LAB-GLASS

LAB-GLASS : LABoratory for stained GLASS elaboration / Dispositif pour l'élaboration de verre de vitraux
Coordinateur : Aurélie Verney-Carron
Collaboration : Claudine Loisel (Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques)
Financement : DIM Oxymore (Région Ile de France) – UPEC (Université Paris-Est Créteil) (2012)

 

Un des thèmes de recherche du LISA est l'étude de l'impact de la pollution de l'air et du climat sur l'altération et la durabilité des matériaux du patrimoine, et en particulier des verres de vitraux. L'objectif est de comprendre les mécanismes d'altération, de déterminer les cinétiques associées et d'implémenter des modèles capables de rendre compte de l'histoire de l'altération des vitraux depuis l'époque médiévale, mais également de prédire leur comportement dans le futur. Dans ce but, une démarche, à la fois transversale et réaliste, reposant sur des campagnes d'exposition in situ de vitraux en conditions atmosphériques réelles, sur des expériences au laboratoire (en cellules de dissolution ou en chambre environnementale) et sur le développement de modèles a été développée.

Les expériences sur les vitraux nécessitent de disposer d'échantillons non altérés, en quantité suffisante et de composition homogène et reproductible. Dans ce but, des verres, dits modèles car similaires aux vitraux anciens, doivent être synthétisés. Grâce au financement du DIM Oxymore (66%) et de l'Université Paris-Est Créteil (34%), le LISA est désormais équipé d'un four à haute température (cf. photo) et des équipements associés (broyeur pour homogénéiser les verres avant recuisson, instruments de manipulation et de sécurité, creusets en Pt-Au, en alumine et en graphite).

 

Grâce à cet équipement, plusieurs axes de recherche sont en cours de développement :

 

Etude de l'influence de la variabilité compositionnelle sur la durabilité chimique des vitraux

 

Les vitraux sont très répandus depuis l'époque médiévale. Cependant, leur composition chimique a non seulement évolué au cours du temps, mais elle peut aussi varier au sein d'un même verre de vitrail (du fait des conditions d'élaboration). De manière générale, les vitraux sont de nature silico-calco-potassique ou sodique (ou intermédiaire) et leur teneur en SiO2 est comprise entre 45 et 70 % (massique). Ces différences s'expliquent par les sources de matières premières (natron, cendres de plantes continentales ou marines) et se révèlent très importantes dans la mesure où la teneur en SiO2 et en éléments modificateurs (K, Na, Ca...) (degré de dépolymérisation) influence fortement les cinétiques d'altération du verre. Afin de pouvoir étudier les effets de cette variabilité de composition, il est important de pouvoir élaborer différents types de vitraux pour réaliser nos expériences.
Ce travail fait l'objet d'une collaboration avec le LRMH (Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques) depuis plusieurs années.

 

Compréhension du rôle du phosphore sur l'altération des vitraux

La démarche mise en œuvre jusqu'à présent a plutôt consisté à fabriquer des vitraux modèles de composition simplifiée pour étudier spécifiquement le rôle de chaque élément et limiter les interactions entre eux. Or, des études sur les vitraux anciens ont mis en évidence le rôle particulier du phosphore. En effet, cet élément précipite facilement sous forme de phosphates de Ca au sein des couches d'altération et peut ainsi participer à la formation et au détachement d'écailles. Pour étudier de manière poussée le rôle joué par cet élément, il est nécessaire d'élaborer des séries de verres avec des teneurs variables en phosphore puis de mesurer les vitesses d'altération et caractériser la morphologie des produits d'altération pour chacun d'entre eux.
Ce travail fait l'objet d'une collaboration avec le LRMH (Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques) et le LGE (Laboratoire Géomatériaux et Environnement, Université Paris-Est Marne la Vallée).

 

labglass