ES2319057B1

ES2319057B1 - Procedimiento de preparacion de patinas o peliculas para superficies petreas y sus aplicaciones.

Info

Publication number: ES2319057B1
Application number: ES200702293A
Authority: ES
Inventors: M. Del Carmen Vazquez Calvo; Monica Alvarez De Buergo Ballester; Rafael Fort Gonzalez
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2010-02-16
Anticipated expiration: 2027-08-16
Also published as: WO2009024642A1; ES2319057A1

Abstract

Procedimiento de preparación de pátinas o películas para superficies pétreas y sus aplicaciones.

Esta invención describe un procedimiento para obtener una pátina o película protectora de superficies pétreas. Esta pátina o película mimetiza una pátina existente en numerosos monumentos de España y de la Cuenca Mediterránea. La invención consiste en aplicar una mezcla realizada en sucesivas etapas a base de cola de huesos, carbón vegetal, aceite de linaza, trementina, agua, yema de huevo y pigmentos. Resuelve el problema técnico de cómo abordar la conservación de las pátinas históricas en el caso de que se produzcan intervenciones de restauración. Además, tiene un gran potencial en el sector de la construcción para satisfacer la necesidad estética de reproducir acabados históricos.

Description

Sector de la técnica

Se encuadra en el sector químico y de la construcción. Se trata de un producto y procedimiento para la restauración, decoración y/o protección, y acabado final de superficies pétreas y artificiales de origen mineral del patrimonio arquitectónico o de nueva construcción.

Estado de la técnica

La piedra ha sido uno de los materiales de construcción más ampliamente utilizados a lo largo de la historia del hombre y su historia como material de construcción, ha estado muy ligada siempre al uso de recubrimientos o cubiertas de acabado.

Entre los distintos acabados se encuentran las lechadas de cal, los estucos de yeso y las pinturas, entre otros.

La fórmula original para la pintura de leche, simple de hacer y de utilizar, fue durante miles de años una forma importante de decoración. A lo largo del tiempo y en distintos lugares, se confeccionaron y aplicaron diversas recetas, en las que se incluían ingredientes como la proteína de la leche (caseína), cal y pigmentos, obteniendo diferentes grados de durabilidad de estas cubiertas de acabado. Algunas proporcionaban impermeabilización y otras se desintegraban con el paso del tiempo. Muchas de estas capas proporcionaban impermeabilidad a la superficie pétrea sobre la que se aplicaba, aunque otras se desintegraban al poco tiempo dejando solamente una mancha permanente en la superficie pintada. En este tipo de pintura, las diferencias 5 estribaban en la adición o no de sustancias tales como aceite de oliva, aceite de linaza, huevos, cola animal o ceras. La inclusión de caseína conlleva el riesgo de descomposición de la misma. Los Griegos y Romanos ya probaron con éxito la adición de aceite de oliva a su mezcla de pintura, aunque como desventaja encontraban la dificultad para que se secara correctamente. La primera revolución en la elaboración la pintura vino con los artistas flamencos en el siglo XV. La única pintura vendida comercialmente hasta 1935 era la pintura a base de aceite. Actualmente, existen varias patentes relacionadas con el proceso de elaboración de la pintura a base de caseína como por ejemplo:

-: CASEIN-OIL DECORATIVE PAINT. Nº de patente: UA76637. Fecha de publicación: 2006-08-15; inventor: SHERSHUKOV VIKTOR MYKHAILOVYCH (UA); HRYNIOV BORYS VIKTOROVYCH (UA); KOROBCHANSKA HALYNA YEHORIVNA (UA).

-: CASEIN LIME PAINT. Nº de patente: CZ9801090. Fecha de publicación: 1998-11-11; inventor: RUF KLAUS (DE)

Pero este tipo de pintura presenta poca durabilidad en exteriores. La caseína también se ha utilizado como adición a la lechada de cal [Making and using traditional paints and finishes Rural Wales, the magazine of CPRW. John Nicholson, Tanrallt, Rhostryfan, Gwynedd, LL54 7NT]. Existen también pinturas a la tempera constituidas por huevo, agua y aceite de linaza.

