Poškození skla Chemie a metodiky konzervování předmětů vyrobených z anorganických materiálů Masarykova univerzita Mgr. Romana Kozáková Obsah obrázku deštník, otevřít, kolo, motor Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] Obsah přednášky •Odolnost skla. •Příčiny poškození: a)Mechanické. b)Fyzikální. c)Chemické. d) • [USEMAP] Mechanická poškození •Mechanické poškození je nejčastější •Sklo je křehké •Sklo má vždy určité vnitřní pnutí, dané jeho výrobou • • Obsah obrázku osoba, muž, interiér, oblek Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] Vnitřní pnutí •Trvalé – nevychlazené případně chemicky nebo fyzikálně nehomogenní sklo (mezi horní a dolní chladicí teplotou nedojde k ideálnímu strukturnímu postavení molekul, hlavně u kombinace různých skel) •Přechodné – v důsledku mechanického namáhání respektive tepelného gradientu (např. při nevhodné rychlosti chlazení popraská výrobek během chlazení) • •Řízeným chlazením se většina pnutí odstraní •Při nevhodně zkombinovaných sklech či zatavených jiných materiálech nelze odstranit •U chybně vychlazených kusů pnutí zůstává a i minimální vryp může způsobit praskliny K vysvětlení: http://www.glassrevue.com/news.asp@nid=413&cid=6.html [USEMAP] Tvrzené sklo •Využití vnitřního pnutí • Obsah obrázku text, mapa Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku kreslení Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] Obsah obrázku interiér, stůl, vsedě, malé Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku trouba, vsedě, kuchyně, mikrovlnná trouba Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku vsedě Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku sníh, muž, kuchyně, lednička Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] Odběr vzorků - výstraha •Pozor na mechanické poškození při odebírání vzorků •Především u intaktních předmětů •Před odštípnutím vzorku je nutné naškrábnout místo zamýšleného lomu nebo vzorek odbrousit •Používají se diamantové nástroje (řezáky na sklo, kleště pro mozaikáře, diamantové vrtáky a kotoučky do mikrobrusky) Obsah obrázku hrníček, sklo, kontejner, stůl Popis byl vytvořen automaticky U tvrzeného skla není možné odebrat vzorek [USEMAP] Fyzikální poškození •Změny barevnosti – tzv. solarizace •Nejsou fatální, ale prakticky nevratné •Bezbarvé sklo se účinkem UV barví do fialova až hněda • Obsah obrázku stůl, hrníček, vsedě, sklo Popis byl vytvořen automaticky Pro zájemce •příměs písku - oxidy železa (Fe2+) barví intenzivně zeleno - modro •odbarvování skla pomocí MnO2 (barvicí forma Mn4+ a Mn2+ sv. oranžová) na výslednou sv. šedou •UV složka světla způsobuje, že redox rovnováha se posunuje k Mn3+ (barvící forma Mn3+ fialovo hnědá) •vratná reakce pomocí zahřátí – u historického skla nepoužitelné •Literatura: Fanderlík I.: Barvení skla, 2010 • [USEMAP] Chemická odolnost skla •= odolnost vůči korozi skla • •hlavní složka: SiO2 • •Na2O, K2O, CaO, BaO, jsou modifikátory, které mřížku skla „rozvolňují“ • •jejich přídavkem klesá teplota tavení • •ale také klesá chemická odolnost skla • [USEMAP] Rozvolnění struktury Křemen SiO2 SiO2 sklo K2O-SiO2 sklo ReCrystaline ReAmorphous [USEMAP] Faktory ovlivňující korozi skla •Chemické složení skla •Přítomnost H2O (roztok i vzdušná vlhkost) •Okolní podmínky (kolísání teploty, RH, pH, S/V- poměr plochy louženého materiálu k objemu loužícího média [cm-1]) •Postupné odstraňování vs. kumulování produktů koroze na povrchu •Doba působení (t) [USEMAP] Chemická odolnost skla [USEMAP] Mechanizmus koroze skla •Selektivní (inkongruentní) – louží se do roztoku rozdílnou rychlostí a na rozhraní vzniká látka odlišného chemického složení (loužení vícesložkových skel – alkálií do roztoku) •Vylouhování alkálií výměnou Na+ za H+ (H3O)+ •ΞSi-O-Na+(sklo) + H+(roztok) ↔ ΞSi-OH(sklo) + Na+(roztok) •Alkálie na povrchu reagují s vodou za vzniku vysoce koncentrovaných louhů, které napadají skelnou síť: •Na+(roztok) + OH- → NaOH •ΞSi-O-SiΞ + NaOH → ΞSi-O-Na + HO-Si Ξ •Nebo reagují s plyny: •Na+(roztok) + OH- + CO2 → NaHCO3 • •Celkové (kongruentní) – složky skla se louží do roztoku v poměru v jakém jsou v materiálu •Úplný rozklad povrchové vrstvy skla (rozpouštění) •ΞSi-O- + H2O ↔ ΞSi-OH + OH- •ΞSi-O-SiΞ + OH- ↔ ΞSi-O- + HO-SiΞ •V kyselém prostředí je tento děj relativně pomalý • Zpětná precipitace •Vznik Křemičitanů, uhličitanů, síranů,… [USEMAP] pH roztoků a prostředí •Neutrální a kyselé roztoky louhují z povrchu skla přednostně alkálie (korozní poškození není rozsáhlé pokud je oplach) •!!! Kromě HF, ta sklo koroduje výjimečně rychle (v koncentrované kompletní rozpuštění během minuty) •Organické kyseliny (mravenčí, citrónová, mléčná) působí na sklo velmi korozivně zejména v metabolitech plísní • •Silně alkalické roztoky (pH≥9) rozpouštějí sklo jako celek poměrně rychle (např. NaOH, NaHCO3, Na2CO3, K3PO4, fosforečnany) [USEMAP] Projevy koroze •Povrch skla matní •Významné vyloužení alkálií •Vytvořená SiO2 gelová vrstvička na vzduchu dehydratuje, což se projevuje běláním • [USEMAP] •Důlková koroze – převážně na archeologických okenních a vitrážových sklech, vznik prasklinek, od které se kruhovitě šíří (liší se chemickým složením - obsahují MnO a Fe2O3) • Obsah obrázku staré, vpředu, vsedě, cihla Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku láhev, vsedě, zelená, sklo Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] •Vytváření prasklinek které se stále rozšiřují a zanášejí částečkami prachu, zeminy, písku •Prokorodování skla do hloubky bez zachovaného jádra původního složení •Povrch zůstává zachován •Archeologická, především středověká draselná skla • Obsah obrázku fotka, velké, držení, voda Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] •Vrstvení skla do hloubky, postupná přeměna skla do jeho objemu Odlupování jednotlivých vrstev, zachované jádro původního materiálu Především renesanční draselná skla Obsah obrázku text, mapa Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] Okolní prostředí •Rozdílné pH, RH, teplota, přítomnost anorganických iontů, organických látek, proudění vody, S/V (poměr skleněného povrchu k objemu média) vede k rozdílné míře korozního poškození i u jednoho skleněného předmětu • [USEMAP] Koroze skla biologickými činiteli •Metabolity mikroorganizmů i exkrementy působí silně korozivně •Sklo samo o sobě obsahuje biologické prvky jako K2O, CaO, P2O5, stopy Fe a Mn..) •Významný je obsah nečistot z nálezového prostředí (u archeologie ze zeminy atd., dále prach, saze, pot z rukou) •Živná půda pro mikroorganizmy a plísně •Spolupůsobí „vhodná“ relativní vlhkost, teplota, nerovnosti povrchu • [USEMAP] Obsah obrázku dort, interiér, stůl, jídlo Popis byl vytvořen automaticky [USEMAP] Jak degradaci minimalizovat • •Mechanickou – rozbití - zabránit pádu, vibracím, jednostranným zdrojům tepla, chybnému odebírání vzorků •Biologickou - metabolity plísní produkující organické kyseliny - nevystavovat vlhkému prostředí a teplotě příznivé pro život plísní, prachu a používat rukavice •Chemickou – korozi - nevystavovat vodě, vlhkosti, výkyvům teploty (kondenzaci vody),exhalacím (obsah SO2, CO2), prachu…. •Fyzikální - změna barvy, posun oxidačního stupně barvící složky (Mn4+, Mn2+ →Mn3+) – nevystavovat UV složce světla [USEMAP] Děkuji za pozornost a více v Preventivní konzervaci [USEMAP]