Vorlesung 7 Stuck - Denkmalpflege TU-Wien
Vorlesung 7 Stuck - Denkmalpflege TU-Wien
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Naturwissenschaftliche<br />
Untersuchungen an <strong>Stuck</strong><br />
Robert Linke<br />
<strong>Stuck</strong><br />
Sammelbegriff für alle Arbeiten mit Gips-, Gipskalk-, oder Kalkmörtel und<br />
entsprechende Imitationen (Papiermaché bis Styropor).<br />
(Im Außenbereich auch Zement)<br />
Gegossene Formen, gezogene Profile, Modellierungen<br />
• Sgraffito<br />
• Prägestuck<br />
• Modellierstuck<br />
• Formstuck<br />
Weitra, NO, Sgraffito Fassade<br />
1
Historische Kunstmarmortechniken<br />
Stucco lustro:<br />
1.) Sumpfkalkputz in mehreren Schichten naß-in-naß nach außen hin feinkörniger, letzte<br />
Schichte eingefärbt. Grundsätzlich Kalkputz (evtl. geringer Gipszusatz möglich)<br />
2.) Glättung<br />
3.) Bemalung der Marmorimitation mit Kalkseife<br />
4.) Glättung<br />
5.) Einlassen mit heißem Wachs oder Venezianerseife<br />
Melk, NÖ, Stiftskirche<br />
Historische Kunstmarmortechniken<br />
<strong>Stuck</strong>marmor:<br />
Einführung in der Renaissance, Blütezeit: Barock und Rokoko<br />
Gips (Alabastergips oder Marmorgips (mit Alaun gebrannt)), Leimwasser<br />
(Glutinleim), Sumpfkalk, Wachs, Farbpigmente:<br />
Teige verknetet, 1 cm dicke Scheiben auftragen – trocknen – schleifen –<br />
polieren<br />
Überzug mit Leinölfirnis und Terpentin<br />
Scagliola: <strong>Stuck</strong>einlegetechnik: fertige <strong>Stuck</strong>marmorteile in <strong>Stuck</strong>mörtel<br />
eingelegt<br />
Poliergips: weißer <strong>Stuck</strong>marmor mit geglätteter bzw. verdichteter Oberfläche<br />
(Carrara-Imitation)<br />
3
Unterscheidung zwischen Kalk und Gips<br />
CaCO 3<br />
+ 2HCl CaCl 2<br />
+ CO 2<br />
↑ + H 2<br />
O<br />
(Kalk)<br />
CaSO 4<br />
+ HCl keine Reaktion<br />
(Gips)<br />
Kalk-Gips-Mischungen häufig üblich um die Abbindezeit von<br />
Gips zu verzögern<br />
Quantitative Bestimmung der Zusammensetzung und evtl.<br />
Bestimmung des Dolomitanteils nur im<br />
Rasterelektronenmikroskop/EDS möglich.<br />
Kalk in Salzsäure<br />
Gips darf niemals mit hydraulischen Bindemitteln gemischt<br />
werden, da sonst die Gefahr von Ettringitbildung aus<br />
Tricalziumaluminat und Calziumsulfat („Zementbazillus“,<br />
„Sulfattreiben“, Ca 6<br />
Al 2<br />
[(OH) 12<br />
|(SO 4<br />
) 3<br />
]·26 H 2<br />
O) besteht.<br />
Nadelige Kristalle mit entsprechend großen Mengen<br />
Kristallwasser führen zu einer Volumenzunahme.<br />
4
CaSO 4·2H 2<br />
O<br />
monoklines Kristallsystem<br />
CaSO 4<br />
orthorhombisches Kristallsystem<br />
Alabaster, CaSO 4<br />
Geb. Christi, England um 1400<br />
Marienglas (Selenit), CaSO 4<br />
Gipsbrennen<br />
Gips<br />
CaSO 4·2H 2 O<br />
120 – 130°C<br />
gebrannter Gips<br />
CaSO 4·1/<br />
2 H 2 O<br />
+ H 2 O Abbindung<br />
130 – 180°C<br />
Theodore Gericault: Gipsbrennerei, 1822, Musée du Louvre<br />
