DE10033308A1 - Mittel und Verfahren zum reinigenden Behandeln von Natur- und/oder Kunststeinen - Google Patents
Mittel und Verfahren zum reinigenden Behandeln von Natur- und/oder KunststeinenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Mittel und ein Verfahren zum reinigenden Behandeln von Natur- und/oder Kunststeinen, deren Oberflächen durch Krusten aus Gips und/oder färbende Verbindungen von Eisen oder Kupfer verunreinigt sind, mit wäßrigen Salzlösungen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pastöses Materail und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem es möglich ist, Krusten oder Verfärbungen auf Natur- und/oder Kunststein zu entfernen, ohne dass ein Salzeintrag im Stein auftritt oder gesundes Steinmaterial geschädigt wird. DOLLAR A Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die verunreinigten Bereiche der Natur und/oder Kunststeine mit einem pastösen Gemisch von organischen Polymeren als Absorber für Wasser, metallischen Aluminium- und/oder Magnesium- und/oder Zinkpulver als chemisches Reduktionsmittel, Tixotropiermittel und destilliertes oder entionisiertes Wasser behandelt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Mittel zum reinigenden Behandeln
von Natur- und/oder Kunststeinen, deren Oberflächen durch
Krusten aus Gips und/oder färbende Verbindungen von Eisen
oder Kupfer verunreinigt sind, mit einer wäßrigen Salzlösung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum reinigenden
Behandeln von Natur- und/oder Kunststeinen, deren Oberflächen
durch Krusten aus Gips und/oder färbende Verbindungen von
Eisen oder Kupfer verunreinigt sind, mit einem eine
Salzlösung enthaltenen Mittel.
Die Beseitigung von Krusten und Verfärbungen auf Natur-
und/oder Kunststeinen ist häufig notwendig, um einen
fortschreitenden Verfall kulturhistorisch wertvoller Objekte
aufzuhalten und den ästhetischen Gesamteindruck zu
verbessern.
In der restauratorischen Praxis werden Krusten und
Verfärbungen bekanntlich durch ein vorsichtiges Abstrahlen
mit festen Partikeln entfernt. In neuerer Zeit finden zur
Oberflächenreinigung zunehmend Laser Anwendung, mit denen der
Abtrag der oberflächennahen Schicht gut dosiert werden kann.
Trotzdem ist mit diesen bekannten Methoden ein Abtrag von
"gesundem" Steinmaterial oft unvermeidbar. Darüber hinaus
verbleibt nach der Behandlung häufig eine rauhe Oberfläche,
die ein erneutes Anlagern von Deposit begünstigt.
In einigen Fällen ist die mechanische Beseitigung von
Verfärbungen nur mit einem sehr starken Abtrag von
Steinmaterial möglich. Ein Beispiel dafür sind grünlich-blaue
Verfärbungen von Marmor und von Kalksteinen, die durch
Kupferverbindungen verursacht werden. Diese Verfärbungen
reichen oft mehrere Millimeter in den Stein hinein.
Neben den mechanischen Verfahren werden für die Behandlung
verfärbter Steinoberflächen chemische Methoden eingesetzt. So
ist es bekannt, dass Gipskrusten auf calcitischen Materialien
durch längere Einwirkung von halbkonzentrierten bis
konzentrierten Ammoniumhydrogencarbonat- oder
Ammoniumcarbonatlösungen beseitigt werden können. Die
Lösungen werden dabei aufgesprüht oder mit dem Pinsel
aufgetragen.
Ein großer Nachteil dieser bekannten Methoden besteht darin,
dass die Lösungen in die Poren der Steinmaterialien
eindringen und durch Kapillarkräfte in tiefere Schichten des
Steines transportiert werden können. Dies kann zu einer
Versalzung der Steine und damit zu Sekundärschäden an den
Steinen führen.
Das gleiche gilt für den Einsatz anderer Chemikalien wie
Komplexbildnern oder schwachen Säuren.
