Druk enter om te zoeken

March 02 2024

Waterglas en mineraalverven

De bijzondere eigenschappen

In het zonnige Italië is het mogelijk om buiten fresco‘s te schilderen die, mits afgeschermd tegen slagregens, eeuwenlang goed blijven. Boven de Alpen is het klimaat hiervoor minder geschikt. In de negentiende eeuw werd in Zuid- Duitsland het schilderen met waterglas geïntroduceerd. Dit wordt ook wel ’Duitse fresco‘  genoemd. De bijzondere eigenschappen van deze verf maakt dat schilderingen die hiermee gemaakt zijn, het minstens zo Iang uithouden als de buitenmuur waarop ze zijn aangebracht.

In de prehistorie werden de rotsschilderingen aangebracht met plaatselijk gevonden, ge- kleurde aarden die met bloed of vet waren aan- gemaakt. In de loop der eeuwen is het oorspronkelijke bindmiddel verdwenen en vervangen door kiezel uit de steen. De ‘verkiezelde’ rots- schilderingen hebben het duizenden jaren uit- gehouden. In de oudheid ontdekte men het maken van glas door kalkhoudend zand samen te smelten met soda. Zand zelf smelt pas bij de in de oudheid onhaalbare temperatuur van 1740 °C. Maar de toevoeging van soda verlaagt de smelttemperatuur aanzienlijk. Vele eeuwen later kwam men pas tot de ontdekking dat de kalk noodzakelijk was om het na afkoelen ont- stane glas stabiel te houden, zodat het niet bij de eerste de beste regenbui oplost. In hun zoek- tocht naar de steen der wijzen probeerden al- chem isten allerlei materialen samen te smelten. Basilius Valentinus is er in de veertiende eeuw in geslaagd om zand met potas (de as die van een houtvuur overblijft met als belangrijkste compo- nent kaliumcarbonaat) samen te smelten. Het resultaat was in water oplosbaar. Dit wordt nu ’waterglas’ genoemd. Het procedé raakte echter in vergetelheid, totdat het rond 1818 heront- dekt werd door Johann Nepomuk von Fuchs (1774-1856). Het is in 1823 beschreven als een brandvertragend middel. Later ontwikkelden Fuchs en anderen het waterglas tot een bruik- bare verf. Het bekendst hiermee is Adolf Wilhelm Keim (1851-1913). Keim noemde zijn verven ’mineraalverven’.

Werking

Het bindmiddel dat voor de verf wordt gebruikt, is kaliumwaterglas (kaliumsilicaat). Er bestaat ook een waterglas dat verkregen wordt door zand met soda te verhitten, namelijk natrium- waterglas. Dit is goedkoper, maar voor gebruik in verf ongeschikt. Nadat de verf of fixatief (zie

  1. 25, Verwerken van de verf ) is opgebracht, ver- dampt het water en wordt koolzuur uit de lucht opgenomen. Er vormt zich een transparante en brosse gel die de pigmenten en ondergrond on- derling verbindt, een ’silicagel’. Hierbij wordt het sterk alkalische zout kaliumcarbonaat terug- gevormd. Dit zout is zeer hygroscopisch (water- aantrekkend) en verplaatst zich naar het opper- vlak. Daar spoelt de regen het in de loop van de tijd weg. Zolang dit nog niet het geval is, vormt het kaliumcarbonaat, doordat het vocht aan- trekt, een transparant laagje. Dit in tegenstel- ling tot natriumwaterglas, waarbij soda vrijkomt dat zichtbare kristallen op het oppervlak vormt en zoutuitbloei geeft.

Een veel gedaan proefje in de chemieles op de middelbare school is het maken van een ‘chemi- sche tuin’. Kristalletjes van verschillend ge- kleurde, chemische stoffen (anorganische zou- ten) worden in een bekerglas met waterglas gedaan. Het metaal van het zout reageert met het waterglas en vormt op het grensvlak een dun ’glaslaagje‘. De meeste zouten zijn hygro- scopisch en trekken door het glaslaagje water aan. Het zout lost hierin op totdat de druk bin- nen het vliesachtig glasomhulsel te groot wordt en de vloeistof door het glasvlies breekt. Dan be- gint het proces weer opnieuw, het vormen van een glasvlies en er vervolgens doorheen breken. Elk zout doet dit met een verschillende snel heid, waardoor allerlei soorten ‘boomachtige‘ struc- turen worden gevormd. Het moge duidelijk zijn dat de reactie van metaalatomen uit het pig- ment en de ondergrond een doorslaggevende rol speelt bij deze verf die ook ‘silicaatverf’ of ‘mineraalverf’ wordt genoemd.

