mini|Kolophonium in Stücken
Kolophonium, genannt auch Geigenharz, ist ein gelbes bis braunschwarzes, durch Destillation aus Baumharz (vor allem von Kiefern) gewonnenes, nach Abdampfen des Terpentinöls verbleibendes Produkt mit muscheligem Bruch und Glasglanz.
Etymologie Der Name ist, über lateinisch colophonium und colophonia (auch resina colofonia)Wouter S. van den Berg (Hrsg.): Eene Middelnederlandsche vertaling van het Antidotarium Nicolaï (Ms. 15624–15641, Kon. Bibl. te Brussel) met den latijnschen tekst der eerste gedrukte uitgave van het Antidotarium Nicolaï. Hrsg. von Sophie J. van den Berg, N. V. Boekhandel en Drukkerij E. J. Brill, Leiden 1917, S. 226 (Colofonie: Harz verschiedener Pinus-Arten wie Pinus australis, Pinus sylvestris und Pinus palustris). und kurz colofoniaUte Obhof: Rezeptionszeugnisse des „Gart der Gesundheit“ von Johann Wonnecke in der Martinus-Bibliothek in Mainz – ein wegweisender Druck von Peter Schöffer. In: Medizinhistorische Mitteilungen. Zeitschrift für Wissenschaftsgeschichte und Fachprosaforschung. Band 36/37, 2017/2018, S. 25–38, hier: S. 32 (Colofonia „grexbech“). (auch collofonia) von der ionischen, an der lydischen Küste liegenden Stadt Kolophon (κολοφών)Vgl. auch Johann Gottfried Walther: Musicalisches Lexicon […]. Wolffgang Deer, Leipzig 1732, S. 175 („Colophone“). abgeleitet, die als antikes Handelszentrum und somit Ausfuhrort für Kolophonium (früher auch Pix graeca, „Griechisches Pech“ bzw. als Übersetzung von mittellateinisch pix graecaVgl. etwa Hans Wölfel: Das Arzneidrogenbuch „Circa Instans“ in einer Fassung des XIII. Jahrhunderts aus der Universitätsbibliothek Erlangen: Text und Kommentar als Beitrag zur Pflanzen- und Drogenkunde des Mittelalters. Mathematisch-naturwissenschaftliche Dissertation, Berlin 1939 (A. Preilipper, Hamburg 1939), S. 42 („Colofonia est gumi cuiusdam arboris nascentis in Grecia in multa quantitate, unde pix Greca dicitur. Et in aliis locis satis reperitur“). mittelhochdeutsch kriechisch bëchJohann Wonnecke von Kaub: Hortus sanitatis deutsch. Peter Schöffer, Mainz 1485, Kap. CXXXIV.Gundolf Keil: Die „Cirurgia“ Peters von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes (= Forschungen zur Geschichte der Stadt Ulm. Band 2). Stadtarchiv, Ulm 1961 (zugleich Philosophische Dissertation Heidelberg 1960: Peter von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes), S. 411 (zu krichisch pech bzw. kriechisch pech), und Dieter Lehmann: Zwei wundärztliche Rezeptbücher des 15. Jahrhunderts vom Oberrhein. Teil I: Text und Glossar. (= Würzburger medizinhistorische Forschungen. Band 34). Horst Wellm, Pattensen/Han., jetzt bei Königshausen & Neumann, Würzburg, 1985, ISBN 3-921456-63-0, S. 208.Vgl. auch Wilhelm Hassenstein, Hermann Virl: Das Feuerwerkbuch von 1420. 600 Jahre deutsche Pulverwaffen und Büchsenmeisterei. Neudruck des Erstdruckes aus dem Jahr 1529 mit Übertragung ins Hochdeutsche und Erläuterungen von Wilhelm Hassenstein. Verlag der Deutschen Technik, München 1941, S. 109 (Griechisch colophonia). genannt und das etwa aus dem Terpentin bzw. dem Terpentinöl der Fichte (Terebinthina communis) oder der Lärche (Terebinthina laricina) gewonnene Destillationsprodukt bezeichnendVgl. Otto Zekert (Hrsg.): Dispensatorium pro pharmacopoeis Viennensibus in Austria 1570. Hrsg. vom österreichischen Apothekerverein und der Gesellschaft für Geschichte der Pharmazie. Deutscher Apotheker-Verlag Hans Hösel, Berlin 1938, S. 139 (Colophonium) und 153 (Resina laricina: Lärchenharz, Lärchenterpentin).) gilt.Gundolf Keil: Die „Cirurgia“ Peters von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes (= Forschungen zur Geschichte der Stadt Ulm. Band 2). Stadtarchiv, Ulm 1961 (zugleich Philosophische Dissertation Heidelberg 1960: Peter von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes), S. 362 (Collofonia […] colophonia, colofinia, colophonium; kriechisch pech, griechisch Pech […]: Destillationsrückstand des Harzes von Pinus spec., vor allem von Pinus silvestris L. […]). In der Neuzeit erfolgte die Einfuhr des nicht nur aus der Waldkiefer, sondern zum Beispiel auch aus der Sumpf-Kiefer gewinnbaren Kolophoniums überwiegend aus Nordamerika.
