Les voyages du verre - En savoir plus

Altération et conservation du verre

Le verre est considéré à tort comme un matériau stable ne présentant que peu de problèmes de conservation, ce qui ne s'avère pas toujours vrai. La preuve en est :

  • la place marginale du verre dans les découvertes archéologiques : il est retrouvé souvent en phase terminale d'altération, désagrégé, déstructuré ;
  • la sensibilité des vitraux aux pollutions urbaines ;
  • la réaction du verre face aux changements brutaux de milieu au sein même des musées.

Il n'est pas seulement mécaniquement fragile, cassant au moindre choc y compris ceux provoqués par des différences de température chaud/froid, mais comme tout matériau créé par l'homme, il aura tendance au cours du temps à retrouver sa forme d'origine, donc à se décomposer. Ses caractéristiques physico-chimiques liées à sa composition et aux méthodes de fabrication, son environnement (variations de températures, hygrométrie, polluants, lumière, facteurs biologiques) influent sur la vitesse de dégradation.

1 - Composition du verre

Le verre est composé de trois principaux ingrédients :

  • la silice (68 à 74%), élément formateur, squelette de la masse vitreuse, est le vitrifiant.
  • L'oxyde de sodium ou soude (12 à 22%) et/ou l'oxyde de potassium (1% au minimum) permettent d'abaisser le point de fusion et contribuent à augmenter la plasticité à chaud. Ce sont les fondants.
  • La chaux (5 à 14%), calcaire pulvérulent joue un rôle de stabilisant et évite la cristallisation au refroidissement.

Des subtiles proportions entre ces trois ingrédients, vont dépendre en grande partie les caractéristiques d'un verre. On obtient par fusion à 1400 - 1500°C une masse visqueuse, amorphe, homogène et transparente, le verre.

En fonction des objectifs de fabrication, on peut transformer les propriétés physiques du verre :

  • L'alumine accroît la dureté superficielle du verre.
  • Les carbonates favorisent l'homogénéisation du verre fondu.
  • Les nombreux colorants, tel l'oxyde de fer, donnent la coloration verte du verre.
  • Le recuit obtenu vers 600°C confère une meilleure résistance mécanique mais s'il est mal conduit, le verre à contrario se brisera plus facilement.
  • La trempe, refroidissement brutal, lui octroie une meilleure résistance à la rupture et une importante dureté superficielle. Les verres dits incassables sont ainsi obtenus en trempant le verre suffisamment chaud dans un bain d'huile ou de graisse fondue entre 60 et 120°C.
  • Le polissage, passage à la flamme, permet d'obtenir une surface polie et résistante, exempte de fissure.
  • La vaporisation dans le four provoque l'évaporation en surface d'oxyde de sodium, augmentant ainsi la durabilité.
  • Le passage à l'acide (verres sodocalciques, borosilicates (pyrex)) forme en surface une mince couche de silice très résistante et homogène assurant un beau poli.

2- Altération du verre

Verres malades du crizzling
Verre malade du crizzling

Verres malades du crizzling
Le crizzling est une maladie du verre qui se traduit par un changement de couleur (le verre passe du rose au bleu) puis par une décomposition. On observe des microfissurations qui à terme peuvent provoquer la désintégration totale de l'objet.

2.1 Facteurs internes

Les caractéristiques physico-chimiques du verre (proportions erronées des constituants) et les phases de fabrication mal conduites peuvent provoquer son altération qui sera accélérée ou déclenchée par les facteurs externes.

2.2 Facteurs externes

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, le verre n'est pas un matériau inerte, il réagit à son environnement :

