Diagnostica e monitoraggio del degrado di manufatti ceramici di valore storico - artistico: la facciata del Grande Hotel Ausonia & Hungaria

This Ph.D. thesis reports on the results obtained by a research on the productive technology and the decay of glazed ceramic tiles (XX century), and on polymeric treatments employed for their restoration. The subject has been the ceramic tiles of the Grande Albergo Ausonia  Hungaria at the Lido of Venice; it is a unique example of Art Nouveau artwork because the decoration of its façade of 700 m2 was completely decorated with mono- and polychrome lead glazed tiles made by the local pottery master Luigi Fabris (Bassano del Grappa, 1883 – 1952). The characterization of the materials, that is the ceramic body and the glaze, and of the body-glaze interface has been carried out by electron scanning microscopy (FEG-ESEM-EDS-EBSD), X ray powder diffraction (XRPD) and electron microprobe analyses (EMPA). The results have revealed some of the raw materials used to produce the mortars and the tiles, their firing temperatures and firing method. The tiles, totally coated with high lead glaze, are classifiable as earthenware made with the clay of the river Tretto´s quarry (Vicenza, Italy). The neo-formation phases such as gehlenite and diopside in the ceramic body allowed to estimate a firing temperature lower than 1000 °C. A thorough study of the inclusions in the glaze and of the body-glaze interface has allowed the identification of the firing method. The results have shown a double firing process for the monochromatic tiles, while in the case of polychromatic tiles a third firing was executed. The decay of the materials has been studied by scanning electron microscopy (FEG-ESEM-EDS) and the results have shown that deterioration interested both tiles and mortars, and that both the ceramic technology employed by the artist and the weathering may be responsible of the decay. The presence of neo-formation compounds such as lead silicate, together with microrganisms, salts, metal particles and porous carbon particulates probably coming from atmospheric pollution has been detected. Finally, in the present work the evaluation of degradation processes of acrylic and Si-based polymers applied as protective coating on the lead glazed tiles has been reported. An assessment in marine environment of the durability of traditional products, i.e. acrylic Paraloid B72, poly methylphenyl siloxane Rhodorsil RC90 and innovative SiO2 coating applied by sol-gel technique, was performed. The coating, applied on the glazed surface of the tiles, were exposed for three years on the façade to the marine atmosphere. Polymer’s modifications and water repellent efficiency have been monitored each year by physical-chemical measurements and investigations. Optical and electron microscopy (FEG-ESEM) have been used to appreciate the morphological modification of the treatments, FT-IR micro-spectroscopy has been performed in order to detect possible chemical changes of the polymers, while surface wettability has been evaluated by contact angle measurements. The results obtained have shown that through the time polymers underwent chemical changes due to the interaction with environment.

La presente tesi di dottorato riporta i risultati ottenuti da un’indagine inerente la tecnologia produttiva ed il degrado di piastrelle ceramiche invetriate (XX secolo), unitamente ai trattamenti polimerici utilizzati per il loro restauro. Oggetto di studio sono state le piastrelle ceramiche della facciata del Grande Albergo Ausonia  Hungaria sito al Lido di Venezia. L’edificio è un’opera d’arte in stile Liberty la cui unicità risiede nel fatto che la sua facciata, con superficie paria a 700 m2, è stata completamente decorata con piastrelle monocrome e policrome rivestite con vetrina piombifera, realizzate dal noto ceramista veneto Luigi Fabris (Bassano del Grappa, 1883 - 1952). La caratterizzazione dei materiali costitutivi della facciata, identificabili con le piastrelle e le malte, è stata eseguita mediante microscopia elettronica a scansione (FEG-ESEM-EDS-EBSD), diffrazione dei raggi X (XRPD) e microsonda elettronica (EMPA). I risultati hanno rivelato alcuni dei materiali originali utilizzati per produrre le malte e le piastrelle, e le temperature ed i metodi di cottura delle ceramiche. Le piastrelle, interamente rivestite da una vetrina piombifera e classificabili come terraglie tenere, sono state prodotte utilizzando un’argilla bianca cavata nella valle del fiume Tretto (Vicenza). L’identificazione di fasi di neo-formazione come ghelenite e diopside nel corpo ceramico ha permesso di stimare una temperatura di cottura inferiore a 1000 °C. Grazie ad uno studio approfondito delle inclusioni presenti nella vetrina e dell’interfaccia vetrina – corpo ceramico è stato possibile definire il processo di cottura; in particolare, dai risultati è stato possibile concludere che le piastrelle monocrome sono state prodotte con un processo di bi-cottura, mentre quelle policrome hanno subito un’ulteriore cottura con lo scopo di fissare i ritocchi pittorici finali. Il degrado dei materiali è stato studiato mediante microscopia elettronica a scansione (FEG-ESEM), ed i risultati hanno messo in luce il fatto che esso interessa sia le malte sia le piastrelle, e che sembra essere stato favorito sia dalla tecnologia ceramica utilizzata dall’artista sia dall’invecchiamento per azione dell’ambiente. Inoltre, è stata rivelata la presenza di composti di neo-formazione come silicati di piombo, oltre a microrganismi, sali, particelle metalliche e particolato carbonioso poroso associati all’inquinamento atmosferico. Infine, nel presente lavoro sono riportati i risultati riguardanti lo studio dei processi di degrado di polimeri acrilici e a base di silicio applicati come film protettivi sulle piastrelle invetriate. In particolare, è stata valutata la durabilità in ambiente marino di prodotti tradizionali, quali l’acrilico Paraloid B72, il fenilmetilsilossano Rhodorsil RC90 e di uno innovativo, la SiO2 preparata con processo sol – gel. I polimeri, una volta applicati su piastrelle originali, sono stati esposti all’azione dell’ambiente per tre anni. Mediante indagini e misure fisico-chimiche sono state analizzate rispettivamente le modifiche strutturali dei polimeri e la loro efficacia come protettivi. La microscopia ottica ed elettronica (FEG-ESEM) ha permesso di osservare le modifiche morfologiche dei trattamenti, le analisi mediante micro-spettroscopia infrarossa sono state eseguite con lo scopo di rivelare eventuali modifiche chimiche riconducibili ad un degrado dei polimeri, mentre la misura dell’angolo di contatto è stata eseguita con lo scopo di valutare la bagnabilità delle superfici. I risultati hanno evidenziato il fatto che tali polimeri nell’arco di tempo considerato hanno subito modifiche dal punto di vista chimico a causa della loro interazione con l’ambiente.