Lezioni di petrografia applicata 2003
R. Bugini - L. Folli
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I materiali lapidei artificiali hanno avuto ed hanno
grande importanza nel campo dei materiali da costruzione e per la fabbricazione
di manufatti per i più svariati usi. In questa definizione rientrano
quei materiali fabbricati a partire da materie prime naturali.
Verranno qui descritti i prodotti ceramici che più hanno attinenza
con larchitettura.
PRODOTTI CERAMICI
La commissione Beni Culturali-NORMAL ha pubblicato,
nel 1998, la Norma UNI 10739 riguardante i termini e le definizioni relativi
ai materiali ceramici ed alle tecnologie connesse alla loro preaprazione.
Per CERAMICA si intende un "materiale inorganico,
non metallico, ottenuto da materie prime minerali, foggiato a freddo e
consolidato in modo irreversibile mediante cottura".
La materia prima più importante è l'argilla; un materiale
di deposito sedimentario a grana finissima, plastico, costituito da una
mescolanza di minerali delle argille (fillosilicati come illite, montmorillonite,
ecc.) con quarzo, feldspati, carbonati e miche. Deriva dall'alterazione
chimico-fisica delle rocce silicatiche.
Le argille utilizzate come materia prima erano cavate sia nei depositi
ferrettizzati dell'Alta pianura lombarda sia nei depositi fluviali della
Bassa.
Si riportano ora le singole definizioni con particolare
riferimento a materie prime, procedimenti, prodotti e difetti.
PREPARAZIONE DELL'IMPASTO
IMPASTO
Porzione strutturale di un manufatto ceramico; oppure miscela di argille,
ed eventualmente materiali non plastici, idonea ad essere lavorata per
l'ottenimento di un prodotto ceramico. L'impasto si definisce semplice
se costituito da una sola argilla, composto se costituito da più
materie prime. L'impasto può essere allo stato secco, plastico
o fluido (barbottina), in funzione della tecnica di foggiatura adottata.
L'impasto è costituito in modo che i suoi componenti sviluppino
tutte le funzioni richieste dal processo di lavorazione ceramica, in crudo
e durante la cottura. In crudo, i minerali argillosi sviluppano l'azione
legante, mentre tutti gli altri componenti minerali (quarzo, feldspati,
carbonati) e la chamotte diminuiscono la plasticità e fungono da
scheletro. L'azione legante in cotto è sviluppata ancora dai minerali
argillosi, eventualmente insieme ai carbonati e, negli impasti dove si
sviluppa una fase fusa, ai feldspati. La funzione di scheletro, durante
la cottura, è sviluppata dai componenti meno reattivi, generalmente
costituiti da quarzo e chamotte. La stessa funzione è sviluppata
anche dai feldspati nel caso di cotture al di sotto di circa 1000°C,
e i carbonati per temperature inferiori a circa 750°C. Infine, nei
materiali cotti alle più alte temperature e ricchi di fase vetrosa,
lo scheletro è rappresentato anche dalle fasi cristalline di neo-formazione
come la mullite.
PLASTICITÀ
Caratteristica degli impasti che consiste nella possibilità di
essere deformarti, in crudo, senza rompersi e mantenendo la forma acquisita
anche dopo l'eliminazione della sollecitazione meccanica che ha provocato
la deformazione. I minerali argillosi, in presenza di adeguata quantità
d'acqua, sono i componenti maggiormente in grado di impartire plasticità.
SCHELETRO
Componente di un impasto ceramico scarsamente reattivo durante la cottura.
Materiali tipici che costituiscono lo scheletro sono: quarzo, feldspati,
miche, chamotte. Lo scheletro rappresenta la frazione più grossolana
dell'impasto e comprende la frazione detritica dell'argilla e l'eventuale
sgrassante aggiunto, non comprende invece eventuali noduli argillosi (argillaceous
rock fragments ARF, bonherz).
SGRASSANTE
Materia prima o componente mineralogico degli impasti che ha la funzione
di diminuire la plasticità. Tutti i minerali non argillosi e le
materie prime povere di componente argillosa sono adatti a svolgere questa
funzione. Gli sgrassanti più comuni sono rappresentati da sabbie
ricche di quarzo e da chamotte.
