La Pila Idraulica a Magli Multipli: Funzionamento e Storia nell'Arte della Carta di Fabriano

L'arte della lavorazione della carta si diffonde a Fabriano nella seconda metà del XIII secolo, diventando rapidamente il più importante centro di produzione di carta d'Europa. Fabriano diventa la culla dell'arte della carta in Europa grazie a tre innovazioni apportate dai cartai fabrianesi: la pila idraulica a magli multipli, la gelatina o colla animale e, infine, la filigrana.

Ma perché Fabriano è rimasta così famosa per la fabbricazione della carta? Perché qui, a Fabriano, i maestri cartai di allora apportarono tre innovazioni fondamentali alla produzione della carta, quasi a renderla una produzione proprio industriale.

Contesto Storico e Corporativo

Il materiale documentario relativo ai secoli XII, XIII e XIV, conservato presso l'Archivio Storico Comunale di Fabriano, consente una ricostruzione parziale e frammentaria degli inizi e dell'evoluzione che in questo centro delle Marche ha avuto la lavorazione della carta. A Fabriano, in questo scorcio di secolo, la corporazione dei cartai non figura tra le dodici arti che già governano il Comune, e che risultano elencate in un atto pubblico del 1278.

Fra queste, le due maggiori che emergono per potenza e dimensioni come organismi politico-economici istituzionalizzati, ormai ascesi al potere comunale, sono quelle dei mercanti e dei lanaioli. L’arte della lana, di cui si conservano gli statuti del 1369 nell'archivio storico di Fabriano, riunisce fin dal XIII secolo artigiani e personale specializzato nella cardatura, tessitura e tintoria, con un ciclo completo che va dal reperimento della materia prima alla commercializzazione del prodotto finito.

Oltre a disporre di una sede propria, i lanaioli possiedono un edificio per il #purgo# dei panni e numerosi locali attrezzati per la lavorazione denominati #gualcherie# o #gualchiere#. Può ritenersi questa l'Arte che dà l'avvio alla fabbricazione della carta. Ipotesi avvalorata dal fatto che la corporazione dei cartai risulta ufficialmente costituita nel 1326, anche se nel 1283 gli atti del notaio Berretta riportano alcuni nomi di cartai fabrianesi.

Perciò, è presumibile che questi artigiani, non ancora riuniti in una loro autonoma corporazione, operino in un settore in fase di sviluppo e di sperimentazione promosso dalla stessa arte della lana a cui, in un primo tempo, appartengono per identità di interessi e di colleganza. La specificazione #gualchiera a cincis# o più semplicemente #valchiera# diviene, infatti, il termine più diffuso per indicare il piccolo opificio ubicato presso gli argini del fiume Castellano, oggi Giano, e predisposto per la lavorazione della carta bambagina.

Descrizione e Funzionamento della Pila Idraulica

La trasformazione dello straccio in "pasta da carta" o "pisto", cioè la riduzione del tessuto a fibra elementare, viene ottenuta dai cartai Fabrianesi con le "pile idrauliche a magli multipli".

Questa pila idraulica è costituita da sei magli (pestelli) in legno divisi in due gruppi di tre. I magli, costituiti da tronchi di quercia a sezione rettangolare, sono sorretti da aste inserite in apposite spallette e sono collegati ad un albero a camme a sua volta collegato ad una ruota idraulica a palette, trascinata dal basso. L'albero a camme è costituito da un tronco in legno posto in orizzontale che può ruotare attorno al suo asse. Nel tronco sono inseriti dei parallelepipedi in legno sporgenti che permettono l'alternanza di battuta dei tre magli di ogni pila. Uno dei due rami dell'albero è rinforzato con una fascia in ferro.

Un telaio in legno sorregge la ruota idraulica e l'albero a camme. Le testate dei magli, rinforzate con una fascia in ferro, battono all'interno di due vasche in gesso (ricostruite). La corrente di un corso d'acqua faceva muovere la ruota idraulica, azionando così la pila. Il movimento veniva trasferito dalla ruota all'albero a camme e da questo ai magli.