<strong>Stuck</strong>gips<br />
CaSO 4· < 1 / 2 H 2 O<br />
190 – 290°C<br />
wasserfreier <strong>Stuck</strong>gips<br />
(Anhydrit III)<br />
CaSO 4<br />
800 – 1000°C<br />
Estrichgips<br />
(Anhydrit II)<br />
CaSO 4<br />
1000 – 1200°C<br />
totgebrannter Gips<br />
CaSO 4<br />
(Anhydrit II)<br />
1000 – 1200°C<br />
+ H 2 O schnelle Abbindung<br />
+ H 2 O sehr schnelle Abbindung<br />
+ H 2 O sehr harte Abbindung<br />
+ H 2 O keine Abbindung<br />
CaSO 4 , CaO + SO 3<br />
(Anhydrit I)<br />
+ H 2 O langsame und harte<br />
Abbindung<br />
(Temperaturangaben schwanken in der Literatur!)<br />
5
Gipssorten im Bau<br />
Saufgips<br />
Gips in Anmachwasser einstreuen bis Wasser aufgesogen ist<br />
Historischer Baugips<br />
Aus minderwertigem Gips hergestellt (grau und körnig, für einfache Putzarbeiten)<br />
Historischer <strong>Stuck</strong>gips<br />
Meist für Gußarbeiten verwendet<br />
Estrichgips<br />
(CaSO 4·CaO) hochgebrannter (800 – 1000°C),<br />
bindet sehr langsam und sehr hart ab (früher als Estrich oder Unterboden verwendet, “Anhydrit II”).<br />
Mittelalterlichem <strong>Stuck</strong>gips häufig zugesetzt um längere Bearbeitungszeiten (Wochen) zu erzielen.<br />
Fallweise an einer rötlichen Farbe zu erkennen. (oxidierter Pyrit)<br />
Alabastergips<br />
Aus Alabaster gebrannt, v.a. für Güsse verwendet, heute hergestellt mit Zusätzen von Anhydrit.<br />
Marmor- und Hartgips<br />
<strong>Stuck</strong>gips in Alaunlösung getränkt und anschließend gebrannt.<br />
Erhärtet langsam (6 Stunden) und wird sehr hart, ist schleif- und polierfähig. (Verwendung bei<br />
<strong>Stuck</strong>marmor im Barock)<br />
Annalin (CaSO 4<br />
)<br />
totgeglühter, gemahlener Gips, bindet nicht mehr ab, Verwendung als Füllstoff<br />
“Lenzin”, “Leichtspat”, “Federweiß” (CaSO 4·2H 2<br />
O): ungebrannter gemahlener Gips (bindet nicht mehr ab)<br />
β-Halbhydrat<br />
(historischer <strong>Stuck</strong>gips)<br />
• 1 bar (=Atmosphärendruck)<br />
• 2 Stunden @ 120 – 180°C<br />
• ungleichmäßige Kristalle durch<br />
explosionsartige Verdunstung<br />
des Wassers<br />
α-Halbhydrat<br />
• 5 - 8 bar<br />
• 5 Stunden @ 80 – 180°C<br />
• gleichmäßige Kristalle durch langsame<br />
Verdunstung des Wassers (in<br />
Wasserdampfatmosphäre)<br />
6
Einflußfaktoren der Abbindung:<br />
Wasser: Gips<br />
Wassertemperatur<br />
Rührzeit<br />
Verunreinigungen (Kristallisationskeime)<br />
Beschleuniger: (Na 2<br />
SO 4<br />
, K 2<br />
SO 4<br />
,<br />
Verzögerer (PO 4<br />
3-<br />
, NO 3-<br />
, CO 3<br />
2-<br />
)<br />
NaCl: < 3% beschleunigt, > 3% verzögert<br />
Naturwissenschaftliche Untersuchungen bei <strong>Stuck</strong><br />
Abbindeverzögerer (Retardationsmittel):<br />
Leimwasser (1 – 5% Glutinleim auch in<br />
Abhängigkeit von den Pigmenten bei <strong>Stuck</strong>marmor)<br />
Milch, geronnene Milch<br />
gegärter Traubensaft, Bier, Wein, Zucker<br />
Pulver aus Eibischwurzeln<br />
