CaLoSil ® - nanomateriál ke zpevňování kamene, omítek a zdiva a jak na jeho použití?

Základní doporučení a vlastnosti

Následující pokyny byly připraveny ve spolupráci s předními vědci a restaurátory z mnoha zemí a shrnují ty nejčastěji kladené otázky týkající se vlastností, použití a bezpečné manipulace s disperzemi CaLoSil®. Zatímco detailní teorii o nanovápenatých disperzích a jejich reakčních mechanismech najdete v odborné literatuře, tato příručka se zaměřuje ryze na praktické rady, jak zdárně využít nanovápno ke zpevňování kamene, malt, omítek a k ošetření nástěnných maleb.

Jaké je hlavní využití produktů řady CaLoSil®?

Nanovápenné disperze CaLoSil® jsou excelentní ke zpevňování historického kamene (zejména na bázi vápníku), sypkých malt, omítek nebo k ošetření křehkých nástěnných maleb a štuků. Je možné je úspěšně využít k výplni a ucpání malých dutin a prasklin, nebo je lze jako silné pojivo přidat do klasických malt na bázi vápna a do injektážních směsí. CaLoSil® ovšem neslouží pouze ke zpevnění materiálu, ale díky svému složení funguje také jako výborná prevence proti mikrobiální kontaminaci a pomáhá odstraňovat růst nežádoucích plísní a řas.

Dostupné produkty a jejich složení

Všechny produkty z této řady obsahují drobné nanočástice hydroxidu vápenatého v rozsahu velikostí od 50 do 250 nm (což je asi stokrát méně než v případě běžného vápenného tmelu). Tato extrémně drobná velikost částic a speciální proces syntézy zaručují, že lze produkt uskladnit bez sedimentace po dobu minimálně 6 měsíců.

Koloidní disperze těchto jemných částic v alkoholech má za následek charakteristickou bílo-opálovou barvu tekutiny. Složení a koncentraci konkrétního produktu lze snadno vyčíst přímo z jeho označení.

Specifika jednotlivých variant

• CaLoSil® grey: Vyznačuje se světle šedou barvou díky mírně odlišné syntéze (jinak jsou vlastnosti totožné s E-25). Je zvláště vhodný k nenápadnému ošetření nástěnných maleb a tmavších povrchů.
• CaLoSil® micro: Suspenze s většími částicemi (1 - 3 µm), což je mezistupeň mezi nanovápnem a klasickým vápnem. Na rozdíl od ostatních je vysoce náchylný k rychlé sedimentaci (před použitím nutno protřepat!). Ideální pro výplň puklin a modifikaci malt.
• CaLoSil® paste like: Produkt s velmi vysokým obsahem hydroxidu vápenatého (pastovitý). Používá se k vyplnění mezer, trhlin a k radikální modifikaci injektážních malt.

Na jakém chemickém principu CaLoSil® funguje?

Ošetření přípravkem CaLoSil® vede k vysrážení nesmírně jemných částic hydroxidu vápenatého během přirozeného odpařování alkoholu ze struktury kamene. Tyto nanočástice se následně reakcí s atmosférickým oxidem uhličitým (CO₂) přemění na pevný uhličitan vápenatý (především kalcit). Volné drolivé částice památky jsou tak znovu pevně spojeny a otevřené póry jsou částečně vyplněny a stabilizovány zevnitř.

Nanočástice jsou schopny díky alkoholu proniknout velmi hluboko do kamene, takže je možné zpevnění povrchu i hlubších, degradovaných vrstev. Nosný alkohol se nakonec odpaří, aniž by zanechal jakékoliv škodlivé zbytky. Alkohol navíc odstraňuje zbytkovou vlhkost a vápno poskytuje vysoce alkalické prostředí, které doslova zničí základy pro jakýkoliv mikrobiální růst.

Technologie aplikace: Jak se přípravky používají?

Všechny tekuté produkty CaLoSil® jsou kapaliny a lze je aplikovat všemi standardními technikami, jako jsou: postřik, ponoření objektu, injektáž pomocí pipet či stříkaček nebo vakuové odsávání. Volba technologie závisí na vlastnostech podkladu a předběžných zkouškách.