La posizione delle camme sull'albero regolava il sollevamento alternato e graduale dei magli e l'ordine di battuta dei medesimi. Vi erano più pile per una graduale triturazione degli stracci. L'impasto così lavorato, una volta raffinato ed omogeneizzato nella misura voluta, veniva trasferito al tino per la fabbricazione del foglio di carta.

Modalità d'Uso

Gli stracci, dopo essere stati puliti da eventuali corpi estranei, fibbie, cuciture, sporco, venivano scelti e messi a macerare in acqua. La corrente di un corso d'acqua faceva muovere la ruota idraulica, azionando così la pila. Il movimento veniva trasferito dalla ruota all'albero a camme e da questo ai magli.

Funzioni delle Pile a Magli

La pila a magli multipli può essere di tre tipi: pila a "disgrossare"; pila a "raffinare"; pila ad "affiorare". La differenza tra i tre tipi di pile è dovuta alla differente natura delle operazioni da compiere e, conseguentemente, dalle diverse "guarniture" di cui sono dotate le testate dei magli.

Pila a "disgrossare": le testate dei magli sono munite di grossi chiodi appuntiti che riducono il tessuto degli stracci in "sfilacci" fibrosi.
Pila a "raffinare": sono dotate di chiodi a "testa piatta" i quali trasformano gli sfilacci in "fibre" allo stato elementare.
Pila ad "affiorare": i magli sono privi di chiodi ed hanno la funzione di completare la raffinazione (omogenizzazione) oppure di reidratare la pasta già raffinata e tenuta di scorta per i periodi di "magra" (periodi con scarsa disponibilità di acqua).

L'Ordine di Battuta

In ogni pila, solitamente dotata di tre magli, l'alternanza di battuta rispetta il seguente andamento: per primo batte l'esterno sinistro, poi l'esterno destro ed infine quello centrale. Nella pila a disgrossare, ove la massa è meno omogenea, la circolazione dello straccio è facilitato oltre dall'ordine di battuta, anche da un diverso impulso dovuto al differente peso dei tre magli e dalla maggiore sporgenza delle palmole del maglio.

Notizie Storiche

Questa pila a pestelli è stata donata al Museo dalla Cartiere Miliani di Fabriano per la Mostra Storica della Carta e della Stampa che venne realizzata in occasione della "Esposizione Internazionale di Grafica Editoriale Cartaria" tenutasi dal 3 all'11 Ottobre 1959 presso la Fiera di Milano. Questa Esposizione Internazionale ha visto riuniti costruttori di macchine, apparecchi ed attrezzi, produttori di carta e affini, produttori di inchiostri e caratteri, stampatori ed editori, interessati di arti grafiche e pubblicità.

La fabbricazione della carta derivata prima dalla corteccia di gelso e poi dagli stracci, nasce in Cina intorno al 105 a.C a cura di Ts'ai Luin. A partire dall'VII secolo si diffonde in Corea e Giappone. A metà dell'VIII secolo gli Arabi impararono dai Cinesi l'arte della fabbricazione della carta, la migliorarono sia nei materiali utilizzati sia nei processi di fabbricazione e la introdussero in Europa nel XII secolo.

In Italia, Fabriano fu il centro più importante di produzione della carta. Nella seconda metà del XII secolo nasce la prima cartiera a Fabriano che ben presto impiegò solo maestranze locali. Dall'Italia la produzione si diffuse in tutta Europa.

Le prime macchine per la fabbricazione della carta che sostituirono la produzione manuale furono della fine del XVIII secolo prima in Francia (L. N. Robert) e poi in Inghilterra (G. e S. Fourdrinier). Negli stessi anni si iniziò anche a sbiancare il pesto di stracci con procedimenti al Cloro.

