SE183745C1 - - Google Patents

Description

Uppfinnare: M K E Mattsson och R 0 Holm Foreliggande uppfinning avser ett forfarande for att snabbt bibringa en yta, f5retradesvis av koppar eller kopparlegeringar, en grOn belaggning med vasentligen sanama egenskaper som de man finner hos naturlig patina, utbildad under aratals exponering av koppar i det fria.

Ax en god metod for artificiell patinering fordras: att patinan far ett naturtroget utseende; att patinan har god bestandighet vid tang-yang exponering utomhus; att patinans farg utveeklas snabbt; att patineringen ej medfor spanningskorrosionsrisk; att metoden är eukel; att metoden ãr tilldmplig oberoende av ytans storlek, form och lutning; att resultatet är mojligast oberoende av de atmosfariska betingelserna vid patineringstillf ill let.

Ett stort antal metoder for snabbpatinering av koppar och kopparlegeringar har tidigare foreslagits. Ingen av dessa metoder uppfyller emellertid alla de ovan angivna kraven. I sin publikation »Economy Copper Roofing» (Publication No. 53, utgiven 1957) framhaller exempelvis Copper Development Association att metoderna ej kan tillampas for koppartak med ett sakert och fullgott resultat, eftersom patinan har dalig vidhaftning och efter nagon tid flagar ay. Deutsches Kupfer-Institut anmarker dessutom i sin skrift »Chemische Farbung von Kupfer und Kupferlegierungen» (Folge II, utgiven 1955) att det tekniska utforandet av gronpatinering lamnar mycket 5vrigt att onska. Har Mir aven pa.pekas att den enligt vissa forfaranden foreskrivna anvandningen av ammoniakhaltiga tillsatser i patineringsmedlet innebar risk f6r spanningskorrosion hos vissa kopparlegeringar.

Uppfinnarna har utarbetat ett forfarande, som uppfyller samtliga de ovan angivna kra yen och som kannetecknas darav, att det ftiretradesvis av koppar eller en kopparlegering bestaende foremalet pafores ett vattenhaltigt slam, innehallande basiska kopparsalter, företradesvis tillsammans med kopparhydroxid, samt eventuellt fortjockningsmedel. Patineringsmedlets beredning sker med enkla hjalpmedel och kan utfOras ph praktiskt taget vilken arbetsplats som heist. Slammet kan pafOras den yta, som skall behandlas, sisom vanlig malningsfarg, oberoende av ytans hut-fling och form. Metoden ger ett patinaskikt, som norm.alt ej erfordrar nagon efterbehandling och som omedelbart efter paforingen ger ytan gron farg. Vid fuktig och/eller kall vE.- derlek Mr clock torlcrtingen av det paforda slammet paskyndas, t. ex. med varmluft. Patinans bindning vid underlaget visar sig namligen ske effektivast, dcl slammet uttorkas omedelbart efter paforingen. Den sa framstallda patinan far 0. kort tid ett naturtroget utseende och visar god bestandighet mot sa.- dana pakanningar som stagregn och frost.

Snabbpatineringen innebar i princip en bindning till underlaget av basiska kopparsalter av samma art som de i naturlig patina ingdende kopparsalterna. For att bindningen till underlaget skall bli den basta mojliga her ett vasentligt krav uppfyllas; nam'igen att det basiska kopparsaltet bor ha en viss halt kopparhydroxid utover den som anges av det normala basiska kopparsaltets formel.

