Metodi di conservazione e restauro della carta: valutazione degli effetti mediante Risonanza Magnetica

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1 Università degli studi di Padova Facoltà di Scienze MM.FF.NN. Tesi di Laurea Triennale in Scienze e tecnologie per i beni culturali Metodi di conservazione e restauro della carta: valutazione degli effetti mediante Risonanza Magnetica Relatore: Prof.ssa Marina Rosa Brustolon Laureanda: Anna Visentin Anno Accademico 2006/2007 1

2 Capitolo 1 La Carta 1.1 Storia della carta Secondo i cinesi la carta fu inventata nel 105 dc da un funzionario dell imperatore, un certo Ts ai-lun. Mentre passeggiava sulla riva di un ruscello, vide delle donne che stavano lavando, battendoli, alcuni panni e si accorse che, dopo la battitura, questi panni si erano sfibrati e le fibre liberate, sospese nell acqua, si erano depositate sulla sponda. Prese allora in mano questa pasta e dopo averla strizzata dall acqua in eccesso, la lasciò ad aciugare fabbricando così il primo foglio di carta. Questa è una delle numerose leggende sulla nascita di questo materiale. Infatti si pensa che la carta sia stata inventata molto tempo prima probabilmente come logico sviluppo della preistorica manifattura della lana degli animali (feltro). I cinesi usarono grandi quantità di carta fabbricata a partire da stracci e da fibre vegetali ricavate da canapa, bambù, gelso, salice, etc. L uso della carta venne diffuso dai monaci buddisti in molti paesi orientali. Nel 751 dc, gli arabi sconfissero i cinesi in battaglia presso il fiume Talas (a sud dell odierno Kazakistan). Fra i prigionieri, c erano alcuni operai di cartiere che insegnarono loro la tecnica di fabbricazione della carta. Poco tempo dopo, Samarcanda divenne un importante centro di produzione della carta. Come materia prima, gli arabi usavano stracci di lino e canapa. Nell 800 dc, l arte della fabbricazione della carta arrivò in Egitto e poi in Marocco, probabilmente importata da Samarcanda o da Bagdad e da qui 8

3 arrivò in Spagna. La prima cartiera spagnola fu inaugurata nel La carta di importazione araba è attestata anche in Italia, oltre che in Spagna ed i primi rari ritrovamenti sono da attribuirsi a carta araba di fabbricazione spagnola. Negli ultimi anni del 1200, scomparve tuttavia la carta di importazione e comparirono la prime cartiere. L Italia diventò così il maggiore produttore di carta. Gli italiani migliorarono molto la qualità del materiale e la durata potè così raggiungere i secoli. Si conoscono infatti documenti fabbricati in carta ancora in ottimo stato dopo oltre 700 anni dalla produzione. Un importante centro italiano per la fabbricazione della carta è Fabriano, dove fu inventata la filigrana, seguita da Bologna, Padova e Treviso. In circa tre secoli la tecnica della fabbricazione della carta si diffuse dall Italia all Europa e poi fino alle Americhe. All inizio gli arabi e gli europei fabbricavano la carta partendo da stracci. Man mano che il tempo passava, la richiesta di carta aumentava rapidamente, tanto che ad un certo punto, gli stracci non bastarono più. Nel 1719 un francese osservando le vespe mentre costruivano il loro nido, suggerì di usare il legno per la fabbricazione della carta. Le prove che vennero fatte ebbero esito positivo e da allora il legno è diventato la principale materia prima per la fabbricazione della carta Produzione ed evoluzione nella fabbricazione della carta Dopo una iniziale selezione della materia prima, gli stracci o il legno venivano inseriti in mortai e battuti da grossi pestelli azionati da ruote idrauliche per separare le singole fibre di cellulosa l una dall altra. Quando l impasto era pronto, veniva versato in vasche piene d acqua. Quindi, degli appositi telai venivano immersi nelle vasche, ed estratti raccogliendo una parte della sospensione contenente la pasta. In seguito il telaio con la pasta veniva lasciato sgocciolare dall acqua in eccesso e in seguito veniva deposto lo strato di fibre su di un feltro che veniva adagiato su una pila di altri fogli e feltri. La pila veniva successivamente torchiata per spremerne via l acqua residua. 9