L'aggiornamento delle tecniche di produzione della carta a cura di Francesi, Inglesi e Olandesi, segna il declino dell'artigianato Fabrianese. La ripresa si avrà alla fine del XVIII secolo con Pietro Miliani che fonda , nel 1782 insieme ad Antonio Vallemani, la cartiera Miliani. In breve tempo Miliani raggiunge un alto grado di efficienza degli impianti e sviluppa l'aspetto commerciale della produzione. Nel corso del XIX secolo la cartiera Miliani assorbe le attività di molti altri opifici della zona.

Dopo un periodo difficile durante la Seconda Guerra Mondiale, lo sforzo della maestranze permette la ripresa della produzione nonostante la distruzione di parte degli impianti. Questa pila idraulica a magli multipli era installata nelle cartiere Miliani di Fabriano.

La Gualchiera Medioevale Fabrianese

Nella sede del Museo della Carta e della Filigrana è stata ricostruita la Gualchiera Medioevale Fabrianese. Essa riprende le tecniche usate dai famosi "Mastri Chartai" , determinanti per il perfezionamento e per la diffusione della carta nel mondo. Nella struttura museale è possibile seguire l'intero ciclo lavorativo: dall'arrivo e stoccaggio degli stracci in "monte", alla spedizione delle balle di carta finita per centri di consumo italiani ed europei, attraverso i porti di Fano e di Talamone.

Materia prima essenziale per la produzione della carta è lo "straccio", che giunge a Fabriano dai vari centri vicini, confezionato in balle serrate con corde di canapa. La "stracciarola" provvede ad una prima pulizia dello straccio "scrollandolo" e "arcapandolo" per togliere corpi estranei e sporcizie e "raschiandolo" con un coltello adatto, distaccando anche fibbie e disfacendo eventuali cuciture. Li classifica secondo la qualità, la cosiddetta "sceglitura", e li getta in uno dei tre settori in cui è suddiviso il cassone di raccolta: "boni", "grossi" e "vergati".

Lo scarto viene messo da parte per essere utilizzato nella produzione di carta grossolana da imballo. Il sudiciume, che non si è tolto con la "scrollatura" e la "raschiatura", viene eliminato o ridotto di quantità con l'operazione di "maceratura". Dopo averli bagnati abbondantemente, gli stracci vengono ammucchiati in un angolo del "maceratoio" o "putrefattoio", rimuovendoli periodicamente e continuando a bagnarli.

La sostanza organica, che costituisce il sudiciume, e la parte non cellulosica fermentano sviluppando gas maleodoranti e calore. L'eventuale aggiunta di calce (idrato di calcio) serve a meglio regolare la macerazione. Prima di essere sottoposto all'azione delle pile a magli multipli, lo straccio, solitamente di pezzatura grossa, viene ridotto in rettangolini di pochi centimetri di lato. Questa operazione viene eseguita con una "falce" disposta verticalmente sul davanti del cassone di raccolta dello straccio tagliato.

La pila a magli multipli è costituita da:

un robusto tronco di quercia squadrato, nel cui interno vengono ricavate da tre a sei vasche di contenimento dello straccio;
una ruota idraulica a palette, trascinata dal basso;
un albero a "palmole" (cavicchie, cammes) intimamente connesso alla ruota;
magli o mazzi o pestelli: spezzoni di legno di quercia alti circa 1 metro, a sezione quadrata di circa 15 cm di lato; hanno la funzione di pestare lo straccio contenuto nelle vasche e per questo sono muniti di appositi chiodi infissi sulla testata o base minore. Il fondo delle vasche è ricoperto da una piastra di ferro o di bronzo;
spallette anteriori e posteriori: assicurano l'articolazione dei magli attraverso le apposite "aste";
dispositivo di lavaggio dello straccio nell'interno della vasca;
intelaiatura: robusta struttura di legno che assicura la stabilità a tutta la macchina e sorregge la ruota idraulica ed il connesso albero a palmole;
trave delle vasche, magli, aste albero sono resi più solidi per mezzo di una robusta cerchiatura di ferro battuto e giunture eseguite con chiodi ribattuti.

