Bitte beachten Sie: Was folgt, ist eine Aktualisierung der Langzeittests, über die wir erstmals 2018 geschrieben haben. Die Erstartikel liefern wichtige Hintergründe und Zusammenhänge für das Verständnis der aktuellen Ergebnisse und können hier eingesehen werden: Zinkoxid: Warnungen, Vorsichtsmaßnahmen und bewährte Methoden und Zinkoxid: FAQ.
Die Risse waren scharfkantig und sauber. Sie entstanden, während man den Farbfilm vorsichtig über den Metallstab bog; man verlangsamte die Bewegung sobald man den geringsten Widerstand spürte, bis der Farbfilm plötzlich einfach in zwei Teile zerbrach, wie Kartoffelchips. Man notierte die Ergebnisse und griff dann zur nächsten Probe, wobei man merkte, dass diese viel flexibler, fast gummiartig war. Eigentlich war es nur eine Frage des Verhältnisses, denn die beiden Proben unterschieden sich nur um ein paar Prozentpunkte Zinkoxid. Auf dem Papier schien es vernachlässigbar, und doch sprachen die Ergebnisse für einen unbestreitbaren und deutlichen Unterschied zwischen ihnen. Und es ist genau die unsichtbare Trennlinie zwischen diesem Unterschied, die wir immer noch zu finden versuchen.
Als wir im Jahr 2018 über die Problematik von Zink schrieben, war die wichtigste unbeantwortete Frage, ob es überhaupt eine „sichere“ Zinkmenge gibt. Wie wir damals feststellten, gab es, wenn überhaupt, nur wenige Informationen, die auf Studien mit Künstlerfarben basierten. Diese Lücke hoffen wir nun zu schließen, und im Folgenden geben wir einen ersten Einblick in eine neue Runde von Testproben nach zweieinhalb Jahren natürlicher Alterung. Keines der Ergebnisse wird endgültig sein – zu diesem Zeitpunkt ist es noch zu früh im Prozess – aber bisher scheint Titanweiß mit 2 % Zink flexibel zu sein, während 5 % bereits Anzeichen von Versprödung zeigen. Mischungen von Bleiweiß mit Zink haben dagegen schon bei 2 % Bedenken aufkommen lassen. Und dann sind da natürlich noch die Unterschiede in der Vergilbung. Nachfolgend werden wir all dies näher erläutern und auf die Tests eingehen, die unsere Ergebnisse untermauern.
Versprödung
In den letzten 20 Jahren bestand die größte Sorge bei Zink und Zinkmischungen darin, dass sie dazu neigen, selbst in relativ kurzer Zeit sehr brüchige Filme zu bilden. Für Künstler warf dies die Frage auf, wie viel, wie schnell und in welchem Prozentsatz man es in einer Mischung verwenden kann. Dies gilt insbesondere für Titanweiß, dessen Weißgrad durch die Zugabe von Zink stark erhöht wird und was der Tendenz ansonsten schwache, weiche Filme und fadenförmige Farbe zu bilden entgegenwirkt. Während die Filmhärte und die Fadenziehung durch andere Additive beeinflusst werden können, hat sich die Synergie zwischen Titan und Zink, die es ermöglicht, besonders weiße, weniger vergilbende Filme zu erzeugen, als schwer zu erreichen erwiesen.
Um die Versprödung zu testen, haben wir eigens Bleiweiß- und Titanweiß Farben hergestellt mit verschiedenen Mengen an Zink, von winzigen 0,1 % bis zu maximal 5 % nach Gewicht. Auf der Grundlage früherer Tests waren wir der Meinung, dass dies die Obergrenze ist, die verwendet werden kann, bevor es zu einer erheblichen Versprödung kommt. Die Farben in den folgenden Tests wurden nur mit Pigmenten und alkalisch raffiniertem Leinöl hergestellt, wobei sich nur der prozentuale Anteil von Zink gegenüber Titan oder Blei von Probe zu Probe änderte. Auf diese Weise konnten wir die Variablen eingrenzen und sicherstellen, dass die Ergebnisse ausschließlich durch die unterschiedlichen Verhältnisse der Pigmente verursacht wurden. Anschließend produzierten wir 0,15mm dünne Farbabzüge, d. h. gleichmäßige Farbfilme in der Dicke von zwei Blatt Kopierpapier, auf GOLDEN Acrylic Gesso, Titanium Oil Ground und Lead Oil Ground. Diese Grundierungen waren auf Polyesterfolie aufgetragen worden. In den letzten zweieinhalb Jahren, beginnend im Mai 2019, wurden sie in Innenräumen bei Umgebungslicht auf natürliche Weise gealtert.