Bei einigen Verfahren werden die Reagentien in feuchten
Kompressen appliziert, die auf die Steinoberflächen aufgelegt
werden. Als Kompessenmaterialien kommen häufig Zellulose,
Bentonit oder Mischungen von beiden zum Einsatz. Doch auch
hier werden die wasserlöslichen Substanzen wie
Ammoniumcarbonat durch Kapillarkräfte von dem Steinmaterial
aufgesaugt, was Sekundärschäden nicht ausschließt.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein pastöses Material und ein Verfahren der
eingangs genannten Art anzugeben, mit dem es möglich ist,
Krusten oder Verfärbungen auf Natur- und/oder Kunststein zu
entfernen, ohne dass ein Salzeintrag im Stein auftritt oder
gesundes Steinmaterial geschädigt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Mittel der eingangs genannten
Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1
und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 7
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen
entnehmbar.
Das erfindungsgemäße wasserhaltige Mittel zeichnet sich vor
allem dadurch aus, dass es eine chemische Umwandlung der
färbenden Verbindungen und der Krusten zu farbneutralen
Produkten bewirkt. Der Absorber besteht aus verschiedenen
organischen Polymeren, vorzugsweise Polyacrylate, die bei
Kontakt mit Wasser dieses sehr schnell aufnehmen und dabei
anquellen. Die Saugwirkung der Absorber ist neben ihrer
chemischen Struktur abgängig von dem jeweiligen Wassergehalt
im Absorber, d. h. je größer der Wassergehalt im
erfindungsgemäßen Mittel ist, um so kleiner ist die
Saugwirkung des Absorbers. Über den Wassergehalt des
Absorbers kann somit erfindungsgemäß die Saugwirkung des
Mittels für Wasser so eingestellt werden, dass das Wasser
oder die Salzlösung nicht durch die Kapillarkräfte der
porösen Steine aufgesaugt werden kann. Bei einem geringen
Überschuss von Wasser in dem Mittel wird nur so viel Wasser
von dem Stein aufgesaugt, bis das Gleichgewicht zwischen der
kapillaren Saugwirkung des Steines und der Saugwirkung des
Absorbers hergestellt ist.
Die kapillare Saugwirkung eines porösen Steines ist abhängig
von seiner Porenradienverteilung. Je kleiner die Poren in dem
Stein sind, um so größer ist seine kapillare Saugwirkung.
Durch verschiedene Wassergehalte in dem Absorber ist es
erfindungsgemäß möglich, die Saugwirkung des Mittels den
jeweiligen Steinvarietäten mit verschiedenen Porenradien
anzupassen. Das bedeutet, dass das auf die Steinoberfläche
aufgetragene Mittel über längere Zeit feucht bleibt, wenn
eine Verdunstung von Wasser aus dem Mittel in die Luft
ausgeschlossen wird. Dies läßt sich durch Abdecken des
aufgetragenen Mittels mit einer geeigneten Folie erreichen.
Eine chemische Umsetzung der farbgebenden Substanzen in den
oberflächennahen Schichten der Steinmaterialien und der
aufgelagerten Krusten erfordert eine Zeit von einigen Stunden
bis zu einigen Tagen. In dieser Zeit muss die betreffende
Schicht ständig feucht bleiben, da die Reaktionen nur in
einem wäßrigen Medium ablaufen. Durch das Gleichgewicht der
Saugspannungen des Steinmaterials und des Absorbers, und
durch das Abdecken des ganzen Systems mit
wasserdampfundurchlässiger Folie ist diese Forderung leicht
erfüllbar.
Die Reagentien, die die farbgebenden Substanzen in neutrale
Produkte umwandeln, müssen der jeweiligen Aufgabenstellung
angepaßt werden. Besteht beispielsweise die Aufgabe darin,
durch Kupferverbindungen verursachte grünlich-blaue
Verfärbungen auf Marmor oder Kalkstein zu beseitigen, so
enthält das pastöse Mittel Ammoniumhydrogencarbonat und
Aluminiumpulver. Die Kupferverbindungen im Marmor werden als
Kupfertetramminkomplex gelöst und diffundieren in das
aufgetragene Mittel. Hier wird das Kupfer am Aluminium
elementar abgeschieden. Bei der Entfernung dunkel gefärbter
Gipskrusten auf calcitischen Materialien genügt es, dem
pastösen Mittel Ammoniumhydrogencarbonat zuzusetzen. Der Gips
wird dann in Calcit und Ammoniumsulfat umgewandelt. Die
Kruste wird aufgeweicht und kann mit dem Mittel problemlos
entfernt werden.
