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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.   Verarbeitungsratschläge 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!   Verarbeitungsratschläge 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.   Verarbeitungsratschläge 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.   Verarbeitungsratschläge 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.