FOGGIATURA
FOGGIATURA
Insieme delle operazioni necessarie a dar forma all'oggetto. L'impasto
da foggiare può trovarsi allo stato secco, plastico o di sospensione
acquosa. La forma può essere data direttamente dalle mani del foggiatore
(modellazione plastica) o essere ottenuta con l'ausilio di stampi (stampatura,
colaggio, pressatura), sagome (calibri, filiere) o strumenti in genere.
Alcuni tipi di foggiatura richiedono l'ausilio di apposite macchine (tornio,
pressa, trafila).
Il raggiungimento della forma desiderata può richiedere la realizzazione
separata di singole parti (es. colombini, lastre) e il loro successivo
assemblaggio. Sono anche possibili tecniche miste come ad esempio la foggiatura
a stampo su ruota.
TORNIO
Macchina utilizzata per la foggiatura di una massa plastica alla quale
imprime un movimento di rotazione.
Esistono due tipi di tornio: semplice e composito. Il tornio semplice
è un disco che può ruotare, infulcrato centralmente, messo
in movimento dal vasaio stesso o da un aiutante. La ruota può presentare
una cavità al centro della sua faccia inferiore e ruotare su un
perno fisso oppure il perno può sporgere dalla faccia inferiore
della ruota stessa e girare in una sede fissa. Nel tornio composito il
movimento rotatorio viene trasmesso al disco su cui si foggia (girella)
da un altro dispositivo, generalmente costituito da un altro disco coassiale,
situato inferiormente e messo in rotazione a piede.
TORNIO (FOGGIATURA AL)
Foggiatura allo stato plastico per la realizzazione di forme a sezione
circolare. Prevede l'uso di un tornio su cui la palla d'argilla viene
gettata e foggiata, con mani e strumenti, quando il tornio è in
rotazione. L'opposizione tra la forza centrifuga e la pressione delle
mani fa salire la parete del vaso. Se sul tornio è fissato uno
stampo, una parte della forma sarà determinata da quest'ultimo
e l'altra dalle mani del foggiatore.
ESSICCAMENTO
ESSICCAMENTO
Processo di rimozione, per evaporazione, dell'acqua non combinata da una
materia prima ceramica o da un prodotto ceramico. Si dice naturale se
avviene per semplice evaporazione all'aria e forzato se condotto per mezzo
di un riscaldamento a bassa temperatura.
RITIRO
Diminuzione delle dimensioni che l'oggetto foggiato subisce durante le
fasi di lavorazione successive. Si può distinguere tra il ritiro
in essiccamento (o in crudo), conseguente all'allontanamento dell'acqua
di lavorazione, e il ritiro in cotto, conseguente alle trasformazioni
avvenute durante la cottura.
COTTURA
ATMOSFERA DI COTTURA
Miscela di gas e fumi che circondano i prodotti durante la cottura.
ATMOSFERA OSSIDANTE
Atmosfera in cui la presenza di ossigeno in eccesso determina un'azione
ossidante nei confronti del materiale durante la cottura. In particolare
favorisce la formazione di ossido ferrico di colore rosso.
ATMOSFERA RIDUCENTE
Atmosfera povera di ossigeno che determina la riduzione dei composti ossidati
presenti nei materiali in cottura. Un'atmosfera riducente contiene in
genere ossido di carbonio, carbone (sotto forma di fumo), idrogeno e anidride
solforosa. In particolare favorisce la formazione di ossido ferroso di
colore nerastro.
COTTURA
Trattamento termico che provoca trasformazioni chimico-fisiche irreversibili,
necessarie ad ottenere i requisiti estetici e di resistenza meccanica
e chimica desiderati, sia per quanto riguarda l'impasto che, eventualmente,
rivestimenti e decorazioni.
Se mediante un'unica cottura si raggiunge il consolidamento di impasto
e rivestimento si parla di monocottura; quando l'impasto è sottoposto
a una prima cottura, a cui segue l'applicazione di un rivestimento e quindi
una seconda cottura si parla di bicottura.
