Synergistische Interaktion von Schreibmaterialien

In der Erforschung der Entwicklung von Handschriften, von der Antike bis heute, ist es wichtig, sich der gleichzeitigen Entwicklung und Veränderung nicht nur des Textes und seiner Bedeutung bewusst zu sein, sondern auch der Techniken und Materialien, welche im Laufe der Jahrhunderte verwendet wurden. Etwa vom 3. Jahrhundert bis zum Ende des Mittelalters, als der Druck auf Papier erstmals eingeführt wurde, wurden Manuskripte, Schriftrollen und Bucheinbände aus Pergament gefertigt, einem Material, welches aus Tierhäuten, hauptsächlich von Schaf, Kalb oder Ziege, hergestellt wird. Der Hauptbestandteil von Pergament ist Kollagen, ein Protein mit einer Triple-Helix-Struktur. Abhängig von den Umgebungsbedingungen, unter denen mittelalterliche Handschriften präsentiert oder gelagert werden (z. B. Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, säurebildende Gase, Licht), sowie von der Zusammensetzung der verwendeten Tinten im Text und der Pigmente für farbige Miniaturen (auch Illuminationen genannt), unterliegt Kollagen verschiedenen Abbauprozessen. Diese können eine strukturelle Schwächung des Pergaments bewirken, wodurch es zerbrechlich und spröde wird. Zudem kann eine zunächst dunkelbraune Verfärbung der pigmentierten Flächen, gefolgt von mechanischen Beschädigungen (Risse) und schließlich Materialverlust (Löcherbildung) ausgelöst werden. Zur Untersuchung dieser Phänomene werden Probekörper von Pergamenten, Tinten und deren Kombination hergestellt, indem ausschließlich mittelalterliche Rezepte und traditionelle Materialien benutzt werden, um den Originalen möglichst nahe zu kommen. Auf diese Weise wird es möglich, mittelalterliche Handschriften zu reproduzieren, welche im Labor einer beschleunigten künstlichen Alterung unterzogen werden, um den Einfluss der Zeit auf die Objekte und damit ihren Verfall zu simulieren. Dadurch können nicht nur die Faktoren und Quellen der Alterung identifiziert, sondern auch die chemischen Prozesse rekonstruiert werden, welche während der Alterung ablaufen. Die Kombination aus nicht-invasiven Analysen, die mit verbindungsspezifischen Analysemethoden wie Fourier-Transformations-Infrarot- (FTIR) und Raman-Spektroskopie durchgeführt werden, sowie mikroinvasiven hochempfindlichen Techniken, wie der Elektronen-Paramagnetischen-Resonanz- Spektroskopie (EPR), stellt ein effektives Werkzeug zur Untersuchung von Abbauprozessen in proteinhaltigen Materialien dar. Diese Strategie ermöglicht nicht nur, Informationen über oberflächliche Schadensphänomene zu gewinnen, sondern auch ein besseres Verständnis der tiefer im Material ablaufenden chemischen Abbauprozesse. Die durch diesen Ansatz erhaltenen, sich ergänzenden Informationen werden dazu beitragen, Alterungsphänomene besser zu erkennen und zu identifizieren. Eine somit genauere Bewertung des Erhaltungszustands eines Objektes ermöglicht eine effektivere und präzisere Konservierungsstrategie.

Die im Rahmen des Projekts durchgeführte Forschung konzentrierte sich auf die Untersuchung historischer Pergamenthandschriften und deren Alterungsprozesse. Viele Pergamentobjekte in Archiven und Bibliotheken sind durch Umwelteinflüsse, Lichteinwirkung, Luftschadstoffe und natürliche Alterung gefährdet. Ziel des Projekts war es, besser zu verstehen, wie sich Pergament im Laufe der Zeit verändert und wie solche Veränderungen frühzeitig erkannt werden können, um verbesserte Konservierungsstrategien zu entwickeln. Ein zentraler Aspekt der Arbeiten war die Anwendung moderner naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden auf historische Materialien. Dabei wurden sowohl historische Pergamentfragmente als auch eigens hergestellte Modellproben untersucht. Durch künstliche Alterung unter kontrollierten Bedingungen konnten Prozesse simuliert werden, die normalerweise über Jahrzehnte oder Jahrhunderte stattfinden. Dies ermöglichte ein besseres Verständnis dafür, wie Umweltfaktoren die Struktur und Stabilität von Pergament beeinflussen. Besonderes Augenmerk lag auf der Anwendung der Elektronenparamagnetischen Resonanzspektroskopie (EPR), einer innovativen Methode für die Untersuchung von Kulturgutmaterialien. Mit dieser Technik können kleinste chemische Veränderungen und Abbauprozesse sichtbar gemacht werden, ohne empfindliche historische Objekte wesentlich zu beschädigen. Die Analysen lieferten neue Erkenntnisse über die chemische Struktur und das Alterungsverhalten von Eisengallustinten, insbesondere in Wechselwirkung mit proteinbasierten Trägermaterialien wie Pergament. Durch die gemeinsame Untersuchung von Tinten und Schriftträgern trug das Projekt zu einem besseren Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen Schreibmaterialien und Untergrund während des Alterungsprozesses bei. Die Besonderheit des Projekts lag nicht nur in der Einführung moderner analytischer Methoden in dieses Forschungsfeld, sondern auch im systematischen und interdisziplinären Ansatz der Untersuchung. Verschiedene komplementäre Analysemethoden wurden kombiniert, um ein umfassenderes Verständnis der Materialien und ihrer Abbauprozesse zu erhalten. Die Verknüpfung mehrerer Techniken verbesserte die Interpretation und Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Das Projekt trug außerdem zur Entwicklung und Optimierung analytischer Protokolle für kollagenbasierte Materialien bei und zeigte das Potenzial der EPR-Spektroskopie als wertvolles Werkzeug für die Heritage Science und Restaurierungsforschung. Die Ergebnisse zeigten, dass Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, UV-Strahlung und Luftschadstoffe die chemische Stabilität von Pergament erheblich beeinflussen können. Unterschiede zwischen natürlich gealterten historischen Proben und künstlich gealterten Modellproben konnten identifiziert werden, wodurch das Verständnis von Abbauprozessen und die Bewertung künstlicher Alterungsverfahren verbessert wurden. Die Projektergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Erhaltung schriftlichen Kulturerbes, indem sie Restaurator:innen, Archiven und Bibliotheken helfen, Risiken besser einzuschätzen und geeignete Lagerungs- und Konservierungsstrategien zu entwickeln. Die Ergebnisse wurden in wissenschaftlichen Publikationen sowie auf internationalen Fachkonferenzen präsentiert und stärken die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Restaurierung, Chemie, Physik und Materialwissenschaften.