Öl (Mandelöl)<br />
Fuchsinnachweis<br />
Ölfarbe<br />
Leimfarbe<br />
Tests:<br />
• Brandgeruch<br />
• Fuchsinfärbung am Querschliff<br />
• Nachweis von S, Cl im REM/EDS<br />
Bräunung durch Proteinabbau<br />
Gips/Leim<br />
744/07<br />
Erhöhung der Festigkeit durch:<br />
• Kalkwasser<br />
• Leimwasser<br />
• Alaun (Kaliumaluminiumsulfat)<br />
• Armierungen: Tierhaar, Hanf, Stroh, Schilf, Draht, Holz<br />
7
„Nachweis“ der Brenntemperatur von Gips<br />
Pyrit in Gipsstuck<br />
Hämatit in Gipsstuck<br />
155/00<br />
Ab ca. 850 – 950°C wird Pyrit (FeS 2<br />
) zu Hämatit (Fe 2<br />
O 3<br />
) oxidiert<br />
dient als indirekter Nachweis/Hinweis für Anhydrit<br />
Datierung von Gipsstuck bzw. Nachweis von Restaurierungen<br />
Natürlich vorkommender Gips (Calziumsulfat, CaSO 4·2H 2<br />
O) ist häufig mit Strontiumsulfat<br />
(SrSO 4<br />
) vergesellschaftet, das sich mittels REM/EDS leicht nachweisen lässt.<br />
Seit den 1970ern wird Gips vorwiegend als Nebenprodukt bei der Rauchgasentschwefelung<br />
von Verbrennungskraftwerken und Müllverbrennungsanlagen gewonnen:<br />
CaO + SO 3<br />
+ 2H 2<br />
O CaSO 4·2H 2<br />
O<br />
oder:<br />
CaCO 3<br />
+ SO 3<br />
+ 2H 2<br />
O CaSO 4·2H 2<br />
O + CO 2<br />
SrSO 4<br />
FeS<br />
Das Fehlen von SrSO 4<br />
läßt auf die Verwendung rezent hergestellten Gipses schließen.<br />
8
Rasterelektronenmikroskopie im Einsatz bei der <strong>Stuck</strong>untersuchung<br />
•Unterscheidung Kalk – Gips<br />
•Unterscheidung: Kalk – Kalkstein – Marmorpulver<br />
•Unterscheidung: Gips- Alabaster<br />
•Unterscheidung: Baugips – Naturgips (SrSO 4<br />
) - Umweltvergipsung<br />
•Unterscheidung: Gips – Anhydrit - Hartgips<br />
•Bestimmung des hydraulischen Anteils im Kalk (Unterscheidung zw. NHL und Zement)<br />
•Fassungsuntersuchung<br />
•Farbanstrichsysteme<br />
•Pigmentbestimmung/Datierung<br />
•Proteinischer Bindemittelzusatz im <strong>Stuck</strong> (S, Cl)<br />
•Dolomitanteil<br />
•…<br />
Fouriertransformierte Infrarotspektroskopie (FTIR)<br />
Transmittance [%]<br />
20 40 60 80 100<br />
CaSO 4·2H 2<br />
O<br />
CaSO 4<br />
4000<br />
3900<br />
3800<br />
3700<br />
3600<br />
3500<br />
3400<br />
3300<br />
3200<br />
3100<br />
3000<br />
2900<br />
2800<br />
2700<br />
2600<br />
2500 2400 2300 2200 2100<br />
Wavenumber cm-1<br />
2000<br />
1900<br />
1800<br />
1700<br />
1600<br />
1500<br />
1400<br />
1300<br />
1200<br />
1100<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
• Unterscheidung: Dihydrat – Anhydrit<br />
• Bestimmung von organischen Zusätzen<br />
9
Röntgendiffraktion (XRD)<br />
zur Unterscheidung Dihydrat – Anhydrit<br />
(steht nicht im BDA-Labor zur Verfügung)<br />
10
Golling, Filialkirche St. Nikolaus, Orgelempore, Brüstung, Gipsstuck<br />
Golling, Filialkirche St. Nikolaus, Orgelempore, Brüstung, Gipsstuck<br />
Gipsstuck bestehend aus Dihydrat (dunkle Matrix)<br />
und Anhydrit (helle Körnung 50 µm) als<br />
