ガラス病
風化した表面の変色、ひび割れ、剥がれが見られるローマガラスの花瓶
ガラス病の入ったボトル

ガラス病は、病気ガラスまたは ガラス疾患とも呼ばれ、ガラスの劣化プロセスであり、滲出、ひび割れ、剥離、ひび割れ、断片化を引き起こす可能性があります。[ 1 ] [ 2 ]ガラス病は、元のガラス配合 の化学組成の固有の不安定性によって引き起こされます。[ 3 ]特定のガラスの特性は、その組成に含まれるシリカ、アルカリ、アルカリ土類 金属の種類と割合によって異なります。 [ 4 ] 一度発生した損傷は不可逆的ですが、周囲の温度、湿度、空気の流れを調整する環境制御によって、劣化プロセスを遅らせることができます。

化学組成と崩壊

ガラス病は、ガラス本来の化学組成に固有の欠陥があることによって引き起こされます。[ 3 ] ガラスには3種類の成分が含まれています。ネットワーク形成剤は 基本構造を確立し、ネットワーク安定剤はガラスを強く耐水性にし、フラックスはガラスを形成できる融点を下げます。[ 5 ] ガラスの一般的な配合には、形成剤としてシリカ（SiO2 ） 、フラックスとしてソーダ（Na2O ）やカリ（K2O ）などのアルカリ酸化物、安定化剤として石灰（CaO）などのアルカリ土類酸化物が含まれます。[ 4 ] [ 5 ]

ガラスは構造的にSiO 4四面体のネットワークで構成されています。ネットワークを構成するケイ素が主構造を形成していますが、ガラスにはネットワーク修飾剤、例えばアルカリイオンのNa +およびK +、アルカリ土類イオンのCa 2+およびMg 2+などが含まれています。ガラスには明確な化学量論はなく、ネットワークは柔軟です。ガラスの主組成や焼成条件などの要因に応じて、他のイオンを取り込むことができます。[ 6 ]このため、ほとんどすべてのガラスはある程度化学的に不安定です。[ 7 ]

構造内のイオンの電子電荷の差が、その結合の基礎を形成します。粘度と転移温度はどちらも、ガラスの組成における酸素結合の利用可能性に関連しています。改質剤はシリカの融点を下げる傾向があります。SiO 2の含有量が多いほど、ガラスの酸性度が高くなります。CaO、Na 2 O、K 2 Oの含有量が多いほど、塩基性が高くなります。[ 6 ]フラックスとして Na 2 OとK 2 Oのみを添加すると、結合が弱くなるため、ガラスの化学的安定性が低下します。CaO、MgO、ZnO、Al 2 O 3を添加することで、ガラスの化学的安定性を高めることができます。ガラスの組成を安定させるには、温度低下剤と安定剤のバランスをとる必要があります。[ 6 ]

ガラス表面が溶液中の水分または大気中の湿気にさらされると、ガラス表面上および表面下で化学反応が起こります。ガラス内部のアルカリ金属イオンと外部の水素イオンの交換により、ガラスの化学的・構造的変化が引き起こされます。表面近傍層のアルカリ金属陽イオンがより小さな水素イオンに置換されると、影響を受けた表面層と影響を受けていない下層ガラスの構造的差異により引張応力が増加し、ひび割れが生じる可能性があります。[ 7 ] [ 8 ]

ガラス病による劣化の可能性は、シリカと混合されたアルカリ化合物の量と割合、および周囲の条件によって異なります。[ 3 ]酸化カルシウムが 不十分な場合、ガラス内のアルカリは低湿度でも水溶性のままになります。保管または展示中に相対湿度が高い場所にさらされると、アルカリが水和してガラスから浸出します。湿度の繰り返しの変化は特に有害となる可能性があります。ガラス製品は、不適切な環境条件にさらされると劣化する可能性があります。[ 9 ]クリスタルガラス、歴史的なガラス、または大切な家族の品々は、食器洗い機の高温と水圧にさらさないでください。[ 10 ] [ 11 ]