De normala basiska kopparsalternas sammansattning kan generellt anges med for.meln: CuX2i • 3 Cu (OH)2 ' 11 11 dar X betecknar anjonen i saltet, z dess valens och dar n anger kristallvattenhalten. Pet basiska saltel kan framstallas genom tillsats av ett alkaliskt medel (alkali) till en Riming av ifragavarande kopparsalt. Uppfinnarna an- 2— — se alkalimetallhydroxider vara att f8redra som utfallningsmedel framfor alkalimetallkarbonat och -bikarbonat samt jordalkalimetallhydroxider. Vid fanning med alkalikarbonat eller -bikarbonat bemanges det basiska kopparsaltet med basiskt kopparkarbonat och vid fdllning med jordalkalihydroxid f8rorenas fallningen i vasentlig grad av jordalkalisalter. Dessa fOroreningar aterverka menligt ph patinans .vidhaftning. Vid fullstandig omsattning med alkali till basiskt kopparsalt, vilket kan ernas vid optimala betingelser, bight- f5r utfallningen 1,5 mol alkalihydroxid per mol kopparsalt. Tillsattes ett overskott av alkali, kommer en del av det bildade basiska kopparsaltet att omvandlas till kopparhydroxid, och vid ett visst alkaliOverskott, som Or beroende av fallningsbetingelserna, far det utfdllda slammet en for snabbpatineringen gynnsam sammansattning. Om alkalit tillsattes i alltfor stort overskott, paverkas patinaslammets fargbestandighet ph sa salt, att slammet tamligen snabbt morknar genom kopparhydroxidens successiva sonderfall i mork kopparoxid och vatten.

Kopparhydroxidhalten i fallningen Or sasom antytts Oven beroende av Ovriga fallningsbetingelser. Av stor betydelse Or framst kopparlosningens och alkalilosningens iconcentrationer, sattet for tillsattningen av alkali samt fallningstemperaturen. Alltfor hOga koncentrationer av kopparsalt och alkali, och for hog temperatur ger salunda for hog halt kopparhydroxid i fallningen och darmed ett slam, som har en tendens att morkfargas.

Kvarvarande rester av moderluten medfor Oven en tendons till morkfargning av slam-met. Detta torde sammanhanga med ett alkali, som liar en benagenhet att adsorberas slammet, sa smaningom reagerar med basiskt kopparsalt under bildning av kopparoxid och alkalisulfat. Denna fororening i slam-met har visat sig leda till forsamrad vidhaftning. For undvikande av detta tvattas slam-met med rent vatten efter separeringen frail moderluten.

Adsorption av alkali i slammet kan Oven undvikas genom tillsats av en sackarid, foretradesvis sackaros, till kopparlosningen. Vid sackaridtillsats Or darfor en tvattning av slammet efter separeringen omotiverad. Narvaro air sackarid vid utfallningen air slammet liar Oven visat sig ge mera finfordelade partiklar i fallningen, vilket i viss man okar slammets tackformaga. Utbytet vid anvAndning av patineringsslam bum emellertid nOgot ldgre vid sackaridtillsats, da sackarider langsamt losa och reducera kopparforeningar i alkalisk miljo.

Den naturliga patinan har i regel en gulgron fargton beroende p0. narvaron av jarnforeningar i patinan. For att i mojligaste man era. denna fargton vid snabbpatineringen har en tillsats av jarnsalter till den kop parlosning, varur patineringsslammet skall ntfallas, visat sig Vid snabbpatinering enligt det nya forfarandet har patinering med ett slam bestaende huvudsakligen av basiskt kopparnitrat, givit ett sarskilt gynnsamt resultat. En orsak hartill Or att det basiska kopparnitratet har en fjalliknande kristallstruktur, som vid patineringen ger en mycket tat belaggning ph underlaget. En annan orsak torde vara att kristallstrukturen hos det basiska kopparnitratet, i motsats till den hos de fiesta andra basiska kopparsalterna, tilldter kemisk omvandling mellan basiskt salt och kopparhydroxid utan att strukturen forandras. De ovannamnda forhallandena innebdra att patinaskikt uppbyggda pa kopparnitratbasis kunna motsta atmosfariliernas destruktiva inverkan Oven under den forsta exponeringstiden, som i regel Or kritisk for artificiell patina.

