Viskosimeter Damit die Vergangenheit eine Zukunft hat – Tintenfraß mit Viskosimeter analysieren

Autor / Redakteur: Ralph Wittke*, Manfred Anders* und Ottmar Hofbeck** / Marc Platthaus

Papier unterliegt einem natürlichen Zerfallsprozess, wenn es nicht unter besonderen Umgebungsbedingungen aufbewahrt wird. In alten Schriften kann beispielsweise auch die verwendete Tinte zur Zerstörung des Papiers führen. Mithilfe viskosimetrischer Messmethoden kann nun dieser Tintenfraß analysiert werden.

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1 Tintenfraß am Beispiel eines Originalschriftstückes aus dem 18. Jahrhundert. (Bilder: SI Analytics)
1 Tintenfraß am Beispiel eines Originalschriftstückes aus dem 18. Jahrhundert. (Bilder: SI Analytics)
( Archiv: Vogel Business Media )

Es ist eine Tatsache, dass sich Papier ohne weitere Erhaltungsmaßnahmen im Laufe seines Lebens in seine Bestandteile auflöst. Hierbei können endogene und exogene Ursachen unterschieden werden. Doch gerade bei alten Schriften ist nicht nur die Papierbeschaffenheit ein Problem, auch die eingesetzte Tinte kann zum Zerfall beitragen. Von der Antike bis zum Ende des 19. Jahrhunderts wurde mit Eisengallustinte geschrieben – einem Gemisch aus Eisensalzen (Eisen(II)sulfat) und Galläpfelextrakten. Mit der Bildung von Eisengallustinte ist bereits die Erzeugung von Schwefelsäure verbunden. Bei der Herstellung ist die Eisengallustinte farblos. Die charakteristische dunkle Farbe und Pigmentierung entstehen bei der Umwandlung von Eisen(II)- in Eisen(III)-Salze durch Luftoxidation. Zudem wurden die Eisensalze im Überschuss eingesetzt, da sie bei der Tintenherstellung ein billiger Rohstoff waren. Neben Eisensalzen wurden weitere Substanzen wie Kupfer- oder Zinksalze, Stabilisatoren aber auch heute noch unbekannte Stoffe in die Tinten eingebracht [4–6]. Die Inhaltsstoffe der Tinten können durch katalytische Oxidation das Papier im Laufe der Zeit zersetzen. Es verliert seine Festigkeit und wird brüchig. Die Tinte frisst sich regelrecht durch das Papier und hinterlässt als Tintenfraß durchlöcherte Blätter (s. Abb. 1). Um die notwendigen Gegenmaßnahmen zu ergreifen, muss der Prozess des Tintenfraßes künstlich erzeugt werden. Hiermit kann dann die Wirksamkeit verschiedener Tintenfraßbehandlungen chemisch untersucht und verglichen werden.

Will man den Tintenfraßprozess erzeugen und die Wirksamkeit von entsprechenden Behandlungen untersuchen, sollten möglichst konstante Randbedingungen vorhanden sein, um vergleichende Aussagen treffen zu können. Als Untersuchungsmaterial wurden zwei typische homogene Hadernpapiere ausgewählt und in Tinte getaucht. Diese Papiere waren entweder mit Behandlungsagenzien vorgealtert und/oder entsäuert und schließlich künstlich gealtert. Bewertet wurde schließlich der Abbau der Hadernpapiere anhand ihres Polymerisationsgrades (Degree of Polymerisation, DP) und zwar im behandelten und unbehandelten Zustand. Hierbei wurde die Kapillarviskosimetrie als Untersuchungsmethode eingesetzt (Weitere Analysemethoden s. [7]). Tabelle 1 beschreibt die Methodenentwicklung der Tintenfraßbehandlung in ihren einzelnen Phasen.

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Kapillarviskosimetrie als Untersuchungsmethode

Da die (abgebaute) Kettenlänge der Cellulose und damit der DP ein wichtiges Charakteristikum für den Papierzustand bzw. dessen Schädigung ist, ist die Bestimmung dieser Kenngröße enorm wichtig. Von den möglichen Verfahren zur DP-Bestimmung für Papier kommt derzeit nur die viskosimetrische Methode (mittels Glas-Kapillar-Verfahren) in Frage: Die Methode erfordert mit Abstand den geringsten Aufwand und ist am schnellsten durchzuführen. Die Analytik nach dieser Methode dient zur Bestimmung der Grenzviskositätszahl η in Kupfer(II)-ethylendiamin-Lösung (CUEN) [8–11].

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