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tecnica restauro affresco
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(1) STRATO PITTORICO(1) STRATO PITTORICO(2) (2) INTONACOINTONACO(3) (3) ARRICCIOARRICCIO(4) PARETE(4) PARETE
GLI AFFRESCHI SONO COMPOSTI
DA STRATI
•IL PRIMO STRATO DI UN AFFRESCO E’ COSTITUITO DA
CALCE DISTRIBUITA SOPRA UN SUPPORTO COME AD
ESEMPIO UNA PARETE DI MATTONI IN UNA CHIESA.
•QUESTO PRIMO STRATO, DETTO ARRICCIO, E’ FORMATO
DA UNA MISCELA DI CALCE, Ca(OH)2, E GROSSE
PARTICELLE DI SABBIA IN UN RAPPORTO DI UNA PARTE
DI CALCE (DETTA GRASSELLO) OGNI TRE DI SABBIA.
GLI AFFRESCHI SONO COMPOSTI
DA STRATI
•DOPO L’INDURIMENTO DEL PRIMO STRATO DOVUTO ALLA
CARBONATAZIONE DEL GRASSELLO VIENE DEPOSITATO UN
SECONDO STRATO DETTO “INTONACO”. L’INTONACO E’ PIU
RICCO IN GRASSELLO E CONTIENE SABBIA MOLTO PIU’ FINE
DI QUELLA IMPIEGATA NELL’ARRICCIO IN UN RAPPORTO DI
UNO AD UNO OD INFERIORE AD UNO RISPETTO AL
GRASSELLO.
GLI AFFRESCHI SONO COMPOSTI
DA STRATI
•IN UN’AFFRESCO L’INTONACO E’ APPLICATO A ZONE DETTE
GIORNATE E DIPINTE MENTRE L’INTONACO E’ ANCORA FRESCO
IN MODO CHE I PIGMENTI, DISPERSI IN ACQUA, SIANO
FISSATI DURANTE L’INDURIMENTO DELL’INTONACO.
•IL PROCESSO DI “PRESA” DI UN INTONACO A BASE DI CALCE
AVVIENE PER PERDITA DI ACQUA E CARBONATAZIONE.
•DURANTE LA DISIDRATAZIONE L’ECCESSO DI ACQUA
EVAPORA E L’INTONACO SI CONTRAE.
Processi di solfatazione
tra i possibili sali che si possono formare i solfati sono tra i piú comuni e piúdannosi
le principali cause della loro formazione sono:
inquinamento atmosfericorisalita per capillaritá dal terrenoproduzione ad opera di solfobatteri
La pericolositá dei solfati consiste nel fatto che possono cristallizzare in diversi stati di idratazione e quindi con volumi molto diversi
Le variazioni di volume esercitano delle pressioni anche molto forti sulla struttura porosa dell’intonaco rompendolo in piú punti con la formazione di crateri
il Solfato di Calcio che nella struttura si sostituisce al Carbonato ha un volume quasi doppio e le tensioni che crea fanno ‘si che il pigmento spolveri o cada in scaglie
L’Anidride Solforosa (SO2) puó essere considerata la specie inquinante maggiormente coinvolta nei piú comuni processi di degrado
la SO2 è emessa massicciamente nell’atmosfera ad opera dell’inquinamento antropico
due sono le reazioni che nell’atmosfera portano alla trasformazione del biossido di zolfo (SO2) in Acido Solforico (H2SO4)
1) SO2 + 1/2 O2 + H2O → H2SO4
2) SO2 + H2O → H2SO3H2SO3 + 1/2 O2 → H2SO4
l’Acido Solforico reagisce con il Carbonato di Calcio e l’acqua producendo Solfato di Calcio bi-idrato (CaSO4 ·2H2O) e Anidride Carbonica (CO2)
H2SO4 + CaCO3 + H2O → CaSO4 ·2H2O + CO2 (Gesso)
1. Ca1. CaSOSO44..2H2H2200+ + (NH(NH44))22COCO33 CaCaCOCO33 + + (NH(NH44))22SOSO4 4 + H+ H22OO
2. (NH4)2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2NH4OH_______________________importante: reazione accoppiata
Con eccesso di Ba(OH) 2
Ba(OH)2 + CaCO3 Ca(OH)2 + BaCO3
Ca(OH)2 +CO2 CaCO3 + H2O
Metodo FerroniMetodo Ferroni--DiniDiniReazione di deReazione di de--solfatazionesolfatazione
Piero della Francesca(15th century)
La Leggenda della Vera CroceSan Francesco Church, Arezzo
Pre-restoration
Post-restoration
Piero della Francesca(15th century)
La Leggenda della Vera CroceSan Francesco Church, Arezzo
Piero della Francesca(15th century)
La Leggenda della Vera CroceSan Francesco Church, Arezzo
Pre-restoration Post-restoration
Piero della Francesca(15th century)
La Leggenda della Vera Croce San Francesco Church, Arezzo
BeatoBeato AngelicoAngelicoPrePre--restorationrestoration PostPost--restorationrestoration
Beato AngelicoCrucifixion
Sala del CapitoloSan Marco in Florence
Pre-restoration
Post-restoration
WhyWhy nanonano--particlesparticles
NanoNano--particles have dimensions below 0.1 particles have dimensions below 0.1 μμm.m.