Uppfinnarna har vid exponeringsforsok funnit att artificiell patina far sarskilt god vidhaftning pa metallytor, som Or belagda med val vidhaftande oxid av en skikttjocklek, som Or sh stor att metallytan Or morgfargad. Effekten av ett shdant oxidskikt har visat sig vara av garskilt stor betydelse, da. ytan fore patineringen fororenats, exempelvis av fingeravtryck vid hantering. Oxidskikt av ifragavarande art bildas langsamt vid utomhusexponering av metallen. De kan em_ellertid snabbt framkallas genom glodning i syrehaltig atmosfar eller genom andra kemiska eller elektrokemiska metoder. Uppfinnarna fororda mot bakgrund av ovanstaende, att man for element i konstruktioner, sasom tak och fasader, valjer foremal av koppar eller kopparlegeringar, vilkas yta har ett val vidhaftande oxidskikt samt att man efter monteringen pafor patineringsmedlet. Man valjer da. lampligen ett material, som fatt behalla det oxidskikt, som bildats vid gl8dning eller varmpressning under tillverkningen. Enligt uppfinningen har det visat sig, att oxidskiktet lampligen Mir ha en tjocklek Mom omradet 0,1-itt, foretradesvis 0,5-10 ,u.

Fastan uppfinningen i det foregaende beskrivits i saraband med patinering air foremal air koppar och kopparlegeringar och detta Or den viktigaste tillampningen, Or den dock ej begransad till dessa material, utan man kan som underlag Oven valja andra me-taller dvensom icke-metalliska material, sãsom glas, papp, tra, plast, betong.

Foremal for uppfinningen Or Oven ett me-del for gronpatinering av foremdl, foretradesvis air koppar eller kopparlegeringar, vilket model enligt uppfinningen bestar air ett vattenhaltigt slam, vilket som huvudbestandsdel innehaller basiska kopparsalter, foretradesvis tillsammans med kopparhydroxid. Medlet innehaller som huvudbestandsdel faretradesvis basiskt kopparnitrat samt dossutom kopparhydroxid, och kan lampligen — —3 aven innehalla en mindre mangd jarnforeningar for att skanka den erhallna patinan den naturtrogna, gulgrona fargen.

Medlets sammansattning definieras med fordel genom sattet for dess framstallning. Ett medel enligt uppfinningen bestar salunda exempelvis av en vattenhaltig produkt erhallen genom blandning av en vattenlosning, innehallande 20-200 g/1, foretradesvis 100 g/l, koppar(II)nitrat, raknat som Cu(NO3)2, och upp till 100 g/1, foretradesvis 10 g/1, jarn sulfat, raknat som Fe2(SO4)3, med en vattenlosning, innehallande 20-50 g/l, foretradesvis 40 g/1, natriumhydroxid, varvid de hada liisningarna hlandats i ett volyinforhallande motsvarande 1-3 mol, foretradesvis 2-2,5 mol, NaOH per mol Cu(NO3)2.

Uppfinningen avser aven ett satt att framstalla ett medel for gronpatinering av fore- fOretradesvis av koppar eller kopparlegeringar, vilket satt kannetecknas av att en vattenlosning av ett kopparsalt, foretradesvis Myatt ur en grupp omfattande CuC12, Cu(NO3)0 och CuSO4, forsattes med en vattenlosning och/eller uppslamning av ett alkaliskt medel, utvalt fran en grupp omfattande hydroxider, karbonat och bikarbonat av alkalimetaller och jordalkalimetaller samt oxider av jordalkalimetaller, foretradesvis hydroxider sasom natriumhydroxid.

