conservering

onderzoek & diagnose

kwetsbaarheden in glas

atmosferische degradatie

> drie belangrijke factoren

> wat gebeurt er precies?

> glasziekte

Glas is geen inert materiaal. Onder invloed van vocht (uit de lucht) kunnen bepaalde degradatieprocessen in gang worden gezet. Terwijl sommigen nog steeds het woord ‘glasziekte’ gebruiken, spreken restauratoren liever van chemische instabiliteit omdat dit proces van degradatie te maken heeft met een onevenwichtige samenstelling van het glas. Het is een onomkeerbaar proces. Het probleem doet zich in veel collecties voor. Onderzoek in Museum Boijmans Van Beuningen bracht aan het licht dat ongeveer 17% van de glascollectie instabiel is. In sommige andere collecties worden zelfs nog hogere percentages genoemd.

drie belangrijke factoren

Atmosferische degradatie heeft te maken met drie belangrijke factoren.
— 1 — De fysio-chemische eigenschappen van glas
Glas heeft op moleculair niveau een wanordelijke, amorfe structuur. Dat maakt het voor moleculen aan het oppervlak mogelijk om te veranderen, binnen te dringen of te migreren. (zie: Wat is glas?)

—2 — De receptuur of ingrediënten: een instabiele samenstelling
Als er te weinig stabilisatoren in het glas zitten (minder dan 8% kalk – calcium) of het aandeel smeltpuntverlagers is te hoog (natrium of kalium) dan is de verhouding tussen de ingrediënten niet stabiel. (zie: Wat is glas?)
Het glas wordt dan gevoelig voor atmosferische degradatie. In de volgende afbeelding is het gebied van instabiliteit in rood weergegeven.


Afbeelding waarbij uitgegaan wordt van zuivere uitgangsstoffen.   GRAFIEK Newton, R.The weathering of medieval window glass, J. Glass Stud. 17, 161 - 168 (1975)

—3 — Omgevingsfactoren
Vocht (uit de lucht) kan het glas vanaf het oppervlak aantasten. Ook andere omgevingsfactoren, zoals formaldehyde gassen uit bepaalde (geperste) houtsoorten, kunnen invloed hebben op het proces. (Zie ook: bewaren van instabiel glas)
In het volgende filmpje wordt het proces van atmosferische degradatie eenvoudig uitgelegd: ???? Filmpje

wat gebeurt er precies?

Als watermoleculen uit de lucht in contact komen met een glasoppervlak kan het netwerk aan dit oppervlak hydroliseren. Hydroniumionen trekken in het glas. De verbindingen tussen de silica tetraëders kan worden verbroken. Tevens kunnen alkali ionen aan de buitenste regionen van het glasoppervlak worden opgelost en vanuit het glas naar het oppervlak migreren. De zuurgraad speelt een rol bij het proces van hydrolyse en de migratie van ionen. Het gevolg van deze processen is dat er een zogenaamde gellaag ontstaat, die andere fysio-chemische eigenschappen heeft dan de kern van het glas. Deze laag heeft in de wetenschappelijke literatuur vele benamingen: altered layer, gehydrateerde oppervlaktelaag, alkali deficient layer, silica rich layer, hydrogen glass, leached layer, gel layer, hydrated glass, altered surface layer.


Schematische afbeelding van het proces van atmosferische degradatie   ONTWERP Koehorst in ’t Veld
In opdracht van Museum Boijmans Van Beuningen voor de tentoonstelling Huilend Glas 2025

De alkali ionen op het oppervlak van het glas kunnen verbindingen aangaan met stoffen uit de lucht. Zo kunnen diverse zouten ontstaan die zich als druppels of kristallen op het glasoppervlak manifesteren. De concentratie van deze ionen kan worden gemeten (zie IC onderzoek). Dit vormt een indicatie voor de chemische instabiliteit en helpt bij het diagnosticeren van atmosferische degradatie.

Op het glas kunnen zich diverse zouten vormen, bijvoorbeeld formiaten. Deze ontstaan door reactie van kalium of natrium met bijvoorbeeld formaldehyde uit de omgeving. Kaliumformiaat gaat in oplossing bij een relatieve vochtigheid van 19% (zie DRH – preventieve behandeling) en is dus erg gevoelig voor druppelvorming op het glas. Maar ook natriumformiaat gaat bij 56% in oplossing. Het is dus mogelijk dat natriumformiaten in een museumomgeving waar de relatieve vochtigheid rond de 56% schommelt, zich soms als druppels of soms als kristallen op het glasoppervlak manifesteren.

(Hier vermelden en in context van preventieve behandeling…. Linken )

Hydratatie van het glasoppervlak kan worden afgewisseld door momenten van de-hydratatie. De spanning die dit met zich meebrengt zorgt ervoor dat zich barstjes in het glas kunnen vormen.

Het meten van de ionen met behulp van Ion Chromatografie

De concentratie ionen kun je meten als indicator van stabiliteit. Kationen en anionen kunnen worden gedetermineerd met behulp van Ion Chromatografie. (Zie IC onderzoek en dissertatie Verhaar)

glasziekte of glaspest

Vroeger noemde men het glasziekte of glaspest met de vrees dat glazen elkaar konden besmetten. Een notitie op een verkreukeld blaadje dat bij een instabiel glas werd aangetroffen moest de gemoederen waarschijnlijk tot bedaren brengen.
Momenteel vindt er binnen het GoGreen project (onderdeel work package 4 = green stabilization technologies) onderzoek plaats naar mogelijkheden voor preventie van zoutontwikkeling bij instabiel glas door interactie van glas met vocht te reduceren met behulp van een coating met meso-poreuze silica nanodeeltjes.

Notitie in glasobject uit de collectie van Paleis ’t Loo   FOTO M. Slager