The advantage in using these particles are:The advantage in using these particles are:
1)1) high reactivityhigh reactivity
2)2) particles penetrate easily inside the artifactparticles penetrate easily inside the artifact
3)3) particles have enhanced particles have enhanced physicophysico--chemical propertieschemical properties
4)4) Reactivity and properties can be controlled and Reactivity and properties can be controlled and modulated controlling the particle sizemodulated controlling the particle size
Why hexagonal nanoprisms are preferred for wall painting re-cohesion
Hexagonal prisms with Hexagonal prisms with lclc/la<<1 have /la<<1 have very high plasticityvery high plasticity
Better carbonation reaction due to water Better carbonation reaction due to water retention among the hexagons interretention among the hexagons inter--layerslayers
The increase of The increase of Ca(OH)Ca(OH)2 2 concentration is possible only concentration is possible only by making high concentrated dispersions (up to 30% by by making high concentrated dispersions (up to 30% by vol.) of vol.) of nanoparticlesnanoparticles
Why it is difficult to use Why it is difficult to use Ca(OH)Ca(OH)2 2 (that is the best (that is the best consolidantconsolidant for for carbonaticcarbonatic materials)?materials)?
Why nanoparticles of Ca(OH)2
Saturated solutions Saturated solutions Ca(OH)Ca(OH)2 2 (lime water) are too (lime water) are too diluted in calcium hydroxide (about 1 g/l)diluted in calcium hydroxide (about 1 g/l)
Usually, dispersions are in non aqueous solventsUsually, dispersions are in non aqueous solvents
Several methods can be used to produce Several methods can be used to produce nanoparticlesnanoparticles
Heterogeneous phase synthesis
Homogeneous phase synthesis (in water solution) Method 1
Homogeneous phase synthesis (diol solution) Method 2
Microemulsions
Paricle size can be changed by adding co-solute/co-ions
Synthesis of Ca(OH)2 nanoparticles
CaCl2(EG) + 2NaOH(aq) Ca(OH)2(s) + 2NaCl(s)Glicol etilenico
CaCl2 NaOH
150 °C
Si ottengono aggregati macroscopici di nanofasi di Ca(OH)2
Fase 1: LA SINTESI
Glicol etilenico
Ambrosi, M., Baglioni, P., Dei, L., Giorgi, R., Neto, C., Nanosized crystals of Ca(OH)2: properties and application, Langmuir 17, 2001, p.4251-4255.
Giorgi, R. , Dei, L. , Ceccato, M. , Schettino, C. & Baglioni, P. Nanotechnologies for conservation of cultural heritage: paper and canvas deacidification. Langmuir, 18, 8198 - 8203 , (2002).
Sperimentazioni in laboratorio e cantieri di restauro
Verificare potenzialità ed efficacia di Ca(OH)2 nanostrutturatoin applicazioni su vasta scala.
Fase 2: LA PURIFICAZIONE
1. Lavaggi con acqua distillata
2. Centrifugazione
Sperimentazioni in laboratorio e cantieri di restauro
Verificare potenzialità ed efficacia di Ca(OH)2 nanostrutturatoin applicazioni su vasta scala.
Fase 3: LA PEPTIZZAZIONE
Dispersione in 2-propanolo
Gli ultrasuoni disperdono le nanoparticelle
CaCa(OH)(OH)22 nanoparticlesnanoparticles obtainedobtained byby microemulsionmicroemulsionCC1212EE44//ciclohexaneciclohexane//NaOHNaOH/CaCl/CaCl22
____200 nm
___150 nm
NanoNano-- and and micromicro technologiestechnologiesInternationalInternational patentpatent pendingpending, , JanuaryJanuary, 15, 2002, 15, 2002
SEM picture of some nanoparticles, bar = 400 nm.
SEM picture of calcium hydroxide SEM picture of calcium hydroxide microparticlesmicroparticlesobtained by homogeneous phase; bar = 1 obtained by homogeneous phase; bar = 1 μμm. m.
Portion of a wall painting in the “Cappellone degli Spagnoli” (ChiostroVerde in Santa Maria Novella, Florence). Before (left) and after (right)
the restoration
Pre-consolidation of frescoby lime-propan-1-ol dispersion
Portion of a wall painting in the “Cappellone degli Spagnoli” (ChiostroVerde in Santa Maria Novella, Florence). Before (left) and after (right)
the restoration
Pre-consolidation of frescoby lime-propan-1-ol dispersion
Portion of a wall painting in the “Cappellone degli Spagnoli” (ChiostroVerde in Santa Maria Novella, Florence). Before (left) and after (right)
the restoration
Pre-consolidation of frescoby lime-propan-1-ol dispersion
Piero della FrancescaArezzo
Pre-consolidation of frescoby lime-propan-1-ol dispersion
Wall paintings by Wall paintings by SantiSanti didiTito (XVI century) Tito (XVI century) ‘‘GliGliAngeliAngeli MusicantiMusicanti’’ on the on the CounterfaCounterfaççadeade of the of the Santa Maria del Fiore Santa Maria del Fiore Cathedral in Florence. Cathedral in Florence. The region in the box has The region in the box has been treated with been treated with nanonanoparticles; (top) before the particles; (top) before the restoration, (bottom) restoration, (bottom) after the restoration.after the restoration.
Calcium hydroxide nanoparticles applied on frescoes
Filippo Lippi (15th century)Major Chapel, S.Stefano Cathedral, Prato
Mark Gittins at work