En el presente caso el recubrimiento que se trata son las pátinas o películas históricas, cuya técnica de elaboración se ha ido perdiendo paulatinamente, y que han sido estudiadas principalmente en monumentos de Italia, Grecia, España y otros países de la cuenca mediterránea [Alessandrini, G. 2004. Patine su materiali lapidei. In: Tiano, P. & Pardini, C. (eds) Le Patine. Genesi, significato, conservazione. Nardini Editore, Florence, 15-28. Centro CNR "GINO BOZZA"; Politecnico di Milano (ed.) 1989; Le pellicole ad ossalati: origine e significato nella conservazione della oper d'arte. Atti del Convegno; Maravelaki-Kalaitzaki, P. 2005. Black crusts and patinas on Pentelic marble from the Parthenon and Erechtheum (Acropolis, Athens): characterization and origin. Analytica Chimica Acta, 532(2)187-198; Vazquez-Calvo C., Alvarez de Buergo M., Fort R.: Overview of recent knowledge of patinas on stone monuments: the Spanish experience. In: Building Stone Decay: From Diagnosis to Conservation. Prikryl R., Smith B. J. (eds). Geological Society Special Publications 271: London, 2007; 295-307].

Este tipo de películas se caracteriza por sus colores amarillentos, ocres o rojizos que contrastan con los colores generalmente blanquecinos del sustrato pétreo sobre el que se encuentra (por lo general caliza, dolomía, mármol, aunque se ha encontrado sobre otro tipo de materiales pétreos). En muchos casos se emplearon para homogeneizar el color del acabado final de la fachada y también para proteger la piedra. En el libro de José María Cabrera [José María Cabrera Obra Completa. Munilla Leria Ediciones. 2007] se puede encontrar una relación de los tratados históricos especializados en técnicas pictóricas en donde aparecen referencias explícitas a diversas técnicas que fueron utilizadas para revestir las fachadas, aunque en ninguna de ellas se especifican dosificaciones exactas ni se sabe a ciencia cierta que estén referidos todos los elementos necesarios para la elaboración de estas pátinas o películas protectoras, ni la forma de aplicarlas. En este libro se hace referencia también al proceso de dorado de figuras de piedra descrito por el pintor del siglo XIV Cennino. [Il libro dell'Arte. Editorial Neri Pozza, Venecia 1971]. En la mayoría de los casos en los que se ha estudiado este tipo de pátinas se ha podido observar el efecto protector que produce sobre la piedra sobre la que se ha aplicado.

El único intento referenciado de reproducir estas pátinas o películas históricas es de Camaiti et al. [Camaiti, Fommei, Giamello, Sabatini, Scala. Trattamenti di Superfici lapidee secondo antiche ricette: primi risultati sulla formazione di ossalati di calcio pág. 289 "The oxalate films: origin and significance in the conservation of works of art". Centro CNR "Gino Bozza". 1989]. Estos autores experimentaron distintos procedimientos en base a recetas antiguas en las que se utilizaban principalmente leche, cal, aceite de linaza y caseína, concluyendo que seguirían investigando con aceite de linaza y caseína.

Descripción de la invención Descripción breve

Un aspecto de la invención lo constituye la preparación de pátinas o películas, del orden de 250 micras, para superficies pétreas y artificiales de origen mineral, basado en la aplicación de una serie de mezclas en forma de capas que comprende las siguientes etapas:

i) Limpieza de la superficie pétrea, sobre la que se va a aplicar la película,

ii) aplicación en caliente de una primera capa orgánica compuesta de cola de huesos de animal disuelta en agua, y se deja secar,

iii) aplicación en caliente de una capa de carácter orgánico y mineral compuesta de una mezcla de carbón vegetal en polvo, aceite de linaza y trementina, y se deja secar,

iv) aplicación en caliente de una capa de carácter orgánico compuesta por una mezcla de cola de huesos de animal disuelta en agua y yema de huevo, y se deja secar,

v) aplicación a temperatura ambiente de una capa de carácter orgánico y mineral compuesta de yeso hemihidrato, agua, cola de huesos disuelta en agua y pigmentos, y se deja secar, y

vi) aplicación a temperatura ambiente de una capa final, de carácter orgánico, compuesta de trementina y agua.

