ES2286866T3 - Proceso y solucion reactiva para producir una patina. - Google Patents
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Abstract
LA FORMACION DE PATINAS VERDES NATURALES DURA SEGUN LAS INFLUENCIAS AMBIENTALES MUCHOS AÑOS. MEDIANTE LA APLICACION DE UNA SOLUCION FORMADA POR UNA SOLUCION ACUOSA DE SALES DE COBRE Y SALES DE ACIDOS INORGANICOS SOBRE UNA SUPERFICIE DE COBRE PREOXIDADA O YA PARCIALMENTE CON UNA FINA PATINA, SE PUEDE FORMAR DE MANERA DIRECTA EN EL LUGAR DE LA CONSTRUCCION PERO TAMBIEN FUERA DEL TRABAJO UNA CAPA DE PATINAS SOBRE OBJETOS DE COBRE. EN PARTICULAR PARA SUPERFICIES DE COBRE YA PREOXIDADAS O YA PARCIALMENTE CON PATINA, ES MUY APROPIADA ESTA SOLUCION. TAMBIEN SUPERFICIES DE COBRE QUE NO ESTAN CON PATINA VERDE TOTAL, Y QUE HAN SIDO DAÑADAS, OBTIENEN MEDIANTE LA SOLUCION UNA PATINA UNIFORME. MEDIANTE LA ADICION DE RETICULANTES O ESPESANTES LA SOLUCION PUEDE VARIAR EN SU CONSISTENCIA, Y ADAPTARSE A LAS NECESIDADES DE UTILIZACION. LA SOLUCION SE PUEDE PONER MEDIANTE PINCEL, RODILLO O APARATO DE PULVERIZACION, Y SE PUEDE CONSERVAR Y PROCESAR A TEMPERATURA AMBIENTE.
Description
Proceso y solución reactiva para producir una
pátina.
El invento se refiere a un procedimiento y a una
solución reactiva para producir una pátina en superficies de
objetos de cobre o de una aleación de cobre.
En las superficies de cobre expuestas al aire se
forma una delgada capa protectora verde de compuestos básicos de
cobre. Dicha capa se llama pátina. La formación de una pátina
natural dura, a veces, varios decenios según las influencias
ambientales. La formación de una pátina (patinado) artificial, por
ejemplo, por aplicación de sales de cobre o sales de amonio
solubles, sirve para imitar dicha pátina natural, que sólo se forma,
con frecuencia, a lo largos de extensos periodos de tiempo. En la
pátina imitada, se aplican sobre una superficie de cobre compuestos
básicos de cobre como pigmentos colorantes con formadores de
película orgánicos o inorgánicos.
El documento
US-A-3.497.401 revela un
procedimiento y una solución reactiva para producir una pátina sobre
la superficie de un objeto de cobre. La solución reactiva consiste
en una solución acuosa, que contiene clorato potásico y sulfato de
cobre.
En el procedimiento conocido a partir del
documento US-A-5.160.381, se emplea
una solución reactiva para producir una pátina en objetos de cobre,
que contiene ácido clorhídrico, carbonato de cobre, cloruro amónico,
acetato de cobre, trióxido de arsénico así como nitrato de cobre en
una solución acuosa.
Otras propuestas adicionales para producir una
pátina artificial en objetos de cobre resultan de los documentos JP
09 067681 A, JP 55 110780 y JP 62 192586 A. En ellos, se utilizan
diferentes soluciones reactivas, que contienen sales de cobre y
otras sales de ácidos orgánicos.
Sin embargo, algunas de las soluciones reactivas
conocidas no ofrecen siempre el resultado deseado en lo que se
refiere a la calidad de la capa y la coloración. También resulta
parcialmente costoso su manejo y almacenamiento. Por ello, sólo son
limitadamente apropiadas para el empleo industrial en la producción
de una pátina en la fábrica o para el empleo a pie de obra. También
existe en la utilización de algunas de esas soluciones reactivas en
superficies de cobre previamente oxidadas o ya con una formación
parcial de pátina, por ejemplo, con fines de reparación de una
pátina dañada, el peligro de una formación de capa y una coloración
irregulares.
El documento WO 97/35046 describe un
procedimiento, en el que debe producirse una pátina artificial con
la ayuda de una solución reactiva de sulfato de cobre, tiosulfato
sódico y acetato plúmbico. Esta solución reactiva tiene, debido a
su componente de plomo, el gran inconveniente de que se clasifica
como crítica en lo que se refiere a su tolerancia para la salud y
el medio ambiente, y no corresponde a la exigencia según el invento
de una utilización respetuosa con el medio ambiente.