Fabriano: Città della Carta

La storia della carta in Italia ha un solo nome: Fabriano, conosciuta come la “città della carta”, sede della Fondazione Fedrigoni Fabriano, custode della più antica tradizione manifatturiera in Italia, ancora oggi capace di ispirare la creatività contemporanea. Un percorso che ha inizio dal FABRIANO PAPER PAVILLION.

La Fondazione Fedrigoni Fabriano è impegnata nella tutela e nella valorizzazione dello straordinario patrimonio storico delle Cartiere Miliani Fabriano: il primo archivio d’impresa riconosciuto d’interesse storico in Italia, la collezione di carte antiche fabrianesi dal 1267, oltre agli strumenti per la fabbricazione della carta.

L'Importanza della Carta

La carta venne introdotta come supporto per la scrittura in sostituzione del papiro, utilizzato dalla cultura antica, e della pergamena in uso nel Medioevo. Entrambi sono materiali costosi e di limitata diffusione. Il nuovo utilizzo della carta segnò un progresso nella società araba ed europea.

Si narra che gli imperatori cinesi abbiano mantenuto segreta la metodologia di fabbricazione della carta per molto tempo. Solo dal VII secolo d.C. si diffonde in Corea, in Giappone, ed infine aSamarcanda (Asia centrale) dove gli Arabi appresero tutte le tecniche proprio da due fabbricanti di carta cinesi, presi in ostaggio, per divulgarle nel Medio Oriente e nell’area mediterranea.

Verso l’anno mille grazie agli Arabi, la fabbricazione della carta raggiunse l’Egitto, segnando la fine del papiro, e della pergamena, arrivando poi in Italia e in tutta Europa.

Gli Arabi sono i maestri primitivi dei cartai fabrianesi: la cartiera di Fabriano cominciò la sua attività già dal XII secolo (forse 1173), e rimase il centro principale di produzione della carta in Italia (come Genova e Bologna a partire dal 1200) e in Europa fino al Rinascimento anche se nontutti riponevano piena fiducia nel nuovo materiale, ed alcuni continuavano a preferire la pergamena, nonostante fosse molto più costosa.

Nel 1516 la diffusione della stampa a caratteri mobili dona alla carta il ruolo di strumento e di veicolo insostituibile per la diffusione della cultura e dell’informazione. I maestri fabrianesi apportano una serie di miglioramenti che rende la carta tenace e funzionale rispetto ai precedentisupporti scrittori.

Le cartiere italiane continuarono a costituire un’industria fiorente fino al XVII secolo quando sul mercato europeo iniziano ad imporsi le industrie francesi e olandesi, così nel XVIII secolo le innovazioni scientifiche e tecnologiche segneranno la crisi delle manifatture italianeincapaci di tenere il passo delle nuove tecniche di produzione .

Le Materie Prime

I Cinesi preparavano le materie prime fibrose per la carta, ammorbidendole nell’acqua e poi pestandole in mortai di pietra con pestelli di legno. Essi usavano come materia prima le canne di bambù, paglie e corteccia di bacchette di gelso ecc.

Gli Arabi invece utilizzavano il lino, il cotone e la canapa, quindi anche i cartai fabrianesi si servivano della stessa materia prima sotto forma di stracci. Con il cotone (almeno per l’Europa fino all’avvento della rivoluzione industriale) si ottiene una componente mediocre, invece con il linoseguito dalla canapa, si ottiene una carta di alta qualità; esiste anche la carta di seconda qualità che si ottiene con stracci di lana o di seta, stracci colorati, cordami e reti da pesca.

Gli stracci divennero però una materia prima insufficiente quando l’invenzione della stampa fece crescere il fabbisogno di materiale scrittorio e le cartiere divennero così numerose da provocare una scarsità didisponibilità di stracci; per i maestri cartai era un materiale tanto prezioso da indurli spesso a sollecitare materiale allo Stato e privare la gente ammalata dei propri indumenti.