4 Alla fine, il foglio così ottenuto veniva appeso ad asciugare. All inizio dell Ottocento, i francesi e gli inglesi cominciarono a costruire macchine per la produzione continua di carta. Le macchine continue sono fornite di un setaccio a forma di tappeto mobile che preleva uno strato continuo di composto. Durante il suo cammino, il nastro di carta in via di formazione viene addizionato di colle e di altre sostanze, successivamente viene spremuto dall acqua in eccesso, asciugato e rullato. Da ultimo, viene raccolto in grandi bobine ed inviato alle fabbriche. La fabbricazione a mano della carta è ancora praticata per produrre fogli pregiati o per uso artistico, ma rappresenta una quantità minima della carta prodotta nel mondo. La carta antica è dunque prodotta principalmente a partire dal legno ed è costituita da numerosissime fibre di cellulosa che sono tenute assieme da collanti. Per rendere la carta adatta alla scrittura e alla stampa, occorre ridurre l assorbimento dell inchiostro che altrimenti si spanderebbe. A tale scopo, viene collata, viene cioè addizionata di colle animali o sintetiche. Infine per renderla meno porosa, più compatta e perfino lucida, la carta viene patinata. La patinatura consiste nell aggiunta di finissime polveri di minerali quali caolino, carbonato di calcio, talco, farina fossile addizionato ad un opportuno legante quale caseina o colle. Il foglio passa così fra rulli che lo premono con forza e ne esce lucido. Purtroppo, alcuni moderni processi di fabbricazione diminuiscono la durabilità della carta, che nel giro di pochi anni tende a degradare infragilendo. Dobbiamo pensare che prima dell invenzione della carta, come supporto per la scrittura veniva usata la pergamena e, ancora prima, rotoli di papiro e tavolette di argilla. La carta come mezzo atto alla scrittura non ebbe subito vita facile. Esso era considerato poco durevole, da prima occupò il mondo dell effimero (appunti) contrapposto al regno del duraturo cioè la pergamena poi, quello del provvisorio o preparatorio (come carta per le brutte copie) da ultimo entrò nel mondo del libro che conta.[orn00] L avanzata inesorabile della carta come supporto è da attribuire alla scelta 10

5 del singolo individuo, per il fatto che, se la pergamena era un materiale altamente costoso e non di facile reperimento e produzione, la carta aveva un costo di lavorazione minore ed è per questo motivo che si preferiva avere più libri modestamente allestiti piuttosto che pochi libri di ottima fattura. Un altro fattore che portò la carta ad essere il supporto più usato fu l invenzione della stampa e la successiva diffusione nelle Università. Però qui nasce un problema e cioè, un oggetto nè bello, nè raro, nè caro, nè solido, quale poteva essere un manoscritto cartaceo, non poteva certo costituire uno stimolo alla conservazione. 11

6 1.2 Materiali costituenti Si chiama carta un foglio di natura igroscopica costituito generalmente da fibre vegetali, ottenuto per feltrazione di esse. Questo feltro può contenere altre sostanze che vengono aggiunte al fine di impartire ad esso determinate caratteristiche.[lc07] La cellulosa La componente principale della carta è la cellulosa che è il costituente fondamentale delle piante superiori. La forma più pura si trova nei peli del tegumento del seme della pianta di cotone, però, la cellulosa di tipo commerciale si ottiene anche dal legno. Si tratta di una macromolecola formata da unità monosaccaridiche di glucosio. Il glucosio è uno zucchero semplice di formula bruta C 6 H 12 O 6 ed è composto da sei atomi di carbonio, cinque gruppi ossidrilici e un gruppo aldeidico che danno origine ad una catena lineare. Figura 1.1 Glucosio in conformazione aperta (a sinistra) e ciclizzato (a destra) In soluzione però, la catena di glucosio diviene ciclica per formazione di un legame tra l ossidrile C(5) e il carbonio carbonilico C(1). Durante questo processo si forma un legame acetalico e il carbonio in C(1) diviene carbonio ossidrilico formando il β Glucosio ciò avviene perchè l ossidrile del carbonio C(1) si trova al di sopra del piano dell anello. 12

7 Due molecole di β Glucosio possono reagire tra loro dando origine ad una reazione di condensazione eliminando cioè una molecola di acqua e formando un legame etereo, generando un legame β 1, 4 Glucosidico. Si viene così a formare il disaccaride cellobiosio. Questo è l unità base di ripetizione che darà vita alla cellulosa. Figura 1.2 Strutture della cellulosa in alto e del cellobiosio in basso Siccome le posizioni coinvolte nel legame glucosidico stanno ai lati diametralmente opposti dell anello, il polimero che si forma avrà l aspetto di una catena di tipo lineare e perciò definiremo la cellulosa come un omo-polimero lineare. La formazione di questi legami glucosidici conferisce alla molecola una struttura lineare, rendendo possibile la formazione di legami ad idrogeno intramolecolari fra i gruppi ossidrilici di catene adiacenti che danno stabilità alla cellulosa. Figura 1.3 Schema sintetizzato dei legami ad idrogeno inter-molecolari 13

8 Tali fasci prendono il nome di fibrille elementari e sono costituite da zone più compatte zone cristalline e zone meno compatte zone amorfe. In una carta non degradata il rapporto tra le zone amorfe e le zone cristalline è di 1:1, mentre con il degradarsi della carta le zone amorfe aumentano rispetto a quelle cristalline. Le zone cristalline vengono denominate tali perchè sono zone dove i costituenti vengono a trovarsi nelle posizioni giuste per la formazione di legami ad idrogeno permettendo alla molecola di svilupparsi linearmente. Si vengono così a formare le microfibrille che, a loro volta si allineano per formare le fibre. Esse sono lo scheletro di base della carta. Le varie catene sono legate tra loro tramite forze residuali di Van der Waals. Possiamo inoltre far notare che in una carta non degradata il grado di polimerizzazione DP è 5000 mentre per una carta fortemente degradata il DP è

9 Figura 1.4 Organizzazione delle catene di cellulosa nella parete cellulare Per diventare carta, le fibre devono subire un processo di feltrazione in acqua, che permette loro di legarsi generando un feltro che risulterà poi avere una elevata resistenza meccanica. 15