Se le plantea, por ello, al invento crear un
procedimiento para producir una pátina mecánicamente estable en
superficies de cobre preferiblemente expuestas previamente a la
intemperie, donde la pátina producida presente una reducida
solubilidad de cobre y sea posible una acción recíproca con la
atmósfera como en una pátina natural. El invento aspira además a
una solución reactiva mejorada para producir una pátina en
superficies de cobre, que sea además sencilla en su manipulación y
almacenaje.
La solución de la parte relativa al
procedimiento del problema consiste en las medidas de la
reivindicación 1.
Según ella, se aplica sobre la superficie de un
objeto de cobre, tras su limpieza, una solución reactiva consistente
en una solución acuosa de sales de cobre en forma de carbonato
cuproso, carbonato cúprico, cloruro cuproso, sulfato cúprico,
nitrato de cobre o mezclas de los mismos en una concentración de
entre 0,5% y 50% y sales de ácidos inorgánicos en forma de
carbonato sódico, carbonato potásico, carbonato amónico, bicarbonato
sódico, bicarbonato potásico, cloruro sódico, cloruro potásico,
cloruro amónico, sulfato sódico, bisulfato sódico, sulfato
potásico, bisulfato potásico o mezclas de los mismos en una
concentración de entre 0,5% y 50%. El objeto de cobre así tratado
se expone entonces al secado protegido de los agentes
meteorológicos.
El secado tiene lugar habitualmente al aire,
hasta que la pátina se haya endurecido completamente. La pátina
elaborada según el procedimiento es mecánicamente estable y sólo
presenta una ligara solubilidad de cobre. El tiempo para la
elaboración de la pátina es comparativamente pequeño.
La pátina producida se provee de una capa
protectora de laca transparente tras el secado.
Se utiliza preferiblemente para ello una laca de
dos componentes con base de agua, que contenga caucho. La laca es
incolora.
Antes de la aplicación, se prepara la laca con
un endurecedor. La relación de endurecedor a laca es normalmente de
1:4. El tiempo de preparación es de 20 minutos como máximo. La laca
acabada de mezclar se aplica entonces preferiblemente con aparato
pulverizador sobre la pátina.
Tras la fase de secado, se ha endurecido la laca
y puede ser expuesta a la intemperie. Según las condiciones
ambientales reinantes (temperatura, humedad del aire, etc.), la fase
de secado puede durar de 15 a 24 horas.
La capa de laca aplicada según el invento tiene,
en especial, las siguientes propiedades y ventajas:
- -
- La capa de laca es transparente y mate, y no modifica las propiedades ópticas de la pátina, que hay debajo de ella.
- -
- La capa de laca puede tratarse con soluciones limpiadoras. Según ello, se pueden eliminar sin dejar rastro con soluciones limpiadoras especiales, por ejemplo, impurezas como grafitos aplicados con pulverizador sin que sea dañada la pátina.
- -
- La capa de laca es permeable a la difusión de vapor de agua. Gracias a ello, la pátina que queda debajo puede continuar en contacto con la atmósfera en acción recíproca.
- -
- La capa de laca produce un endurecimiento de la superficie de la pátina, que queda debajo. En consecuencia, los objetos de cobre patinados pueden ser tratados mecánicamente, por ejemplo, por flexión o plegado sin que se desprenda la pátina.
Un objeto de cobre según el invento se
caracteriza, según la reivindicación 2, por su capa de laca
transparente sobre la superficie patinada. Un objeto de cobre según
el invento o bien su superficie de pátina se mejora en la
resistencia contra las influencias ambientales y los daños
exteriores. Los objetos de cobre patinados pueden ser tratados
mecánicamente sin que se desprenda la pátina.
La solución de la parte del problema relativa a
la solución reactiva prevé, según la reivindicación 3, que la
solución reactiva se componga de una solución acuosa de sales de
cobre así como de sales de ácidos inorgánicos y que contenga un
agente tenso-activo y/o un espesante en una
proporción de hasta un 5%, en cada caso.
La solución reactiva según el invento aprovecha
la combinación de dos principios diferentes para la formación de la
pátina. Por un lado, la solución reactiva contiene componentes
reactivos en forma de sales de ácidos inorgánicos, que reaccionan
con los óxidos de cobre de las superficies patinadas para dar
compuestos de cobre básicos. La velocidad de esta etapa reactiva
depende de las condiciones meteorológicas. Además la solución ya
contiene los compuestos de cobre, formados en estas reacciones, en
forma desales de cobre como una especie de pigmentos colorantes.
Por esta razón, ya se consigue inmediatamente después de la
aplicación un efecto de color muy bueno. La imitación de la pátina
natural, que de otro modo sólo se forma en largos periodos de
tiempo, se produce en un corto tiempo. Gracias a la reacción química
subsiguiente, tiene lugar una intensificación del efecto de color y
un endurecimiento de toda la capa de la pátina.