エネルギー分散型X線分析（EDXA）[ 1 ] [ 8 ] 、走査型電子顕微鏡（SEM）、二次イオン質量分析（SIMS）は、様々な種類のガラスにおける交換反応の研究に使用できます。表面近傍層の化学構造と反応を定量化し研究することで、ガラス病のメカニズムをより深く理解することができます。[ 7 ] ガラス表面のpH測定は、ガラスがマットな表面をしている場合、またはカオリンなどの物質にさらされている場合は特に重要です。ガラスビーズのような非常に小さな物体の場合は、アルカリ塩が存在し、ガラスに変化が生じているかどうかを判断するためにpH測定が必要になる場合があります。[ 9 ] [ 12 ]

劣化の段階

ガラス病は、ガラスの透明性を低下させたり、構造物の健全性を脅かしたりする恐れがあります。ガラス病は、ガラスの複雑な崩壊を引き起こし、浸出、ひび割れ、剥離、ひび割れ、破片化など、様々な症状で識別できます。[ 3 ]

例

大英博物館のコレクションにあるガラスビーズに関する以下の説明は、ガラス病で発生する可能性のあるさまざまな症状を効果的に示しています。

劣化は、一般的に「ガラス病」と呼ばれる現象によるものであることを示唆する2つの要因があった。第一に、損傷は特定の色（淡黄色）のビーズに限定されていたこと、第二に、これらのビーズにはガラス病の様々な段階の目に見える兆候が見られたことである。これには、ほとんどの淡黄色ビーズの表面に小さな白い結晶が存在し、69個のビーズのうち55個の表面に均一な亀裂、すなわち「クリズリング」の微細な網目が横切っていたことが含まれる。このクリズリングはビーズの穴の周囲でより顕著に見られた。合計32個のビーズには、亀裂がガラス構造のさらに奥まで広がった、剥離または進行したクリズリングの領域があった…多くのビーズではすでに剥離し、破片が失われていた。ガラスを貫通する垂直の亀裂が37個のビーズに見られ、4個のビーズは完全に破砕されて剥がれ落ちていた。[ 1 ]

ステージ1

ガラス病の初期段階は、湿気によってガラスからアルカリが浸出することで発生します。吸湿性のアルカリがガラスに沈着し、曇りや曇りの外観になることで、この症状が明らかになります。[ 7 ] [ 13 ] これは、ガラスの製造後5年から10年以内に発生する可能性があります。ガラスは滑りやすく、ぬるぬるした感触になることがあります。[ 10 ] また、高湿度（55%以上）では、小さな水滴、つまり滲出が見られることがあります。[ 14 ] 相対湿度が低い（40%未満）と、水和したアルカリはガラスの表面に微細な結晶を形成することがあります。[ 4 ]

この段階では、ガラスを優しく洗浄して表面のアルカリを除去することが可能です。[ 14 ] これにより、表面のpH値が下がり、ほこりや汚れ、さらに水分を吸着する吸湿性成分が除去され、ガラスが安定します。[ 9 ]

ステージ2

イオン交換によってアルカリが蓄積し、ガラス表面に残留すると、腐食が加速します。蓄積したアルカリに含まれるナトリウムイオンやカリウムイオンは、ガラス表面のpH値を上昇させ、アルカリ性に傾きます。これにより、ガラスからシリカが溶解し、より多くのアルカリイオンが放出されます。[ 10 ] [ 7 ]

ガラスに見られる曇りは、洗浄して乾燥させても完全には消えない場合があります。暗い場所で斜めからじっくり観察すると、銀色の細い線やきらめく光線のような微細なひび割れが見える場合があります。[ 13 ]顕微鏡でひび割れの有無を確認できます。ひび割れはアルカリの損失によって発生し、ガラスの構造に微細な隙間が生じます。[ 14 ]

ステージ3

ガラスからのアルカリ溶出量が多いほど、ひび割れは深くなる傾向があります。クリズリングとは、ガラスに微細なひび割れが網目状に広がる現象で、肉眼でも確認できます。[ 3 ] [ 15 ] 場合によっては、ひび割れがより均一な外観になることもあります。[ 13 ] しかし、ガラス上に微気候が形成されるため、クリズリングは均一ではない場合があります。[ 14 ]

ステージ4

ガラスの表面にはっきりとしたひび割れが現れたり、表面の材料が剥がれたり欠けたりすることがあります。この現象はスポーリングと呼ばれます。[ 14 ] [ 13 ]

