Anstrichsysteme 1 - Denkmalpflege TU-Wien

Traditionelle Anstriche und moderne Beschichtungen in der Denkmalpflege
Denkmalpflege
Funktionen:
Funktionen
• Schutz
Dr. Robert Linke
• Gestaltung (Farbsystem hat Einfluss auf die Farbwirkung)
Wichtigste Systeme: Systeme
• Öl
• Leim
• Kalk
• Silikat
• Zement
• Dispersion
Mineralfarbe: „Malmittel mit ausschließlich oder überwiegend anorganischen Bestandteilen wie Bindemittel,
Pigmente, Füllstoffe oder Reaktivstoffe. Die Bindemittel sind entweder Kalk, Zement oder Wasserglas“
1

Als Reaktion auf die schnell verwitterten Kalkanstriche im Barock
und vor allem im 19. Jhdt. fallweise eingesetzt. Häufig wurden
Steine komplett in heißem Öl getränkt.
2 Methoden: hitzepolymerisiertes Standöl
bleisiccativiertes Leinöl
Chemischer Nachweis durch Bestimmung von Blei im Stein oder
mittels UV-Mikroskopie (Ölnachweis).
Beim Härten/Altern entstehen Linoxin und Metallseifen
(hydrophobe Wirkung geht verloren), Stein vergilbt
Entfernung von Ölanstrichen:
LM-Kompressen, mechanisch, Laser
Ölfarben
Tobias Hotz: Ölen von Sandstein als Witterungsschutz am Berner Münster, Diplomarbeit, HS d Künste Bern, 2006
Marmorimitationsanstrich („Polierweiß“)
Foto: Hans Nimmrichter, BDA
Foto: Hans Nimmrichter, BDA
2

Ursprünglich Marmorimitationsanstrich mit Quarzmehl („Carrara-Effekt“)
Wien 1, Kohlmarkt 14 („Demel“), Letzte Restaurierung 1995,
alter Ölanstrich, Brandschaden 1995, Abbeizung, Kalkfärbelung
neu, Öl schlägt jetzt durch, Neufassung mit Dispersion
3
2
Staubbelag
1
Foto: Hans Nimmrichter, BDA
3
2
Staubbelag
1
3

Innsbruck, Hofkirche
Ölanstriche auf Metall
Ranshofen, OÖ, ehem. Stiftskirche
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Ölanstriche auf Holz
Gute Verwitterungsbeständigkeit als bleisiccativiertes Standöl
Moderne Alternativen:
Alkydharz (lösemittelhaltig)
Acrylharz (wasserverdünnbar)
Acryl-Alkyd (wasserverdünnbar)
Cobalt- und Zinksiccative in Leinölfarbe entsprechen zwar Umweltstandards, erreichen jedoch nicht die
Verwitterungsbeständigkeit von bleisicc. Leinöl
Bleiweiß in BGBl 855(1993) §5 generell verboten, „Ausgenommen die Verwendung als Künstlerfarbe und als
Farbe zur originalgetreuen Restaurierung von Kunstwerken.“
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Hauptbestandteile des Leinöls
Triglyceride mit:
8-10% gesättigte Fettsäuren (z.B. Hexadecansäure = Palmitinsäure (C16:0) und
Octadecansäure = Stearinsäure, C18:0)
5-20% Octadecensäure (=Ölsäure, Oleinsäure, C18:1)
30-60% Octadecadiensäure (=Linolsäure, C18:2)
20-45% Octadecatriensäure (=Linolensäure, C18:3)
10% Glycerol (=Glycerin, Propantriol)
O
O
O
O
O
O
Struktur von Leinöl
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
palmitic acid (C16:0)
stearic acid (C18:0)
oleic acid (C18:1)
linoleic acid (C18:2)
linolenic acid (C18:3)
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Dürnstein, NÖ
Foto: H. Paschinger
Barockfassung: hellblauer, Bleiweiß-Smalte Anstrich
heute: Silikatfarbe als Volltonfarbe
Farbwirkung geht verloren
Historische Farbwirkung???
