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Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Glasproben, insbesondere von historischen Glasmalereien, gehört seit mehr als 20 Jahren zu den Standardverfahren in der Arbeitsgruppe 4.21 »Umwelteinflüsse und Schädigungsmechanismen« der BAM.
Während in den 1990er Jahren eine Elektronenstrahlmikrosonde für diese Analysen zur Verfügung stand, werden seit etwa zehn Jahren solche Untersuchungen mit einem Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) durchgeführt.
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.
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.
Glas ist ein sehr verbreiteter Werkstoff und eines der ältesten Produkte neben Keramik, Eisen und Bronze, die der Mensch schon frühzeitig herzustellen in der Lage war. Es dauerte jedoch Jahrrausende bis zur ersten wissenschaftliche Beschreibung der Glasstruktur. Sie erfolgte erstmals 1903 von TAMMANN als eine stark unterkühlte Flüssigkeit. VOGEL (1992) gibt einen Überblick über die klassischen Glasstrukturtheorien. Ganz allgernein kann Glas als ein anorganisches Schmelzprodukt definiert werden, das abgekühlt und erstarrt ist, ohne zu kristallisieren, weshalb Glas auch durchsichtig ist. Es kann aus einfachen und nahezu überall und unbegrenzt vorhandenen Rohstoffen hergestellt werden. Die Hauptbestandteile sind Sand, Soda, Pottasche und Kalk. Wesentliche Eigenschaften des Glases sind seine gute Verarbeitbarkeit mir verschiedenartigen Techniken wie Gießen, Blasen, Ziehen und die Möglichkeit, durch die Zugabe von unterschiedlichen Oxiden auch farbige Gläser herzustellen.
Historische Glasmalereien können durch anorganische und organische Luftverunreinigungen geschädigt werden. Chemische Reaktionen der empfindlichen Materialien eines Glasgemäldes (Glas, Malschicht, Blei) mit Luftfeuchtigkeit und den Schadstoffen der Umgebung führen zu Veränderungen der oberflächennahen Schichten des Glases, der Malschichten und schädigen die Bleie. Die Wirkung von Luftschadstoffen, die aus Industrieabgasen und Feuchtigkeit bestehen und als saurer Regen auf die Verglasung von Kirchen und Kathedralen einwirken ist weitgehend bekannt. Emissionen aus Materialien, die zur Verpackung, zum Transport und zur Lagerung von Kunstgegenständen aus Glas eingesetzt werden, können auch Schäden auf den empfindlichen Materialien verursachen. Als flüchtige organische Bestandteile (Volatile Organic Compounds VOC) wurden neben anderen auch organische Säuren analysiert. Das Schädigungspotenzial von Essigsäure, Propansäure, Hexansäure und Oktansäure wurde an Modellproben unter zeitraffenden Bedingungen im Klimaschrank untersucht. Nach einer Versuchsdauer von 12 Wochen waren die Oberflächen der empfindlichsten Modellproben bereits deutlich geschädigt. Hieraus ergibt sich die Schlussfolgerung, dass Materialien mit hohen Emissionsraten an organischen Säuren auch an mittelalterlichen Gläsern unter ungünstigen Bedingungen (geringe Luftwechsel in Depoträumen) Schäden verursachen können.