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Otro aspecto de la invención lo constituye la pátina o película obtenida mediante el procedimiento de la invención.

Finalmente, otro aspecto lo constituye el uso del procedimiento y de la pátina de la invención para la decoración y protección de superficies pétreas y artificiales de origen mineral.

Descripción detallada

La presente invención se basa en la observación de que es posible obtener una pátina sobre una superficie pétrea que mimetiza una pátina similar a las utilizadas históricamente en monumentos y edificios de la zona mediterránea con anterioridad al siglo XIX y que presenta unas propiedad útiles para la reconstrucción y protección de superficies pétreas (Ejemplo 1).

La principal ventaja de este procedimiento es que permite obtener una pátina para la restauración y protección de piedra (tanto natural como artificial) utilizada en la construcción y monumentos. Este procedimiento puede aplicarse a la restauración de edificios antiguos, por ejemplo en fachadas, ya que la pátina obtenida se mimetiza en gran medida con la utilizada inicialmente, evitando así perder el aspecto que se le había proporcionado a la piedra. Más concretamente, este procedimiento resuelve el problema técnico de cómo abordar las pátinas históricas sobre piedra en caso de que se lleven a cabo intervenciones de restauración cubriendo el vacío en el que ahora mismo se encuentran las empresas del sector de restauración.

También puede ser usada en el sector de nueva construcción para satisfacer la necesidad de nuevos materiales para la protección y acabado final decorativo, por ejemplo reproduciendo la estética de acabados históricos sobre piedra, y con propiedades de resistencia a las inclemencias del tiempo.

Además, se puede evitar el empleo de productos sintéticos de protección (poliméricos en la mayoría de los casos), con una eficacia y durabilidad de corta duración, y al mismo tiempo promueve una política de conservación sostenible del patrimonio, con recuperación de materiales y técnicas constructivas tradicionales, actualmente en desuso y olvidados, pero que han demostrado ser muy efectivas y duraderas en el tiempo.

Por lo tanto, un aspecto de la invención lo constituye la preparación de una pátina o película sobre una superficie pétrea, basado en la aplicación de una serie de mezclas en forma de capas que comprende las siguientes etapas:

i) Limpieza de la superficie pétrea y/o superficie artificial de origen mineral, sobre la que se va a aplicar la pátina o película,

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Un aspecto preferente de la invención lo constituye el procedimiento de la invención en el que la superficie pétrea sobre la que aplica el procedimiento pertenece, a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo: caliza, dolomía, mármol, arenisca, cuarcita, granito, mortero de cal, cemento, hormigón, etc.

La temperatura de trabajo no debe ser inferior a 0ºC para evitar procesos de congelación se efectúe en días soleados al tratarse de exteriores y una vez comprobado que en la fachada no hay problemas de humedad.

Otro aspecto preferente de la invención lo constituye el procedimiento de la invención en el que el pigmento utilizado pertenece a título ilustrativo y sin que limite el alcance de la invención, al siguiente grupo: productos colorantes, pigmentos naturales o artificiales, mezcla de éstos, como polvo de ladrillo, arcillas, ocres, pigmentos de tierra, polvo de mármol y carbonato cálcico, óxidos de hierro natural o sintético.

El rango en la cantidad de pigmento a utilizar depende de la coloración que se quiera adquirir y puede ser fácil de determinar y preparar por un experto en la materia. Con respecto al pigmento a utilizar y sus proporciones en cada caso se puede realizar una pequeña prueba para intentar, en el caso de restauraciones, igualar el tono de color original ya que los tonos de las pátinas históricas varían en los distintos monumentos e incluso en las distintas fachadas. En el caso de nueva construcción las proporciones de pigmento o pigmentos usadas variaran según razones
estéticas.

Otro aspecto de la invención lo constituye la pátina o película obtenida mediante el procedimiento de la invención. La pátina puede aplicarse directamente sobre la superficie pétrea a recubrir o sobre una superficie como un mortero de restauración aplicado en la fachada.

