Verfahren und Mittel zur Veredelung des Erscheinungsbildes einer Oberfläche

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veredelung des optischen Erscheinungsbildes der Oberfläche eines Gegenstandes, vorzugsweise einer Bedachung.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung ein Mittel zum Auftragen auf die Oberfläche eines Gegenstandes, vorzugsweise zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

[0003] Insbesondere bei alten Bauwerken, beispielsweise bei Kirchen oder ähnlichen Gebäuden, wird oftmals ein Kupferdach als Bedachung gewählt. Bei derartigen Kupferdächern werden auf den Dachflächen Kupferbleche von ca. 0,6 mm Stärke auf einem Holzunterbau verlegt und mit Nägeln fixiert. Dabei fällt ein Kupferbedarf von etwa 5 bis 6 kg pro Quadratmeter Dach an.

[0004] Derartige Dächer sind daher sowohl vom Materialaufwand, als auch vom Arbeitsaufwand sehr kostenaufwendig. Auch können beispielsweise im Bereich der Nägel Lokalelemente auftreten, die ebenso wie eventuelle andere Korrosionen, zu Löchern in den Kupferblechen, und damit zur Undichtigkeit des Daches führen, so daß ein solches Kupferdach, wiederum mit einem hohen Kostenaufwand, unter Umständen relativ häufig ausgebessert werden muß.

[0005] Auch private Bauherren haben eventuell wegen des besonderen Aussehens eines Kupferdaches, insbesondere wegen des besonders schönen Aussehens der grünlichen Patina eines solchen Kupferdaches, den Wunsch, auch für ihr Privathaus ein Kupferdach zu wählen. Hiervor scheuen sie jedoch häufig wegen der hohen Kosten zurück und geben erprobten und üblichen, kostengünstigeren Baumaterialien für die Bedachung den Vorzug.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein entsprechendes Mittel anzugeben, mit dem beliebige Oberflächen, insbesondere auch Bedachungsflächen aus modernen Materialien, das Aussehen einer Kupferfläche erhalten können, insbesondere einschließlich der Patinierungserscheinungen. Dabei soll das erfindungsgemäße Mittel möglichst kostengünstig und einfach anzubringen sein und, gerade im Hinblick auf die Verwendung bei Bedachungen, auch witterungsbeständig sein.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung welches sich dadurch auszeichnet, daß die Oberfläche mit einer Lage eines der Oxidation ausgesetzte Kupferanteile enthaltenden Auftragsmittels versehen wird.

[0008] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit mit Vorteil in einfacher Weise auf die Oberfläche eines beliebigen Gegenstandes, beispielsweise einer Bedachung, einer Fassaden- oder Wandverkleidung, einer Skulptur, eines Obelisks, einer Säule oder dergleichen ein Auftragsmittel aufgetragen, wobei beliebige herkömmliche Farbauftragungsmethoden angewandt werden können, also beispielsweise Streichen, Rollen, Spritzen und so weiter. Die zu behandelnde Oberfläche, d.h. der Untergrund, kann praktisch beliebig sein.

[0009] Das erfindungsgemäße Auftragsmittel enthält Kupferanteile, die der Oxidation ausgesetzt sind, d.h. die eine Patina bilden, also Grünspan ansetzen, und zwar mit Vorteil eine ganz natürliche Patina, da es sich hier tatsächlich um Kupferanteile handelt. Die behandelte Oberfläche erhält daher ein völlig natürliches, einer normalen Kupferoberfläche entsprechendes Erscheinungsbild.

[0010] Damit wird mit dem erfindungsgemäßen Auftragsmittel ein anderer Weg beschritten, als bei herkömmlichen Bronzeanstrichen, mit denen lediglich der entsprechende Metallefekt nachgeahmt wird. Vielmehr wird mit dem erfindungsgemäßen Auftragsmittel in einfacher und kostengünstiger Weise eine Verkupferung erreicht, die ansonsten allenfalls durch eine umständliche und kostenaufwendige Elektrolyse möglich wäre, also ein Verfahren, daß höchstens bei Skulpturen rentabel wäre.

[0011] Desweiteren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß als Unterbau funktionelle, kostengünstige Baumaterialien verwendet werden können, deren Aussehen keine Rolle spielt, da anschließend ohnehin eine Oberflächenveredelung erfolgt. Eine Erosion des Auftragsmittels von der Oberfläche würde nur zur Folge haben, daß eventuell an entsprechender Stelle der Auftrag nachgebessert werden muß, ohne daß dadurch der Unterbau in irgendeiner Weise beschädigt wird, so daß insbesondere eine Bedachung trotz einer Kupfererosion dicht und witterungsbeständig bleibt.