Eigenschappen

De reactie van een zout of pigment met het wa- terglas leidt tot een stevige, immers chemische, verbinding met de ondergrond, mits deze ook kiezel bevat. Daardoor heeft een silicaatverf een aantal bijzondere eigenschappen:

  • Resistentie tegen de invloed van het klimaat. Silicaatverf is bruikbaar in vochtige ruimtes en bestand tegen de inwerk ing van Iuchtverontrei- Kalksteen met silicaatverf wordt door de zure regen aanzien lijk minder aangetast.

Bacteriën en schimmels kunnen niet op de verf Ieven. Maar wanneer organisch materiaal zich in en op de verf verzamelt, vinden schimmels wel voedsel en kunnen schade opleveren. Dit zien we bijvoorbeeld bij rotsschilderingen wanneer veel mensen deze bezoeken. De uitgeademde lucht van al deze bezoekers bevat voldoende or- ganische stoffen die zich op het rotsoppervlak vastzetten en schimmelgroei bevorderen.

Mits lichtechte en alkalibestendige pigmen- ten zijn toegepast, zal er geen verkleuring op- treden.

De verf heeft een ‘zelfreinigend‘ effect. In te- genstelling tot organische verflagen kan de verf- laag zich niet elektrostatisch opladen en daar- door vuildeeltjes aantrekken. Vuil hecht zich niet en kan bijvoorbeeld door de regen gemakkelijk worden afgespoeld. Door toevoeging van be- paalde hydrofobe (waterafstotende) stoffen kan dit zelfreinigend effect worden vergroot. De firma Keim heeft aparte verven voor binnen en buiten die een ’fotokatalytische‘ werking heb- ben. Een toevoeging van bijvoorbeeld nanodeel- tjes titaanwit bewerkstelligt dat onder invloed van licht organische stoffen worden afgebroken.

  • Silicaatverf Iaat steen Kalium- waterglas vormt geen gesloten filmhuid. Een niet te onderschatten eigenschap is het feit dat deze verf waterdamp doorlaat, maar – zeker wanneer hydrofobe stoffen zijn toegevoegd – geen regendoorslag toelaat. Er kunnen zich geen schadelijke vochtophopingen achter een schildering vormen.
  • Waterglas dringt goed door in poreuze, steenachtige materialen en verstevigt zo afpoederende
  • Waterglas is milieuvriendelijk omdat het geen beroep doet op de eindige voorraden

De silicaatverf heeft brandwerende eigenschap- pen en vormt een harde laag die afwasbaar is. Het uiterlijk van de verf Iijkt op een traditionele matte kalkverf en is daarom geschikt als restauratieverf wanneer duurzaamheid belangrijk is.

Ondergrond

Silicaatverf kan op alle vaste, droge en schone oppervlakken van beton, cement, natuursteen, glas, email en zink worden toegepast. De voor- waarde is dat de ondergrond met de verf kan verkiezelen. Dit betekent dat in de ondergrond siliciumdioxide of kwartszand moet zitten om een chemische hechting te bewerkstelligen.

Verder is het bevorderlijk dat de ondergrond enigermate poreus is. Dit is natuur lijk niet het geval voor glas. Wanneer men een pleisterlaag aanbrengt voor een fresco, moet deze vochtig blijven om voldoende kalk naar de oppervlakte te bewegen voor het binden van het pigment. Als het de bedoeling is om op deze laag met een silicaatverf te werken, mag deze beslist niet te nat zijn om juist te voorkomen dat te veel kalk naar de oppervlakte komt. Op een kalklaagje hecht de verf minder en bovendien is een kalk- laagje redelijk afsluitend, waardoor ook geen mechanische hechting door het binnendringen van het bindm iddel kan plaatsvinden. Kalk- sinterlaagjes worden vooral op verse pleisterla- gen gevormd.

Om een optimale ondergrond te verkrijgen, le- veren fabrikanten aparte hulpmaterialen. Zo is een mortel verkrijgbaar met een uitgekiende mix van toeslagstoffen, zodat verkiezeling ver- zekerd is. Is de ondergrond te poreus ol onge- lijkmatig zuigend, dan kan een verdund fixeer op basis van waterglas worden gebruikt of een voorstrijkmiddel. Ook zijn etsvloeistoffen op basis van kiezelzuur verkrijgbaar om een ge- vormde k alksinter op de muur te verwijderen. Ze kunnen niet op gipsonderg ronden worden gebruikt. Gipshoudende ondergronden dienen eerst met een speciaal middel te worden voorbehandeld. Na het etsen dient de muur met over- vloedig water te worden afgenomen. Dat spoelwater is chemisch afval en mag dus niet zomaar in het riool wegspoelen. De voorbereiding van de muur kan ook veiliger door opsch uren en daarna het opbrengen van de speciale mortel.