El mejor resultado con la solución reactiva
según el invento se produce utilizándola en una superficie de cobre
previamente oxidada o bien ya parcialmente patinada. Por esta razón,
los objetos de cobre deberían recibir un tratamiento superficial
previo apropiado. La superficie de cobre puede oxidarse o patinarse
previamente en fábrica. Pero la superficie de cobre también pude
presentar una capa de pátina generada por exposición a la
intemperie natural. Una superficie de cobre no tratada previamente
debería ser expuesta unos dos meses o más la exposición natural a la
intemperie.
Tras un tratamiento superficial de este tipo,
puede tener lugar el tratamiento con la solución reactiva según el
invento.
Utilizando la solución reactiva sobre una
superficie de cobre previamente oxidada o bien ya patinada
parcialmente, se puede producir directamente una capa de pátina en
el sitio o también por parte de la fábrica. También las superficies
de cobre, que no estén totalmente patinadas de verde, o las capas de
pátina dañadas reciben una capa de pátina uniforme utilizando la
solución reactiva según el invento. Se puede variar la coloración
proporcionada a la pátina a producir según la composición de la
solución reactiva y, si no, ser adaptada al correspondiente medio
ambiente.
El tratamiento y el manejo de la solución
reactiva según el invento es sencillo. La aplicación sobre las
superficies de cobre puede realizarse, por ejemplo, por medio de
una brocha, rodillo o un dispositivo pulverizador.
Es posible un almacenamiento de la solución
reactiva durante un largo periodo de tiempo de varios meses a
temperatura ambiente sin que aparezcan daños por envejecimiento.
Para las sales de cobre utilizadas en la
solución reactiva acuosa, son muy apropiados carbonato cuproso,
carbonato cúprico, cloruro cuproso, cloruro cúprico, sulfato
cúprico, acetato de cobre, nitrato de cobre o mezclas de los
mismos. El entorno de concentración ventajoso queda entre 5 y 500
g/l.
Como componente reactivo se emplea carbonato
sódico, carbonato potásico, carbonato amónico, bicarbonato sódico,
bicarbonato potásico, cloruro sódico, cloruro potásico, cloruro
amónico, sulfato sódico, bisulfato sódico, sulfato potásico,
bisulfato potásico o mezclas de los mismos. El entorno de
concentración de estas sales de ácidos inorgánicos también queda
preferiblemente entre 5 y 500 g/l.
La consistencia de la solución reactiva según el
invento se puede modificar agregando agentes tensioactivos o
espesantes y ajustarse a las correspondientes condiciones de empleo.
En este caso, se emplean agentes tensioactivos como, por ejemplo,
agentes tensioactivos y/o espesantes de tipo conocido. Se agregan a
la solución reactiva hasta una proporción del 5%.
La solución reactiva según el invento produce
una pátina de alta calidad a partir de compuestos de cobre básicos
y es especialmente buena para superficies de cobre previamente
oxidadas o ya patinadas parcialmente. El tratamiento puede tener
lugar en el sitio a pie de obra o por parte de la fábrica. La
solución reactiva es buena además para reparar una pátina existente
o es apropiada para un equilibrado del color de una pátina.
La solución reactiva puede prepararse y tratarse
a temperatura ambiente. Se ha comprobado que es apropiado que una
superficie patinada debería ser protegida de la lluvia al menos 48
horas tras el tratamiento con la solución
reactiva.
reactiva.
Resulta especialmente ventajoso que se pueda
recubrir seguidamente la capa de pátina producida de este modo,
para evitar daños y para reducir la solubilidad del cobre, con una
capa de protección transparente. Para ello, se emplean como ya se
ha mencionado anteriormente lacas permeables a la difusión de vapor
de agua, que generan una capa protectora de poros abiertos y que
posibilitan así el efecto recíproco natural de la superficie de la
pátina con la atmósfera.
Se describe a continuación un ejemplo de
realización de solución reactiva y de su elaboración:
Una solución acuosa con 200 g/l de sulfato de
cobre se mezcla primero con 200 g/l de carbonato sódico y se agita
durante una hora a temperatura ambiente. Después, se agregan 200 g/l
de cloruro sódico y se agita otra vez durante una hora a
temperatura ambiente. Seguidamente, se puede aplicar directamente la
solución sobre la superficie a pati-
nar.
nar.
Para el tratamiento con una aparato
pulverizador, se agrega un agente tensioactivo, por ejemplo, un
tensioactivo en una concentración de 50 g/l.
