Anwendung
Konservierung

 

Anwendungen in der Konservierung

     
   
 

 

 

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1) Die schützende oder verdämmende Versiegelung von Oberflächen

2) Die vorübergehende Hydrophobierung von Untergründen als Schutz gegen Wasser

3) Die vorübergehende Verfestigung

 
 



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Die drei wichtigsten Anwendungen sind

1) Die schützende oder verdämmende Versiegelung von Oberflächen

Die vorübergehende schützende Versiegelung von empfindlichen Oberflächen wurde bei der Konservierung von Leinwandgemälden, Tafelbildern, von Wandmalereien, von Steinobjekten, sowie bei der Mauerwerks- oder Betonsanierung eingesetzt.

Für eine Versiegelung der Oberfläche kommen zwei verschiedene Verfahren in Frage.

Die Verarbeitung aus der Spraydose und als Schmelze (siehe Bausanierung)

Eine Verarbeitung als Lösung führt durch das Saugverhalten bei porösen Untergründen nur sehr unzureichend und nach mehrfachem Auftrag zu einem versiegelnden Belag an der Oberfläche und ist nur in Einzelfällen als verfestigende Vorbereitung des Untergrundes sinnvoll.

Die Verarbeitbarkeit von Schmelzen hängt ganz wesentlich vom Schmelzpunkt des Materials ab. Die Herstellung eines einigermaßen gleichmäßigen Films mit dem Pinsel ist bei Raumtemperatur mit Materialien möglich, die ihren Schmelzpunkt unter 40°C haben. Höher schmelzende Substanzen erstarren zu rasch am Pinsel und auf den Oberflächen, sodass sich lediglich raue, unregelmäßige Aufträge erzielen lassen.

Schutz von wasserempfindlichen Oberflächen während der Reinigung

Bei der Abnahme von Oberflächenschmutz mit einer wässrigen Seifenlösung bilden häufig die Streichkanten von wasserfester Malerei zu hochempfindlichen Polimentvergoldungen eine kritische Zone. Eine vorübergehende Versiegelung dieser Zonen mit einer Mentholschmelze brachte sehr gute Ergebnisse.

Bei der Firnisabnahme an Leinwandgemälden dringt häufig das gelöste Harz durch die Krakeluren in die Leinwand ein. Dieses Phänomen läßt sich an Gemälderückseiten häufig beobachten. Das in die Leinwandfaser eingedrungene Harz führt dann in der Folge zu Versprödungen der Leinwand in den betreffenden Bereichen.

Sofern für die Firnisabnahme lediglich stark polare Lösungsmittel verwendet werden sofern das Gemälde eine rückseitige Wärmebehandlung zuläßt, kann die Leinwandrückseite durch eine vorübergehende Versiegelung mit Cyclododekan geschützt werden.

Cyclododecan wird je nach Stärke der Leinwand in zwei bis drei Aufträgen aus der Spraydose aufgebracht. Danach wird bei einer Temperatur von mindestens 60°C eingeschmolzen.

 

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8tes Jahrhundert
Wandmalereien in der Basilika in Steinbach

Es handelt sich um die Apsis des Karolingischen Baus. Die dort vorhandenen Wandmalereien sind mit einer dichten, stark verschmutzten Gipssinterschicht bedeckt.

Der malereitragende Putzmörtel zeigt ganz erhebliche Schäden an der Oberfläche. Entlang von Haarrissen und an den Rändern von mechanischen Verletzungen hat die Bindung des Mörtels nachgelassen. Die Mörtelränder sanden und bröckeln in diesen Bereichen ab.

Auf diese Weise hat sich bereits ein Netz von Fehlstellen mit sandenden Oberflächen ergeben.

Der Schadensmechanismus lässt sich mit einem Verwitterungsprozess erklären, dessen Ursache in der unterschiedlichen Durchlässigkeit der Oberflächen liegt.

In dem offenen, durch schnellen Luftwechsel bestimmten Raumklima, kommt es - vor allem im Frühjahr- zu Tauwasserniederschlag auf der Putzoberfläche.

Das Wasser wird auf der gesamten Fläche gleichmäßig vom Untergrund aufgenommen. Die Wasserabgabe geschieht jedoch in weit größerem Umfang in den Rissbereichen und den aufgebrochenen Oberflächen. Dadurch kommt es mit der beschleunigten Austrocknung in diesen Zonen zu einer Anreicherung der gelösten Salze. Obwohl der Anteil bauschädlicher Salze in den betreffenden Mörteln verhältnismäßig gering ist, reicht offensichtlich die Konzentration in den Austrocknungszonen zur Zermürbung des Gefüges.

