solo sul lato esterno) o due stampi (oggetto rifinito su entrambe le superfici).

Colaggio o a barbottina

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ESSICCAMENTO

Per prevenire la formazione di vuoti, fessurazioni o crepe, una volta formato il manufatto, che contiene dal 15 (formatura allo stato plastico) al 30-40 % (barbottina) di acqua, viene posto ad asciugarsi in opportuni essiccatoi.

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CICLO DI COTTURA

Il processo di cottura avviene in tre stadi

¡ riscaldamento progressivo fino alla temperatura desiderata

¡ permanenza in forno per il tempo necessario ad ottenere le caratteristiche ceramiche

¡ raffreddamento

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Nelle diverse fasi della cottura avvengono varie trasformazioni:

Ø tra la T ambiente e 200 °C à si elimina l'acqua igroscopica residuanell'impasto

Ø tra i 250 °C e i 350 °C à le materie organiche vanno in combustione e vieneliberata l'acqua zeolitica, cioè quella chimicamente combinata

Ø tra i 450 °C e i 850 °C à si decompongono i minerali delle argille, liberandol'acqua reticolare

Ø 850°C à si decompongono i carbonati (decarbonatazione) e si ossidano isolfuri

Ø tra i 1100 ° e 1200 °C à fondono i feldspati e inizia il processo divetrificazione

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L'insieme delle trasformazioni è inoltre connesso con l'atmosfera del forno, ossia lo stato riducente od ossidante dell'ambiente di cottura che influisce sulle reazioni chimiche.

Per ogni tipo di forno e di oggetto prodotto esiste uno specifico andamento della temperatura in funzione del tempo.

La fase di riscaldamento generalmente si può definire lenta fino a 200 ºC, veloce tra 200 e 500 ºC, lenta tra 500 e 700 ºC, veloce fino alla temperatura prevista per la cottura, costante alla temperatura di cottura per un tempo determinato dallo spessore dei manufatti; il raffreddamento è invece veloce sino a 750 ºC, lento fino a 500 ºC, veloce sino a 250 ºC, lento sino a estrazione dei pezzi dal forno.

Ancora oggi tali operazioni sono guidate manualmente nei forni per produzioni artistiche, mentre per produzioni industriali si usano forni intermittenti o continui programmati e automatizzati.

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Poiché la cottura modifica la struttura del prodotto finale, in funzione delle temperature si ottengono risultati diversi:

¡ Terracotta - si ottiene mantenendosi tra 960 e 1030 °C

¡ Terraglia tenera - si ha tra 960 e 1070 °C

¡ Terraglia dura - si ha tra 1050 e 1150 °C

¡ Gres - si ottiene tra 1200 e 1300 °C. Il Gres è un prodotto fortemente vetrificato, impermeabile e poco poroso. Prodotti quali il klinker, il ballclay, e il fireclay appartengono a questa famiglia

¡ Porcellana tenera - si ha tra 1200 e 1300 °C, previo utilizzo di caolino. A questo stadio otteniamo sia la vetrificazione, sia la traslucidità, sia l'impermeabilità.

¡ Porcellana dura - si ha tra 1300 e 1400 °C. È di solito di uso industriale.

¡ Ceramica High-Tech - si ottiene tra 1400 e 1700 °C, previo utilizzo di sostanze aggiuntive, quali caolino e allumina.

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COTTURA

La cottura dei manufatti può avvenire

¡ in ambienti ossidanti per avere una combustione completa che non lasci residui carboniosi (nerofumo) o idrocarburi che possano dare luogo a reazioni con l’argilla

¡ in ambienti riducenti per impartire determinate caratteristiche cromatiche al prodotto.

I metodi di cottura si distinguono in:

¡ manufatti in intimo contatto con il combustibile

¡ manufatti separati dal combustibile

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Questa tecnica si chiama cottura a cielo aperto.

Manufatti poggiati sul terreno o in una buca e ricoperti dal combustibile.

Manufatti a contatto con il combustibile

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Chimica dei Beni Culturali - 8

Il materiale non è a contatto diretto con i materiali di combustione.

In queste fornaci la temperatura può arrivare fino a 1300 °C.

Con opportune regolazione dei flussi d’aria si può passare da un’atmosfera completamente ossidante ad una riducente.

Cotture in fornaci

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http://www.arteraku.it/pagine/argilla.asp

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EFFETTI DOVUTI AD UNA COTTURA NON CORRETTA

SOTTOCOTTURA – non si raggiunge la formazione completa della fase vetrosa, il materiale può assorbire umidità con conseguenti fessurazioni o rotture.

SOVRACOTTURA – rigonfiamenti o deformazioni all’interno del manufatto dovuti alla formazione di masse vetrose in eccesso che chiudono qualsiasi porosità impedendo ai vapori interni di fuoriuscire.

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RIVESTIMENTI E DECORAZIONI

Ci sono molti modi di decorare e colorare la ceramica, anche in relazione al tipo di risultato che si desidera ottenere e alla cottura cui si sottoporrà il pezzo.