Materialanalysen
(2004)
Als wichtigste Konservierungsmaßnahme für mittelalterliche Glasmalereien gilt seit vielen Jahrzehnten die Schutzverglasung. Von den anfänglich unterschiedlichen Konstruktionen hat sich das von innen belüftete System bald durchgesetzt. Umfangreiche Klimamessungen an Schutzverglasungen in insgesamt 11 Kirchen, bei deren Auswertung und Beurteilung vor allem bautechnische Details, räumliche Lagen und Heizvorrichtungen in Betracht gezogen wurden, ergaben große Unterschiede in der klimatischen Situation der Glasmalereien. Obwohl aus den Ergebnissen Schlüsse hinsichtlich positiver und negativer Einflüsse vieler Faktoren ableitbar sind, bleiben manche Fragen weiter offen. Dazu gehört in erster Linie eine bildlich (mikroskopisch/elektronenmikroskopisch) belegte Aussage, inwieweit die Schutzverglasung über längere Zeiträume den Zustand der Glasmalerei tatsächlich zu konservieren vermag. Sicher ist, dass die bauphysikalischen Bedingungen, die Lage des Fensters (Himmelsrichtung) und seine Dimension großen Einfluss auf das Klima im Spalt zwischen Schutzverglasung und Original haben. Sowohl diese Erkenntnisse als auch der Mangel an systematischen Untersuchungen nach der Neuinstallation von Schutzverglasungen waren Anlass für ein Evaluierungsprojekt, bei dem die vor etwa 15 Jahren installierten Schutzverglasungen an Fenstern des Halberstädter Doms, des Havelberger Doms, des Stendaler Doms und der Nikolaikirche Quedlinburg hinsichtlich ihrer konservierenden
Wirksamkeit überprüft wurden. Mit dem Hussitenfenster der Klosterkirche Marienstern in Panschwitz-Kuckau wurde ferner ein Objekt mit einer bereits vor 25 Jahren installierten Schutzverglasung hinzugenommen. An jeweils einem Fenster der fünf Objekte wurden Klimamessungen sowie Staub- und Materialuntersuchungen durch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. Ziel der Arbeiten war, den allgemeinen Erkenntnisstand über die Wirksamkeit von Schutzverglasungen zu verbessern, die spezifische Situation für die Glasmalereien in den fünf
Objekten zu beurteilen, im Bedarfsfall Maßnahmen zur Verbesserung zu empfehlen und gegebenenfalls weitere Untersuchungen vorzuschlagen. Bisher gibt es keine Erkenntnisse zum Einfluss von Stäuben auf die Korrosionsprozesse.
Das Projekt sollte neben der unmittelbaren Kontrolle der fünf Objekte auch Antworten zu diesen grundlegenden Fragen geben.
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.
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.
Im Beitrag wird über die mühevolle Sanierung von Objekten eines Kunstzweiges in Polen berichtet, der eine besondere diffizile Stellung in der langen Reihe von Werken der Kunst einnimmt. Es geht dabei um die bleiverglasten farbigen Fensterverschlüsse in Kirchen oder Profangebäuden. Das sind feingliedrige Gitterwerke aus zerbrechlichen und korrosionsanfälligen Materialien, die durch aggressive Umweltschadstoffe schweren Belastungen ausgesetzt sind. Wie bei keinem anderen Kunstzweig haben die einzelnen Bestandteile der Glasmalerei sowohl praktisch-technische als auch ästhetisch-künstlerische Aufgaben zu erfüllen. Bei der Restaurierung dieser Glasmalereifenster geht darum, neuentwickelte Methoden der Restaurierung oder Konservierung anzuwenden und letzte Erkenntnisse naturwissenschaftlicher Forschung zu nutzen. Diese Projekte sind ein Beispiel der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Denkmalpflegern, Naturwissenschaftlern und Restauratoren aus Deutschland und Polen. An ausgewählten Restaurierungsobjekten wird von der fachgerechten, denkmalpflegerisch verantwortungsbewussten Arbeit berichtet.
The emission of volatile organic compounds (VOC) of materials for wrapping, transportation and storage of stained glass windows were investigated by direct thermal desorption. The analysis was performed with thermal desorption in combination with gas chromatography and mass spectrometry. Emissions of organic acids were determined. The damage risk of volatile organic compounds, e.g. organic acids as acetic acid, propanoic acid, hexanoic acid and octanoic acid was investigated on model glasses in climate chambers. After exposure the surface of the most sensitive samples was damaged.
Based on emission measurements in exhibit cases of the former museum "Grünes Gewölbe in the Albertinum" in Dresden, Germany, the atmospheric conditions inside the show cases were determined. It can be shown that the atmospheric conditions inside the cases endanger the glass and enamel objects of art especially in show cases with low air exchange rates. Materials with high emission rates of organic acids should not be in direct contact with medieval glass for a long time and should not be used in exhibit cases. Acid emissions, especially acetic acid plays an important role during investigation of different materials for show cases and can be determined by direct thermal desorption.
In Vorbereitung einer Restaurierung erfolgten naturwissenschaftliche Untersuchungen zu Schadensphänomenen und Glaszusammensetzungen an mittelalterlichen Gläsern aus der Dorfkirche in Koszewko (Polen)im Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) mit EDX. Die Ergebnisse zeigen, dass die Glasverwitterung schon sehr stark vorangeschritten ist und ein zukünftiger Schutz der mittelalterlichen Glasmalereifelder vor Umwelteinflüssen unbedingt notwendig ist. Es wurde ein Schutzverglasungsystem entwickelt, das speziell auf den langfristigen Erhalt der einzelnen mittelalterlichen Glasmalereifelder ausgelegt ist.