Analytische Chemie
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Fifty shades of black: Typologies and terminology of black inks in the light of new discoveries
(2019)
The identification of the materials constituting an artefact is the basis of any correct conservation project. For this reason (among others) in the last 50 years analytical techniques have been applied to the study of manuscripts. Unfortunately, the scientific investigation of Arabic books is still uncommon, focusing mainly on single case studies of illuminated manuscripts where the black media used to write the text is largely overlooked. This lack of knowledge prompted a recent research in which black ink recipes have been collected from written Arabic sources, their feasibility has been assessed, and some of them have been reproduced. These samples were artificially aged and analysed through an array of analytical techniques, mostly non-invasive and non-destructive, in order to build a database of Arabic inks and their ingredients and to verify the detection limits of the equipment employed. Finally, the results were compared to the data collected from historical manuscripts.
In this talk I will focus on the ink typologies and the terminology (ancient and modern) used to describe them. In particular I will highlight how even the modern classification fails to capture the variety encountered in both recipes and manuscripts, particularly in the light of recent discoveries. I will address especially the terminological and conceptual issues of mixed inks – in the form of carbon inks and tannins, of carbon and iron gall inks, and of carbon and metallic salts –, iron gall inks made without vitriol and iron gall inks made with sources of tannins different from gall nuts.
In the 15th century, Persian manuscripts underwent significant and lasting changes. Possibly as a response to the import of tinted and gold-decorated paper from China, which was used for manuscript production in Greater Iran, Persian papers were also tinted and embellished with gold-decorated and marbled margins or frames. In a joint project between CSMC and the University of St Andrews, we aim to analyse papers and their decorations in Persian The analyses aim to determine the consistencies of papers, pigments and metals and the techniques used for their production and application. The support will be first described in its codicological characteristics such as dimensions, thickness, colour (expressed in colour coordinates), pattern left from the sieve (observed in transmitted light). The plant used as raw material in paper production will be studied by fibres analysis, while the sizing agents, the pigments, dyes and metals will be analysed by the application of several methods: in particular Reflectography, X-Ray Fluorescence and InfraRed, Raman and Visible Reflectance Spectroscopy. The results of the analyses will form an important resource for the material aspects of Persian manuscripts and be a starting point for establishing a first chronology of the materials and techniques used in Persian manuscript production. An example of the application of the techniques on the analysis of a fragment from a 15th c. Persian Manuscript will be provided.
In this poster we will present some results of a research projects dealing with Arabic recipes of black inks. To improve conservation practices of Arabic manuscripts we have assessed the feasibility of the recipes collected from many Arabic sources on bookmaking and reproduced the most common inks. Ink samples were then artificially aged and analysed using an array of analytical techniques, mostly non-invasive, in order to build a database of Arabic inks and their ingredients and also to verify the detection limits of the portable equipment employed.
First, we will provide an overview of the sources [1-2] employed in the study – dating from 9th to 14th century, although the manuscripts in which they can be found dates up to the 20th century – with an eye on the ink typologies (real and perceived by the compilers). Then we will show how, by reproducing the recipes, it was possible to shed light on some oddities in the procedures and the choice of ingredients. In the end we will discuss problems concerning the identification of ink types and ingredients using reflectography (in Vis, IR and UV), X-Ray Fluorescence, Infrared and Raman spectroscopy. The focus will be in particular on mixed inks – both in the form of carbon inks with the addition of tannins and of a mixture of carbon and iron gall inks – which are particularly difficult to detect [3]. We will also examine the results of iron gall inks made with iron filings or nails instead of vitriol and the various precursor used to extract gallic acid that are mentioned in the sources as surrogates of gall nuts.