Zwei sich ergänzende Maßnahmen sollen diesem Zerfallsprozess entgegenwirken

Zum einen soll die äußerst dichte Sinterkruste über der Malerei reduziert werden, zum anderen sollen die vorhandenen Verletzungen der Oberfläche so geschlossen werden, dass dadurch die Wasserabgabeeigenschaften der Oberflächen ausgeglichen werden.

Da durch eine Abnahme der Kruste vor allem die Randzonen der Putzmörtelflächen einer extremen Belastung ausgesetzt wären, wurden zunächst die Fehlstellen ausgekittet.

Das äußerst fein verteilte Netz von Verletzungen und Rissen hatte ebenfalls höchste Anforderungen an die Ausführung zur Folge.

Jede Unsauberkeit in den Randzonen musste vermieden werden. Aus diesem Grund sollten die Randbereiche durch eine vorübergehende Versiegelung geschützt werden. Erste Versuche mit CCD zeigten, dass die notwendige Dünnschichtigkeit und Feinheit mit diesem Material nicht befriedigend zu erreichen war. Die eigentliche Versiegelungsschicht durfte das Niveau der Randzonen nicht erhöhen, da sonst auch das Niveau der Kittstelle die originale Umgebung überragt hätte.

Ausgezeichnete Ergebnisse wurden in diesem Fall mit einer Mentholschmelze erreicht. Das Menthol wurde dazu im Wasserbad auf ca. 60°C erwärmt, um über den bei 30°C liegenden Schmelzpunkt hinaus genügend Restwärme zu erhalten. Das Material wurde dann mit einem Haarpinsel aufgetragen. Die Erstarrung erfolgte so, dass eine Eindringtiefe von weniger als einem Millimeter erreicht wurde.

Die vorhandenen Kalkschleier in den Randbereichen konnten nach dem Verdunsten des Bindemittels mit Staubsauger und Haarpinsel entfernt werden.

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2) Die vorübergehende Hydrophobierung von Untergründen als Schutz gegen Wasser

Vorübergehende Hydrophobierungen von porösen Untergründen wird von uns dann angestrebt, wenn bei Konservierungsarbeiten an Oberflächen mit Wasser gearbeitet werden soll, ein Eindringen des Wassers in den Untergrund jedoch vermieden werden soll. Dies kommt vor allem bei Reinigungen von Wandmalereioberflächen sowie Steinoberflächen vor.

Bei der hier beschriebenen Hydophobierung handelt es sich nicht um eine vollständige Versiegelung aller vorhandenen Poren, sondern lediglich um eine Maßnahme die ein Eindringen von Wasser für eine bestimmte Zeit verhindert. Schon nach einigen Stunden hat sich die Wirkung bereits derart verflüchtigt, dass der Schutzeffekt nicht mehr ausreicht. Sehr viel festere, auch gegen polare Lösungsmittel feste Versiegelungen des Untergrundes lassen sich dagegen mit der Schmelze herstellen. Die Anwendung der Schmelze wird nur dort mit Vorteil angewandt, wo der Untergrund derart große Poren zeigt, dass diese mit dem aus der Lösung gebildeten Film nicht befriedigend versiegelt werden können. Auch in solchen Fällen ist es vorteilhaft, zunächst eine gleichmäßige Schicht auf die Oberfläche aufzutragen und dann erst mit einer Wärmelampe einzuschmelzen.

An dieser Stelle muss jedoch ein weiteres Mal auf die sehr langen Verdunstungszeiten von Cyclododecan hingewiesen werden. 1mm Schichtstärke der Schmelze braucht ohne Ventilation an der Oberfläche bis zu 30 Tagen zum Verschwinden. Ähnlich langsam laufen die Sublimationsprozesse im Porenraum ab, sodass für eine eingeschmolzene Versiegelung in der Stärke von 2mm mit einer Zeitspanne von 7 bis 8 Wochen gerechnet werden muss. Tiefer angelegte Versiegelungen waren für mich in der Praxis bisher nicht sinnvoll.

