Brandenburgisches Landesamt für Denkmalpflege und Archäologisches Landesmuseum Stephan Brather

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1 Brandenburgisches Landesamt für Denkmalpflege und Archäologisches Landesmuseum

2 Abbau von Nassholz im Bodenmilieu Erhaltung von Holz im feuchten Boden unter Luftabschluss in anaeroben Milieu Abbau der Zellwandsubstanz, v. a. der Cellulose beginnend von dem Zellumen Anaerober Celluloseabbau vor allem durch Bakterien: Erosion bacteria Tunneling bacteria Cavitation bacteria durch Pilze und Insekten bei Sauerstoffzutritt vor oder während der Bodenlagerung bzw. nach Ausgrabung Erosion bacteria, Photo: Ch. Björdal Durch erosion bacteria stark abgebaute S-Wand Photo: J. A. Jurgens Falscher Zunderschwamm, Photo: Chr. Bode Springschwanz, Photo: Wikipedia

3 Zustand des abgebauten Nassholzes Zustand Klassifizierung nach dem Wassergehalt u max Klasse III: u max < 185 %; harter, wenig abgebauter Kern unter dünner, stärker abgebauter Oberfläche Klasse II: 185< u max < 400 %; relativ harter Kern ist erhalten Klasse I: u max > 400 % (bis über 1000 %); sehr weiches Material ohne festen Kern, Cellulose weitgehend abgebaut, Schrumpfung bis 70% Mechanische Instabilität Folgen Trocknungsschwindung Trocknungsrisse Zellkollaps durch hohe Oberflächenspannung des Wassers Photos: W. Muskalla, RGZM

4 Holzbiologie-Kolloquium Polyethylenglykol- PEG Zwei-StufenPEG Seit 1939 kommerziell hergestellt 1957/58 erste Versuche zur Konservierung von Nassholz am Dänischen Nationalmuseum 1959 erste Artikel zur Konservierung von Nassholz mit PEG von Rosenqvist (OsebergSchiff) 1961 detaillierte Beschreibung der durch Morén und Centerwall, die bis in die 1980er Jahre als Standart-Methode angewandt wurde erstes Großprojekte: 1961 Hebung der WASA (Stockholm) 1962 Bergung der WikingerSchiffe aus dem RoskildeFjord Bergung der Bremer Kogge Zeichnung: B. Nagler Nassholzkonservierung im Schloss Babelsberg, MUFP, ca. 1980, Photo: D. Sommer

5 Nachteile der Durch vollständigen Austausch des Wassers: Konserviert schwerer als im wassergesättigten Zustand Wachsartige Oberfläche Dunkelbraunes bis schwarzes Aussehen Holztextur kaum erkennbar Klebung nur eingeschränkt möglich häufig bereits Abbau durch überhöhte Badtemperatur (> 60 C) Fazit: ästhetisch oft ungenügend! Schlegel, FO. Wiesenau, LOS

6 Polyethylenglykol als Konservierungsmittel Polyether des Ethylenglykol (1,2- Ethandiol), allgemeine Formel: HO-(CH 2 -CH 2 -O) n -H Polymerisationsgrad n: Molekülmassen: Niedermolekulares PEG: gutes Eindringen in Zellwand und Quellwirkung Höhermolekulares PEG: Aufgrund der Molekülgröße kein Eindringen in Zellwand, aber mechanische Stabilisierung der Zellwand durch Anlage vom Zelllumen PEG 400 PEG 3350 Graphik: Clariant

7 1986 Entwicklung der durch Hoffmann für die Bremer Kogge: zunächst Tränkung in niedermolekularem PEG, später in höhermolekularen PEG heute meist Tränkung in gemischten Lösungen 1. Niedermolekulares PEG 2. Niedermolekulares PEG + höhermolekulares PEG Vermeidung der durch anschließende Gefriertrocknung Erhaltungszustand des Holzes entscheidend für notwendige Konzentration und damit für Tränkungsdauer Optimale Konzentration wünschenswert (kurze Konservierungszeit, Material- und Energiekosten) Bestimmung des Fortschritts der Tränkung über Bohrkernprofile (Analyse mit HPLC) möglich Nassholzkonservierung des BLDAM Grafik: Hoffman,