Füllstoff(?)<br />
Körnung um 200 µm Korngröße bestehend aus fein<br />
verteiltem Dihydrat und Anhydrit<br />
Aktivierung des totgebrannten Gipses durch Abgabe<br />
von SO 3<br />
:<br />
CaSO 4<br />
CaO + SO 3<br />
REM (BE) Foto: Richard, BDA<br />
11
Universität <strong>Wien</strong>, Arkadengang<br />
Versetzmörtel: Dolomit:Gips = 1:1<br />
Dispersion<br />
Ölfarbe<br />
Olivgrüner Kalkanstrich<br />
Gipsstuck<br />
Gipsausblühungen<br />
Fallbeispiel 3:<br />
Göllersdorf (NÖ), Schloß Schönborn, Orangerie, Ovidzimmer<br />
Blattgold<br />
Pbw/Öl<br />
Pbw, Ocker/Öl<br />
Vorzeichnung<br />
0,5 mm<br />
Gips<br />
12
Materialien zur Wandrestaurierung<br />
• Schadensursache<br />
• Eindringvermögen = f(Oberflächensp., Benetzbarkeit, Viskosität, Porosität d. Materials)<br />
• Klebekraft<br />
• Elastizität<br />
• keine Filmbildung<br />
• Alterungsbeständigkeit (UV, Temperatur, Feuchtigkeit, Biologie)<br />
• Reversibilität (?)<br />
• Wasser- und Wasserdampfdurchlässigkeit<br />
• chem. Beständigkeit (Salze, Umweltschadgase, Säuren, Laugen)<br />
• Giftigkeit<br />
Grundsätzlich sollte der Einsatz organischer bzw. synthetischer Materialien auf ein Minimum beschränkt<br />
werden.<br />
Materialähnlichen Substanzen ist der Vorzug zu geben<br />
Ideales Material zur Konsolidierung und Festigung gibt es nicht.<br />
Historische Entwicklung:<br />
Kalkkasein (bis 1960er vorherrschend)<br />
Leim<br />
Wasserglas<br />
Fluate (Verbindungen der Fluorkieselsäure)<br />
ab 1970er: Acrylate, PVAc, PVOH, KSE etc.<br />
13
1. Mineralische Systeme zur Konsolidierung<br />
Kalk:<br />
• Sumpfkalk, Kalkmilch<br />
• Kalkhydrat<br />
• Dispergiertes Weißkalkhydrat<br />
Hydraulische Binder:<br />
Kieselsäureester<br />
• HL (hydraulic lime)<br />
• NHL (natural hydraulic lime)<br />
• Zemente (zB Weißzement)<br />
• Fertigprodukte: Ledan ® , Ital B, Calco Stuc,…<br />
Zusammensetzung:<br />
• Hydraulisches Bindemittel (hydraulischer Kalk, Weißzement, Portlandzement,…)<br />
• Puzzolanerde (evtl. Trass): (fängt in der Theorie Ca(OH) 2 und andere Salzausblühungen<br />
ab, auf Reinheit achten, höhere Festigkeit)<br />
• Fließverbesserer<br />
• Zuschlagstoffe, zB Quarzmehl<br />
• Porenbildner<br />
• Wasserretardationsmittel<br />
• …<br />
Kieselsäureester (KSE)<br />
• KSE um 1900 in Österreich patentiert<br />
• erste Versuche in der Steinfestigung 1920er in England (erfolglos)<br />
• 1930er Versuche von Rathgen<br />
• verwendet seit Anfang 1960er<br />
O<br />
O<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
HO<br />
OH<br />
Si OH<br />
OH<br />
Orthokieselsäure<br />
OCH 2<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
CH 2<br />
O<br />
Si OCH 2<br />
CH 3<br />
Orthokieselsäuretetraethylester<br />
OCH 2<br />
CH 3<br />
14
Kieselsäureester<br />
Aushärtereaktion<br />
3 Stufen:<br />
1.) Hydrolyse (katalysiert)<br />
2.) Kondensations- und Polymerisationsprozesse<br />
3.) Gelbildung<br />
1.)<br />