Vid en fOredragen utfOringsform gar man vid medlets framstallning till vaga ph sh satt, att man mid rumstemperatur blandar en vattenlosning, innehallande 20-200 g/1, foretradesvis 100 g/1, koppar(II)nitrat, raknat som Cu(NO3)2, och upp till 100 g/1, foretradesvis 10 g/l, jarn(III)sulfat, raknat som Fe2 ( SO4)3, med en vattenlosning, innehdllande 20-50 g/1, foretradesvis 40 g/1, natriumhydroxid, varvid natriumhydroxidlosningen tillsattes i ett volymfOrhallande motsvarande 1-3 mol, foretradesvis 2-2,5 mol, NaOH per mol Cu(NO3)2. Med »rumstemperatun forstas har temperaturer mellan c:a 0° C och c:a 30° C.

Vid framstallningen av medlet sattes foretrMesvis alkalilosningen till kopparsaltlosningen. Tillsattningshastigheten (dvs. mangden per tidsenhet) är darvid av utslagsgivande betydelse for den erhallna fallningens lamplighet fOr patineringen. Sarskilt mot slutet av fallningsoperationen Or det viktigt, att alkalilosningen tillsattes med kontrollerad hastighet. Den optimala tillsattningshastigheten Or beroende av hi. a. fallningstemperaturen och det alkalioverskott, som anvandes. Lampligen valjes for hela fallningsproceduren en konstant tillsattningshastighet, som Or sO stor, att operationen fullbordas Mom en tid av 5-30 min. Enligt uppfinningen har det visat sig, att slammet far en f8r patinering lamplig sammansattning, om tillsattningshastigheten avpassas sa, att fallningsoperationen tar en tid ax c:a 15 min mid vanlig rumstem peratur (c:a 20° C) och en alkalitillsats mot= svarande 2,0-2,5 mol NaOH per mol kopparsalt i losningen.

Omedelbart efter avslutad fallningsoperation separeras den bildade fallningen fran moderluten och tvattas med vatten, lampligen. tre ganger, vane gang med en mangd av c:a. 10 1 vatten per liter separerat slam.

Sasom namnts ovan, kan adsorption ay alkali i det utfallda slammet undvikas genon-r att man till den for utfallning avsedda kopparlosningen salter en sackarid, foretradesvis sackaros (rorsocker). En tillsats av upp till 30 g/1 har harvid visat sig ge effektivt resultat.

En utforingsform ay uppfinningen skall i det foljande beskrivas med ett utforingsexempel, som avser gronpatinering av ett koppartak.

Som konstruktionsmaterial for taket valj as mjukglodgad koppar med ett val vidhaftande oxidskikt mcd 0,5-y tjocklek.

Den oxiderade platen monteras ph taket enligt brukliga metoder, innefattande bock-fling, falsning etc. Den mekaniska behandlingen paverkar harvid ej namnvart platens oxidbelaggning.

Efter monteringen pafores pa platytorna med hjalp ay pensel eller fargrulle ett slam ay huvudsakligen basiskt kopparnitrat och kopparhydroxid framstallt ph foljande salt: First beredes med vattenledningsvatten eller regnvatten en kopparlosning och en alkalili5sning. Kopparlosningens sammansattniiig Or: 125 g/1 tekniskt, kristalliserat koppar(II)- nitrat, 15 g/1 tekniskt, kristalliserat j arn(III)sulfat.

Alkalilosningens sammansattning ar: 40g/I teknisk natriumhydroxid.

Ur den beredda kopparlosningen falles mid rumstemperatur (c:a 0 G) ett slam genom tillsattning av alkali under omroring.

Per liter kopparlosning tillfores darvid inalles 1,3 liter av alkalilosningen Alkalilosningen tillfores jamnt och med sadan hastighet, att fallningsproceduren fullbordas pi en tid av c:a 15 mm. Omedelbart efter avslutad fallningsprocedur separeras det utfallda slam-met fran moderluten. Om proceduren utforts riktigt, visar losningen efter separeringen alkalisk reaktion, vilket lampligen kontrolleras med nagra droppar fenolftaleinlosning, som darvid rodfargar losningen. Efter separeringen fran moderluten befrias slammet lean rester ay alkali genom tvattning i Ire omghngar, varje gang med 10 liter vatten per liter separerat slam.

