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- 1.4 Prozessanalytik (1)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (1)
- 1.8 Umweltanalytik (1)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (1)
Eingeladener Vortrag
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It has been shown that tetraethoxysilane-derived precursors are suitable solutions for impregnating pine sapwood to improve its dimensional stability. Tailored sol–gel syntheses result in precursors with nano-scaled silica species which are able to penetrate into the cell walls of wood. The physical fixation of those species inside the cell walls was verified by ESEM/EDX investigations. There is evidence that the silica species are chemically bonded to wood components. Nonreacted alkoxy groups can exist in the wood composites after impregnation. The amount of these organic residues depends on the composition of the precursors, especially their condensation degree and reactivity. Treatments for finishing the composites after the impregnation step to get clean products and stable properties are discussed in this context. An explanation of the complex relationship between solids content in the impregnation solutions and percentage weight gain and bulking of the composites is given. It can be demonstrated that high WPG values (>20 %) are pre-conditions for an effective protection of the resulting composites but they only guarantee efficient improvements if connected with the incorporation of the inorganic component inside the cell walls. Therefore, the sol–gel syntheses have to be carried out in such a manner that very small (<2 nm) as well as reactive species are sufficiently available. This demands syntheses using sub-stoichiometric water contents (H2O/TEOS <4, better <2).
Mit der Erfindung des Glas-Guß-Walzverfahrens eröffnete sich die Möglichkeit, größere Spiegelflächen als zuvor herzustellen. Diese sogenannten Quecksilberspiegel sind mit Zinnamalgam beschichtet. Wenn Restauratoren mit Zinnamalgamspiegeln arbeiten, müssen sie strenge Sicherheitsvorkehrungen einhalten. Häufig finden sich im Spiegelrahmen Quecksilberkugeln, die beim Öffnen herausfallen und damit gesundheitsschädliches Quecksilber freisetzen können. In einem Forschungsprojekt wurden die Quecksilberemissionen aus Zinnamalgamspiegeln gemessen und Möglichkeiten entwickelt, diese zu verringern.
With the implementation of glass casting in France in the second half of the 17th century, larger mirrors could be produced. So-called tin-mercury mirrors were made by coating glass with tin amalgam. Today, many historical mirrors are partly damaged, the image quality is compromised, and the material integrity of the mirror is threatened. The transformation from tin into an oxide starts at the surface of the amalgam and proceeds down to the glass surface. The mercury dissolves as a liquid or gaseous phase. The amalgam layer is destroyed, so that conservation is necessary. Conservators must follow strict safety precautions while handling amalgam mirrors because of possible mercury emissions and corrosion of the amalgam, during which elemental mercury accumulates near the mirror frame in droplets and is emitted into the air.
In a research project, the quantity of the mercury emissions from historical mirrors was examined and a technique to decrease these emissions was developed.
With the implementation of glass casting in France in the second half of the 17th century, larger mirrors could be produced. So-called tin-mercury mirrors were made by coating glass with tin amalgam. Today, many historical mirrors are partly damaged, the image quality is compromised, and the material integrity of the mirror is threatened. The transformation from tin into an oxide starts at the surface of the amalgam and proceeds down to the glass surface. The mercury dissolves as a liquid or gaseous phase. The amalgam layer is destroyed, so that conservation is necessary. Conservators must follow strict safety precautions while handling amalgam mirrors because of possible mercury emissions and corrosion of the amalgam, during which elemental mercury accumulates near the mirror frame in droplets and is emitted into the air.
In a research project, the quantity of the mercury emissions from historical mirrors was examined and a technique to decrease these emissions was developed.
