Materialinfo
Cyclododecan
Cyclododecan ist ein
gesättigter, alicyclischer
Kohlenwasserstoff
Chemische
Eigenschaften
Es gehört zu den stabilsten Vertretern dieser
Klasse, und ist in seiner Reaktionsträgheit mit
den gesättigten offenkettigen
Kohlenwasserstoffen vergleichbar.
Physikalische
Eigenschaften
Schmelzpunkt
58-61°C
Siedepunkt
von 243°C
Flammpunkt
bei 98°C
Zündtemperatur
265°C
Dampfdruck (20°C)
ca. 0,1hPa
Dichte bei 65°C
0,830g/ccm
Viskosität bei 65°C
2,2 mPa s
Löslichkeit
Unpolare Lösungsmittel sehr gut löslich
(gesättigte Kohlenwasserstoffe, aromatische
Kohlenwasserstoffe, halogenierte
Kohlenwasserstoffe)
Siedegrenzbenzin
Pentan (Siedepunkt 36°C)
Hexan (Siedepunkt 68°C)
Iso Octan (Siedepnkt 99°C)
Octan (Siedepunkt 126°C)
Dichlormethan (Vorsicht giftig)
Polare Lösungsmittel
nahezu unlöslich
Wasser
Ethanol
Isopropanol
Aceton
Mit Lösungsmitteln mittlerer Polarität wie
Estern zeigt sich eine geringe Löslichkeit.
Die Unlöslichkeit in polaren Lösungsmitteln wie
Wasser ist für die Anwendung im
restauratorischen Bereich von größter
Bedeutung. Erst durch diese Eigenschaft sind
vorübergehende Versiegelungen oder
Hydrophobierungen als Schutz gegen Wasser
möglich. Dieser Schutz wird jedoch nicht allein
durch die Unlöslichkeit von Cyclododecan in
polaren Systemen erreicht. Die Filmbildung
und die Eigenschaften des Films sind für die
Herstellung eines schützenden Überzugs von
größter Bedeutung.
Filmbildung und
Eigenschaften
des Films
Die Filmbildung von Cyclododecan kann wohl
am besten mit einer Kristallbildung verglichen
werden. Grundsätzlich bildet Cyclododecan
beim Erstarren aus der Schmelze oder auch
beim Ausfallen aus der Lösung keinen absolut
homogenen Film sondern nadelförmige
Kristalle, die sich mehr oder weniger dicht
aneinander lagern. Da die Dichte des Films
häufig Erfolg oder Mißerfolg einer Maßnahme
bestimmt, sind die Bedingungen für die Art der
Kristallbildung von großer Bedeutung.
Filmbildung aus der
Schmelze
Als Faustregel für die Kristallbildung aus der
Schmelze gilt:
Je langsamer die Temperatur aus dem Bereich
über dem Schmelzpunkt in den Bereich
darunter sinkt, um so ausgeprägter bilden sich
ein Filz aus Kristallnadeln. Eine rasche
Abkühlung dagegen führt zu wesentlich
homogeneren und dichteren Schichten.
In der Praxis findet diese langsame Auskühlung
mit der Bildung eines Kristallfilzes jedoch nur
beim Gießen von großen Blöcken statt.
Schichten von unter 3mm Stärke werden bei
Raumtemperatur so schnell auskühlen, dass
eine Nadelbildung nicht stattfinden kann.
Mechanische
Eigenschaften
Sehr gute Druckfestigkeit, sehr gute Elastizität,
sehr gute Abriebfestigkeit
Dichte des Films
Sehr dichter Film, bietet sehr guten Schutz
gegen ein Durchdringen mit Wasser, sowie
einen guten Schutz gegen ein Durchdringen
mit Äthanol, Isopropanol oder Aceton.
Reversibilität
Lange Standzeit, aufwendige Verfahren zur
Abnahme mit Föhn oder Lösungsmitteln.
Lange Verdunstungszeit sollte unbedingt
eingeplant werden !
Warnung
Auf eine Pinselverarbeitung der reinen,
unverdünnten Schmelze sollte unbedingt
verzichtet werden. Die verhältnismäßig hohe
Schmelztemperatur und die schnelle
Auskühlung des Materials am Pinsel führen nur
zu unbefriedigenden Ergebnissen.
Verarbeitungs-
ratschläge
Sehr gute Erfahrungen liegen bei der
Verarbeitung mit der Heißspritzanlage vor. Bei
dieser Arbeit wurde eine Ailessanlage der Fa.