I colori da ceramica sono essenzialmente di tre tipi:

¡ Ingobbio - colori composti da argille cotte e triturate, caolino, sostanze mineralie ossidi.Sono smalti adatti ad essere applicati sull'oggetto essiccato prima dellacottura. Questo permette di cuocere l'oggetto una sola volta.Gli ingobbi sono poco diffusi, essendo costosi e dalle tinte tenui.

¡ Per raggiungere la vetrificazione è necessario portare l'oggetto allatemperatura dell'argilla che si ritrova nella composizione dell'ingobbio.

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RIVESTIMENTI E DECORAZIONI

¡ Cristalline o Vetrine sono rivestimenti vetrosi, impermeabili e lucidi. Vengonoapplicate direttamente sul biscotto*.Trasparenti, solo occasionalmente sono colorati.Alle cristalline si aggiungono, allo scopo di abbassare il punto di fusione,sostanze fondenti (alcali, borati), grazie ai quali possono essere cotte atemperature tra 920 °C e 970 °C.

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*Biscotto: qualsiasi oggetto in ceramica (terraglia, terracotta o porcellana) cotto una prima volta inforno e adatto, dopo averlo rivestito con smalti/vernici o ingobbio, a successive cotture e quindipronto per essere ricotto, da cui il termine.

RIVESTIMENTI E DECORAZIONI

¡ Smalti - di tipo vetroso coprente (presenza di feldspato, ossidi di stagno, titanio,alluminio, zirconio). Possono avere aspetto lucido o satinato.

La smaltatura avviene dopo la prima cottura, al biscotto.

Dopo che la superficie dell'oggetto è stata smaltata, si passa alla decorazionepittorica che è usualmente fatta a mano con pennello e colori ceramici. Questicolori sono ottenuti da ossidi minerali, talora addizionati di fondenti o indurenti.

Dopo smaltatura e decorazione si procede alla seconda cottura per fissare losmalto.

Questa seconda cottura porterà lo smalto a vetrificare, rendendolo lucido eimpermeabile.

Tale cottura avviene ad una temperatura compresa tra i 850 °C e i 970 °C, aldi sotto della temperatura utilizzata per la prima cottura.

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Degrado

Conservazione e restauro

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¡ Alterazione: modificazione del materiale che non implica necessariamente un peggioramento delle caratteristiche sotto il profilo conservativo

¡ Degrado: modificazione del materiale che implica un peggioramento delle caratteristiche sotto il profilo conservativo (strutturale)

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¡ Difettosità: mancanza di qualità del materiale, a livello tecnico ed estetico, derivante da errori verificatisi durante il processo di fabbricazione

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¡ Cause fisiche: agenti meccanici, luce, agenti meteorologici

¡ Cause chimiche: reazioni che avvengono per presenza di sostanze che reagiscono con il materiale

¡ Cause biologiche: batteri, funghi, micro e macro-organismi

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Variazioni cromatiche (alterazione)§ Variazione naturale, a carico dei componenti del materiale o dei

parametri che definiscono il colore. E’ generalmente estesa a tutto il materiale interessato; se l’alterazione si manifesta in modo localizzato è preferibile utilizzare il termine macchia

Alveolizzazione (degrado)§ Presenza di cavità di forma e dimensioni variabili (alveoli), spesso

interconnesse e con distribuzione non uniforme

Colonizzazione biologica (alterazione/degrado)§ Presenza riscontrabile macroscopicamente di micro e/o macro

organismi (alghe, funghi, licheni, muschi, piante superiori)

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Crosta§ Modificazione dello strato superficiale. Di spessore variabile,

generalmente dura, distinguibile dalle parti sottostanti per le caratteristiche morfologiche e, spesso, per il colore. Può distaccarsi anche spontaneamente dal substrato che, in genere, si presenta disgregato e/o polverulento

Degradazione differenziale§ Perdita di materiale dalla superficie, che evidenzia l’eterogeneità della

tessitura e della struttura

Deposito superficiale§ Accumulo di materiali estranei di varia natura, quali polvere, terriccio,

guano, grassi, e altro. Ha spessore variabile, generalmente scarsa coerenza e scarsa aderenza al materiale sottostante.

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Disgregazione§ Decoesione con caduta del materiale sotto forma di polvere o

minutissimi frammenti. Talvolta viene usato anche il termine Polverizzazione

Efflorescenza§ Formazione superficiale di aspetto cristallino o polverulento o

filamentoso, generalmente di colore biancastro

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Fratturazione o fessurazione§ Soluzione di continuità nel materiale che implica lo spostamento

reciproco delle parti

§ Per i materiali ceramici, nel caso di fratturazione incompleta e senza frammentazione dell’oggetto si usa il termine cricca o, in presenza di un rivestimento vetroso, il termine cavillo

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Restauro▪ http://www.restauroceramica.it/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=54

§ http://www.restauroceramica.it/imgs/guerriero.pdf

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Restauro

▪ http://www.restauroceramica.it/imgs/restauro.pdf

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