ステージ5

最も深刻な劣化段階では、ガラスの構造的完全性が失われ、ガラスが破片に分離することがあります。[ 14 ]

有病率

1992年にロンドンのヴィクトリア・アンド・アルバート博物館で行われたガラス製品の調査では、16世紀のヴェネツィアガラスから20世紀のスカンジナビアガラスに至るまで、所蔵品の10点に1点以上がクリズリングの影響を受けていたことが判明しました。[ 3 ] [ 16 ]ヴェネツィアガラスは、職人がガラスを可能な限り透明にするために石灰の使用を最小限に抑えたため、特に影響を受けやすいとされています。エットーレ・ソットサスのように、ガラスの配合を実験的に変化させた現代のガラス職人の作品も、損傷のリスクが高い場合があります。[ 10 ]

国立アメリカインディアン博物館のような博物館は、所蔵するネイティブアメリカンの文化資料の多くにガラスビーズが含まれているため、ガラス病を非常に重要な問題と捉えている可能性がある。[ 9 ] [ 17 ] 小さな装飾用のガラスビーズは、シリカに対するフラックスの比率が高い製法で安価に作られることが多かった。そのため、ガラス病の影響を受けやすくなっている。青、赤、黒はガラス病の影響を受けやすい。ガラスビーズと他の素材（紐、布地、皮革、金属、骨、表面着色剤、儀式用の物質、カオリン）の組み合わせは、民族誌資料の劣化と保存を複雑にする。[ 12 ]

保全

ガラス病の初期段階では、ガラスを洗浄して表面のアルカリを除去することが可能な場合があります。コーニングガラス博物館は、水道水（熱湯ではなくぬるま湯[ 18 ]）と低刺激性（非イオン性[ 18 ]）の保存用洗剤で洗浄することを推奨しています。その後、脱イオン水または蒸留水ですすぎ、水分を取り除くために丁寧に乾燥させます。丁寧に洗浄することで、表面の堆積物を取り除き、ガラスの透明感を取り戻し、劣化を遅らせることができます。[ 19 ] [ 18 ]また、影響を受ける可能性のある周囲の材料によっては、特にガラスビーズの洗浄にエタノールを使用することが推奨されています。[ 9 ]

一度深刻な損傷が発生すると、元に戻すことはできません。湿度と温度の環境制御が介入策の1つとなります。クリズリングはガラスの成分と水蒸気の反応で発生するため、湿度と温度を制御することで発生を遅らせることができます。[ 3 ]コーニングガラス博物館では、収蔵品は40～55%の相対湿度で安定して保たれています。[ 10 ] ケース内にファンを設置することで空気の流れを良くし、ガラス表面への水分の吸着を最小限に抑えることができます。空気の流れが制限され、水分がガラス上に残りやすい場所では、劣化が進行しやすくなります。[ 14 ]腐食速度を遅らせ、表面を安定させる化学的方法が研究されています。[ 4 ]

複合作品が様々な素材で構成され、その一つが劣化したガラスである場合、作品の保存と展示に関する考慮事項はより複雑になります。例えば、大英博物館は、革、ガラス、その他の素材で作られたシベリアのシャーマンのエプロンを保存・展示することを選択しました。彼らは、展示した場合の劣化の早まりと、このユニークな作品を目に見える形で公開することの望ましさ、そして最終的な劣化の必然性を比較検討しました。「この保存と展示により、作品本来の特徴である淡黄色のビーズが修復不可能なほど失われる前に、この美しくユニークな作品へのアクセスを最大限に確保することができます。」[ 1 ]

