Flüchtige
Bindemittel*
*Verdunstende, wachsartige feste Materialien,
die als vorübergehender, wasserfester
Schutzüberzug auf allen möglichen Oberflächen
dienen können.
Ähnlich wie Eis, das auch ohne zu schmelzen
verdunstet, d.h. sublimiert, verhalten sich auch
eine ganze Reihe von anderen Feststoffen.
Deckt man sie nicht ab, dann verdunsten sie
und verschwinden damit ohne Rückstände zu
hinterlassen. Es sind wachsartige, schmelzbare
Kohlenwasserstoffe, die einen ausreichenden
Dampfdruck entfalten, um bei Raumtemperatur
zu sublimieren.
Aus der großen Zahl von Substanzen, die diese
grundsätzlichen Eigenschaften besitzen haben
wir nur wenige gefunden, die für die praktische
Anwendung geeignet sind. Ausgeschlossen
wurden alle gesundheitsschädlichen oder
umweltgefährdende Substanzen. Auch Stoffe,
die sich durch chemische Reaktionen verändern
oder unlöslich werden, kamen nicht in Frage.
Von den angesprochenen
Substanzen kommt dem
Cyclododecan die größte
Bedeutung mit den den
breitesten Anwendungs-
möglichkeiten zu.
In Spraydosen liegt eine gebrauchsfertige Form
vor. Alle anderen Verwendungsmöglichkeiten
erfordern spezielle Vorbereitungen.
Anwendung
Bausanierung
Materialinformationen
Die wichtigste Anwendung im Bereich der
Altbausanierung liegt im vorübergehenden
Schutz empfindlicher Oberflächen. Der Einsatz
wird erst dann sinnvoll sein, wenn der übliche
Schutz durch Abdecken mit Folien oder
Klebebändern nicht mehr funktioniert. Dies ist
bereits dann der Fall wenn kein Klebeband
mehr hält oder wenn wie bei Injektions- und
Verpressarbeiten die Verschmutzung direkt aus
dem Untergrund zu erwarten ist. Hier ist die
verdämmende Versiegelung vor Beginn der
Verpressung die konkurrenzlos beste
Anwendungsmöglichkeit.
Für die konkrete Anwendung einer
Cyclododecan-Versiegelung bei
Injektionsarbeiten liegen sehr gute
Erfahrungen bei zwei verschiedenen
Vorgehensweisen vor.
1) Die Versiegelung wird
mit der Spraydose
ausgeführt
In diesem Fall wird die Oberfläche mit einem
verhältnismäßig weichen, jedoch absolut
wasserfesten Film versehen. Dieser bildet keine
verdämmende Wirkung, sondern lässt die
Suspension austreten, indem der Film an der
betreffenden Stelle einfach durchbricht. Eine
Verschmutzung durch die austretende
Suspension kommt nicht zustande, da diese
über den Schutzfilm in direkter Umgebung der
Austrittstelle einfach abläuft. Eine
Unterwanderung des Films, wie dies bei
Klebestreifen vorkommt, ist hier nicht möglich.
Vorteile dieser Methode
Einfache Anwendung ohne weitere
Vorbereitung
schnelle Verdunstung des Sprühfilms und
damit die schnelle Wiederherstellung der
ursprünglichen Oberfläche
2) Die Versiegelung wird
mit der Schmelze
durchgeführt
Dabei können sehr gute Festigkeiten der
Versiegelung erzielt werden, die bei einer
Rissweite von 2mm einem Druck der
Suspension von bis zu 10 bar standhalten. Der
Auftrag der Schmelze kann in zwei
verschiedenen Verfahren ausgeführt werden:
Im Sprühverfahren mit einer Heißspritzanlage
durchgeführt werden. In diesem Fall wird das
Cyclododecan geschmolzen bei einer
Temperatur von mehr als 80°C aufgespritzt.
Im Handverfahren, wobei die Schmelze von
Hand mit dem Pinsel aufgetragen wird. In
diesem Fall muss der Schmelze je nach
Untergrund ca. 10% Lösungsmittel zugesetzt
werden. Auch diese „verdünnte“ Schmelze sollte
mit einer Mindesttemperatur von 80°C
verarbeitet werden (Wasserbad). Der auf diese
Weise entstandene Film darf erst 1 bis 2
Stunden nach dem Auftrag also nach dem
Verdunsten des Lösungsmittels voll belastet
werden.
Gegenüber dem aus der reinen Schmelze
entstandenen Film ist dieser von etwas
geringerer Druckfestigkeit.
Der Vorteil der Versiegelung mit der Schmelze
liegt in der hohen mechanischen Belastbarkeit
des Films. Bei Injektions- und Verpressarbeiten
kann vollständig auf eine Rissverdämmung
einschließlich der damit verbundenen
Nebenarbeiten verzichtet werden, da eine
Entfernung der Verdämmung entfällt.
Ein Nachteil liegt in der wesentlich höheren
Standzeit. Nach dem Auftragen des Films muss
mit Verdunstungszeiten von bis zu 6 Wochen
gerechnet werden. In Einzelfällen kann der
Cyclododecan-Film auch mit Hilfe eines
Heißluftgebläses schnell entfernt werden.
Anwendung
Konservierung
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.
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.
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.
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.
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.