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Analyse häufig verwendeter europäischer Papiere. Im Fokus: Fasermaterial, Füllstoffe und Leimung
(2007)
Restauratoren können verschiedene Papierarten mit dem bloßen Auge aufgrund von Merkmalen in der Textur und der Oberflächenbeschaffenheit, seinem Aussehen im Durchlicht sowie an Griff und Klang grob unterscheiden. Dabei ist sich der Restaurator stets der Tatsache bewusst, dass es sich lediglich um eine erste grobe Einschätzung handeln kann. Erst bei mikroskopischen Analysen und physikalischen Experimenten treten Charakteristika zu Tage, die eine weitere Annäherung an die Zusammensetzung des Papiers und damit seiner Provenienz erlauben. Gegenstand dieser Arbeit war es, ein europäisches Hadernpapier, ein holzhaltiges Zeichenpapier und ein Whatman®-Filterpapier mit zwei mikroskopischen Methoden und einer Verbrennungstechnik zu untersuchen. Das Fasermaterial, die Füllstoffe, die Leimung und eventuelle Verunreinigungen wurden detailliert evaluiert. Neben konventioneller Lichtmikroskopie kam die weniger bekannte Umweltrasterelektronenmikroskopie (ESEM = Environmental Scanning Electron Microscopy) zum Einsatz, die neben der bildlichen Darstellung der Probenoberflächen zusätzlich eine Elementanalyse derselben gestattet. Letzteres erfordert allerdings das Vorhandensein eines zusätzlichen Röntgenspektrometers. Darüber hinaus wurden die verschiedenen Papiere trocken verascht. Es wurde eine oxidative Zerstörung der organischen Stoffe gewährleistet bis nur noch nichtbrennbare mineralische Asche zu verzeichnen war. Die Komplementarität der eingesetzten Methoden wird demonstriert und ein Einblick in die Zusammensetzung und Struktur der Papiere ermöglicht. Die Analysemethoden sind durch ihren partiell zerstörenden Charakter bzw. Limitierungen hinsichtlich der Objektgröße nur bedingt für die Untersuchung am Original geeignet, sehr wohl aber dafür, das Probenmaterial für Versuchsreihen genau zu definieren und zu standardisieren.
Laser cleaning for works of art on paper might be a supplemental, noncontact method to overcome some of the limitations of traditional dry cleaning techniques. Three different types of paper (pure-cellulose filter paper, rag paper, and wood-pulp paper) were mechanically soiled with pulverized charcoal in a standardized procedure to make model samples. These samples were characterized microscopically and by means of lightness measurements using a multi-spectral imaging system. A prototype laser workstation with Laser Class I conditions for the operator was used for the cleaning experiments. For 10-ns laser pulses at a wavelength of 532 nm, a set of laser parameters was established for a successful cleaning of the samples avoiding damage to the paper substrate. Single- and multi-pulse illumination conditions were tested. An extensive microscopic analysis after laser treatment of the cleaned parts of the samples provided insight into the remaining soiling on the surface and in the bulk of the paper material.
Diese Arbeit beschreibt die Laserreinigung von gebräuchlichen Papieren des 19. Jahrhunderts in Kombination mit zwei Schmutzvarianten. Aufgrund der weiten Verbreitung in Bibliotheken und Kunstsammlungen wurden Hadernpapier und holzhaltiges Papier ausgewählt. Als Referenz diente Whatman-Filterpapier. Zur künstlichen Verschmutzung wurden Zeichenkohle oder Standardschmutz (Standard Test Dust SAE J 726 fine, mit Flammruß im Verhältnis 20:1 gemischt) mit Hilfe von Pinsel und Staubsauger jeweils auf die drei Papierarten aufgetragen und in den Faserverbund eingesaugt. Die Nutzung von Modellproben erweist sich für grundlegende Untersuchungen als vorteilhaft, da das Vorhandensein hinreichend großer Flächen (gleichartiger Objekte) für einen Vergleich mit Ergebnissen klassischer Reinigungstechniken unabdingbar ist. Die preiswerten Proben erlauben darüber hinaus auch die Anwendung zerstörender Analysetechniken.
Für die Laserreinigungsexperimente wurde ein Nd:YAG-Laser mit Impulsdauern in der Größenordnung von 10 ns bei 532 nm Wellenlänge und einer Repetitionsrate von 500 Hz verwendet. Die Laser-Bearbeitungsstation erlaubt die flächige Bearbeitung von Objekten, wobei der Laserstrahl bewegt wird. Der Laser wird mittels Computer ferngesteuert und unter Klasse-1-Sicherheitsbedingungen betrieben. Bei der Untersuchung der Modellproben wurde jeweils die Anzahl der Impulse pro Probenstelle sowie die Laser-Energiedichte variiert. Ziel der Arbeiten war die Ermittlung eines Laser-Arbeitsbereiches für die Reinigung der verschiedenen Papierproben. Die Modellobjekte wurden vor und nach der Laserbehandlung mittels lichtmikroskopischer, rasterelektronenmikroskopischer und colorimetrischer Analysemethoden untersucht.