The role of organic pollutants in the alteration of historic soda silicate glasses - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

The role of organic pollutants in the alteration of historic soda silicate glasses

Le rôle des polluants organiques dans l'altération des verres sodiques historiques

Résumé

The stability of glass is linked to its composition and the atmosphere controls its alteration. The organic pollutants emitted by wooden showcases play a role in the alteration of historic glasses. This study examines the effects of acetic acid, formic acid and formaldehyde on objects from the National Museums of Scotland and on replica glasses aged artificially, all with a soda silicate composition. Composition was determined by electron microprobe and analytical decomposition of the Raman spectra was used to establish correlations between glass structure and composition. This allowed interpretation of the structural variations between bulk and altered glass. The structure of the glasses altered by pollutants is characteristic of an alteration by selective leaching, with transformation of the silicates linked to alkali into silanols, which subsequently underwent condensation reactions to form a more polymerised structure. The SIMS concentration profiles of glass aged in artificial and real atmospheres were used to follow the alteration evolution as a function of time, humidity and pollutant concentration. The water film formed by the humidity at the surface and its acidity control the alteration by leaching of alkali and hydration of the glass. Formaldehyde does not act on the leaching reaction while acids accelerate and amplify it. In mixed polluted atmosphere, formates compounds always predominate in the film even at low formic acid concentration. The humidity and temperature fluctuations in museums maintain the leaching reaction. Knowledge of the harmful effect of organic acid pollutants in the alteration of soda silicate glasses will help improve their conservation.
La stabilité d'un verre est liée à sa composition et l'environnement contrôle son altération. Pour les verres historiques, les polluants organiques émis par les vitrines en bois interviennent dans leur altération. Ce travail étudie les mécanismes d'altération des acides acétique et formique et du formaldéhyde sur des objets de musée et des verres vieillis artificiellement, de composition sodique. Après détermination de la composition par microsonde électronique, la décomposition des spectres Raman a servi à établir des corrélations entre composition et structure des verres, et à interpréter les variations de structure entre verre sain et altéré. La structure des objets altérés par les polluants est caractéristique d'une altération par lixiviation, où seuls les silicates liés aux alcalins sont transformés en silanols, qui polymérisent par la suite. Les profils de concentrations SIMS de verres vieillis en atmosphères artificielles et réelles ont permis de suivre l'altération en fonction du temps, l'humidité et la concentration en polluants. Le film d'eau formé à la surface par l'humidité et son acidité contrôlent l'altération par lixiviation des alcalins et hydratation du verre. Le formaldéhyde n'agit pas sur la réaction de lixiviation tandis que les acides l'accélèrent et l'amplifient. Quelques soient les proportions des polluants, les composés formates prédominent dans les produits cristallins, même en faible concentration d'acide formique. L'humidité et la température fluctuante des musées entretiennent la réaction de lixiviation. L'évidence du rôle néfaste des polluants organiques acides dans l'altération des verres sodiques permettra d'améliorer leur conservation.
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Dates et versions

tel-00088408 , version 1 (01-08-2006)

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  • HAL Id : tel-00088408 , version 1

Citer

Laurianne Robinet. The role of organic pollutants in the alteration of historic soda silicate glasses. Material chemistry. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI; Edinburgh University, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00088408⟩
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