Verwerken van de verf

Er bestaan verschillende technieken om met silicaatverven te werken. De bekendste firma op dit gebied levert drie hoofdsystemen. De eerste is een tweecomponentensysteem en is bij uitstek bedoeld voor kunstenaars. Keim noemt deze zuivere silicaatverf Purkristalat. Het bestaat uit een poedermengsel met pigment en een vloei- stof, het waterglas als bindmiddel. Het pigment- mengsel bevat alkalibestendige, anorganische pigmenten met fijn, reactief minerale vulstof.

Het waterglas kan verdund worden gebr uikt als een voorstrijk op sterk zuigende ondergronden. Als mengver houding wordt door de fabrikant opgegeven vijf kilo poeder met vier liter vloei- stof te mengen. Samen wegen ze dan tien kilo. De verf kan het beste een dag voor gebruik wor- den gemengd. Daardoor ontstaat een homoge- ner mengsel dan een mengen vlak voor toepas- sing. Hoe homogener, hoe kleursterker en dus zuiniger de verf is. De verf dient op een natge- maakte ondergrond te worden aangebracht.

Men schildert dus nat-in-nat. Belangrijk is verder dat de temperatuur niet onder de 5 °C komt en het werk afgeschermd is voor tocht en directe zoninstraling. Wanneer men meerdere lagen over elkaar schildert, dient de eerste laag minder bindmiddel te bevatten. Een pleisterlaag ver- toont in de praktijk vaak haarscheurtjes. Deze worden dan bij overschilderen hinderlijk zicht- baar. Keim heeft om dit probleem aan te pakken een speciale vulstof, Kristall-Felsit, die aan de verf moet worden toegevoegd.

De door de fabrikant samengestelde mengsels zijn optimaal voor het gebruiksdoel. Maar wan- neer men zelf de verven wil samenstellen, kan men de volgende pigmenten gebruiken: mars- geel, marszwart en marsrood (synthetische ijzer- pigmenten), chroomoxidgroen, nikkeltitaan- geel, zinkwit, kobaltblauw, ultramarijn, oker, sienna en groene aarde. Daarnaast dienen mine- rale vulstoffen te worden toegevoegd zoals kwartsmeel, k iezelgoer, kaolien of andere vul- stoffen, als ze maar siliciumoxide bevatten.

Verder moet als tweede component zuivere kali- umwaterglas worden aangeschaft.

De hierboven omschreven werkwijze is door de fabrikant opgegeven. Maar je kunt ook op een andere wijze te werk gaan, alsof je met pastel werkt, zoals beschreven in WerkSto ffe und Techniken der Malerei van Kurt Wehlte. De pig- mentpasta, van fabrikant of zelf samengesteld, kan met water worden verdund. Men schildert met deze pasta op een pleisterlaag die minstens een halve centimeter dik en redelijk zuigend moet zijn. De ondergrond wordt van tevoren.

goed natgemaakt, zodat de verfpasta goed wordt opgenomen. In dit stadium wordt het pig- ment nog niet gebonden. Men kan nog corrigeren door verf met een spons weg te nemen. Zelfs is het mogelijk het werk te Iaten drogen en in een later stadium verder te schilderen. Als het werk klaar is, moet men fixeren om het pigment permanent te laten hechten. Men moet het fixa- tief spuiten. Bij het met een kwast opbrengen van het fixatief, zullen de kleuren ongetwijfeld door elkaar lopen. Voor een goede bescherming moeten meerdere lagen fixatief worden opge- bracht. Men dient het werk tussen elke keer dat men fixeert te laten drogen. Gewoonlijk neemt dat minstens een halve dag in beslag. Na een eerste keer fixeren zal het pigment voldoende vastzitten om de beweging van een kwast te weerstaan. Dan is het geen probleem meer om het fixatief met een kwast op te brengen.

Silicaatverf met toevoegingen

Silicium, het chemisch element dat het hoofdbe- standdeel van zand vormt, vormt ook de basis voor siloxaan, de bouwstenen voor de productie van siliconen. Toevoeging van siloxaan aan de si- licaatverf maakt deze waterafstotend. Maar de verf blijft nog wel steeds waterdamp doorlaat- baar. Deze verven zijn eencomponenten disper- sieverven. Merken die deze verven leveren zijn Keim met Granital en Alligator met Misleid. Siloxanen zijn ook apart in de handel om gevels waterdicht te maken.

De mineraalverven zijn alleen toe te passen op kiezelhoudende ondergronden. Maar Keim heeft nu ook een silicaatverf in de handel ge- bracht met een ’kieselsol‘-toevoeging. Dit moet het mogelijk maken om de mineraalverf ook op organische ondergronden toe te passen.

Kieselsol is een inerte vorm van kieselgel die een negatieve lading draagt en daardoor zich hecht aan organische stoffen. Het wordt bijvoorbeeld toegepast bij het klaren van wijn.

Meer soortgelijke artikelen lezen? Abonneer dan nu via deze link.