[1] A. Schopen, Tinten und Tuschen des arabisch-islamischen Mittelalters, Göttingen: Vandenhoeck & Ruprecht, 2004
[2] S. Fani, Le arti del libro secondo le fonti arabe originali. I ricettari arabi per la fabbricazione degli inchiostri (sec. IX-XIII): loro importanza per una corretta valutazione e conservazione del patrimonio manoscritto, PhD thesis, Napoli: Università L’Orientale, 2013
[3] C. Colini et. al, Manuscript cultures, 11 (2018) 43-50
Gegenstand der vorzustellenden Arbeiten ist die Prüfung der Umwelt-beständigkeit und -verträglichkeit von Materialien und Produkten hinsichtlich der Emission von potenziellen Schadstoffen in die Umwelt. Hierzu werden chemisch-physikalische Einflüsse (Bewitterung) und mikrobielle Beanspruchungen an Modellmaterialien evaluiert. So werden die Freisetzungsraten von Schadstoffen in Abhängigkeit der Beanspruchung beschrieben. Als Modellmaterialien kommen die Polymere Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) zum Einsatz. Synergistische Effekte der Bewitterungsparameter und der mikrobiologischen Beanspruchung sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die gezielte Alterung. Auch findet eine Beschreibung des Verhaltens der ausgetragenen Schadstoffe (polybromierte Flammschutzmittel) in den Umweltkompartimenten Boden oder Wasser statt. Hier sind mit Hilfe der zu entwickelnden Screening- und non-Target-Analyseverfahren die Transformation und der Metabolismus durch Mikroorganismen zu beschreiben. Aus den Ergebnissen sollen Korrelationen zwischen den künstlichen Alterungsverfahren und realen Szenarien abgeleitet werden.
The collection Manuscripta Americana in Berlin consists of fragmented codices acquired by Alexander von Humboldt in Mexico. Some of these Humboldt Codices are published as hieroglyphic writings of the Aztecs in “Vues des Cordilleres et Monuments des Peuples indigènes de l’Amerique”. Starting from a special compilation of seven fragments on plate 36 in the “Atlas”, we investigated the corresponding original fragments using material analysis in order to clarify their historical relations. The analyses were carried out with X-ray fluorescence analysis, VIS spectroscopy, and infrared spectroscopy in diffuse reflection and revealed typical indigenous colors like cochineal, indigo, and organic yellows (e.g. mangrove and zacatlaxcalli). Four fragments under investigation show exactly the same material and thus must once have belonged together in one compendium. An additional manuscript from Mizquiahuala also shown on plate 36 can be matched to another one that is not published in the “Atlas”.
Environmental sustainability and –stability of materials concerning the migration of pollutants
(2019)
In addition to previously reported results on the accelerated weathering of polystyrene samples (PS) containing 1 wt. % hexabromocyclododecane (HBCD), we present the first results of our investigations of polypropylene samples (PP) containing 0.1 wt. % BDE-209. All studied polymer samples were exposed to a defined weathering schedule in a climate chamber in accordance to regulation EN ISO 4892-3:2006. For the determination of BDE-209 in the collected raining water the samples were prepared in accordance to a validated protocol. Before the analyses each sample was spiked with isotopically labeled BDE-209. Subsequently the samples were extracted with isooctane. The obtained extracts were concentrated, and the resulting solutions were analyzed by GC/MS. Additionally, the total bromine content was monitored for the weathered and untreated samples using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) and X-ray fluorescence analysis (XRF) as a non-destructive and rapid method. In general, the resulting data from the accelerated weathering will be compared to those from the natural weathering experiments. Here, the surfaces of the test pieces were analyzed by LA-ICP-MS and XRF as well. Moreover, soil bed tests were conducted in a well characterized model soil. This soil (boulder-clay, sand with 12 % loam, particle size in total 0.2-4 mm) is filled in a free-draining basin inside of an air-conditioned cellar. In this manner, TOC, water capacity and humidity are recorded parameters. To induce a leaching process from the samples by the raining water, the target water content is calculated to 8%. The actual humidity is measured by a tensiometer, assuring the duration of the raining period. A defined humidity is a fundamental parameter for a biological activity in the soil. The test polymers were placed up to the half in the soil. Microbial activity of the soil is monitored by a reference polymer (polyurethane) and should induce the release of HBCD and BDE-209 out of the test materials. These released analytes will be captured by passive samplers (silicone tubes) placed in a distinct distance to the polymer samples in the soil. The soil bed experiments are complementary to the weathering experiments due to the biological activity in the soil.
Eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien findet für die Gestaltung von Zeichnungen Verwendung. So sind es insbesondere „braune Tinten“, welche die Zeichnungen dominieren. Der Vortrag möchte zunächst einen kurzen Überblick über die Terminologie und die Kunsttechnologie farbiger Tinten geben, um den Kosmos dieser Vielfältigkeit und auch deren Vergänglichkeit zu illustrieren.
Der zweite Teil des Vortrags ist dann den sogenannten Bistertinten und deren analytischen Nachweisen gewidmet. Es handelt sich um Zeichentinten, die aus den wasserlöslichen Bestandteilen von Kaminruß gewonnen werden. Die farbliche Bandbreite reicht von gelb-orange bis braun. Zuweilen wurden diese Tinten mit weiteren Pigmenten versetzt, um eine bestimmte Farbtiefe zu erzielen.
Schwarz auf Weiß
(2019)
In der Sammlung des Naturwissenschaftlichen Kabinetts Johann Wolfgang von Goethes wird ein eher unscheinbares Stück Papier aufbewahrt, welches einen grauschwarzen Aufstrich aufweist. Bei genauerer Betrachtung glaubt man, drei Querstreifen mit rötlicher, weißlicher und bläulicher Farbe innerhalb des grauschwarzen Aufstrichs zu erkennen. Das Papier weist oben die Skizze eines Prismas, im mittleren Bereich am rechten Rand die Beschriftungen „violett/blau“, „weiß“ sowie „gelb/roth“ auf. Interessanterweise ist die Aufschrift „violett/blau“ dem eher rötlichen, die Aufschrift „gelb/roth“ dem eher bläulichen Querstreifen zugeordnet. Die rechte untere Ecke ist mit „Sk“ (Seebeck?) gekennzeichnet. Sowohl die Beschriftungen als auch die Skizze wurden mit einem Graphitstift ausgeführt. Das Papier ist auf eine Pappe mit Papprahmen geklebt und mit schwarzem Papier umwickelt. Es ist unumstritten, dass es sich bei diesem Objekt um das Ergebnis eines naturwissenschaftlichen Experiments handelt, doch was stellt es dar und lässt sich die ursprüngliche Versuchsanordnung aus dem vorliegenden Befund und weiterer, heute zugänglicher naturwissenschaftlichen Untersuchungen rekonstruieren?
Das Kupferstichkabinett der Hamburger Kunsthalle besitzt seit seiner Gründung vier Zeichnungen von Leonardo da Vinci (1452–1519). Sie sind Teil eines umfangreichen Legats des Hamburger Kunsthändlers Georg Ernst Harzen, das der Stadt Hamburg für die 1869 eröffnete Kunsthalle als Besitz übereignet wurde. Die Zeichnungen gelten aufgrund ihrer Provenienzen und stilistischen Verankerung im Werk Leonardos als gesichert. Weiterführende materialtechnologische Untersuchungen wurden nun erstmals anlässlich der Ausstellung »Leonardo da Vinci – Die Zeichnungen im Hamburger Kupferstichkabinett« durchgeführt.
Untersuchungen von Zeichnungen und Manuskripten mit zerstörungsfreien Methoden haben in den letzten Jahren enorm zugenommen. Die nicht-invasiven Analysen ermöglichen Informationen zur Herkunft, zum Herstellungsprozess und möglicherweise zum Alter (direkte Dating nicht möglich, Ausnahme: Papierstruktur, Wasserzeichen). Die zerstörungsfreien Analysen können Rückschlüsse auf mögliche Fälschungen geben, sind neben den offensichtlichen Vorteilen jedoch auch mit einzelnen Limitierungen behaftet. Der Vortrag soll anhand einiger Fallbeispiele die Möglichkeiten aber auch Grenzen bei der zerstörungsfreien (mobilen) Auffindung von Fälschungen aufzeigen.