CH 3<br />
CH 2<br />
O<br />
CH 2<br />
CH 3<br />
O<br />
Si O CH 2<br />
CH 3<br />
O<br />
CH 2<br />
CH 3<br />
O<br />
+ 4 H 2<br />
O<br />
Kat.<br />
H O Si O H + 4 CH 3<br />
CH 2<br />
OH<br />
O<br />
H<br />
H<br />
H 2 O aus: Grundfeuchte im Stein, rH, H 2 O-Anteil im LM (Spiritus 4%), Ethanol dampft ab<br />
2.)<br />
H<br />
O<br />
H<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
H H<br />
O<br />
O O<br />
+ H O Si<br />
O<br />
O H H O Si<br />
O<br />
O Si<br />
O<br />
O H + H 2<br />
O<br />
H<br />
H H<br />
Kieselsäureester<br />
3.) Gelbildung<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
O O<br />
O Si O Si O<br />
O O<br />
O Si O Si O<br />
O O<br />
O Si O Si O<br />
O O<br />
Durch ständig weiterlaufende Kondensation der freien<br />
OH-Gruppen im Kieselgel kommt es unter<br />
Wasserabspaltung zu Volumenkontraktionen und<br />
Spannungen. Wenn dabei die Kohäsionskräfte im Gel<br />
überschritten werden, kommt es zur Ausbildung eines<br />
polygonalen, charakteristischen Rißsystems. Durch die<br />
Entwicklung dieses Rißsystemes kommt es im<br />
Porensystem der behandelten Steine zur Ausbildung<br />
einer Sekundärporosität, die Auswirkungen auf das<br />
hygrische Verhalten des Gesteins haben kann. Durch<br />
während der Gelbildung nicht ausreagierte, hydrophob<br />
wirkende Ethylgruppen zeigen auch mit KSE-OH<br />
(„ohne Hydrophobierung“) behandelte<br />
Steinoberflächen eine anfängliche Hydrophobie, die<br />
mehrere Jahre anhalten kann.<br />
15
Kieselsäureester<br />
Die im Handel befindlichen KSE verschiedener Hersteller unterscheiden sich im<br />
Feststoffgehalt bzw. der Gelabscheidungsrate, dem Gehalt an Lösemitteln und<br />
in möglichen Zusätzen hydrophobierender Stoffe.<br />
Es gibt auch flexible KSE, die sich der natürlichen Ausdehnung des Baustoffes bei<br />
Wetterumschwüngen und Temperaturwechseln angleichen und nicht mehr so<br />
schnell reißen bzw. die Schollenbildung des KSE geringer ist.<br />
Auswahlkriterien:<br />
• Aktive Substanz (Vorpolymerisation)<br />
• Lösungsmittel<br />
• Konzentration<br />
• Zusätze<br />
typ. . Zusammensetzung:<br />
• KSE (Tetraethylsilikat)<br />
• Lösungsmittel (0-20%) z.B. Ethanol, Testbenzin, Butanon<br />
• Dibutylzinndilaurat (2%) (Katalysator)<br />
16
Kalkkasein<br />
Herstellung:<br />
Topfen oder in Wasser vorgequollenes Kaseinpulver + Sumpfkalk oder Kalkhydrat<br />
Kasein (Casein):<br />
Hauptbestandteil von Milcheiweiß (Kuhmilch 83%)<br />
Kasein = aus vernetzten Proteinen bestehende Makromolekül mit keiner einheitlichen Zusammensetzung<br />
Herstellung:<br />
1.) Milch entfetten durch Zentrifugieren<br />
2.) mit Milchsäurebakterien Milchzucker in Milchsäure umwandeln (pH = 4,6)<br />
3.) Kasein gerinnt<br />
4.) Trocknen<br />
Vorteile:<br />
• weitgehend wetterfest<br />
• bildet mit Calziumsalzen (Kalk)<br />
wasserunlösliche Verbindungen<br />
• guter Klebstoff<br />
Nachteil:<br />