Herstellung Es ist der Destillationsrückstand eines natürlichen Harzes, das aus dem Balsam oder aus Wurzelstöcken (Stubben) von Nadelhölzern (Koniferen), meistens Kiefern, Fichten und TannenLisa Takler: Flüchtige Verbindungen und antimikrobielle Wirkung ausgewählter Harze und Balsame von A-J. Diplomarbeit. Univers. Wien 2015, S. 50–59, online (PDF; 3,18 MB), auf ubdata.univie.ac.at, abgerufen am 2. November 2016. bzw. dem bei der Papierherstellung gewonnenen Tallöl hergestellt wird.Eintrag bei chemicalland21.com, abgerufen am 9. Dezember 2015. Früher wurde die Herstellung in Pechereien durchgeführt.
Kolophonium entsteht ferner bei der Verarbeitung fossiler Harze, insbesondere des Baltischen Bernsteins. Bei diesem Prozess entstehen ferner Bernsteinöl und Bernsteinsäure. Etwa 60 % der Ausgangsmasse verbleiben als Kolophonium, das zumeist in der Lackherstellung verwendet wird. In der Zeit von 1950 bis 1970 produzierte allein das Kaliningrader Bernsteinkombinat aus dem bei Jantarny im Tagebau geförderten Baltischen Bernstein durchschnittlich 150 Tonnen Kolophonium jährlich.Z. V. Kostyashova: The history of the Kaliningrad Amber Factory 1947–2007. Bernsteinmuseum Kaliningrad, 2007, ISBN 978-5-9900474-7-1. Gelegentlich wird Kolophonium an Stränden der Nord- und Ostsee gefunden. Es handelt sich zumeist um Reste der Fracht gesunkener Schiffe oder in Stürmen verlorengegangener Schiffsladungen, überwiegend aus dem 19. und frühen 20. Jahrhundert. Diese Stücke werden leicht mit Bernstein (in diesem Fall der Varietät Gedanit) oder Kopal verwechselt.Barbara Kosmowska-Ceranowicz: Definitions and nomenclature of fossil resin. In: Amber – Views – Opinions. International Amber Association, Warschau/Gdańsk 2006, ISBN 83-912894-1-9.
Durch Wasserdampfdestillation wird das Harz in zwei Komponenten aufgetrennt: in das mit Wasserdampf flüchtige Terpentinöl und in den nichtflüchtigen Rückstand Kolophonium. In den Handel gelangt Kolophonium schließlich in Form von Klumpen, Flocken oder als Pulver.
Wird Kolophonium über 120 °C erhitzt, entstehen leichte Öle: bei ca. 150 °C bis 170 °C (Harzessenz, Pinol Harzspiritus), dann Blondöl, Blau-, Grün- und Rotöl sowie schwere Öle: über 360 °C (Harzöle, Harzstocköl, Dicköle), der Destillationsrückstand ist Harzpech, Kolophonium-Pech (Schmiedepech, Brauerpech).RÖMPP Lexikon Chemie. Band 3: H–L. 10. Auflage. Georg Thieme Verlag, 1997, ISBN 3-13-734810-2, S. 1787.Fritz Ullmann: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie. 6 Band, Urban & Schwarzenberg, 1919, S. 399 f.
Auch werden verschiedene Derivate hergestellt: Hydriertes, dehydriertes, gehärtetes (Calcium-, Magnesium- und Zinksalze der Harzsäuren, so genannte Resinate), polymerisiertes und maleinisiertes sowie verestertes und disproportioniertes Kolophonium für die Lack- und Klebstoffindustrie sowie Natrium- und Kaliumresinate als Emulgatoren und für die Leimung bei der Papierherstellung.Gerhard Eisenbrand, Peter Schreier: RÖMPP Lexikon Lebensmittelchemie. 2. Auflage. Georg Thieme Verlag, 2006, ISBN 3-13-736602-X, S. 620.Th. Brock, M. Groteklaes, P. Mischke: Lehrbuch der Lacktechnologie. Vincentz, 1998, ISBN 3-87870-569-7, S. 50.
Gefährdungspotenzial Kolophonium kann bei längerer Exposition allergische Reaktionen hervorrufen oder in Dampfform Asthma auslösen und Ekzeme verursachen. Daher ist z. B. beim Weichlöten, bei dem Kolophonium als Bestandteil des Flussmittels eingesetzt wird, auf gute Belüftung zu achten.