Il Processo di Produzione

Gli stracci in primis venivano selezionati in base alla qualità, al colore e al grado d’usura, dopo di che venivano privati delle parti non utili, tagliati e battuti per eliminare lo sporco; poi lavati e liscivati per sgrassarli, per ammorbidirli e per sbiancarli, dopo di che venivano lasciati al sole adasciugare. La tecnica di liscivazione più antica veniva eseguita con acqua calda e cenere, poi con il passare degli anni si eseguirono varie sperimentazioni che portarono all’utilizzo della soda o della calce.

Per ottenere la pasta fibrosa, c’era necessità di far fermentare gli stracci in vasche piene d’acqua, chiamate marcitoii (o maceri ndr), dove venivano lasciati dalle quattro alle sette settimane. Dopo la fermentazione, per separare le fibre riducendoli in pasta (cosiddetto pesto) e quindi ridotti quasi a cellulosa pura, gli stracci, venivano triturati con appositi macchinari i quali subirono un’evoluzione nei secoli.

I cinesi utilizzavano un mortaio a mano di legno, poi gli Arabi passarono ai pestelli azionati a mano; questa tecnica innovativa prende il nome di follo arabo, costituito da vasche di pietra (pile) con pestelli non chiodati (magli) azionati a mano. Nel 1680 in Olanda viene introdotta la pila olandese o pila a cilindro, costituita da una vasca munita di un cilindro rotante provvisto di lame d’acciaio. Col tempo andò a sostituire la pila a magli nel resto d’Europa.

Perché era in grado di ottimizzare i tempi di triturazione di 2/3, e di non perdere tanta materia prima (resa del 95% contro il 70%); inoltre il suo impiego poteva evitare il marcitoio (o macero ndr). Però questa macchina produceva una carta meno resistente con una fibra più corta, risultava anche una carta facile da collare e con meno imperfezioni.

La pila a magli fabrianese consisteva in un sistema di vasche di pietra munite di martelli lignei legati tra loro e azionati dalla ruota mossa da un ingegno idraulico, questi si alzavano e ricadevano nelle pile. I magli erano di forma e dimensione diverse a seconda dell’operazione che dovevano svolgere: una prima serie di martelli chiodati (pila a cenci) triturava gli stracci una prima volta; poi la seconda triturazione veniva fatta con la pila da ripesto, costituita da magli muniti di biette (dentidi ferro) con la punta piatta. Infine la terza battuta veniva eseguita con la pila a sfiorato, il pesto veniva sfibrato con magli più piccoli e privi di biette in acqua per stemperare le fibre.

In un tino di legno rotondo, viene versata la sospensione lattiginosa, biancastra (pasta di carta), precedentemente preparata, mantenendola tiepida, a 25°C circa, per mezzo di un fornelletto posto alla base della tina. Il lavoratore o prenditore, ha il compito di formare il foglio. Tale processoinizia prelevando dalla tina la giusta quantità di pasta di carta per mezzo della forma - un setaccio rettangolare di legno, con un piano filtrante formato da sottilissimi fili d’ottone, le vergelle, posti orizzontalmente nel lato maggiore rispetto ai filoni che sono posti verticalmente, questi sono dei fili in ottone più spessi e più distanziati fra loro, nel lato minore del rettangolo.

Simultaneamente il ponitore, un’altra figura professionale in cartiera, estrae il cascio e applica un feltro sul foglio in modo da poter capovolgere tutto l’insieme (feltro, foglio e forma) così da togliere la forma e liberare il foglio. Ciò viene ripetuto per altri fogli, circa un centinaio, fino ad ottenere una pila la cosiddetta posta. Dopo di che la pila viene pressata fortemente in un processo chiamato spianamento dove il torchio a vite stira le carte, privandole di pieghe e facendole perdere circa il 50% d’acqua rimasta, riducendo così i tempi di asciugatura. Antico torchio.