Biologisch abbaubar, d.h. gilbt<br />
2. Organische Systeme zur Konsolidierung<br />
Proteinstruktur<br />
Bis in die 1960er<br />
traditionelles Festigungsmittel<br />
17
Kunststoffe in der Restaurierung<br />
Vorteile:<br />
Reduktion der Sprödigkeit durch Elastizität des BM<br />
Stabilität gegenüber Alterung (Licht, Temperatur, Feuchtigkeit, Gase) hohe Eindingtiefe<br />
von Monomeren (tatsächlich?)<br />
keine „Abdichtung“ des Steins (tatsächlich?)<br />
(Hydrophobie)<br />
Nachteile:<br />
„Abdichtung“ des Steins<br />
Hydrophobie<br />
Irreversibilität (KSE, Epoxide, Acrylate???)<br />
Typen:<br />
• Acrylharze<br />
• KSE<br />
• (Polyurethane: heute nicht mehr verwendet)<br />
• (Polyester: heute nicht mehr verwendet)<br />
• (Epoxidharze, f. punktuelle Verklebungen)<br />
• (Ketonharze: Polycyclohexanon („Ketonharz N“))<br />
…<br />
Acrylharze<br />
O<br />
H 2<br />
C C C<br />
H<br />
OH<br />
Acrylsäure<br />
O<br />
H 2<br />
C C C<br />
H<br />
OR<br />
Acrylat<br />
Die wichtigsten<br />
Polymerisationsharze in<br />
der Kons./Rest.<br />
Polyacrylate<br />
(weich)<br />
Monomere:<br />
Acrylsäureester:<br />
CH 2 =C-COOR<br />
H<br />
R = Methyl => PMA<br />
R = Ethyl => PEA<br />
R = Butyl => PBA<br />
Polymethacrylate<br />
(hart)<br />
Monomere:<br />
Methacrylsäureester:<br />
CH 2 =C-COOR<br />
CH 3<br />
Methylester => PMMA<br />
Ethylester => PMEA<br />
Butylester => PMBA<br />
Paraloid B72: 30% PMA + 70% PMEA<br />
Primal: PEA + PMMA<br />
Handelsnamen: z.B.: Plexigum, Plexisol, Plextol, Paraloid, Primal, Acronal, Elvacite, Perplex, Plexiglas,...<br />
Diese Produkte sind meist Mischungen unterschiedlicher Acrylate und werden daher als Copolymerisate<br />
bezeichnet.<br />
Hersteller: Röhm, Rohm&Haas, BASF,…<br />
18
Acrylharze<br />
CH 2<br />
O<br />
OR<br />
O OR<br />
O<br />
C CH 3<br />
C CH 3<br />
C<br />
CH 3<br />
CH 2<br />
C<br />
C<br />
CH 2<br />
C<br />
CH 3<br />
CH 2<br />
C<br />
C<br />
CH 2<br />
O OR<br />
O OR<br />
Struktur eines Polymethacrylsäureesters<br />
OR<br />
C<br />
C CH 2<br />
CH 3<br />
O<br />
CH 3<br />
C<br />
C<br />
OR<br />
Methacrylsäure<br />
-R<br />
-methylester<br />
-ethylester<br />
-n-propylester<br />
-i-propylester<br />
-n-butylester<br />
-i-butylester<br />
-tert.-amylester<br />
-octylester<br />
-laurylester<br />
-phenylester<br />
-cyclohexylester<br />
Aliphatischen polymere Ester haben eine sehr gute UV-,<br />
Alterungs-, Witterungs-, und Chemikalienbeständigkeit sowie<br />
absolute Vergilbungsfreiheit<br />
Reversibilität (d.h. wieder in Lösung bringen) theoretisch<br />
gegeben, jedoch mehren sich Beobachtungen in letzter<br />
Zeit, die dem widersprechen.<br />
Reversibilität eigentlich nur theoretisch weil:<br />
„Wie entfernt man das in den Stein eingedrungene<br />
Acrylat wieder???“<br />
Epoxidharze<br />
2 Komponentensystem: Epoxidharz + Härter<br />
R C<br />
H2<br />
NH 2<br />
O O<br />
H 2<br />
C C R C CH<br />
H H<br />
2<br />
+ +<br />