Wilhelm Wagner (WiWa) verwendet. Die Anlage
wurde von der Fa Eltherm zu einer voll
beheizbaren Anlage ausgestattet. Folgende
Teile sind beheizt und regelbar in einem
Temperaturbereich bis ca. 120°C: Kessel,
Pumpe, Schlauch, Spritzpistole. Die
Spritztemperatur an der Düse sollte min. 80°C
betragen. Der Verbrauch liegt bei mindestens
400g/m².
Die Filmbildung aus einer Schmelze mit Zusatz
von Lösungsmittel muss jedoch gesondert
betrachtet werden.
Auf einem nicht saugenden Untergrund bildet
sich ein Filz aus Kristallnadeln.
Auf einem porösen, saugenden Untergrund
bildet sich eine wesentlich dichtere Schicht.
Als Erklärung scheint folgendes Modell
ausreichend: (wird aktuell untersucht)
Hier finden beim Erreichen der
Erstarrungstemperatur zwei Prozesse statt.
Die im höheren Temperaturbereich homogene
Flüssigkeit zerfällt in zwei Phasen. Eine relativ
temperaturunabhängige flüssige Phase
bestehend aus einer gesättigten Lösung von
Cyclododecan im Lösungsmittel sowie eine
temperaturabhängige Phase aus reinem
Cyclododecan . Die Präsens der flüssigen
Phase auf einem nicht saugenden Untergrund
ermöglicht dem reinen Cyclododecan in der
Erstarrungsphase noch Nadeln auszubilden.
Anders verhält es sich auf einem porösen
Untergrund. Sobald mit abnehmender
Temperatur die Trennung in zwei Phasen
eintritt, wird die flüssige Phase vom Untergrund
aufgenommen, und vom erstarrenden
Cyclododecan getrennt. Die Filmbildung findet
dann ähnlich der reinen Schmelze statt. Es
bildet sich ein dichter Belag.
Mechanische
Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften zeigen etwas
geringere Werte als bei der reinen Schmelze.
Gute Druckfestigkeit, sehr gute Elastizität, gute
Abriebfestigkeit.
Dichte des Films
Dichter Film, bietet sehr guten Schutz gegen
ein Durchdringen mit Wasser, sowie einen
ausreichenden Schutz gegen ein Durchdringen
mit Äthanol, Isopropanol oder Aceton.
Reversibilität
Lange Standzeit, aufwendige Verfahren zur
Abnahme mit Föhn oder Lösungsmitteln.
Lange Verdunstungszeit sollte unbedingt
eingeplant werden!
Verarbeitungs-
ratschläge
Um eine Schmelze überhaupt mit dem Pinsel
sinnvoll verarbeiten zu können, sollte eine
gewisse Menge an Lösungsmittel zugesetzt
werden. Damit wird zunächst der
Schmelzpunkt heruntergesetzt und damit eine
zu frühe Erstarrung am Pinsel verhindert. Die
Filmeigenschaften sind erfahrungsgemäß um
so besser, je heißer die Mischung aufgetragen
wird. Die besseren Ergebnisse werden mit
niedrig siedenden Lösungsmitteln erreicht.
Sehr gut bewährt hat
sich folgendes Rezept
Auf gut saugenden Untergründen eine Zugabe
von bis zu 10% Iso Octan Siedepunkt 99°C zur
Cyclododecanschmelze.
Auf schlecht saugenden Untergründen eine
Zugabe von bis zu 10% Pentan Siedepunkt
36°C zur Cyclododecanschmelze.
Die Filmbildung aus
der Lösung
Inzwischen hat sich gezeigt, dass die
Filmbildung aus der Lösung heraus immer
einen weniger dichten Film ergibt, als aus der
Schmelze. Auch hier gilt die Faustregel für die
Art der Kristallbildung:
Je langsamer der Übergang von der flüssigen
in die feste Phase stattfindet, um so
ausgeprägter bilden sich ein Filz aus
Kristallnadeln. Ein rascher Übergang dagegen
führt zu wesentlich homogeneren und
dichteren Schichten.
Daraus ergibt sich für die Auswahl der
Lösungsmittel der Einsatz von leicht flüchtigen,
niedrig siedenden Lösungsmitteln wenn
möglichst dichte Filme erzielt werden sollen.
Mechanische
Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften zeigen sehr
viel geringere Werte als bei der reinen
Schmelze. Ausreichende Druckfestigkeit,
ausreichende Elastizität, ausreichende
Abriebfestigkeit
Dichte des Films
Dichte des Films: Leicht poriger Film, bietet
sehr guten Schutz gegen ein Durchdringen mit
Wasser ohne Netzmittel, allerdings keinen
ausreichenden Schutz gegen ein Durchdringen
mit Äthanol, Isopropanol oder Aceton !
Reversibilität
Verfahren zur Abnahme mit Föhn oder
Lösungsmitteln. Durch die Feinporigkeit des
Films wird dieser leicht von Siedegrenzbenzin
durchdrungen. Das Lösungsmittel kann also
sehr leicht angreifen.