La cottura può essere effettuata a cielo aperto o all'interno di
una struttura chiusa, fissa o temporanea (forno).
RIVESTIMENTI
INGOBBIO
Rivestimento opaco, mat, poroso, in genere cristallino oppure amorfo,
poco o non greificato, di varia colorazione. La sua composizione può
essere argillosa o silicea, conforme al tipo di impasto su cui è
applicato. L'ingobbio ha la funzione estetica di nascondere il colore
dell'impasto, mentre per la impermeabilizzazione è necessaria l'applicazione
successiva di un rivestimento vetroso. L'ingobbio, applicato quando l'oggetto
è allo stato di durezza cuoio, può essere lucidato e in
questo caso conserva le tracce del trattamento subito.
PATINA CERAMICA
Rivestimento opaco, più o meno lucido, di spessore sottile e almeno
in parte greificato. La materia prima è rappresentata dalla frazione
più fine di argille illitiche, separata per sedimentazione.
RIVESTIMENTO
Sottile strato di materiale che ricopre l'impasto. Può essere di
natura vetrosa (VETRINA, SMALTO) o avere caratteristiche simili agli impasti
ceramici (INGOBBIO, PATINA) oppure essere a freddo.
Componenti fondamentali dei rivestimenti vetrosi sono: la silice, indispensabile
per ottenere un vetro, i fondenti (es: composti del piombo o dei metalli
alcalini) e gli stabilizzanti (es: composti degli alcalino terrosi e allumina).
Possono essere aggiunte anche sostanze coloranti e/o opacificanti.
L'applicazione del rivestimento può avvenire sull'oggetto ancora
crudo, parzialmente essiccato, o durante la cottura (salatura), o sul
cotto, sia poroso che compatto. Il materiale di rivestimento può
essere applicato per spolveramento, allo stato secco, o allo stato di
sospensione acquosa per aspersione, immersione, pennellatura o spruzzatura.
Talvolta vengono applicate sulla superficie solo delle sostanze fondenti
che reagiscono in cottura con l'impasto, portando alla formazione di un
rivestimento vetroso.
SMALTO
Rivestimento vetroso opaco. La sua opacità è causata da
una fitta sospensione di particelle aventi indice di rifrazione diverso
da quello della massa vetrosa in cui sono disperse. Svolgono funzione
opacizzante gli ossidi di stagno, zirconio, arsenico, antimonio, titanio.
Se lo smalto presenta cristalli ben visibili a occhio nudo si definisce
cristallizzato.
VETRINA
Rivestimento vetroso trasparente, incolore o colorato. Può essere
applicata direttamente sull'impasto o su ingobbio o su smalto.
DECORAZIONE
Intervento a finalità estetica non influente sulla
forma dell'oggetto nelle sue linee essenziali. Può attuarsi in
qualunque fase del processo produttivo. Infatti già intervenendo
sulla composizione di impasti e rivestimenti si possono predeterminare
particolari effetti decorativi, così come l'operazione di foggiatura
può portare, contemporaneamente alla realizzazione della forma,
anche alla creazione di elementi ornamentali. Ma è soprattutto
nelle fasi successive alla foggiatura che si apre un ampio ventaglio di
possibilità decorative, intervenendo sulla superficie dell'oggetto,
sia asportando materiale che applicando materiale. Quest'ultimo caso comprende
molti tipi di decorazione il cui risultato finale dipende dal tipo di
materiale applicato, dallo stato e tipo di superficie su cui si interviene
e dalla tecnica di applicazione adottata.
PRODOTTI
BISCOTTO
Prodotto semilavorato che ha subìto una prima cottura (biscottatura)
in preparazione dell'applicazione del rivestimento. La temperatura di
biscottatura può essere inferiore a quella della successiva cottura
del rivestimento, come nella lavorazione della porcellana e del gres,
oppure superiore, come in genere nella produzione della maiolica. La temperatura
di biscottatura è compresa fra 850°C e 1000°C.
BISCUIT
Prodotto in porcellana senza rivestimento.
