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Scientific investigation for a medieval stained glass conservation project at Lincoln Cathedral
(2015)
Between 2013 and 2017 four medieval lancet windows located in the south-west transept of Lincoln Cathedral are being restored and conserved at the Cathedral Glazing Department. The great majority of the glass dates from the 13th century with some pieces dating from the 13th century (Morgan 1983, pp. 21-24). in order for the conservation and cleaning of the medieval glass to take place, scientific investigations were carried out at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), Berlin. The pre-conservation analysis examined the glass before any cleaning method had taken place to establish the state of the glass and its surface. A later post-cleaning analysis would provide information regarding the effectiveness of the different cleaning methods.
Mediaeval stained glass has been treated with Polymethylmetacrylate coatings by Kwiatkowski in Poland during the 1950th. Such treated panels were found in the Johannis Church of Toruń (without protective glazing), in the Cathedral of Włocławek (behind a protective glazing), and on glass kept in exhibition cases in the museum of Toruń. Surface coatings have been detected and analyzed. There was no extensive contamination by fungi or bacteria if the glass was either coated or not.
Nach 1850 wurde zur weiteren Herabsetzung der Einbrenntemperatur von Glasmalfarben Borax (Na2B4O7 · 10 H2O) zugesetzt. Das Verhältnis war nun 1 Teil SiO2, 3 Teile PbO und 0,5 Teile Borax. Der analytische Nachweis von Bor in eingebrannten Malschichten war bisher jedoch nicht möglich.Daher wurden in Laborversuchen Glasmalfarben mit unterschiedlichem Gehalt an Borax auf Modellgläser aufgetragen, eingebrannt und anschließend unter simulierten Umweltbedingungen zeitraffend im Klimaschrank bewittert.
Mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Untersuchungen können Malschichten charakterisiert werden und somit Hinweise auf mögliche Schadensursachen liefern. Erste Versuche zum Nachweis von Bor erfolgten mit Hilfe von LIBS-Messungen (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) an im Labor hergestellten Glasmalfarben mit unterschiedlichem Boraxgehalt.
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)
Durch eine Kombination von naturwissenschaftlichen Untersuchungsmethoden war es möglich, mit Holzschutzmittel belastete Materialien in einer zum UNESCO-Weltkulturerbe gehörenden Kirche, der Friedenskirche in Swidnica (Polen), zu identifizieren. Ein screening mit einer mobilen Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) lieferte erste Hinweise auf die Anwendung dieser Mittel an Holzkonstruktionen. Untersuchungen von Holzproben in einer Mikrokammer (µ-CTE) bei unterschiedlichen Temperaturen mit anschließender Gaschromatographie und massenspektrometrischer Detektion (GC/MS/MS) ermöglichten einen qualitativen und quantitativen Nachweis von Pentachlorphenol (PCP) und Lindan. Weiterhin erfolgte eine aktive Luftprobenahme auf Tenaxröhrchen mit anschließender Thermodesorption und GC/MS-Analyse. In Staubproben aus unterschiedlichen Bereichen der Kirche wurden Wirkstoffe aus Holzschutzmitteln nachgewiesen. Untersuchungen im Rasterelektronenmikroskop mit EDX lieferten Hinweise auf schadstoffbelastete Partikel im Staub.