• Postřik: Nejvýhodnější způsob konsolidace nesoudržných povrchů (např. nástěnných maleb). Hloubka průniku bývá menší, ale dochází k výraznému zpevnění povrchových vrstev. Velké plochy lze ošetřit pomocí kapalinových tryskových čerpadel.
• Injektáž (stříkačka/pipeta): Ideální pro přesné vyplňování prasklin, odloučených vrstev a lokální saturaci malých ploch. Lze použít i infuzní soupravy pro pomalé a hluboké sycení.
• Vakuové odsávání: Technologicky nejvýhodnější způsob, jak zaručit úplné, hloubkové nasycení porézních předmětů.
• Kartáčování a nátěr štětcem (Nedoporučuje se!): Kartáčování nese vysoké riziko zanesení pórů uvolněným prachem a biologickým růstem. Uvolněné částice ucpou průtokové cesty a znemožní hluboké pronikání nanovápna. štětcem nebo válečkem je v zásadě možná, ale nedoporučuje se.

Praktické rady pro úspěšnou konsolidaci

Aplikace nanovápenných disperzí by měla být vždy realizována při běžných nebo nižších teplotách (5 – 25 °C) a za podmínek, které vedou k pomalé rychlosti odpařování. Ošetřené povrchy je nutné chránit před deštěm a přímým slunečním zářením po dobu alespoň 24 hodin.

Chování substrátu u sání (kapilaritu) lze spolehlivě určit předchozími zkouškami pomocí Karstenovy trubice. Skutečnou hloubku průniku lze na testovacím vzorku zviditelnit nástřikem roztoku fenolftaleinu, který působí jako indikátor pH (zbarvuje se do fialova).

Penetrace je fyzikálně nemožná, pokud je materiál mokrý a nasycený vodou. Pokud potřebujete zpevnit vlhký materiál, předúprava alkoholem napomůže k rychlému odstranění vody ze struktury.

Proč se někdy tvoří bílý zákal a jak mu předejít?

Tvorba nechtěného bílého zákalu (skvrn) na povrchu památky po ošetření a vyschnutí je nejčastějším problémem v praxi. Má dva hlavní důvody:

1. Předávkování: Neúplná penetrace v důsledku příliš hustého povrchu nebo aplikace příliš vysoké koncentrace. (Přebytečné vápno, které se nevsákne, musí být z povrchu okamžitě setřeno houbou!).
2. Reverzní migrace: Částice nanovápna, které sice pronikly dovnitř, jsou během příliš rychlého odpařování alkoholu strhávány kapilárami zpět na povrch.

Jak vzniku skvrn účinně zabránit:

• Předem zpevněte povrch velmi slabým roztokem CaLoSil® E-5.
• Zpomalte odpařování! Aplikujte v chladu, chraňte před sluncem a větrem. Zakrytí ošetřených ploch plastovou fólií nebo vlhkými hadry výrazně pomáhá.

Kombinace CaLoSilu a esterů kyseliny křemičité (SAE/TEOS)

Kyselé křemičité estery (SAE), zejména tetraethylorthosilikát (TEOS), se v konzervaci hojně využívají. Mají však řadu nevýhod: jsou ireverzibilní, nedokážou přemostit větší trhliny, zanechávají kámen hydrofobní a jen velmi obtížně zpevňují materiály na bázi vápence. Právě proto je jejich kombinace s nanovápnem doslova revoluční!

Alkalický charakter nanovápna radikálně urychluje tvorbu a tuhnutí silikagelu. Navíc jemné částice hydroxidu vápenatého usazené v pórech fungují jako "kotva" pro křemičité estery, což konečně umožňuje zpevňovat i velmi problematické vápencové materiály.

Bezpečnost práce a manipulace

Poznámka k nanočásticím: Potenciálně škodlivé zdravotní účinky nanočástic jsou spojovány s částicemi menšími než 10 nm. Všechny produkty CaLoSil® obsahují bezpečnější částice o velikosti nad 50 nm. Nedávná vědecká studie v oboru toxikologie in vitro prokázala, že tyto nanovápenné disperze nemají žádnou buněčnou cytotoxicitu.