Doença de vidro
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Composição química e decaimento
A doença do vidro é causada por uma falha inerente na composição química da fórmula de vidro original. O vidro contém três tipos de componentes: os formadores de rede estabelecem estrutura básica, os estabilizadores de rede tornam o vidro forte e resistente à água, e o fluxo diminui o ponto de fusão no qual o vidro pode ser formado. As formulações comuns de vidro podem incluir sílica (SiO2) como um ex -óxidos alcalinos como refrigerante (Na2O) ou potássio (K2O) para fluxo e óxidos de terra alcalina, como cal (CaO) para estabilizar.
Estruturalmente, o vidro é composto por uma rede de SiO4-tetraedrons. Além da rede, o antigo silício que estabelece sua principal estrutura, o vidro contém agentes modificadores de rede, como os íons alcalinos Na+ e K+ e os íons terrestres alcalinos Ca2+ e Mg2+. O vidro não possui uma estequiometria definida, mas a rede é flexível. Pode incorporar outros íons, dependendo de fatores como a composição principal e as condições de disparo do vidro. Isso faz com que quase todo o vidro seja quimicamente instável até certo ponto.
Diferenças de carga de elétrons de íons dentro da estrutura formam a base de sua ligação. Tanto a viscosidade quanto a temperatura da transição estão relacionadas à disponibilidade de ligações de oxigênio na composição do vidro. Os agentes modificadores tendem a diminuir o ponto de fusão da sílica. Conteúdo maior de SiO2 aumenta a acidez do vidro. Conteúdo superior de CaO, Na2O e K2O aumenta a basicidade. A estabilidade química do vidro diminui quando apenas Na2O e K2O são adicionados como fluxo, porque a ligação se torna mais fraca. A estabilidade química do vidro pode ser aumentada adicionando CaO, MGO, ZnO e Al2O3. Para ser estável, a composição do vidro deve equilibrar agentes de redução de temperatura com agentes estabilizadores.
A exposição de uma superfície de vidro à umidade, em solução ou da umidade na atmosfera, faz com que as reações químicas ocorram na e abaixo da superfície do vidro. A troca de íons metálicos alcalinos (de dentro do vidro) e íons de hidrogênio (de fora) pode causar alterações químicas e estruturais no vidro. Quando os cátions metálicos alcalinos na camada próxima à superfície são substituídos por íons menores de hidrogênio, as diferenças estruturais entre a camada superficial afetada e as camadas inferiores não afetadas do vidro causam aumento da tensão de tração, o que por sua vez pode causar rachaduras.
A probabilidade de degradação devido à doença de vidro depende da quantidade e proporção de compostos alcalinos misturados com sílica e das condições circundantes. O óxido inadequado de cálcio faz com que os alcalinos no vidro permaneçam solúveis em água em um baixo nível de umidade. A exposição a níveis mais altos de umidade relativa durante o armazenamento ou exibição faz com que os alcalinos hidratem e lixema do vidro. Mudanças repetidas na umidade podem ser particularmente prejudiciais. É importante perceber que qualquer objeto de vidro pode se deteriorar se for exposto a condições ambientais inadequadas. Itens de cristal, vidro histórico ou família preciosos nunca devem ser expostos às altas temperaturas e pressão da água de uma máquina de lavar louça.
Análise de raios X dispersivos de energia (EDXA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de massa de íons secundários (SIMS) podem ser usados para estudar reações de troca em diferentes tipos de vidro. Ao quantificar e estudar a estrutura química e as reações na camada próxima da superfície, os mecanismos de doença de vidro podem ser melhor compreendidos. A medição do pH das superfícies de vidro é particularmente importante se os objetos de vidro tiverem uma superfície fosca ou tiverem sido expostos a caulim ou outras substâncias. No caso de objetos extremamente pequenos, como contas de vidro, a medição de pH pode ser necessária para determinar se os sais alcalinos estão presentes e as alterações no vidro estão ocorrendo.
Estágios de deterioração
Os processos envolvidos na doença de vidro podem reduzir a transparência do vidro ou até ameaçar a integridade da estrutura. A doença de vidro causa uma desintegração complexa do vidro que pode ser identificada através de uma variedade de sintomas, incluindo choro, chavrencia, espalhamento, rachaduras e fragmentação.
Exemplo
A descrição a seguir de contas de vidro de um objeto na coleção do Museu Britânico ilustra efetivamente a gama de sintomas que podem ocorrer com doenças de vidro:
"Dois fatores indicaram que a deterioração foi o resultado do fenômeno comumente chamado de 'doença de vidro'; primeiro, os danos foram limitados a contas de uma cor particular (amarelo pálido) e segundo sinais visíveis de todos os vários estágios da doença de vidro da doença estavam presentes nessas contas. Isso incluía a presença de pequenos cristais brancos na superfície da maioria das contas amarelas pálidas e uma fina rede de rachaduras uniformes ou 'estridente' atravessando a superfície de 55 das 69 contas. Esse estridente parecia ser mais prevalente Ao redor dos orifícios do cordão. Um total de 32 contas tinham áreas de espalhamento ou estridente avançado, onde rachaduras se estenderam ainda mais na estrutura de vidro ... muitas tinham áreas que já haviam espalhado e os fragmentos perdidos. As rachaduras verticais que se estendiam através do vidro foram Presente em 37 contas e quatro contas foram destacadas devido à fragmentação completa ".