Das Sublimationsverhalten im Porenraum wurde von Frau Nicole Riedl untersucht und in einer hervorragenden Publikation beschrieben. (Restauro 1998 Heft 7)

 

Beispiel Wandmalerei

In Bad Soden-Allendorf waren gotische Wandmalereien in den 50er Jahren dieses Jahrhunderts mit Glutinleim gefestigt worden. Da diese spannungsreiche Proteinschicht den Bestand erheblich gefährdet sollte sie im Zusammenhang mit weiteren Konservierungsmaßnahmen abgenommen werden.

Erste Arbeitsproben zeigten, daß der Glutinleimüberzug in den meisten Bereichen mit Wasser löslich und abnehmbar war. Allerdings führte die Verwendung von Wasser auch zu „Wasserrändern und Flecken“ auf der Oberfläche. Die gleiche Wirkung zeigte die Verwendung von wässrigen Injektionsmörteln.

Eine vorübergehende Hydrophobierung der Mörteloberfläche dagegen erbrachte sehr gute Reinigungsergebnisse ohne Wasserflecken.

Bei der Hydrophobierung wurde folgendermaßen vorgegangen

Cyclododecan wurde im Verhältnis 5:6 in Petroleumbenzin mit dem Siedebereich 40-60°C gelöst.

Die Lösung wurde mit dem Pinsel satt in mehreren schnell aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen auf die Mörteloberfläche aufgetragen.

Nach einer Trocknungszeit von ca. 1 Std. hatte sich auf der Oberfläche ein unregelmäßig starker Belag von festem CCD gebildet.

Dieser Belag wurde dann in einem weiteren Arbeitsgang mit Petroleumbenzin entfernt. Dazu wurde mit Wattestäbchen abgetupft bzw. abgerollt.

Dieser Vorgang hat zum Ziel, eine völlig freie, d.h. unversiegelte Oberfläche zu schaffen, an der ein wässriges Lösungsmittel angreifen kann. Dabei soll jedoch die direkt unter der Oberfläche im Putzgefüge liegende Hydrophobierung nicht gestört werden. Die Vorgehensweise ist dabei weitgehend von der Art der Oberfläche selbst abhängig. Vor allem an stark zerklüfteten Oberflächen hat sich auch die Verwendung eines Pinsels bewährt.

Auf die vorbereitete Oberfläche wurde zum Anquellen der Glutinleimschicht eine Wasser-Alkohol-Kompresse aufgelegt, deren Wasseranteil ca. 0,5% Tylose 30.000 zugesetzt worden war. Nach ca.30 Min. wurde die Kompresse abgenommen. Die angequollene Glutinschicht konnte dann mit Wasser abgewaschen werden.

Verschiedene Vorversuche mit einem Karstenschen Röhrchen zeigen, dass die hier durchgeführte Hydrophobierung für ca. 2-3 Std. ein Eindringen von Wasser in den Putz verhindert.

Im Haarrißbereich wird das Eindringen jedoch nur für wenige Minuten gestoppt. Ist erst einmal die Wassersperre durchbrochen, findet ein kontinuierlich verlaufender Abfluss statt.

Diese Gefahr im Haarrißbereich und in anderen kleinen Verletzungen der Oberfläche lässt sich sehr gut durch eine Erhöhung der Viskosität vermeiden. Bereits ein Zusatz von 0,5% Tylose 30.000 reichte in diesem Fall aus, um ein Eindringen von Wasser auch in den kritischen Bereichen zu verhindern.

 

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Ahrweiler – Ergrabene römische Wandmalerei

Der Erhaltungszustand der einzelnen Putzlagen, bestehend aus Grundputz, Zwischenputz und Deckputz zeigt verschiedene Schadensbilder. Die Putzoberfläche ist an vielen Stellen aufgebrochen. Insgesamt sind Fehlstellen in unterschiedliche Größe über die gesamte Fläche verteilt. Gemeinsam ist für die drei Putzlagen die geringe Bindung in sich und damit verbunden die geringe Haftung zum jeweiligen Untergrund.

Ziel der Konservierungsmaßnahmen ist daher zunächst die Verbesserung der Bindung innerhalb der Mörtel. Dies soll durch eine Behandlung mit Kieselsäureester erreicht werden.

Bei der Verfestigung der Putzmörtel sollten die bemalten Putzoberflächen mit Sicherheit unberührt bleiben. Grund dafür war einerseits die Sorge vor Veränderungen des Tiefenlichts, wichtiger noch war die Sorge, dass die vorhandenen Beläge (Schmutz und Lehm) irreversibel auf der Malschichtoberfläche verklebt werden. Der Schutz für die Oberfläche sollte mit Cyclododekan hergestellt werden.