Warnung
In der Praxis hat sich die Herstellung eines
schützenden Überzugs auf porösen
Untergründen mit Hilfe einer Lösung als nicht
sinnvoll erwiesen. Zum einen dringt ein großer
Teil des Materials in den Untergrund ein und
bildet damit keinen Überzug, so dass erst nach
mehrmaligem Auftrag und entsprechenden
Wartezeiten zwischen den einzelnen Aufträgen
ein Film auf der Oberfläche entsteht. Zum
anderen entstehen bei dieser Vorgehensweise
unnötig hohe Kosten durch große Mengen an
Lösungsmitteln und hohen Arbeitsaufwand.
Verarbeitungs-
ratschläge
Die Applikation aus Aerosol-Spraydosen hat
sich für die Herstellung von wasserfesten,
schützenden Überzugs dagegen bewährt. Hier
bildet das Treibgas (Methan-Butangemisch)
das Lösungsmittel.
Für Verfestigungen oder Hydrophobierungen
von porösen und saugenden Untergründen
werden durch die Anwendung von Lösungen
sehr gute Ergebnisse erzielt. Hier muß jedoch
gleichzeitig beachtet werden, dass mit
sinkendem Siedepunkt des Lösungsmittels
auch die Eindringtiefe abnimmt.
Bewährt hat sich eine Lösung von
Cyclododecan in Iso Octan Siedepunkt 99°C.
Die Filmbildung aus
der Spraydose
Aus schnell verdunstenden Lösungsmitteln
wird ein amorpher Niederschlag gebildet, der
im Laufe der Zeit zu einem immer fester
werdenden Film wird. Diese Schicht ist
vollkommen wasserdicht und auch mechanisch
belastbar.
Als Faustregel kann
gesagt werden
Die Verwendung von Cyclododekan als Spray
stellt gegenüber den bisherigen
Applikationsformen Schmelze oder Lösung
eine dritte Anwendungsform dar.
In der Spraydose liegt das Cyclododekan
zunächst in gelöster Form vor. Das
Lösungsmittel ist in diesem Fall ausschließlich
das Treibgas. Zusätze von weiteren
Lösungsmitteln sind nicht vorhanden.
Das Treibgas als extrem flüchtiges
Lösungsmittel bestimmt auch die
wesentlichsten Eigenschaften des
Cyclododekanfilms.
Die Schutzwirkung gegenüber Wasser und
wässrigen Lösungen ist sicher.
Während der geschmolzene Film einen
perfekten Schutz gegen alle stark polaren
Lösungsmittel darstellt, kann der aufgesprühte
Film von einigen polaren Lösungsmitteln
durchdrungen werden, ohne jedoch selbst
angelöst zu werden.
Mechanische
Eigenschaften
Die Filmeigenschaften unterscheiden sich von
denen der Schmelze. Es handelt sich um einen
eher amorphen, feinstporigen Belag mit einer
mechanischen Festigkeit, die weitgehend vom
gewählten Sprühabstand bestimmt wird, und
nicht die Dichte und die Festigkeit der
Schmelze erreicht. Ab dem Zeitpunkt des
Auftrags nimmt die Festigkeit noch weiter zu.
Die einzelnen Staubpartikel verdichten sich
dabei immer mehr.
Ausreichende Druckfestigkeit, ausreichende
Elastizität, ausreichende Abriebfestigkeit
Dichte des Films
Feinstporiger Film, bietet sehr guten Schutz
gegen ein Durchdringen mit Wasser, allerdings
keinen ausreichenden Schutz gegen ein
Durchdringen mit Äthanol, Isopropanol oder
Aceton!
Reversibilität
Die charakteristischen Eigenschaften des
aufgesprühten Cyclododekanfilms bestimmen
auch die Verdunstungsgeschwindigkeit.
Während eine Schmelze mit 1mm
Schichtstärke ohne weitere Ventilation ca. 30
Tage bis zum völligen Verschwinden benötigt,
ist die Verdunstungsgeschwindigkeit des
Sprühfilms ganz wesentlich schneller. Ein ca.
1mm starker Sprühfilm ist bei 20°C in 2 bis 3
Tagen vollständig verschwunden. Im
Hochsommer kann an Fassaden ohne direkte
Sonneneinstrahlung dieselbe Schicht innerhalb
eines Tages verschwunden sein. Kurze
Standzeit, einfache Verfahren zur Abnahme mit
Föhn oder Lösungsmitteln.