Para obtener una solución aplicable con brocha,
se espesa la solución con un espesante habitual en el comercio en
una concentración de 50 g/l.
La solución reactiva así elaborada se puede
almacenar ilimitadamente a temperatura ambiente.
El modo de proceder para producir una pátina
sobre la superficie de un objeto de cobre se explica a continuación
a modo de ejemplo:
Habitualmente, la superficie de cobre a patinar
presenta una capa de óxido de cobre marrón oscura, que ya está
recubierta localmente de sales de cobre (pátina). La superficie se
libera antes del patinado de grasa y suciedad suelta adherente. La
eliminación de partículas de suciedad sueltas adherentes se puede
realizar utilizando agua y medios auxiliares manuales o
mecánicos.
Los óxidos de cobre, que quedan sobre la
superficie, y la pátina ya existente no se eliminan. El tratamiento
del objeto de cobre se realiza ventajosamente en una ambiente
meteorológico seco, dado el caso debe protegerse de precipitaciones
la superficie a patinar mediante cubiertas apropiadas.
Después de secar las superficies limpiadas, se
pega una protección en las superficies que no hayan de ser
patinadas. Después de ello, se remueve rápidamente o bien se agita y
se aplica la solución reactiva ya terminada de preparar. Se ha
demostrado como especialmente apropiado para ello un aparato
pulverizador. Según la capacidad del aparato pulverizador
utilizado, se emplean boquillas de entre 0,2 mm y 0,6 mm de
diámetro. Para un revestimiento uniforme de la superficie, se
consideran como ventajosos ángulos de pulverización de 60º a 90º.
Durante el tratamiento, ha de tenerse el cuidado de evitar una
formación de gotas sobre la superficie.
En caso necesario, se pueden llevar a cabo
varios procesos de patinado. Antes de cada proceso de patinado
adicional se ha de tener en cuenta que la superficie esté
completamente seca.
Tras alcanzar el deseado aspecto de la
superficie de cobre, se somete ésta al secado. El proceso de secado
debería tener lugar lo más lenta y uniformemente posible. Con ello,
se puede mejorar la calidad de la pátina.
Según las condiciones meteorológicas, aunque por
conveniencia lo más pronto tras 48 horas, se puede aplicar entonces
la capa protectora de laca. Se recomienda también para ello la
utilización de un aparato pulverizador, preferiblemente con
boquillas entre 0,2 mm y 0,3 mm de diámetro y un ángulo de
pulverizado de 90º.
Una sola aplicación de la capa protectora es
suficiente. Durante el secado de la capa protectora, que puede ser
de entre 20 minutos y 24 horas según las condiciones meteorológicas,
debería protegerse el objeto de cobre de las precipitaciones.
Ensayos prácticos según la norma DIN 50 017/KFW
o bien según la DIN 50 917, 1ª parte, en los que unas muestras
tratadas con la solución reactiva según el invento se expusieron
durante seis meses a la intemperie o bien a la meteorología
natural, han mostrado que no se han podido determinar modificaciones
dignas de mención en la pátina. La pátina producida con la solución
reactiva presenta, por consiguiente, una muy buena resistencia a la
meteorología.
Claims (3)
1. Procedimiento para producir una pátina sobre
la superficie de un objeto de cobre o de una aleación de cobre,
habiéndose limpiado primero la superficie y habiéndose aplicado,
inmediatamente después, sobre la superficie una solución reactiva
consistente en una solución acuosa de sales de cobre en forma de
carbonato cuproso, carbonato cúprico, cloruro cuproso, sulfato
cúprico, nitrato de cobre o mezclas de los mismos en una
concentración de entre 0,5% y 50%, y sales de ácidos inorgánicos en
forma de carbonato sódico, carbonato potásico, carbonato amónico,
bicarbonato sódico, bicarbonato potásico, cloruro sódico, cloruro
potásico, cloruro amónico, sulfato sódico, bisulfato sódico,
sulfato potásico, bisulfato potásico o mezclas de los mismos en una
concentración de entre 0,5% y 50%, y protegiéndose después del
secado de las influencias meteorológicas, aplicándose, acto
seguido, una capa de laca transparente sobre la pátina.
2. Objeto de cobre o de una aleación de cobre,
que presenta una capa de pátina en, al menos, una superficie,
elaborada según el procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa de pátina está provista de una
capa de laca transparente.
3. Solución reactiva para producir una pátina
sobre superficies de objetos de cobre o de una aleación de cobre
consistente en una solución acuosa de sales de cobre y sales de
ácidos inorgánicos según la reivindicación 1, a la cual se le
agrega un agente tensioactivo hasta una proporción del 5% y/o un
espesante hasta una proporción del 5%.
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