Test Apparatus
Die Tests wurden mit einem Gardco® Pentagon Mandrel Test Apparatus durchgeführt, bei dem ein Farbfilm über verschiedene Durchmesser gebogen und dann nach jedem Durchmesser auf Risse untersucht und die Ergebnisse aufgezeichnet wurden (Bild 1). Alles, was beim größten Durchmesser von 1 Zoll Risse aufwies, wurde als fehlerhaft eingestuft, während alles, was über 1/2 Zoll und unter 1 Zoll lag, als Warnsignal für eine mögliche Zunahme der Versprödung auf kurze Sicht angesehen wurde.
Die nachstehenden Ergebnisse zeigen, dass nur eine Kombination bei einem Durchmesser von 1 Zoll (2,54cm) versagt hat, während einige andere bei Durchmessern von 1/2 Zoll (1,3 cm) oder 3/4 Zoll (1,9 cm) eine Warnung aussprachen (Tabelle 1). Es gibt jedoch noch andere wichtige Dinge zu beachten. Die Hauptbedenken beschränkten sich auf Farben mit höheren Zinkanteilen, vor allem bei 5 %, wo wir vorausgesagt hatten, dass Probleme auftreten könnten. Die beiden Blei-Zink-Kombinationen hingegen sind sowohl bei 2 als auch bei 5 % bedenklich, und obwohl sie nicht versagen, ist dies ein deutlicher Hinweis auf eine erhöhte Sprödigkeit im Vergleich zu anderen Proben. Dies ist wichtig, da, wie in unserem früheren Artikel Zinc Oxide – Reviewing the Research erwähnt, die Fachliteratur darauf hinweist, dass Kombinationen von Blei und Zink spröder sind als andere. Und in der Tat hatten wir gezeigt, dass unser Silberweiß, das eine Kombination aus Blei und Zink war und inzwischen eingestellt wurde, zu den brüchigsten Farben gehörte, die wir getestet haben. Dies scheint sich also zu bestätigen, selbst bei sehr viel niedrigeren Werten, als sie im Silver White damals aufwiesen. Interessant ist auch, dass der einzige Totalausfall eine 5%ige Titan-Zink-Mischung auf einem Bleigrund betraf, was auf eine mögliche Wechselwirkung zwischen den beiden Stoffen hindeutet. Das ist sicherlich etwas, worauf man in späteren Runden achten sollte.
verschiedenen Untergründen nach 2,5 Jahren natürliche Alterung.
Gibt dies Anlass zur Sorge über unser derzeitiges Williamsburg Titanium-Zinc White, das ebenfalls einen Zinkgehalt von 2 % aufweist? Bis jetzt nicht. Alle Titan-Zink-Mischungen unter 5 % haben sich gut bewährt, und wie bereits erwähnt, stellen wir keine zinkhaltigen Bleiweiße mehr her und empfehlen Künstlern generell, diese Kombination zu vermeiden. In Anbetracht der Ergebnisse könnten wir auch zur Vorsicht raten, wenn wir zinkhaltige Farben zusätzlich zu Bleigrund verwenden, einfach um auf Nummer sicher zu gehen, bis wir das besser verstehen. Aber bisher gab es auch hier keine Probleme mit Werten unter 5 %.
Um einen visuellen Eindruck von der Versprödung zu vermitteln, die wir gesehen haben, zeigt das Bild unten die Risse, die mit den 5%igen Titan-Zink-Mischungen auf GOLDEN Acrylic Gesso und Lead Oil Ground (Bild 2) entstanden sind.
Vergleichen wir dies mit dem lederartigen Krakeliermuster, das wir in diesem auf Färberdistel basierenden Titanium White mit 5 % Zink finden (Bild 3). Hier wirkt die weichere, weniger reaktive Natur des Bindemittels der Versprödung entgegen, die wir oben gesehen haben. Das Ergebnis ist, dass die Farbe gerade noch gummiartig und geschmeidig genug ist, dass man statt eines einzelnen scharfen Risses eine ganze Reihe kurzer, zackiger Risse erhält, die sich über einen breiten Streifen auf der Oberfläche erstrecken. Es erinnert an die abgenutzte Oberfläche, die man bei alten Ledergürteln findet.
Es ist verlockend, all diese Arten von Rissen als das Ergebnis extremer Tests abzutun, in diesem Fall das Biegen eines Farbfilms über ziemlich kleine Durchmesser – sicherlich kleiner als man es im normalen Verlauf der Dinge erwarten würde. Bei dieser Art von Tests geht es jedoch nicht darum, eine Aktion nachzustellen, die ein Künstler ausführen könnte, sondern darum, die Farbe einer kontrollierten Belastung auszusetzen, damit wir einen sehr frühen Einblick in einen Versprödungsprozess erhalten, der oft Jahrzehnte dauern kann, bis er sich vollständig entfaltet. In den schlimmsten Fällen kann ein solcher Prozess zu schweren Rissen und Ablösungen an der Oberfläche führen, die einfach durch die normale Beanspruchung durch Umweltveränderungen oder die Handhabung und den Transport entstehen. Diese Tests dienen also als Frühwarnzeichen für etwas, das noch in weiter Ferne liegt, aber unsere Aufmerksamkeit erregt und uns wachsam macht. Ebenso wichtig sind natürlich all die anderen Proben, die einen geringeren Zinkgehalt aufwiesen und von denen viele fast in der Hälfte über eine 1/8-Zoll-Metallkante gefaltet wurden, ohne dass es zu Problemen kam. Der höhere Zinkgehalt ist also eindeutig die Ursache für die Versprödung, selbst in diesem frühen Stadium. Die verbleibende Frage ist einfach, ob sich einige Prozentsätze als sicherer als andere erweisen werden. Im Laufe der Zeit und mit zunehmender Alterung der Proben werden wir feststellen können, ob diese niedrigeren Prozentsätze spröder werden oder stabil bleiben.
