Experimental study of glassmaking according to historical recipes

Abstract

Attraverso l’analisi elementare del vetro con SEM-EDX e LA-ICP-MS, è possibile risalire alla provenienza geografica e assegnare un periodo storico, confrontando la composizione rilevata con dati presenti in letteratura di vetri analizzati prima e, parallelamente, con le informazioni storiografiche dei materiali utilizzati nelle varie epoche e in luoghi differenti. Ripercorrendo l’intero processo di manifattura del vetro, è possibile studiare i parametri fondamentali che lo caratterizzano, implementando quindi le informazioni sulla composizione, con dati riguardanti il tipo e le quantità dei materiali di partenza e le curve di temperatura. Avendo a disposizione un ampio database di vetri analizzati e rifacendosi a ricette antiche, l’obiettivo è creare del vetro il più possibile confrontabile con vetri antichi reali, per poter, da un lato ricollegare tale composizione ad un certo processo creativo nel quadro dell’evoluzione storica dei materiali e delle tecniche, e dall’altro osservare eventuali problematiche dell’artigianato/industria vetraria e adottare efficaci soluzioni. In questo lavoro l’attenzione è rivolta particolarmente a vetri di epoca medievale e post-medievale, quindi dove l’agente fluidificante è K2O al posto di Na2O. Al tempo la scelta era dovuta più ad una questione di reperibilità e costi, per cui il materiale grezzo ricco di ossido di potassio era la cenere di alcuni alberi, in particolare cenere di faggio. Dovendo assestare prima la metodologia e sperimentare temperature e quantità di materiali, inizialmente, al posto della cenere, sono stati usati reagenti puri (K2CO3 come agente fluidificante e CaCO3 come stabilizzante), per evitare soprattutto l’introduzione incontrollata di ulteriori componenti come impurità della cenere stessa. Per questo motivo le sabbie utilizzate sono state analizzate con FAAS e Sol-ICP-MS per definire precedentemente la composizione. La sabbia più utilizzata, Chelford (UK), contiene anch’essa un 5.5% di K2O. La realizzazione di una serie di esperimenti con cenere di faggio grezza e purificata è avvenuta solo quando l’insieme dei parametri è stato ottimizzato, con la certezza di ottenere buoni risultati. Un primo gruppo di campioni è stato realizzato per ottimizzare le temperature e i tempi di fusione in relazione con i rapporti composizionali (K2O : CaO : SiO2). Accoppiando l’analisi elementare SEM-EDX con l’imaging in back-scattering e secondary electron, sempre col microscopio elettronico, si può osservare la composizione, il grado di fusione e l’omogeneizzazione delle componenti, spesso ricche di particelle di sabbia non fusa o cristalli di CaO. Una seconda parte del lavoro vuole studiare alcuni problemi riscontrati durante la produzione dei campioni, ritenuti di carattere secondario durante la ricerca dei parametri di cottura ottimali, ma comunque interessanti da osservare. Si approfondisce quindi i fenomeni di fessurazione (cracking), colorazione, la presenza di bolle, la perdita di K2O durante la fusione, l’uso di miscele di alcali. Un terzo ed ultimo gruppo di vetri raccoglie le informazioni e la conoscenza collezionata fin’ora per realizzare campioni completamente da materie prime grezze, cioè sabbia e cenere, in particolare, come detto prima, cenere di faggio. Un ulteriore scopo del lavoro è l’osservazione del comportamento delle terre rare (REE: rare earth elements) attraverso l’analisi elementare con LA-ICP-MS (tuttora in corso di svolgimento). Parallelamente, con lo stesso strumento, sono realizzate delle analisi sui componenti principali, per verificare la bontà dei dati SEM-EDX. Avendo a disposizione i reagenti di partenza e il vetro realizzato, si può studiare l’andamento qualitativo e quantitativo dei REE; l’intenzione è provare l’utilità di rapporti e quantità delle terre rare nello studio dei materiali originali per la produzione del vetro, e quindi la sua provenienza.