参考文献

  1. ^ a b c d Swift, Rachel; Meek, Andrew S.; Rode, Nicole; Komlosy, Anouska (2012). 「ガラス病を患う放射性シャーマニクエプロン」(PDF) .大英博物館技術研究紀要. 6 : 25–32 . 2018年4月20日閲覧。
  2. ^ Kunicki-Goldfinger, Jerzy J. (2008). 「不安定な歴史的ガラス：症状、原因、メカニズム、そして保存」 Reviews in Conservation . 9 : 47–60 . 2018年9月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年4月19日閲覧。
  3. ^ a b c d e f gコナー、スティーブ（1992年10月11日）「博物館、ガラスを損傷させる病気の蔓延防止に尽力：展示品を粉々にする病気への対策に化学者が活用」インディペンデント紙。 2018年4月19日閲覧。
  4. ^ a b c dホッグ、サイモン、マクフェイル、デイビッド、オークリー、ビクトリア、ロジャース、フィリップ (1998). 「クラッキング・クリズリング - 8年間の共同研究」 .コンサベーション・ジャーナル(29) . 2018年4月19日閲覧。
  5. ^ a bキャンスラー、クレイ（2017年）「古代からアール・ヌーヴォーへ」蒸留研究3 （ 2）：24-25。
  6. ^ a b c Gradmann, Rena (2016).イスラムの歴史的釉薬の分析と代替釉の開発. w: Julius Maximilian University of Würzburg . 2018年4月20日閲覧。
  7. ^ a b c d eオークリー、ヴィクトリア、ロジャース、フィリップ、マクフェイル、アマク、アフィ（1992年4月）。「博物館環境における容器ガラスの劣化：表面分析による定量的研究」コンサベーション・ジャーナル（3） 。 2018年4月21日閲覧。
  8. ^ a b「20年前 - クリズリングの調査」 Chemistry World 2012年10月3日. 2018年4月22日閲覧。
  9. ^ a b c d e O'Hern, Robin; McHugh, Kelly (2014). 「赤、青、そして傷だらけ：ビーズのガラス病の状態変化と洗浄の評価」（PDF） . Objects Specialty Group Postprints . Twenty– One: 205– 228. 2018年4月22日閲覧。
  10. ^ a b c d eレイドマン、ジェニ（2002年5月13日）「ガラス病の治療法を探る」ザ・ブレード。 2018年4月20日閲覧。
  11. ^ 「ガラスのお手入れ」ヴィクトリア＆アルバート博物館。 2018年4月22日閲覧。
  12. ^ a b Lovell, Adam (2006年7月18日). GLASS BEAD DETERIORATION OF ETHNOGRAPHIC OBJECTS: INDENTIFICATION, PREVENTION, AND TREATMENT (PDF) . Pleasant Hill, CA: John F. Kennedy University. 2016年3月4日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2018年4月22日閲覧。
  13. ^ a b c d「Crizzling」コーニングガラス美術館. 2012年4月26日. 2012年4月26日閲覧。
  14. ^ a b c d e f gクーブ、スティーブン（2006年）『ガラス製品の保存と管理』ニューヨーク：アーキタイプ出版。ISBN 1-904982-08-5。
  15. ^ Brill, Robert H. ( 1975). 「Crizzling – a problem in glass conservative」（PDF） . Journal of Glass Studies . 20 : 121–131 . 2018年4月20日閲覧。
  16. ^ Jordan, Fi; Oakley, Victoria (2005). 「明確な答えを求めて：エキシビション・ロードのパートナーシップ」 . Conservation Journal (50) . 2018年4月22日閲覧。
  17. ^オーハーン、ロビン、マクヒュー、ケリー (2013). 「ネイティブアメリカンの遺物に付着した不安定なガラスビーズの劣化と保存」(PDF) .ビーズフォーラム. 63. 2018年4月22日閲覧.
  18. ^ a b cニュートン、ロイ、デイヴィソン、サンドラ (1996). 『ガラスの保存』 オックスフォード: バターワース・ハイネマン. pp.  207– 209. ISBN 0750624485。
  19. ^ 「ガラスの洗浄」コーニングガラス美術館、2011年12月9日。

さらに読む

  • アペルバウム、バーバラ（1991年）『コレクションの環境保護ガイド』サウンドビュー・プレス、ISBN 0-932087-16-7。
  • ニュートン、ロイ、デイヴィソン、サンドラ (1996). 『ガラスの保存』 オックスフォード: バターワース・ハイネマン. ISBN 0750624485。
  • クーブ、スティーブン・P. (2006). 『ガラス製品の保存と管理』ロンドン：アーキタイプ. ISBN 1904982085。
  • ウィキメディア・コモンズのグラス病関連メディア
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