Die evangelische Friedenskirche in Schweidnitz (Polen) ist ein besonderes Zeugnis des deutsch-polnischen und damit europäischen Kulturerbes. Deshalb wurde sie auch 2001 einstimmig vom UNESCO-Komitee in die Liste des Kultur- und Naturerbes der Welt aufgenommen. Sie stellt ein einmaliges Denkmal des hoch entwickelten schlesischen Fachwerk- und Holzbaues aus dem 17. Jahrhundert dar. Im Rahmen einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Fachleuten aus Deutschland und Polen erfolgte die fachgerechte Restaurierung von 39 Fensterverglasungen und Rahmen mit dem Ziel, eine Abdichtung des Kirchenraumes gegen eine zeitweilig zu feuchte und mit Schadstoffen angereicherte Außenluft zu erreichen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin führte Untersuchungen zu den klimatischen Bedingungen im Kirchentraum durch, um für die Kunstschätze nachhaltig verträgliche Bedingungen zu sichern. In der Friedenkirche war, wie auch in vielen anderen Bauwerken, in den 70-er und 80-er Jahren des 20. Jh. das Holzschutzmittel Xylamon verwendet worden. Neben der Gefahr für die sensiblen Materialien der Kunstwerke ist durch Holzschutzmittel auch ein Einfluss auf die Gesundheit von im Kirchenraum befindlichen Personen nicht auszuschließen. Mit Hilfe unterschiedlicher Untersuchungsmethoden konnten Emissionen aus Holzschutzmitteln und ihre Verbreitung im Kircheninneren nachgewiesen werden.
Deutschland und Polen haben ein gemeinsames Kulturerbe zu bewahren. Dies gilt auch für die niederschlesische Region mit ihren bedeutenden, aber gleichzeitig durch Umweltschadstoffe gefährdeten Kunstdenkmälern. Durch den Einbau von Außenschutzverglasungen wurden farbige Glasmalereifenster in der katholischen Pfarrkirche Niedersteine (Scinawka), der katholischen Kirche zu den Schutzengeln in Waldenburg (Walbrzych) und der Friedenskirche in Jauer (Jawor) modellhaft und nachhaltig vor der Einwirkung von Umwelteinflüssen geschützt. Die Restaurierung dieser Glasmalereifenster erfolgte in enger Abstimmung zwischen der Restaurierungswerkstatt und mit den am Projekt beteiligten Gutachtern und den zuständigen Denkmalbehörden. Die begleitende naturwissenschaftliche Untersuchungen betrafen die Auswahl unbedenklicher und langzeitbeständiger Restaurierungsmaterialien als auch die Auswahl und Überprüfung von geeigneten Schutzsystemen zur langfristigen Vermeidung von Korrosionsschäden insbesondere an den empfindlichen Glasmalereien.
In den Jahren von 1994 bis 2006 wurden zahlreiche Umweltprojekte zur Sanierung wertvoller historischen Glasmalereien aus dem Mittelalter und dem 19. Jahrhundert in national bedeutenden Bauensembles erfolgreich und modellhaft durchgeführt. Die dazu entwickelten Methoden und durchgeführten Arbeiten wurden auf ihre Wirksamkeit überprüft. Durch eine Erfassung der Belastungssituation im Spalt zwischen Original und Außenschutzverglasung sowie an der Innenseite des Originals lässt sich ermitteln, wie gut die Schutzwirkung gegen die Umweltlasten tatsächlich ist. Auf der Basis von Zustandsdokumentationen, die während der damaligen Restaurierung angefertigt wurden, können durch den Vergleich mit dem gegenwärtigen Zustand inzwischen eingetretene Materialveränderungen charakterisiert werden. Messungen der Staubbelastung und die Analyse ihrer Kornfraktionen und der chemischen Zusammensetzung ermöglichten eine quantitative Ermittlung der Wirkung von Feinstaub. Die Tatsache, dass jedes Originalfenster hinter einer fachgerechten Schutzverglasung vor einer direkten Belastung mit Kondenswasser bewahrt wird, hat sich auch an den evaluierten fünf Objekten bestätigt. An der allgemein positiven Wirkung dieser Konservierungsmaßnahme gibt es keinen Zweifel.