Sofortiges Entfernen
des Cyclododekanfilms:
In einigen Situationen wird es wünschenswert,
den Sprühfilm zu entfernen zu können, ohne
die Verdunstung abwarten zu müssen. Dies ist
durch Ansprühen oder Bestreichen mit
Siedegrenzbenzin problemlos möglich. Bei
empfindlichen Untergründen sollte
aromatenfreies Benzin verwendet werden. Gute
Erfahrungen liegen bei der Verwendung von
Exxsol 100-140 der Fa. Esso vor. Durch die
Feinporigkeit des Films wird dieser leicht von
Siedegrenzbenzin durchdrungen. Das
Lösungsmittel kann also sehr leicht angreifen.
Warnung
Bei porösen Untergründen ist die Frage der
Eindringtiefe von Bedeutung. Während die
Lösung tief in das poröse Gefüge eindringt, ist
die Eindringtiefe des Sprühfilms nah zu bei
Null. Da der aufgesprühte Film nicht in den
Untergrund eindringt, hat er auch keinerlei
verfestigende Wirkung. Soll zusätzlich eine
Verfestigung erzielt werden, empfiehlt sich eine
Vorbehandlung mit der Lösung.
Verarbeitungs-
ratschläge
Zum Sprühabstand
Da das Treibgas mit dem Austritt aus der Düse
äußerst rasch vom flüssigen in den
gasförmigen Zustand übergeht, fällt auch das
zunächst gelöste Cyclododekan in fester Form
aus. Der beim Austritt aus der Sprühdüse noch
vorhandene flüssige Anteil im Sprühnebel
verringert sich mit zunehmendem Abstand von
der Düse bis nur noch reiner
Cyclododekanstaub übrigbleibt. Um beim
Sprühen also einen möglichst festen Film zu
bekommen, sollte der Abstand zwischen Düse
und Objekt so kurz wie möglich sein.
Ein Sprühabstand von 3 bis 4 cm ist für einen
abriebfesten Belag empfehlenswert.
Ein weicher, jedoch sehr gleichmäßiger Belag
ist mit einem Abstand zwischen 6 und 10cm zu
erreichen.
Größere Sprühabstände führen zu schlecht
haftenden Belägen und viel Verlust durch
abfallenden Staub.
Über uns
Unser Unternehmen wurde 1983 von Hans
Michael Hangleiter gegründet und ist seit 1999
eine GmbH.
Seitdem haben wir viele große Konservierungs-
und Restaurierungsprojekten geplant und
durchgeführt und an einer großen Zahl
bedeutender Bauwerke Bauforschungen
durchgeführt.
In Zusammenarbeit mit den führenden
Naturwissenschaftlichen Instituten haben wir
in diesem Zusammenhang verschiedene
Restaurierungsmaterialien und Methoden
entwickelt die zum Stand der Technik wurden.
Schwerpunkte
Konservierung und
Restaurierung
Wand und Deckenmalerei
Historische Putze, Mauerwerks- und
Gebäudestrukturen
Historische Raumschalen und
Architekturfassung
Archäologische Putz-, Stuck- und
Malereifunde
Steinskulptur
Tafelbilder und Leinwandgemälde
Gefasste Holzskulpturen und gefasste
Retabel
Materialentwicklung und
Restaurierungsmethoden
Flüchtige Bindemittel
Forschung zur Anwendung von
Cyclododecan
Verfahren zur Bergung archäologischer
Funde
Entwicklung von hydraulischen
Injektionsmörteln
Entwicklung von Lehminjektionsmörteln
Anwendung des Trockenspritzverfahren
mit Lehmmörteln
Verfahren zur Rückmontage
abgenommener oder abgestürzter
Wandmalereien
Verfahren zur Unterfangung
abstürzender Wand- und Deckenputze
Verfahren zur punktuellen mechanischen
Sicherung von Putz auf hölzernen
Putzträgern
Verfahren zum Austausch von nicht mehr
tragfähigen Balken und Lehmwickeln über
stuckierten oder bemalten Lehmdecken
Verfahren zum Austausch nicht mehr
tragfähiger hölzerner Putzträger über
bemalten oder stuckierten Deckenputzen
Bauforschung
Bauaufnahme
Restauratorische Bauforschung
Restauratorische Befunduntersuchungen
Ausgrabungen
Probenentnahme zur
dendrochronologischen Untersuchung
Technische und Maltechnische
Untersuchungen
Planung, Kartierung und
Dokumentation
Bestands-, Maßnahmen- und
Schadenskartierungen mit Digitaler
Verarbeitung
Großflächige 1: 1 Kartierungen mit
digitaler Verarbeitung in beliebigen
Maßstäben
Erstellen von Fassadenabwicklungen
Erstellen von Orthophotos
Verformungsgerechtes Aufmaß
Verarbeitung von 3D Scans von
Gebäuden, Räumen und Objekten