Finalmente, otro aspecto lo constituye el uso del procedimiento y de la pátina de la invención para el recubrimiento y protección de superficies pétreas.

Descripción de figuras

Figura 1.- Pátina de la invención sobre piedra caliza. Las dos imágenes superiores de la figura muestran las dos piezas de caliza empleada sin tratar (31a, pieza superior izquierda y 31b, pieza superior derecha). Línea horizontal negra de mayor grosor en la parte derecha es representativa de escala, siendo su equivalencia de 1 cm. Las dos imágenes centrales muestran las piezas de caliza después de que el procedimiento de aplicación de la pátina se ha efectuado (pieza izquierda, 31a y pieza derecha 31b) encuadrada en el área superior izquierda de ambas imágenes centrales. Las dos imágenes inferiores muestran las piezas de caliza después de que el procedimiento de aplicación de la pátina se ha efectuado y se ha procedido a su exposición a la durante 6 meses (pieza izquierda, 31a y pieza derecha 31b) encuadrada en el área superior izquierda de ambas imágenes inferiores.

Figura 2.- Representación de las coordenadas cromáticas a* (verde-rojo) y b* (azul-amarillo). Piedra caliza sin tratar (caliza), pátina y pátina tras seis meses de su aplicación.

Figura 3.- Representación de la luminosidad (L*) frente al croma (C*). Piedra caliza sin tratar (caliza), pátina y pátina tras seis meses de su aplicación.

Figura 4.- Representación del índice de blanco (WI) frente al índice de amarillo (YI). Piedra caliza sin tratar (caliza), pátina y pátina tras seis meses de su aplicación.

Figura 5.- Ángulo de contacto dinámico mostrando la evolución de los ángulos de avance y retroceso en la caliza.

Figura 6.- Ángulo de contacto dinámico mostrando la evolución de los ángulos de avance y retroceso en la 1 caliza una vez aplicada la pátina.

Ejemplos de realización Ejemplo 1 Recubrimiento de una superficie de caliza con la pátina de la invención (espesor medio: 250 micrómetros)

Se procedió a cubrir una superficie total de 10 cm^{2} de dos piezas distintas de caliza para tener una doble referencia y evitar la pérdida del experimento por accidente (Sumando la superficie tratada en las dos calizas suman los 10 cm^{2}). La piedra de caliza utilizada presentaba las siguientes características cromáticas: Índice de blanco o White Index (WI) según ASTM E313 de - 30,16, índice de amarillo o Yellow Index (YI) según ASTM E313 de 41,7 y parámetros cromáticos L*= 86,07; a*= 1,48; b*=8,05 y C*=8,18. Sobre ambas piezas se aplicó el procedimiento que se detalla a continuación:

i) Se limpió la superficie pétrea, en este caso al ser una caliza recién cortada, únicamente se procedió a retirar el polvo acumulado en su superficie, por medio de una brocha.

ii) se aplicó con una brocha una capa de cola de huesos de animal disuelta en agua en caliente, en un rango entre 55ºC y 75ºC, y se dejó secar.

iii) se aplicó una capa compuesta de una mezcla de carbón vegetal en polvo (0.05 g), aceite de linaza (20 g) y trementina (5 g) y se dejó secar. Esta mezcla se aplicó en caliente hasta cubrir toda la superficie con una brocha de cerdas duras. La temperatura utilizada fue de 100ºC (se recomienda su aplicación entre los 90 y los 100ºC) y se utilizó un cepillo de cerdas duras ya que puede quemar o corroer uno de cerdas blandas.

iv) se aplicó una capa compuesta de una mezcla de cola de huesos preparada del mismo modo que en ii) con yema de huevo: 40 g de cola hidratada y yema de huevo, concretamente media yema de huevo (5 g). En este caso, la mezcla se aplicó en caliente a 65ºC con una esponja y se dejó secar.

v) se aplicó una capa compuesta de yeso hemihidrato (5 g), agua (5 g), cola de huesos de animal disuelta en agua (5 g) y polvo de ladrillos (1.5 g). La mezcla se aplicó con una brocha a temperatura ambiente y se dejó secar, y finalmente

vi) se aplicó a temperatura ambiente una capa de trementina mezclada con agua al 50%. Se recomienda no sobrepasar la proporción en la cantidad de agua.