Färbende Eisenverbindungen können ebenfalls mit dem Mittel
entfernt werden, wenn Ammoniumhydrogencarbonat und ein
Reduktionsmittel zugesetzt werden. Die Eisenverbindungen
werden dabei als Eisenhydrogencarbonat gelöst und
diffundieren in das aufgetragene Mittel. Da das Eisen in den
chemischen Verbindungen, die als Deposit auf den
Steinoberflächen angelagert werden, in dreiwertiger Form
vorliegt, muß es um Eisenhydrogencarbonat bilden zu können,
in die zweiwertige Form überführt werden. Dies geschieht mit
geeigneten Reduktionsmitteln wie Aluminium-, Zink- oder
Magnesiumpulver.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Das Marmorpostament einer Skulptur aus Kupferbronze ist über
Jahrzehnte durch Kupferbindungen, die von der Skulptur durch
SO2-haltiges Regenwasser herausgelöst wurden, grünlich-blau
verfärbt. Zur Entfärbung wird das erfindungsgemäße pastöses
Mittel etwa 0,5 cm dick mit folgender Zusammensetzung
aufgetragen:
| Absorber aus Polyacrylaten | 3 Masse-% |
| Zelluloseflocken | 2 Masse-% |
| Ammoniumhydrogencarbonat | 7 Masse-% |
| Aluminiumpulver | 5 Masse-% |
| Destilliertes Wasser | 83 Masse-% |
Die abgegebenen Substanzen werden gemischt und der Mischung
portionsweise amorphe pyrogene Kieselsäure als
Tixotropiermittel zugegeben, bis die Mischung die für die
Verarbeitung gewünschte Konsistenz hat.
Das aufgetragene pastöse Mittel wird mit einer
wasserdampfundurchlässigen Kunststofffolie abgedeckt und 2
bis 4 Tage auf der Skulptur belassen. Anschließend wird die
Folie abgezogen und dem pastösen Mittel Gelegenheit gegeben,
abzutrocknen. Nach 1 bis 2 Tagen werden die trockenen Reste
des Mittels abgebürstet und die wieder helle Marmoroberfläche
ggf. mit destilliertem Wasser abgewaschen oder mit einem
Heißdampfer nachbehandelt.
Auf einem Kalksteinfries befindet sich eine dunkle Gipskruste
mit Einschlüssen von eisenhaltigem Deposit. Zum Entfernen
dieser Gipskruste wird die Oberfläche zunächst mit einer
Alkohol-Acetonmischung entfettet und dann eine 0,5 bis 1 cm
dicke Schicht des pastösen Mittels mit folgender
Zusammensetzung aufgetragen:
| Absorber aus Polyacrylaten | 2,0 Masse-% |
| Bentonit | 5,0 Masse-% |
| Zelluloseflocken | 5,0 Masse-% |
| Ammoniumhydrogencarbonat | 3,0 Masse-% |
| Magnesiumpulver | 0,5 Masse-% |
| Destilliertes Wasser | 84,5 Masse-% |
Die angegebenen Substanzen werden gemischt und der Mischung
portionsweise amorphe pyrogene Kieselsäure zugegeben, bis die
Mischung die für die Verarbeitung gewünschte Konsistenz hat.
Das aufgetragene Mittel wird mit einer
wasserdampfundurchlässigen Kunststoffolie abgedeckt und 2 bis
6 Tage auf dem Kalkstein belassen. Anschließend wird die
Folie abgezogen und dem pastösen Mittel Gelegenheit gegeben,
abzutrocknen. Nach 1 bis 3 Tagen werden die trockenen Reste
des Mittels abgebürstet und die wieder helle
Kalksteinoberfläche ggf. mit destilliertem Wasser
abgewaschen. Dort, wo sich noch Rest bräunlicher Verfärbungen
zeigen, wird die Behandlung mit gleichen Zusammensetzung des
Mittels wiederholt.