8 Berechnung der Konzentration Computerprogramm PEGcon von Canadian Conservation Institut und Parks Canada Benötigte Informationen: Holzart Rezente Dichte der Holzart als oven dry weight divided by green volume Aktuelle Dichte des arch. Holzes durch Gewichtsmessung unter Wasser und an Luf Wassergehalt des Holzes bei Fasersättigung Dichteangabe: Raumdichtezahl R = Darrtrockengewicht bezogen auf max. Quellvolumen) bzw. Spezifisches Gewicht Sg (Umrechnung über max. Quellmaß möglich) ρ0*100 Sg = / ρ (0,028* ρ0) Sg ρ 0 H2O in g/cm³ SpezifischesGewicht Darrtrockendichte

9 Methodischer Ansatz Ersatz des Quellwassers in den second order space der Zellwände durch niedermolekulares PEG 200 oder PEG 400 Mechanische Stabilisierung der erhaltenen Zellstruktur durch Anlagerung von höhermolekularem PEG 3350 oder PEG 4000 an die Zellwände im Zellumen Konzentrationen der beiden Typen abhängig vom Erhaltungszustand des Holzes c PEG400 = Mf *Rg *γ (γh Rg) H in % v/v γ c H PEG400 Mf Rg Dichte der Zellwandsubstanz Konzentration von PEG 400 Wassergehalt im Holz bei Fasersättigung Dichte des abgebauten Holzes c PEG *ρPEG4000*(Rgn Rg) = 1+ γh *Mf (γh - Rg{ }) 100 in % w/v c ρ PEG4000 PEG4000 Rgn Konzentration von PEG4000 Dichte von PEG4000 Dichte von rezentem Holz Photos: P. Jensen

10 Holzbiologie-Kolloquium Nassholz-Konservierung am BLDAM PEG Zwei-StufenPEG Waschen mit warmen Wasser, Pinseln und Bürsten Maßstabgerechtes Zeichnen, Photographieren Holzartenbestimmung Wässerung in demineralisiertem Wasser Zeitraum > ½ Jahr Bestimmung der Konzentration für jedes Objekt Gemeinsame Tränkung von Objekten ähnlicher Konzentration (Holzartentrennung) Konzentrationserhöhung in 5 %-Stufen Max. Gesamtkonzentration 45 %, sonst Probleme bei Gefriertrocknung (Eutektische Temperatur) Tränkdauer pro Stufe 4 8 Wochen, Gesamttränkzeit 1-2 Jahre Photos: M. Weichert, BLDAM Zeichnung und Photo: M. Koutiakidi, BLDAM

11 (Vakuum-) Gefriertrocknung Vakuumgefriertrocknung Bei 0,37 mbar (= -30 C) eutektische Temperatur gekühlte Kammer (-25 C) bei größeren Objekten notwendig! Trocknungsdauer 3 4 Monate Prozesskontrolle durch Massekontrolle im Rezipienten Gefriertrocknung bei Normaldruck Bei großen Objekten Langsamere, aber schonendere Sublimation In Tieflkühl-Kammern bei -25 C Beschleunigung der Sublimation durch Umluft und ggf. zusätzliche Energiezufuhr (Heizschlangen, IR- Strahlung) Trocknungsdauer mehrere Jahre Druck in hpa ,1 00: 00 24: 10 49: 10 73: 10 97: : : : : : : : : : : 10 Gesamtzeit in h Druck in mbar Gewicht in Gramm 361: : : : : : 10 Gewicht in g

12 Fundobjekte aus Eberswalde Ausgrabung von zwei großen mittelalterlichen Stadtquartieren mit Besiedlung seit dem 12. / 13. Jh Rummelplatz: ca Einzelfunde 2000 Pavillonplatz: ca.200 Einzelfunde Schwellbalken und Fußböden von Häusern (komplette Hausgrundrisse), Brunnen, Abfallgruben etc.

13 Nach der Konservierung Restaurierung: Reinigen der Oberfläche Entfernen von überschüssigen PEG an der Oberfläche Ästhetische Wirkung des konservierten Holzes Ggf. Klebung, Ergänzung und Montage von Bruchstücken