BONE CHINA
Tipologia di porcellana tenera, prodotta con un impasto che contiene almeno
il 25% e fino al 50% di cenere d'ossa. Inventata in Inghilterra nella
prima metà del XVIII secolo, è diffusa praticamente solo
nel mondo anglosassone.
CHAMOTTE
Materiale ceramico privo di rivestimento vetroso, anche di scarto, appositamente
macinato oppure cotto direttamente in piccola pezzatura. Viene introdotta
negli impasti ceramici con funzioni di sgrassante e inerte.
DEGOURDI
Indica il biscotto della porcellana.
FAENZA
Termine ormai desueto per indicare un materiale ceramico ad impasto poroso,
colorato, per lo più raffinato e valorizzato dall'applicazione
di un rivestimento (faenze ingobbiate, faenze con vetrina e faenze smaltate).
FAENZA SILICEA
Prodotto ceramico a impasto poroso, bianco o colorato, a composizione
prevalentemente silicea, con rivestimento vetroso ed eventualmente ingobbio
siliceo sotto vetrina.
GRES
Tipologia ceramica a corpo compatto, cioè dotato di porosità
praticamente nulla, conseguente alla presenza di una componente vetrosa
in quantità dell'ordine del 40-50%. Il colore può variare
moltissimo, ma in ogni caso il prodotto può essere utilizzato senza
o con rivestimento rappresentato da uno smalto o da una vetrina applicati
in crudo o in cotto.
MAIOLICA
Tipologia di ceramica ad impasto poroso, colorato, raffinato ed avente
quale caratteristica peculiare la presenza di uno smalto. Possono essere
presenti anche uno strato di ingobbio sotto lo smalto e/o uno strato di
vetrina sopra lo smalto. Quest'ultima valorizza gli effetti estetici dello
smalto e della decorazione sotto la vetrina.
La fabbricazione della maiolica prevede almeno due cotture. La prima,
denominata biscottatura, è attualmente eseguita ad una temperatura
imtorno ai 950°C; la seconda, destinata alla maturazione del rivestimento,
è eseguita ad una temperatura leggermente inferiore (circa 920°C).
PORCELLANA
Prodotto ceramico compatto, bianco e a volte traslucido. Mentre la porosità
aperta è pressochè nulla, la porosità chiusa può
raggiungere anche valori del 5%. Il materiale è prevalentemente
costituito da una fase vetrosa, per cui la componente cristallina (per
lo più mullite) non supera il 40%.
La porcellana viene usualmente suddivisa in diverse varietà sulla
base di differenti criteri, fra i quali uno dei più comunemente
usati è la temperatura di cottura. La porcellana dura, formata
da un impasto di caolino, feldspato e quarzo (50:25:25), richiede una
temperatura superiore a 1280°C, mentre la porcellana tenera (che comprende
la cosiddetta bone china) si cuoce intorno ai 1200°C.
La porcellana presenta per lo più un rivestimento trasparente che
viene applicato in crudo o dopo una prima cottura del manufatto a 800-900°C.
Il prodotto precotto per la smaltatura viene denominato degourdi. I componenti
del rivestimento sono gli stessi dell'impasto, ma in proporzioni tali
da conferire alla miscela una maggiore fusibilità.
Per favorire lo sviluppo di un maggior grado di bianco, la cottura della
porcellana si effettua con un primo periodo di riscaldamento in atmosfera
ossidante, una fase ad elevata temperatura in atmosfera riducente e un
processo di raffreddamento in atmosfera pressochè neutra.
TERRACOTTA
Materiale poroso e colorato ottenuto dalla cottura di argille contenenti
minerali di ferro, a livelli termici in genere al di sotto dei 1000°C.
Il materiale cotto assume una colorazione rossa in presenza di un'atmosfera
ossidante; l'eventuale presenza di calcio e la sua reazione con il ferro
fanno virare il colore verso tonalità giallastre. Un'atmosfera
riducente porta all'ottenimento di colorazioni grigiastre più o
meno scure.
Per i laterizi vale la definizione di terracotta.
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