Eigenschaften Die Farbe des Kolophoniumharzes ist variabel, sie kann von hellgelb über rotbraun bis ganz dunkel schwanken. Das Material ist durchsichtig und splittert im kalten Zustand leicht. Hauptbestandteile sind leicht oxidierende Harzsäuren wie Abietin- und Pimarsäure sowie geringe Mengen verseifbarer Stoffe (Ester) und unverseifbare Terpen-Kohlenwasserstoffe. In dunklen Sorten kommen in steigenden Mengen Oxysäuren und Kolophonsäuren, petroletherunlösliche Harzsäuren, vor. Darüber hinaus findet man Protocatechusäure, Bitterstoffe, Ether und Lactone.K. Dieterich, E. Dieterich, E. Stock: Analyse der Harze Balsame und Gummiharze nebst ihrer Chemie und Pharmakognosie. 2. Auflage. Springer, 1930, ISBN 978-3-642-89462-6, S. 216–230. Aufgrund seiner amorphen Struktur besitzt Kolophonium keinen definierten Schmelzpunkt. Die Erweichungstemperatur dieses qualitativ recht unterschiedlichen Naturharzes liegt im Allgemeinen zwischen 80 °C und 120 °C.
Kolophonium ist unlöslich in Wasser, dagegen gut löslich in Alkohol und vielen anderen organischen Lösungsmitteln.
Verwendung Elektronik/Löten mini|Kolophonium zum Löten
Kolophonium dient in der Elektronik-Fertigung als Aktivator und Flussmittel beim Weichlöten. Im Anwendungsbereich des Lötens über Lötpaste finden sich heute überwiegend Flussmittel auf Basis von künstlichen Harzen mit halogenfreien Aktivierungszusätzen wie Stearin-, Salicyl- und Adipinsäure.
Die im Kolophonium enthaltenen organischen Säuren wirken bei hohen Temperaturen reduzierend und beseitigen dünne Oxidschichten der metallischen Fügepartner. Weiterhin führt es zu einer glatten Oberfläche des erstarrenden Lotes, da es auch hier durch seine Anwesenheit eine Oxidation der Schmelze verhindert. Es kann in vielen Fällen als dünne Schicht auf der Lötstelle verbleiben, da es im Vergleich zu Lötwasser oder Lötfett wenig Korrosion verursacht – es schützt die Lötstelle vor Sauerstoffeinfluss und späterer elektrolytischer Korrosion. Trotzdem wird Kolophonium oft abgewaschen und durch einen Schutzlack ersetzt.
Es ist in der Flussmittelseele von Röhrenlot und auch in Lötpasten für die Oberflächenmontage-Technik (SMD) enthalten. Kolophonium diente auch als Flussmittel beim Wellenlöten. Löttinktur für Elektronik-Lötarbeiten besteht aus in Alkoholen gelöstem Kolophonium, die ihrerseits ebenfalls als Reduktionsmittel wirken.
Bogenharz mini|Kolophonium für Streichinstrumente
Kolophonium für Streichinstrumente ist ein mit diversen Substanzen veredeltes Kolophonium. Es wird auch als Bogenharz oder Geigenharz bezeichnet. Die Rosshaare der Bögen von Streichinstrumenten werden regelmäßig mit einem Harzstück eingerieben, um einen kräftigen Haftgleiteffekt zu erhalten. Beim Streichen der Saite bringt dieser rasche Wechsel von Haftreibung und Gleitreibung (Stick-Slip-Effekt) zwischen Bogenhaar und Saite die Saite zum Schwingen.
Es gibt verschiedene Qualitäten, die von leichter Spielbarkeit für Anfänger bis zum Künstler-Kolophonium reichen, welches einen größeren Dynamik- und Klangumfang ermöglicht. Außerdem wird für Violoncelli bzw. Kontrabässe meist ein weicheres Harz verwendet, da für die dickeren Saiten eine größere Haftreibung benötigt wird als z. B. bei der Violine.
Man kann die Produkte jedoch grob in zwei Gruppen unterteilen, deren Unterschied zwar klein erscheint, dabei allerdings gravierende Auswirkungen hat. Gemeint ist der Ausgangsstoff Lärchenharz auf der einen Seite und alle anderen Nadelholzharzarten, wie Pinien-, Kiefern-, Fichten- oder Tannenharz auf der anderen Seite. In jeder Gruppe gibt es hervorragende Produkte, die – allein aufgetragen – ihre volle Qualität präsentieren. Mischt man jedoch Lärchenharz-Kolophonium mit anderen Kolophoniumsorten, kommt es zu einer Reaktion der beiden Sorten untereinander, das Kolophoniumgemisch haftet nicht mehr an der Saite und man kann sie kaum aus ihrer Ruheposition bewegen.Anke Gerbeth: Das Kolophonium. In: Legato; Fachblatt für den Streichinstrumentenbau in Österreich. Wien/Magdeburg 2006. (online)
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