  • L'eau et les variations d'humidité : le verre absorbe plus ou moins l'eau à sa surface et avec elle vont pénétrer :
    • des acides entraînant des transformations chimiques, le lessivage des cations K+, Na+ puis Ca²+ et leur remplacement par des sels tels qu'hydroxydes, carbonates et sulfates attaquant la surface du verre plus ou moins profondément en fonction de la circulation de l'eau ;
    • des bases provoquent la dislocation du verre en s'attaquant au squelette siliceux, la présence d'acides accélérant ce processus.
    • Ces attaques entraînent progressivement :
    • une perte de brillance (« verre nuagé ») : le verre semble terni ;
    • l'apparition de l'irisation provoquée par la modification de la propagation de la lumière à travers une surface qui n'est plus isotrope : apparition de couleur bleue et violette par réflexion et orangée par transmission ;
    • l'apparition de croûtes d'altération dans les verres archéologiques ;
    • la transpiration liée à des défauts de proportion lors de la fabrication de la pâte avec un pourcentage alcalin trop élevé (plus de 20%) et un pourcentage alcalino-terreux trop faible (moins de 5%). La surface du verre est moite et embuée, des gouttelettes apparaissent. Lorsqu'au XVIIe siècle, les maîtres verriers cherchent à obtenir du cristal, leur tâtonnement aboutit à ces imperfections préjudiciables à la conservation de ces verres ;
    • le « crizzling » dont la cause est en partie identique mais plus complexe :
      • phénomène de rétraction provoqué par une modification chimique des cations K+ remplacés par des protons H+ plus petits,
      • micro fissuration du squelette siliceux provoqué par une attaque alcaline en profondeur.
      • Des modifications d'humidité provoquent ainsi des phases de retrait et gonflement conduisant à la destruction du verre en plusieurs étapes :
      • perte de transparence et modification de couleur du rose pâle au rose violacé prononcé ou jaune en présence d'arsenic mélangé à de l'oxyde de cérium dans la pâte, jaune ambré en présence de sélénium.
        Ces couleurs peuvent être confondues avec des teintes de fabrication et non comme la première phase d'une grave maladie ;
      • puis le verre se fissure comme un mille feuilles.
  • Les gaz, notamment l'anhydride sulfureux (SO2) et le dioxyde de carbone (CO2). En présence d'eau et d'oxygène, ils acidifient les verres tout en formant des sels identifiables par les dépôts blanchâtres (formation de gypse et/ou de syngénite). Le verre devient opaque. Ce phénomène est très visible sur les vitraux plus exposés à la pollution urbaine.
  • La poussière favorise le développement d'un milieu humide et par voie de conséquence des micro-organismes.
  • Les micro-organismes, bactéries, algues, lichens, champignons, ne s'attaquent au verre qu'en présence d'humidité, de poussière, de matières grasses qui constituent un milieu nutritif. Ils contribuent à une attaque de la masse vitreuse (action acide ou basique).
  • La lumière provoque une altération accélérée sur les verres malades par l'augmentation de la température due aux rayonnements infrarouges émis par le soleil ou les lampes à incandescence.
  • Le rôle de la température et du degré hygrométrique est essentiel car ils servent de « catalyseurs » aux autres réactions.

3 - Conservation préventive du verre

Pour conserver le verre dans des conditions optimales, il faut contrôler son environnement en maintenant :

  • le verre hors poussière,
  • une intensité lumineuse inférieure ou égale à 150 lux,
  • un rayonnement U.V. maximal de 75µW/Lm sur un verre photo-oxydé,
  • une température entre 18 et 20°C,
  • une humidité relative entre 45 et 50% et pour les verres malades l'abaisser à 42% et éviter tout choc thermo-hygrométrique. Toute trace d'humidité sera retirée avec un peu d'alcool.

Les manipulations constituent un moment à risque :

  • porter des gants ou dégraisser les mains,
  • déplacer un seul objet à la fois,
  • le porter par la panse et non par les anses,
  • placer un support et des cales sur les pièces très fragiles,
  • éviter les vibrations (pas de stockage dans du mobilier mobile, lors des transports, utiliser des mousses et bloquer tout mouvement…).

Pour les verres malades, l'intervention d'un conservateur restaurateur est indispensable car en fonction de la maladie, les remèdes vont différer de la non intervention à la consolidation. Les matériaux utilisés, colles ou produits de comblement, devront s'adapter aux propriétés physico-chimiques et optiques du verre à traiter. Ils devront être légers, neutres, réversibles dans la mesure du possible, transparents (en ajustant l'indice de réfraction qui varie selon la composition et l'altération de 1,49 à 1,59, la différence entre le produit et le verre ne devant pas être inférieure à 0,03 pour rester invisible à l'œil).

Marie-Dominique Parchas

 

Pour en savoir plus, consultez l'article de Martine Bailly, « le verre » pp. 120 à 162 dans La conservation en archéologie, Berducou Marie, Masson, 1990, 469 p.