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Göllersdorf (NÖ), Schloß Schönborn, Orangerie, Ovidzimmer
• Bindemittel: pflanzlicher Stärkeleim
Zelluloseleim (Hydroxipropylcellulose)
z.B. Tapetenkleister: Propylcellulose
tierischer Leim (Proteine), früher verwendet
• Füllstoffe: Kreide,
Pfeifenton (Schichtsilikate)
• Pigmente
wasserlöslich, daher nur für
Innenraum geeignet
vor neuem Anstrich abwaschen.
heute weitgehend durch
Dispersionsfarben abgelöst bzw.
als Zelluloseleimfarbe mit
Dispersionszusatz erhältlich
(„Halbdispersion“)
Leimfarben
Öl, Cu-pigment
Öl, Pbw.
Gips, Öl eindiffundiert
Gips
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3000-jährige Tradition
bis ins 19. Jhdt. wichtigstes Anstrichsystem
Kalk bindet Pigmente nur bis ca. 5% gut bis 10% fallweise möglich, daher keine starken Farbtöne möglich
Bindemittel: 1) Sumpfkalk (ca. 2 Jahre) als Kalkmilch
2) mit Wasser aufgeschlämmtes Kalkhydrat (= fertige Kalkmilch)
Pigmente: alkalibeständig (z.B. kein Bleiweiß, kein Azurit)
Verwitterung durch Vergipsung (bessere Löslichkeit),
Auswaschung von Pigmenten
CaCO 3 + SO 3 + 2H 2 O CaSO 4 ·2H 2 O + CO 2
Löslichkeit in Wasser bei RT:
Kalk: 14 mg/l (ohne CO 2 )
0,85 g/l (mit CO 2 )
Gips: 2,7 – 8,8 g/l (je nach Modifikation)
Kalk
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• Fresko (fresco bouno, al fresco): Feinputz + Pigment + Wasser
• Fresko mit Sekkovollendung („frescosecco“), Fresko + „Retusche“
• Kalksecco: Milch-, Ei-, Leim- oder Kaseintempera
• Kalkkaseinmalerei
• Kalkfresko: Feinputz + Pigment + Kalkmilch/Kalksuspension
• Öl-Wandmalerei
• Marouflage
Historische Maltechniken auf Wand/Putz
OÖ, Bauernhaus, barock
mit über 100 orig. Kalkfärbelungen
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Tagwerksgrenzen
„giornati“
Fotos: Ernst Lux; Salzburg, Residenz, Carabinierisaal, Rottmayr: Die calydonische Eberjagd, Barockberichte 34/35
KARTONPAUSE mittels Lochpause (italien. „spolvero“)
Karton = fertige Entwurfszeichnung
in Originalgröße
Andrea Verrochio um 1470
(Berlin, Kupferstichkab.)
Baldinucci 1681:
Cartoni per far disegni d‘opere...
dopo averne fatti disegni e studi
in piccole carte....
Hans Holbein d.J.1527: Thomas Morus (Windsor)
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KARTONS: Italien 17. Jh. für Freskomalerei und große Gemälde
Annibale Carracci um 1605, für Gall.Farnese Rom
(London, National Gallery)
Fotos: Manfred Koller und Herbert Schwaha, Barockberichte 34/35
Marc Antonio Franceschini, um 1690,
ca. 200 x 180 cm (Orvieto, Dommuseum)
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2
1
1) bindemittelreicher Putz mit Silikatkörnung um 0,5 mm, Bindemittel Kalk
2) 20 µm grün: basisches Kupferchlorid, wenig/kaum Kalkbindemittel, typ. Freskoauftrag
4
3
2
1
Kalkmalerei secco
Foto: BDA
Krems, NÖ, Gozzoburg, WM,
Wappenschild grün
4
3
2
1
2
1
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Kalkkasein
Herstellung:
Topfen oder in Wasser vorgequollenes Kaseinpulver + Sumpfkalk oder Kalkhydrat
Kasein (Casein):
Hauptbestandteil von Milcheinweiß (Kuhmilch 83%)
Kasein = aus vernetzten Proteinen bestehende Makromolekül mit keiner einheitlichen Zusammensetzung
Herstellung:
1.) Milch entfetten durch Zentrifugieren
2.) mit Milchsäurebakterien Milchzucker in Milchsäure umwandeln (pH = 4,6)
3.) Kasein gerinnt
4.) Trocknen
Vorteile:
• weitgehend wetterfest
• bildet mit Calziumsalzen (Kalk)
wasserunlösliche Verbindungen
• guter Klebstoff
Nachteil:
Biologisch abbaubar, d.h. gilbt
Bis in die 1960er
traditionelles Festigungsmittel
Putz
über 30 Kalkfärbelungen
Proteinstruktur
1010 Wien, Singerstraße 13
Außenfassade
Bj 1785
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SO 2-Belastung Belastung in Österreich
Warum ist die Vergipsung an Außenwänden immer stärker?
