Pulitura mediante l'impiego di laser

Autore testo: Giuliano Cosi

Il principale vantaggio dell'impiego del
laser consiste nell'elevatissima selettività raggiungibile e nella totale
sicurezza della pulitura, che non è ottenuta mediante azioni chimiche o
meccaniche, ma si basa su principi fisici.
Il laser,
infatti, è uno strumento in grado di produrre radiazioni luminose altamente
energetiche, e quindi capaci di interagire in vario modo con i materiali. È
interessante conoscere come queste radiazioni si comportano quando incidono su
superfici irregolari o scabrose ricoperte da croste nere.
Lo stesso materiale
vaporizzato assorbe ulteriormente energia, e raggiunge temperature tra 104-105
K. In questo caso si ha una forte trasmissione di calore anche nella pietra, la
propagazione di un'onda termica e di pressione da parte del plasma prodotto, e
la successiva rimozione di materiale (spallazione) quando il plasma stesso, dopo esser
stato compresso, si espande. Con radiazioni Q-switched si può
ottenere la decomposizione del carbonato di calcio delle rocce
carbona­tiche, la fusione del CaO e la formazione di una crosta
superficiale, che rimane però porosa e permeabile all'acqua.
Per la pulitura
si usano le radiazioni normal-mode:
queste sono assorbite dalla crosta nera che è portata in tempi brevissimi ad
alta temperatura (4000-5000 K) bruciando o vaporizzando. Quando esse raggiungono
il marmo o la pietra bianchi sottostanti sono riflesse, come fossero di luce
bianca normale, senza produrre alcun danno al materiale, anche dopo ripetuti
impulsi su una stessa area. Con flussi radiativi dell'ordine di 10-100 W/cm2 e
tempi d'impulso rapidi (microsecondi o millisecondi), infatti, non si ha
un'apprezzabile propa­gazione di calore dalla crosta alla pietra
sottostante, e si evitano così fusioni o microfessure alla stessa. Con
radiazioni più energetiche ottenute mediante Q-switching, che possono arrivare a
flussi di 1O7-1010 W/cm2, anche sostanze relativamente riflettenti assorbono
energia, e possono raggiungere la temperatura di vaporizzazione o di
fusione.
È stato messo a punto un laser specifico YAG al
neodimio
(Yttrium Aluminium Garnet, granato di Ittrio e Alluminio) che
permette di graduare perfetta­mente la pulitura e la sua velocità (può
pulire fino a 1 cm2/sec).
Per croste nere sottili (1-2 mm) sono sufficienti
1-3 impulsi per ottenere la loro rimozione; per croste più spesse (0,3-1 cm)
questo laser è troppo lento e non è ancora utilmente applicabile.
La patina
o le patinature antiche vengono perfettamente rispettate, e si è in grado di
discriminare, oltre che fra il nero e il bianco, anche fra il nero, il blu e il
rosso.
Per migliorare l'efficacia di pulitura è consigliabile bagnare di
volta in volta con acqua la superficie che deve essere pulita: questa aumenterà
il tono del colore favorendo la selettività e, inoltre, si eviterà la formazione
di polveri di crosta che potrebbero sporcare la lente di focalizzazione e le
altre parti ottiche dello strumento.
Il laser permette di pulire superfici
molto danneggiate o preventivamente trattate con resine sintetiche o altre
sostanze consolidanti e protettive.

Fonte testo:
L. Lazzaroni, M.L.
Tabasso, Il restauro della pietra, CEDAM, Padova, 1986.
G.G. Amoroso,
Il restauro della pietra nell'architettura monumentale, ed. D. Flaccovio,
Palermo, 1995.
C. Feiffer, Il progetto di conservazione, Franco
Angeli, Milano, 1997.