H 2<br />
N C R<br />
H2<br />
Aminhärter<br />
Diepoxid<br />
Aminhärter<br />
OH<br />
OH<br />
R C<br />
H2<br />
N<br />
H<br />
C<br />
H2<br />
C<br />
H<br />
R C<br />
H<br />
C<br />
H2<br />
N<br />
H<br />
C<br />
H2<br />
R<br />
Epoxidharz<br />
19
Epoxidharze<br />
Vorteile: verwittert nicht<br />
Nachteile:verwittert nicht<br />
Arbeitsschutz erforderlich<br />
Sperrschicht für Wasser (nur punktuelle Verklebungen!)<br />
keine Patinabildung<br />
gilbt bei Alterung (Licht, Temp.)<br />
irreversibel<br />
Silane – Siloxane - Silikonharze<br />
• wirken hydrophob<br />
• reagieren chemisch mit mineralischen Baustoffen<br />
• verfärben den Baustoff nicht<br />
• gute UV- und Witterungsbeständigkeit<br />
• reduzieren die Wasseraufnahme<br />
• vermindern die Wasserdampfdurchlässigkeit nur geringfügig (5-10%)<br />
• wirken der Verschmutzung des Baustoffs entgegen (wirklich?)<br />
20
Silane: : Silizium-Wasserstoffverbindungen<br />
Monomolekulare Form der Polysiloxane bzw. Siloxane<br />
Haben daher gutes Eindringvermögen in einen Baustoff.<br />
Mehrere Silane reagieren zu einem Siloxan<br />
Mehrere Siloxane reagieren zu einem Polysiloxan (=Silikonharz)<br />
R<br />
O M e S i O M e<br />
O M e<br />
Alkyltrimethoxysilan<br />
K a t.<br />
+ 3 H 2 O<br />
- 3 M eO H<br />
H O<br />
R<br />
S i O H<br />
O H<br />
Alkylsilanol<br />
R<br />
R<br />
Si<br />
R<br />
O<br />
R 1 Stelle chem. reaktiv<br />
Stein<br />
Si O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
Si<br />
O H H<br />
Si<br />
O H H<br />
O<br />
O H H<br />
Si<br />
Stein<br />
Si O Si<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
Si<br />
Hydrophobierung<br />
Si Si<br />
O<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
Si<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
R<br />
R<br />
Si<br />
R<br />
R<br />
chem. nicht reaktiv<br />
funktionelle Organosilane als Haftvermittler zwischen mineralischen Materialien und Kunststoffen<br />
Silikone<br />
Polymere, bei denen Si-Atome über O-Brücken zu Molekülketten verbunden sind.<br />
Bsp. für Siloxaneinheit:<br />
Siloxane polymerisieren zu Silikonen (= Polysiloxane).<br />
Die Polymerisation kann linear (s. Abb.), verzweigt, cyclisch oder vernetzt<br />
Unterschiede ergeben sich auch in den Längen der Alkylreste.<br />
Verwendung als Öle, Harze (z.B. Wacker VB 1321), Kautschuke<br />
21
Silikonharze<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
O O<br />
O Si O Si<br />
O O<br />
O Si O Si<br />
O<br />
O Si O<br />
O<br />
O<br />
Si<br />
O<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH3<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH3<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH2<br />
CH 2<br />
CH3<br />
hydrophober Rest<br />
Als Silikonharze dienen meist vernetzte Polymethylsiloxane oder<br />
Polymethylphenylsiloxane<br />
Auch Mischungen mit Alkyd-, Acryl- oder Polyesterharzen sind möglich (Copolymerisate)<br />
22