Estágio um
O estágio inicial da doença de vidro ocorre quando a umidade faz com que os álcalis sejam lixiviados do vidro. Isso se torna aparente quando os depósitos alcalinos higroscópicos no vidro dão uma aparência nublada ou nebulosa. Isso pode ocorrer dentro de apenas cinco a 10 anos da fabricação do vidro. O vidro pode parecer escorregadio ou viscoso e minúsculos gotículas, ou choro, pode ser visto em alta umidade (acima de 55%). O alcalino hidratado pode formar cristais finos na superfície do vidro em baixa umidade relativa (abaixo de 40%).
Nesta fase, pode ser possível lavar suavemente o vidro e remover o álcali da superfície. Isso ajudará a estabilizar o vidro, reduzindo o pH da superfície e removendo poeira, sujeira e componentes higroscópicos que atraem mais umidade.
Estágio dois
Se os álcalis se acumularem devido à troca de íons e permanecer na superfície do vidro, o processo de decaimento acelerará. A presença de íons de sódio ou potássio no acúmulo de álcalis aumentará o pH na superfície do vidro, fazendo com que ele se torne básico. Isso dissolverá a sílica do vidro, além de liberar mais íons alcalinos.
A nebulosidade vista no vidro pode não desaparecer completamente quando lavada e seca. Quando examinados de perto em um ângulo com uma luz baixa, rachaduras finas como minúsculas linhas prateadas ou raios cintilantes podem ser visíveis. Um microscópio pode confirmar a presença de rachaduras. As rachaduras são causadas pela perda de álcalis, que deixa lacunas microscópicas na estrutura do vidro.
Estágio três
Como quantidades mais altas de lixiviação alcalina das rachaduras de vidro provavelmente se tornarão mais profundas. Cratcling é uma rede distinta de rachaduras finas no vidro que é visível a olho nu. Em alguns casos, a loucura pode obter uma aparência mais uniforme. No entanto, o estridente pode não ser uniforme devido à criação de micro-climates no vidro.
Estágio quatro
As rachaduras distintas podem aparecer na superfície do vidro e o material da superfície pode laminar ou chip, um processo referido como espalhamento.
Estágio cinco
No estágio de deterioração mais grave, a integridade estrutural do vidro foi perdida e o vidro pode se separar em pedaços.
Prevalência
Uma pesquisa com objetos de vidro no Museu Victoria e Albert, em Londres, em 1992, descobriu que mais de 1 em cada 10 objetos da coleção foram afetados por variando, variando de veneziano do século XVI ao vidro escandinavo do século XX. O vidro veneziano é particularmente suscetível porque os artesãos minimizavam o uso do limão, para deixar o vidro o mais claro possível. As obras dos fabricantes de vidro modernos que experimentam suas fórmulas de vidro, como o Ettore SottSass, também podem estar em alto risco de danos.
Museus como o Museu Nacional do Índio Americano podem achar a doença de vidro uma questão de grande importância, porque muitos dos materiais culturais nativos americanos em suas coleções incorporam contas de vidro. Pequenas esferas de vidro ornamentais eram frequentemente feitas baratas, usando receitas com uma alta proporção de fluxo / sílica. Isso os torna mais suscetíveis a doenças de vidro. Blues, vermelhos e pretos são frequentemente afetados por doenças de vidro. A combinação de contas de vidro com outros materiais (cordame, tecido, couro, metal, osso, corantes de superfície, substâncias cerimoniais e caulim) complica a deterioração e conservação de objetos etnográficos.
Conservação
No estágio mais antigo da doença de vidro, pode ser possível lavar o vidro para remover a superfície álcali. O Corning Museum of Glass recomenda lavagem com água da torneira (morna, não quente) e um detergente de conservação leve (não iônico). Isso deve ser seguido por lavagem com água desionizada ou destilada e secagem cuidadosa para remover a umidade. A lavagem cuidadosa pode remover os depósitos de superfície, restaurar a aparência de clareza no vidro e ajudar a diminuir mais a deterioração. O etanol também foi sugerido para limpeza, principalmente para contas de vidro, dependendo dos materiais circundantes que podem ser afetados.
Mais uma vez que ocorreram danos graves, ele não pode ser revertido. O controle climático da umidade e da temperatura é uma possível intervenção. Como os resultaram nos resultados da reação dos componentes do vidro com vapor de água, controlar a umidade e a temperatura pode retardar sua ocorrência. No Museu de Vidro Corning, os itens da coleção são mantidos em níveis estáveis de umidade relativa, entre 40 e 55 %. Os ventiladores podem ser usados dentro de um caso para incentivar o movimento do ar e minimizar a adsorção de umidade na superfície do vidro. É mais provável que a deterioração ocorra em áreas com fluxo de ar restrito, que permitem que a umidade permaneça no vidro. Métodos químicos para retardar as taxas de corrosão e as superfícies estabilizadoras estão sendo investigadas.
Quando um objeto composto contém uma variedade de materiais, um dos quais é vidro doente, as considerações envolvidas na conservação e na exibição do objeto se tornam mais complicadas. Por exemplo, o Museu Britânico optou por conservar e exibir um avental xamânico da Sibéria feito de couro, vidro e outros materiais. Eles pesavam a probabilidade de que isso decairia mais rapidamente se mostrado contra a conveniência de tornar um objeto único visível e a inevitabilidade de sua eventual degradação. "Sua conservação e exibição garantem que o acesso a esse objeto bonito e único seja maximizado antes que as contas amarelas pálidas, intrínsecas ao objeto, sejam inevitavelmente perdidas além do reparo".