Grundsätzlich ist SO 2 /SO 3 Konzentration in Innen- und Außenräumen gleich hoch, nur außen ist die
rH höher, d.h. die Reaktion läuft außen beschleunigt ab.
Kalkschlämme
CaCO 3 + SO 3 + 2H 2 O CaSO 4 ·2H 2 O + CO 2
Kalk als Opferschlämme für Stein
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• Test auf hydraulischen Zusatz (NHL bis Zemente)
• Test auf Zusätze (Protein (Kasein), Leinöl,
Kunststoffe, KSE, Hydrophobierungen etc.)
• Vergipsung
• Carbonatisierung von Kalk
(Phenolphthaleintest: 1 Spatelspitze
(1mm³) in 5 ml Aceton lösen und
auf 100ml Wasser verdünnen)
Chemische Untersuchungen an Kalk
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O
pH 10 pH 7
Farbumschlag im alkalischen Bereich von farblos auf rosa
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Dispersion
vergipster Kalk
vergipster Kalk
vergipster Kalk
Putz mit
Dolomitkörnung
Riemergasse 7, Kordongesims
Farbkartensysteme
Kalkzusätze
Zusätze zur Verwitterungsbeständigkeit:
historisch: Leinölfirnis, Kasein (mit Borax aufgeschlossen)
modern: Weißzement, Kunstharz
NCS
RAL
Verdickungsmittel:
• Celluloseether (z.B. Methylcellulose (R-O-CH 3 ) (Methocel A ® , Culminal ® , Tylose MB ® , Methofas M ® )
erhöhter Fließwiderstandhöhere Viskositätgrößere Schichtdickenweniger Arbeitsschritte
• Na-polyacrylat
Vorteile: verhindert Füllstoff/Pigmentsedimentation
reduziert Spritzneigung, bessere Streichfähigkeit
Wasserretentionsmittel zur besseren Carbonatisierung
Nachteil: reduziert die Bindungseigenschaft von Kalk
verschließt Poren
reduziert Diffusionsgeschwindigkeit von CO 2 langsamere Carbonatisierung
organische Zusätze fördern mikrobielles Wachstum
Problem: nur Zusätze > 5% sind anzugeben
Anm.: Eine Firma setzt seit einigen Jahren Kohlenhydrate (Zucker) zu einigen ihrer Kalkprodukte zu (vielleicht um
Celluloseether zu verschleiern?) („Verbesserung der Auftragseigenschaften“), Bakterien werden sich freuen!!!
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10 20 30 40 50 60 70
Transmittance [%]
C:\DATA\00809007 Etac.1 00809007 Etac Diamantzelle
Fouriertransformierte Infrarot Mikroskopie (FTIR)
zur Bestimmung von organischem Kunstharzanteil
3950 3850 3750 3650 3550 3450 3350 3250 3150 3050 2950 2850 2750 2650 2550 2450 2350 2250 2150 2050 1950 1850 1750 1650 1550 1450 1350 1250 1150 1050 950
Wavenumber cm-1
C:\DATA\Kuns ts toffe\Polys tyrolacrylat.0 Polystyrolacrylat Diamantzelle
nicht deklariertes Polystyrolacrylat in einer „Kalkfarbe“
Bindemittel: Weißzement bzw. hochhydraulischer Kalk
sehr harte Farbe
Füllstoffe als Abbindeverzögerer (Krustenbildung!)