Um ein Eindringen des KSE in die Malschichten von der Rückseite her zu verhindern, sollte eine dichte Schmelze ca. 1mm der bemalten Mörteloberfläche durchdringen. Folgende Arbeitsschritte wurden durchgeführt:

Vorbehandlung der bemalten Putzflächen mit Cyclododecan in Petroleumbenzin im Verhältnis 2:3

Auftrag einer Schmelze aus Cyclododecan in Petroleumbenzin im Verhältnis 8:2. Die Schmelze wurde mit einer Temperatur von ca. 95°C aufgetragen.

Nach einer Trocknungszeit wurde mit der Wärmelampe eingeschmolzen.

Weiterer Auftrag einer Schmelze aus Cyclododecan in Petroleumbenzin im Verhältnis 8:2. Die Schmelze wurde mit einer Temperatur von ca. 95°C aufgetragen.

 

Behandlung mit Kieselsäureester

Die Verfestigung wurde mit Kieselsäureester durchgeführt. Bei der Auswahl des Kieselsäureesters musste sichergestellt werden, dass die Lösungsmittel den Cyclododecanfilm nicht anlösen konnten. Um zu verhindern, dass der Kieselsäureester durch Migration an den Oberflächen dichtere und in den Tiefen weniger dichte Gelabscheidungen bewirkt, wurde die Gelbildung beschleunigt. Folgende Arbeitsschritte wurden durchgeführt:

Montema 28 (mit Äthanol als Lösungsmittel) wurde im Verhältnis 1:4 mit Isopropanol verdünnt.

Zur Gelbildung innerhalb von ca. 50 Min. wurde Ammoniaklösung zugesetzt.

Die Flächen wurden komplett geflutet. Bis zur Gelbildung konnten drei Durchgänge ausgeführt werden.

Nachbehandlung der Flächen

Durch die Flutung der gesamten Flächen mit Kieselsäureester hat sich auch auf den mit Cyclododecan geschützten Flächen Gel gebildet. Nach dem Verdunsten des Cyclododecan-Films lag dieses Gel als graue, an Japanpapier erinnernde Schicht über der Malerei. Dieser Belag konnte sehr leicht durch abpusten oder absaugen mit dem Staubsauger entfernt werden. Darunter lag die unberührte Malschichtoberfläche wie im Vorzustand.

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3) Die vorübergehende Verfestigung


Die vorübergehende Verfestigung von fragilen Gefügen kann sowohl mit der Schmelze, als auch mit der Lösung erfolgreich durchgeführt werden.

Für die Vorgehensweise ist natürlich das Ziel der Verfestigung entscheidend.

Grundsätzlich sind der Verfestigung von porösen Materialien dadurch enge Grenzen gesetzt, dass diese Materialien tatsächlich durchdrungen werden müssen (wie bei jeder anderen Verfestigung auch).

Dem Eindringen einer Schmelze sind allein durch das Erstarren des Materials beim Abkühlen Grenzen gesetzt. Doch auch eine Lösung dringt nicht unbeschränkt ein.

„Grundsätzlich ist die strukturelle Durchdringung problematisch, weil die flüchtigen Bindemittel ebenso wie ihre Lösungsmittel aufgrund ihrer unpolaren Molekülstruktur nur eine niedrige Oberflächenspannung besitzen. Die Eindringtiefe ist aber um so größer, je höher die Oberflächenspannung ist.“

Gleichzeitig muss ganz erheblich vor erzwungenen Tiefenverfestigungen gewarnt werden. Nach meinen Beobachtungen ist zu erwarten, dass vor allem Schmelzen, die durch Erwärmen des porösen Materials mehrere Zentimeter tief eingebracht wurden, nicht mehr (oder erst nach Jahren) vollständig verdunsten.

Dagegen zeigen die mit Lösungen durchgeführten Verfestigungen bei Raumtemperatur verhältnismäßig rasche Sublimation. So hatte sich die vorübergehende Verfestigung des Sandbetts am Xantener Beispiel nach ca. 6 Wochen bei einer Schichtstärke von 30mm, aufgelöst. Die vorübergehenden Hydrophobierungen an den Beispielen Bad Sooden-Allendorf und Zierenberg hielten dem Wasser des Prüfröhrchens höchstens zwei Stunden lang stand.

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