Zink und Vergilbung
Die Probleme mit Zink überschneiden sich mit denen der Vergilbung, da Titan-Zink-Weiß fast immer viel weißer ist als Titan allein, was eine offensichtliche Verbesserung darstellt. Aber gibt es eine Mindestmenge, die genug von diesem Vorteil bietet, ohne die höheren Prozentsätze zu erfordern, die mit Versprödung verbunden zu sein scheinen? Ist der Kompromiss das wert?
Wir führten mehrere Leiter-Studien durch, bei denen wir sowohl Blei als auch Titan winzige Mengen Zink hinzufügten, beginnend mit einem winzigen Anteil von 0,1 % und dann in kleinen Schritten bis zu einem Maximum von 5 %, der Obergrenze, die wir für die Tests zur Flexibilität festgelegt hatten. Diese Mischungen bestanden auch nur aus Pigmenten und alkalisch raffiniertem Leinöl, um die Variablen zu begrenzen und die Auswirkungen von Zink zu isolieren. Dennoch hätte eine vollständigere Titan-Zink-Formulierung eine bessere und gleichmäßigere Leistung erbracht.
Die folgenden beiden Leinwände geben Ihnen einen schnellen Eindruck davon, wie sich Zink auf die Vergilbung auswirkt, insbesondere in Verbindung mit Titan (Bild 4). Hier heben sich die 2- und 5 %-Mischungen deutlich vom Rest der Serie ab, und während die 5 %-Stufe in den dickeren Bereichen das weißeste Ergebnis erzielte, schienen die 2- und 5 %-Farben in den dünneren Abschnitten fast identisch zu sein.
Titan und Bleiweiß nach 2,5 Jahren Innenalterung.
Hervorzuheben ist auch die starke Faltenbildung an der Oberfläche, die in den dickeren Bereichen der Titanproben zu beobachten ist, insbesondere bei Werten unter 2 %, obwohl selbst hier die geringste Menge im obersten Bereich zu finden ist, wo sie am dicksten ist. Dies ist auf die Schrumpfung zurückzuführen, die durch den Verlust flüchtiger Bestandteile entsteht, nachdem sich beim Trocknen eine Außenhaut gebildet hat. Die größeren Zinkzugaben halten die Farbe länger offen und ermöglichen eine gleichmäßigere Durchtrocknung. Die Bleimuster hingegen weisen auch ohne Zink eine gleichmäßig glatte Oberfläche ohne Anzeichen von Faltenbildung auf. Blei verbindet sich einfach viel besser mit dem Leinöl, auch mit den flüchtigeren Elementen, während die beim Aushärten entstehenden Bleiseifen für eine stabilere Struktur sorgen.
Fazit
Wie wir eingangs angedeutet haben, sind diese Ergebnisse bestenfalls vorläufig, eine Überprüfung von Tests, die sich leicht über Jahrzehnte erstrecken könnten, bevor sie definitivere und längerfristige Ergebnisse liefern. Aber wir hoffen, dass wir Ihnen dennoch genügend Informationen liefern können, damit Sie einige fundierte Vermutungen anstellen können und ein Gefühl dafür bekommen, wo Ihre Komfortzone liegen könnte. Wir selbst halten 2 % Zink nach wie vor für einen vernünftigen Grenzwert, an den wir uns auch bei unserem Williamsburg Titanium-Zinc White halten. Gleichzeitig werden wir immer die Forschung verfolgen und bei Bedarf Änderungen an unseren Formulierungen oder Empfehlungen vornehmen. Zurzeit raten wir zur Vorsicht bei der Verwendung von Blei-Zink-Mischungen sowie bei allen Produkten, die Zink auf einem Bleigrund enthalten, bis die Zusammenhänge besser verstanden sind. Trotz allem kann Titanzink immer noch eine Rolle auf der Palette der Künstler spielen und bringt eindeutig einige einzigartige Vorteile mit sich – wenn auch mit Risiken der Versprödung, die real sind, aber noch erforscht werden, um zu sehen, ob ein sicheres Niveau existiert.