A number of environmental monitoring projects were performed on historic stained-glass Windows in Germany from 1994 to 2012. The quality of the protective glazing was assessed by recording environmental Parameters in the interspace between the original and the protective glazing and on the inside of the original window. Tor this purpose, temperature, humidity and air velocity were measured. Particles were sampled with different methods and analysed by scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy to determine their chemical composition. The effect of particles on model glass samples was investigated in climate chambers under accelerated weathering conditions. The results from in situ measurements and laboratory tests were combined to evaluate the potential effect of particulate matter on historic stained-glass Windows.
Corrosion of historic timber
(2014)
Several restoration projects of stained-glass windows have been performed in Lower Silesia (Poland) since 2010. The aim of the projects was to protect stained-glass windows against environmental impact of industial pollutants and acid rain by installing a protective glazing. The usefulness of protective glazing has been proved by climate measurements and determination of environmental impact before and after installation.
The antileaching efficacy of sol-gel-derived TiO2- and SiO2-based precursors has been evaluated through laboratory leaching trials with pine sapwood in two different ways. In a one-step process, wood was vacuum impregnated by the precursor solutions containing CuCl2. The copper (Cu) emission rates of the sol-gel-based impregnated woods were up to 70% lower than that of wood treated with pure CuCl2 solution at the same level of concentration. More improvement (80%) could be achieved in a two-step process, in which sol-gel precursors were introduced into an already CuCl2-treated wood. The refinement was attributed to several effects. In the one-step approach, Cu was embedded in the TiO2/SiO2 gels formed in the wood texture. During a two-step impregnation, gel layers that were formed in the wooden interior acted as an effective diffusion barrier. The sol-gel impregnations made wood more hydrophobic; therefore, the low amount of water that penetrated the cell wall was less efficient to leach out Cu.
Today glass is broadly used in modern architecture. For indoor applications it is possible to produce decorated glass by using enamel colours and glass painting techniques without any problems. However, this is more limited for applications out of doors. Humidity and environmental pollution attack the surface of the coating and can damage it. There are only a few colours on the market which are resistant towards acids and bases until now. Additionally, most of those colours are opaque. To extend the colour palette, chemically resistant low melting coloured glasses are being developed which are transparent and intensively toned even in thin coating thicknesses. To achieve such an ambitious aim, many parameters have to combine and act in a complex manner. New compositions of lead borosilicate, zinc borosilicate and lead-zinc borosilicate glasses were produced and milled as powder. The thermal properties as well as the environmental stability were analysed. The influence of PbO and ZnO on the thermal properties and the environmental stability were investigated. Evaluation of the fusing results shows that the production and mixture of transparent vitreous enamels for the exterior side of glasses is possible. The tests made it clear that the original materials for making the vitreous enamels must be excellently ground and prepared to achieve a satisfactory result. The method to produce durable vitreous enamels for exterior application also seems to allow the production of glass colours.
Ziel des Projektes war es, schwermetallfreie Schmelzfarben für den Einsatz auf einem Digitaldrucker zu entwickeln. Dafür sollten die Glasfarben, bei Temperaturen unter 630°C verarbeitbar und deren Eigenschaften kompatibel mit denen von Floatgläsern sein. Zudem sollte die aufgeschmolzene Farbe transparent und im Außenbereich eingesetzt beständig sein. Weiterhin mussten die Farben eine Partikelkorngröße kleiner als 20µm besitzen, um die Druckköpfe des Digitaldruckers nicht zu verstopfen. Gute Dispergierbarkeit, thixotropes Verhalten und eine schnelle Trocknung waren weitere Voraussetzungen. Die Ersetzung von PbO durch ZnO und Bi2O3 wurde getestet und zeigte positive Ergebnisse. Ein geeigneter Mahl-und Dispergierprozess wurde entwickelt. Bei der Firma „glas&räume“ wurden die Musterfarben getestet und zeigten ein gutes Druckverhalten. Bedingt durch das Tintenstrahlverfahren erreicht der Farbauftrag keine 100%ige Transparenz. Trotzdem erscheint die transparente keramische Schmelzfarbe im Vergleich zur Verwendung von opaker Schmelzfarbe tatsächlich völlig transparent. Der Unterschied ist signifikant und öffnet so ein neues Kapitel im keramischen Digitaldruck.