Stiftung Institut für Werkstofftechnik

Amtliche Materialprüfungsanstalt (MPA) Bremen

MPA Bremen

Untersuchungen zur Erhaltung chinesischer Polychromien der Qin- und Han-Zeit mittels elektronenmikroskopischer, videoholografischer sowie ausgewählter biologischer und chemischer Methoden

Stand: 31.12.2001, Ansprechpartner: Dr. Herbert Juling

Investigations on the preservation of chinese polychromy of the Qin- and Han-period by the use of electron microscopical, holographic as well as selected biological and chemical methods The Terracotta Army of Warrior and Horses in Lintong (China) comprise several archeologic objects with a coating made of natural organic polymers with and without pigments. The aging of this "oriental lacquer" after more than twothousand years buried in damp soil leads to swelling of the coating. Visualizing the dynamic processe of alteration by cryo-scanning-electron-microscopy will be evaluated for the restoration and conservation practice.    Die Terrakotta-Krieger von Lintong (China) sind archäologische Funde, die eine Fassung (Bemalung) aus natürlichen organischen Polymeren mit und ohne Farbpigmenten tragen. Diese Farbschichten beginnen sich bei Austrocknung sofort von der Oberfläche abzurollen. Die zentrale Frage hinsichtlich einer Konservierung bestand darin zu klären, inwieweit Konservierungsstoffe den Porenraum dieser Lackschichten erreichen können. In rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen wird deutlich, dass die Lackschichten eine mikrofeine Porenstruktur aufweisen. Die Durchmesser der Einzelporen überschreiten nur selten 0,5 µm, wobei das Maximum der Porenradienverteilung bei ca. 0,1 µm liegen dürfte. Die Poren sind blasenartig und erscheinen im mikroskopischen Bild geschlossen. Es ist aber auch ein feines porenverbindendes Mikrorissnetzwerk erkennbar, in das das Behandlungsmittel eindringen kann. Festigende Substanzen, wie z.B. Polyurethan, sind allerdings nur in der Lage, in Fehlstellen und größere Risse einzudringen, dort aber durch Verklebung die gewünschte Wirkung zu entfalten. Es stand für längere Versuchsreihen in Deutschland Originalmaterial aus den Ausgrabungen zur Verfügung. Dieses wurde in intensiver Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe 'Angewandte Optik' der Universität Oldenburg, die mit Hilfe laserinterferometrischer Messungen kleinste Verformungen durch Klimawechsel in einer Simulationskammer erfassen konnten, untersucht. In erster Linie ist daran gedacht, ein Austrocknen der Lackschichten dadurch zu verhindern, das enthaltene Wasser durch das schwerflüchtige Polyethylenglykol (PEG) zu ersetzen. Bei den Versuchen in der Klimakammer stellte sich heraus, dass mit zunehmender Luftfeuchtigkeit das hygroskopische Polyethylenglycol tröpfchenweise aus der Oberfläche wieder heraustrat. Mit Hilfe der Kryofixierung während des Versuches und anschließender Untersuchung im Rasterelektronenmikroskop konnte dieser Prozess visualisiert und analysiert werden. Als weitere Methode zur Festigung der Malschicht wurde von den Projektpartnern die Behandlung mit Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und anschließender Elektronenstrahlhärtung erprobt. Auch mit diesen Proben wurden Klimakammerversuche in Oldenburg vorgenommen, die dann in Bremen mikroskopisch ausgewertet wurden. Bei so behandelten einjährigen Proben zeigten sich in der Oberfläche des behandelten Lackes Risse, die zu einem schüsselförmigen Muster führten. Im Querbruch ist zu erkennen, daß die Rissbildung bis auf den Terrakotta-Untergrund reicht, aber die Haftung der Schicht nicht beeinträchtigt. Diese Ergebnisse stellten die Grundlage für die weitere Planung der Restaurierungsarbeiten dar.
	Nur selten waren auf den bisher ausgegrabenen Fragmenten originale Farbreste enthalten.
	Die nanometerfeine Porenstruktur des Qi-Lackes wird erst bei höherer Vergrößerung (hier 10.000fach) deutlich. Größere Risse und Ablösungen können mit Klebstoffen (wie Fischleim oder Polyurethan) überbrückt undf gefestigt werden. (oben rechts>
	Aus der Oberfläche der Malschicht treten bei Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit durch Wasseraufnahme Polyethylenglycol-Tröpfchen aus. (Aufnahme im Kryo-Rasterelektronenmikroskop)

links: Rissmuster auf der Oberfläche einer HEMA-getränkten und mit Elektronenstrahl gehärteten Lackschicht	oben: Lichtmikroskopische Aufnahme des gerissenenen Lacks am Dünnschliff.	rechts: Die Risse gehen bis auf den Terracotta-Untergrund, die Haftung der Schicht bleibt allerdings erhalten.

Veröffentlichung zu diesem Projekt:
Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Lackschichten der Terrakottaarmee
in "Die Terrakottaarmee des Ersten Chinesischen Kaisers Qin Shihuang", (in Deutsch)
Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, München, 2001, S. 522-534
[PDF] (6,4 MB)