auch kunststoffvergütete Zementfarben auf dem Markt
Zementfarben
850
750
14/11/2007
13/02/2006
Mineralfarbe: „Malmittel mit ausschließlich oder überwiegend anorganischen Bestandteilen wie Bindemittel,
Pigmente, Füllstoffe oder Reaktivstoffe. Die Bindemittel sind entweder Kalk, Zement oder Wasserglas“
650
550
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Erfinder: Adolf Wilhelm Keim (1851 – 1913)
Silikatfarben
Patentschrift 1878 „Befestigung von Mineralfarben auf Wandputz zur Herstellung von Wandgemälden“
original „Fixativ“:
1,5 T Kieselerdehydrat
2 T zerstoßener Marmor
5 T Kaliwasserglas
„Ätzammoniak“
Kaliwasserglas:
Gewinnung: Schmelzen von Quarzsand,
Kaliumcarbonat (=Pottasche)
(bereits seit ca. 1800 bekannt, jedoch zahlreiche
Rückschläge im 19. Jhdt)
(Erfinder J. N. Fuchs 1818)
Silikatfarben
(= Wasserglasfarbe = Mineralfarbe = Silikatfarbe = Stereochromie)
Keim´sches Prinzip: Untergrund und Anstrich bilden homogene Masse
(fest, dauerhaft / Farbe)
Magerer Putzuntergrund der den Bindungsausgleich durch Kaliwasserglas
ermöglicht bzw. vor Auftrag Beseitigung der Sinterschichte
Voranstrich mit reinem Wasserglas bei porösen Untergründen empfohlen
Seit 1960er:
„Grantial“: Einkomponentendispersionssilikatfarbe (organ. Anteil bis ca. 5%),
ab ca. 1970 in Österreich „Purkristallat“: reine Silikatfarbe (ohne organ. Zusatz)
Ab 2002 in Österreich:
„Soldalit“ (Keim): Solsilikatfarbe, BM: Kombination aus Kieselsol und Wasserglas.
Organischer Anteil < 5%.
Dzt. Vertreiber/Hersteller in Ö: Keim, sto, Terranova, Röfix etc
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3-stufiger Abbindeprozess:
1.) Bildung von Kieselgel durch Reaktion mit Luft-CO 2
HO
K 2 O·3SiO 2 ·xH 2 O + CO 2 3SiO 2 ·xH 2 O + K 2 CO 3
OH
Kaliwasserglas + Kohlendioxid Kieselgel + Kaliumcarbonat
HO
O O
OH
K
O O
OH
+
H H
H H O O
O
O
OH
H O
H
H O H
O
H O H
H H
K
OH
O O
HO
OH
O O
OH
+
H H
H H
O
H O O
H
H O H
O
H O H
K H H
+
Silikat
H H
H H
O
H O O
H
H O H
O
Silikat
H O H
H H
OH
2.) Reaktion von Wasserglas mit Putz und Pigmenten durch Bildung von Silikaten (schnell)
Die Reaktion mit Ca 2+ (nicht carbonatisiertes Ca(OH) 2 ) erfolgt schnell Grauschleierbildung und Farbabplatzung
(Carbonatisierter Untergrund erforderlich!!!)
3.) Verdichtung des Gels durch Verdunstung des gebundenen Wasseres (langsam)
Aufhellung durch stärkere Reflexion
O
Silikat
Zweikomponentensilikatfarben
O
OH
Silikatfarben
Durch CO 2 wird pH erniedrigt (12 10.5), wodurch die elektrostatische
Abstoßung abnimmt und die OH-Gruppen kondensieren können.
Durch Reaktion mit vorwiegend 2-wertigen „Pigmentkationen“ (Ca 2+ , Zn 2+ , Ba 2+ ,
Fe 2+ etc.) werden Brückenbindungen ausgebildet, was zur Bildung eines Films
und zur Fixierung der Pigmente führt:
OH HO
O Zn O
OH HO
Bindemittel (Wasserglas-“Fixativ“) und Pigmente/Füllstoffe angeteigt in 2 unterschiedlichen Gebinden
Verarbeitung innerhalb eines Tages
Mineralischer Untergrund (für Verkieselungsprozeß), d.h. nicht auf Dispersionsuntergrund
Einkomponentensilikatfarben („Dispersionssilikatfarben“, „Organosilikatfarben“), ab ca. 1960er
fertige Mischung aus Wasserglas, Pigment und Kunstharz (≤ 5% auf Trockenfarbe!)
DIN 18363 / 2.4.6: „5% Dispersionsfeststoffgehalt/Nassfarbe“, für Österreich keine Norm
Nassfarbe enthält ca. 50-60% Wasser, d.h. (≤ 2,5% auf Nassfarbe)
Wasserdampfdiffusionswiderstandsfaktor „µ“:
Einkomponentenfarbe: 100 - 300
Zweikomponentenfarbe: 50
Etwas verschmutzungsanfälliger als reine Silikatfarben
Vorteile: Bessere Lagerfähigkeit, einfachere Handhabung, keine große Wetterabhängigkeit beim Aushärten,
können durch Zusätze hydrophobierend eingestellt werden
(flüchtiger Anteil (H 2 O, LM) ca. 50%)
Silikatfarben (DIN 18363)
OH
HO
O
OH
HO
20