Claims (15)
1. Mittel zum reinigenden Behandeln von Natur-
und/oder Kunststeinen, deren Oberflächen durch Krusten aus
Gips und/oder färbende Verbindungen von Eisen oder Kupfer
verunreinigt sind, mit wäßrigen Salzlösungen dadurch
gekennzeichnet, dass diese aus einem pastösen
Gemisch von organischen Polymeren als Absorber für Wasser,
metallischen Aluminium- und/oder Magnesium- und/oder
Zinkpulver als chemische Reduktionsmittel,
Ammoniumhydrogencarbonat, Tixotropiermittel und
destilliertes oder entionisiertes Wasser besteht.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Polymeranteil 0,1 bis
10,0 Masse-%, der Metallpulveranteil 0,1 bis 5,0 Masse-%, der
Ammoniumhydrogencarbonatanteil 1,5 bis 20,0 Masse-%, der
Anteil an Tixotropiermittel 0,9 bis 28,0 Masse-% und der
Wasseranteil 97,4 bis 37,0 Masse-% beträgt.
3. Mittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die organischen Polymere
Polyacrylate sind.
4. Mittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Tixotropiermittel aus
amorpher pyrogener Kieselsäure und/oder Bentonit und/oder
Zellulose besteht.
5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Anteil an amorpher
Kieselsäure zwischen 0,5 und 10,0 Masse-%, der Bentonitanteil
zwischen 0,2 und 8,0 Masse-% und der Zelluloseanteil zwischen
0,2 und 10,0 Masse-% im Tixotropiermittelgemisch besteht.
6. Paste nach Anspruch 4 und S. dadurch
gekennzeichnet, dass die Zellulose in Form von
Flocken vorliegt.
7. Verfahren zum reinigenden Behandeln von Natur-
und/oder Kunststeinen, deren Oberflächen durch Krusten aus
Gips und/oder färbende Verbindungen von Eisen oder Kupfer
verunreinigt sind, mit einem eine Salzlösung enthaltenen
Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass
ein aus organischen Polymeren, metallischen Aluminium-
und/oder Magnesium- und/oder Zinkpulver,
Ammoniumhydrogencarbonat, Tixotropiermittel und destilliertes
oder entionisiertes Wasser bestehenden pastöses Mittel
verwendet wird, dessen Saugwirkung für Wasser durch den
Wassergehalt im Polymer so eingestellt wird, dass das Wasser
oder die Salzlösung nicht durch die Kapillarkräfte im Stein
aufgesaugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mittel einen
Polymeranteil zwischen 0,1 und 10,0 Masse-%, einen
Metallpulveranteil zwischen 0,1 und 5,0 Masse-%, einen
Ammoniumhydrogencarbonatanteil zwischen 1, 5 und 20,0 Masse-%,
einen Anteil an Tixotriermittel zwischen 0,9 und 28,0 Masse-%
und einen Wasseranteil zwischen 97,4 und 37,0 Masse-%
enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass als organische Polymere
Polyacrylate verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass als Tixotropiermittel
amorphe pyrogene Kieselsäure und/oder Bentonit und/oder
Zellulose verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Anteil an amorpher
pyrogener Kieselsäure zwischen 0,5 und 10,0 Masse-%, der
Bentonitanteil zwischen 0,2 und 8,0 Masse-% und der
Zelluloseanteil zwischen 0,2 und 10,0 Masse-% im
Tixotropiermittelgemisch beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass als Zellulose
Zelluloseflocken verwendet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 7 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mittel auf die zu
behandelnde Oberfläche aufgespritzt oder aufgespachelt oder
aufgepinselt wird, danach mit einer
wasserdampfundurchlässigen Folie abgedeckt, die Folie nach
Austrocknen der Paste abgenommen und das ausgetrocknete
Mittel anschließend abgebürstet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass als Folie eine Kunststoff-
oder Metallfolie verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass als Metallfolie eine Folie
aus Aluminium verwendet wird.
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