Phforingen av det vattenhaltiga slammet ph takplhten sker lampligen mid varm och torr vaderlek, da torkningen sker snabbt. Om des- 4— 183 7 sa betingelser ej aro for handen, bor torkning_ea av den behandlade platen utfOras med varinluft. Slampaforingen kan upprepas en. .eller flera ganger med torkning mellan var- jeom tjocka patinaskikt onskas.

Det grona skiktet visar omedelbart efter :torkningen en utmarkt vidhaftning och va.- 41erbestandighet och tal exempelvis slagregn, litan att skolj as bort. Efter na.gra dagar Overkensstammer fargen med den hos naturlig patina.

Claims (11)

Patentansprik:

1. Salt for gronpatinering air foremal, foretradesvis av koppar eller kopparlegeringar, kannetecknat darav, att foremalet pardres ett vattenhaltigt slam, imiehallande basiska kopparsalter, foretradesvis tillsammans med kopparhydroxid.

2. satt enligt patentanspraket 1, kannetecknat darav, att slammet sasom huvudbestandsdel innehaller basiskt kapparnitrat samt dessutom kopparhydroxid.

3. Satt enligt patentanspraket 1 eller 2, kannetecknat av att slammet aven innehaller j arnf or eningar.

4. Satt enligt nagot av patentanspralien 1 —3, kannetecknat darav, att man for element I konstruktioner, sasom tak oeh fasader, valjer foremal av koppar eller kopparlegeringar, vilkas yta liar ett val vidhaftande oxidskikt samt att man efter monteringen pafor patineringsslammet.

5. Satt enligt patentanspraket 4, kannetecknat darav, att foremalen av koppar eller kopparlegeringar ha ett vidhaftande oxidskikt mcd en tjoeklek lampligen Mom omradet 0,1 —IL, foretradesvis 0,5-y.

6. Satt enligt patentanspraken 1-5, kanne tecknat darav, att patineringsslammet i anslutning till paforingen torkas med varmluft.

7. Medel for gronpatinering av foremal, foretradesvis av koppar eller kopparlegeringar, enligt det i patentanspraket 1 angivna sattet, kannetecknat darav, att det bestar air ett vattenhaltigt slam, vilket som huvudbestandsdel innehaller basiska kopparsalter, foretradesvis tillsammans med kopparhydroxid.

8. Medel enligt patentanspraket 7, kannetecknat darav, att det som huvudbestandsdel innehaller basiskt kopparnitrat samt dessutom kopparhydroxid.

9. Medel enligt patentanspraken 7 och 8, kannetecknat av att det aven innehaller jam-f oreningar.

10. Medel enligt patentanspraket 7, kanneteeknat darav, att slammet bestar av en vattenhaltig produkt erhallen genom blandning av en vattenlosning, innehallande 20-200 g/I koppar ( II) nitrat, raknat som Cu (NO3) 2, och upp till 100 g/1 jarn(III)sulfat, raknat som Fe2(SO4)3, med en vattenlosning, innehallande 20--50 g/I natriumhydroxid, varvid de hada losningarna blandats i ett volymforhallande motsvarande 1-3 mol NaOH per mol Cu (NO3)2.

11. Medel enligt patentanspraket 10, kannetecknat darav, att slammet best'ar av en vattenhaltig produkt, erhallen genom hopblandfling air en vattenlosning, innehallande 100 g/1 koppar (II) nitrat, raknat som Cu (NO3)2, och 10 g/1 jarn(III)sulfat, raknat som Fe2(SO4)3, med en vattenlosning, innehallande 40 g/l natriumhydroxid, varvid de hada losningarna blandats i ett volymforhallande motsvarande 2-2,5 mol NaOH per mol Cu (NO, )2. Anforda publikationer: Stockholm 1003. Kungl. Boktr. P. A. Norstedt & Stiner. 930089