Lo spianamento è un processo molto delicato, bisogna far attenzione perché qui si formano i legami fra le fibrille che garantiscono resistenza alla carta. I fogli destinati alla scrittura devono subire un trattamento speciale per impedire che l’inchiostro venga assorbito dalla carta, perché la carta fatta di sola cellulosa è fortemente assorbente e inadatta alla scrittura, per ale motivo deve essere impermeabile; è necessario quindi spalmare sullasuperficie una sostanza idrofoba: bisogna collarla.

Invece i fogli destinati alla stampa non ne avevano bisogno, infatti la maggior parte degli incunaboli sono stampati su carta molto poco o pernulla ricoperta da nessun tipo di sostanza idrofoba.Il collatore, con un gesto rapido, immerge direttamente nel tino - non veniva spalmata col pennello - una mazzetta (5 o 10 pezzi) di fogli presa dagli stenditoi, nel bagno di colla diluita con dell’acqua (circa 35°C), stando attento che tutti i fogli fossero abbondantemente ricoperti digelatina.

Per eliminare la sostanza in eccesso, i fogli collati vengono pressati e poi messi nello stendino ad asciugare, dopo di che vengono posizionati nel lisciatoio per una decina d’ore. Per la lisciatura sono stati utilizzati diversi tipi di attrezzi; pietre di selce o di altro tipo, denti di animale, stecche d’osso, o addirittura un grossa mazza azionata da una ruota idraulica, impiegati fino allafine del Seicento.

L'Innovazione di Fabriano

La Pila idraulica a magli multipli è una macchina in grado di pestare stracci fino a farli diventare una pasta con la quale realizzare carta. Questa macchina è una delle tre invenzioni grazie alle quali i mastri cartai di Fabriano hanno inventato la carta moderna nel XIII secolo: la pila, la filigrana e la gelatina animale. Con la pila la pasta di carta diventa per la prima volta più omogenea rispetto a quelle ottenute precedentemente da cinesi e arabi tramite mortaio e pestone; la filigrana permette di “marcare” la carta segretamente e in controluce; la gelatina animale rende carta e scritti più resistenti e duraturi.

Le innovazioni maggiori che apportarono i cartai Fabrianesi furono l’introduzione della pila idraulica a magli per la sfibratura, la sostituzione dell’amido vegetale con la gelatina animale per la collatura, il perfezionamento delle forme e l’introduzione della filigrana.

Il foglio viene immerso poi in un bagno di GELATINA ANIMALE in modo che esso, all'interno, diventi impermeabile agli inchiostri assicurando così una lunghissima conservazione nel tempo. Infine si eseguono le OPERAZIONI DI ALLESTIMENTO, con le quali la carta viene rifinita attraverso la “scelta”, la “cantatura”, la “pressatura”, la “satinatura”, l'”impaccatura”, e “stagionatura” a magazzino.

Il celebre logo Fabriano applicato a filigrana sulla carta. I cinesi l’hanno inventata, gli arabi l’hanno importata, ma sono gli italiani ad averla venduta in tutto il mondo.

Quando nella seconda metà del XII secolo la carta debutta in Europa segna l’inizio di una vera e propria rivoluzione industriale e culturale. La prima cartiera cristiana, secondo la leggenda, è stata fondata in Italia, sul Reno, vicino Bologna, intorno al 1200 da Polese da Fabriano.

A fare della cittadina marchigiana la vera e propria culla della carta moderna sono tre grandi innovazioni: la prima - come si diceva - è la filigrana, che consente di inserire segni distintivi che possono essere osservati in controluce; se il marchio di fabbrica permetterà di distinguere i cartai di Fabriano promuovendo i loro prodotti in tutto il mondo, l’innovazione tecnologica protegge l’eccellenza italiana da eventuali contraffazioni, e verrà utilizzata anche e soprattutto nella produzione della carta moneta.

tag: #Idraulica