La cola utilizada en el punto ii) y iv) se elaboró a partir de cola de huesos de animal mediante la hidratación de las perlas en agua, y posteriormente se eliminó el agua sobrante. Más concretamente, se hidrataron 10 g de perlas de cola de hueso de animal en 100 g de agua durante 48 horas, tiempo en el la cola adquirió una textura viscosa y se retiraron 50 g de agua. Posteriormente, la cola disuelta se calienta bajo agitación para terminar de disolver el contenido de las perlas en el agua y así obtener la cola en una textura líquida. Para su uso se recomienda mantener la cola en un rango entre 55ºC y 75ºC.

La mezcla utilizada en la etapa iv) puede elaborarse a partir de la preparada en la etapa ii) añadiéndola la yema de huevo una vez calentada.

Las piezas de caliza así tratadas (Figura 1) se colocaron a la intemperie durante seis meses, y han soportado los cambios climatológicos (variaciones de temperatura, lluvia, viento, etc.) sin observarse degradación importante salvo una ligera alteración cromática que no altera su estética y sin disolverse con el agua (ver Figura 1) Más concretamente, se estudiaron los datos del ángulo de contacto dinámico tanto para la caliza sin pátina como para la caliza con la pátina aplicada. Los datos obtenidos para la caliza sin tratar son, ángulo de avance: 74,27 y para la caliza con pátina, ángulo de avance: 97,38. Se pueden apreciar las curvas en las figuras 5 y 6. Para realizar este experimento la aplicación de la pátina se efectuó por inmersión de la pieza con la que se iba a efectuar el ensayo ya que se requiere que toda la superficie se encuentre cubierta. La conclusión de los resultados obtenidos es que la superficie ganó hidrorrepelencia al aplicar la pátina y por lo tanto mejora su calidad protectora ante la acción del agua.

Con respecto a los cambios de color estos se pueden apreciar en las Figuras 2 a 4. Al aplicar la pátina sus características cromáticas son: Índice de blanco o White Index (WI) según ASTM E313 de -1,32, índice de amarillo o Yellow Index (YI) según ASTM E313 de 36,92 y parámetros cromáticos L*= 74,16; a*=8,41; b*=14,90 y C*=17,11. Tras pasar 6 meses se han detectado ligeros cambios en el color mostrando: Índice de blanco o White Index (WI) según ASTM E313 de 8,13, índice de amarillo o Yellow Index (YI) según ASTM E313 de 21,21 y parámetros cromáticos L*= 77,78; a*=7,21; b*=11,90 y C*=13,91.

Claims

1. Procedimiento de preparación de pátinas o películas para superficies pétreas y/o superficie artificial de origen mineral caracterizado por la aplicación sucesiva de una serie de mezclas en forma de capas y porque comprende las siguientes etapas:

vi) aplicación a temperatura ambiente de una capa final de carácter orgánico compuesta de trementina y agua.

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2. Procedimiento de preparación de pátinas o películas para superficie pétrea y/o superficie artificial de origen mineral según la reivindicación 1 caracterizado porque la temperatura en caliente de las etapas ii) y iv) se encuentra entre 55-75ºC.

3. Preparación de pátinas o películas para superficie pétrea y/o superficie artificial de origen mineral según la reivindicación 1 caracterizado porque la temperatura en caliente de la etapa iii) se encuentra entre 90-100ºC.

4. Procedimiento de preparación de pátinas o películas para superficie pétrea y/o superficie artificial de origen mineral según la reivindicación 1 caracterizado porque el pigmento utilizado pertenece al siguiente grupo: productos colorantes, pigmentos naturales o artificiales, mezcla de éstos.

5. Pátina o película protectora para superficies pétreas y artificiales de origen mineral, obtenida mediante el procedimiento recogido en las reivindicaciones 1 a 4.

6. Uso del procedimiento y de la pátina o película para el recubrimiento y protección de superficies pétreas y artificiales de origen mineral.