[0012] Eine nächste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß ein Bindemittel des Auftragsmittels und die Kupferanteile auch in einem Zwei-Stufen-Vorgehen getrennt voneinander aufgetragen werden können. Zunächst kann das Bindemittel selbst aufgestrichen, aufgerollt oder in anderer Weise aufgetragen werden. Danach können die Kupferanteile aufgestäubt werden, beispielsweise über ein Feinsieb-Flugstaubverfahren, und zwar vorzugsweise bis zum Erreichen einer fast trockenen Oberfläche. Die Dicke der Bindemittelschicht kann beispielsweise 100 bis 150 Mikrometer betragen.

[0013] Danach kann das Bindemittel ausgehärtet werden, beispielsweise heiß ausgehärtet werden, und gegebenenfalls anschließend abgekühlt werden. Danach können die überschüssigen Kupferanteile abgetragen werden, beispielsweise abgesaugt werden. Anschließend patinieren die Kupferanteile entweder durch die Witterung von selbst im Lauf der Zeit oder es kann auch eine Patinierung beschleunigt werden, indem eine spezielle Patinierungssubstanz, beispielsweise eine Patinierlösung, aufgetragen wird.

[0014] Zudem besteht ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß die Kupferanteile auch mit Vorteil vorpatiniert werden können, so daß die verschönerte Oberfläche sofort eine relativ gleichmäßige Patinierung aufweist.

[0015] Insgesamt kann also entweder das Bindemittel, evtl. der Extender, und die gesamte Kupfermenge als homogenes Gemisch, mit überkritischer Pigment-Volumen-Konzentration auf die mit einem Haftgrund versehene Substratoberfläche appliziert werden, oder das Bindemittel, evtl. der Extender, und ein Teil der verwendeten Kupfermenge als homogenens Gemisch mit unterkritischer Pigment-Volumen-Konzentration (PVK) auf das Substrat appliziert werden und erst danach weitere Kupferanteile aufgebracht werden, beispielsweise über ein Feinsieb-Flugstaubverfahren, und zwar vorzugsweise bis zum Erreichen einer fast trockenen Oberfläche und einer überkritischen PVK.

[0016] Das Zwei-Stufen-Verfahren hat den Vorteil, daß eine Grundierung des Substrates nicht nötig ist, da die aufgebrachte Beschichtung eine unterkritische PVK aufweist. Hierdurch wird eine gute Haftung der Beschichtung auf dem Substrat gewährleistet. Da außerdem im Bereich der Beschichtungsoberfläche der Kupferanteil extrem hoch ist (stark überkritische PVK), ist eine gute und schnelle Patinierung möglich.

[0017] Die Schichtstärke der Beschichtung sollte in beiden Fällen etwa 100 bis 150 Mikrometer betragen.

[0018] Nach dem Aushärten des Bindemittels (physikalisch trocknend, oxidativ, kalt oder heiß härtend) können evtl. überschüssige Kupferpartikel des Verfahrens der zweiten Alternative abgetragen werden, beispielsweise durch Absaugen, in den Prozeß zurückgeführt werden.

[0019] Anschließend können die oberen Kupferanteile der Beschichtung entweder durch atmosphärische Einwirkukng im Laufe der Zeit patinieren oder es kann eine Patinierung durch spezielle Patinierhilfsmittel, beispielsweise Patinierlösungen, erfolgen. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine leichte und schnelle Patinierung im Rahmen einer maschinellen Fertigung möglich ist und somit gleichmäßig patinierte und damit optisch aufgewertete Artikel zur Verfügung stehen. Das Applikationsverfahren gemäß erster Alternative eignet sich für Formkörper mit stark strukturierten Oberflächen.

[0020] Das Applikationsverfahren gemäß zweiter Alternative eignet sich für die Beschichtung flächiger Substrate (Bedachungsmaterialien aller Art) auf maschinellem Wege.

[0021] Das Anteilsverhältnis der Kupferanteile zu den Bindemittelanteilen gibt bestimmte Eigenschaften des Auftragsmittels vor. Ist der Kupferanteil zu hoch, so nimmt eventuell die Festigkeit des Auftrags ab, ist der Kupferanteil zu niedrig, so wird eventuell nicht das gewünschte Kupfererscheinungsbild erreicht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Kupferanteil durchaus nur etwa knapp unterhalb der kritischen Pigment-Volumen-Konzentration liegen.

[0022] Die Kukpferanteile können in das Bindemittel eingebunden sein, oder wie bereits erwähnt, im Zwei-Sufen-Verfahren nachträglich aufgetragen werden. Das nachträgliche Auftragen hat zusätzliche Vorteile. Mit dem Untergrund kommt im wesentlichen nur Bindemittel in Kontakt, was eine besonders gute Haftfestigkeit garantiert. Die Außenfläche des Auftrages wird hauptsächlich von Kupferanteilen gebildet, so daß das äußere Erscheinungsbild besonders kupfermäßig ist und große Anteile der Oberfläche der Kupferanteile der Oxidation zur Patinabildung ausgesetzt sind.

[0023] Das erfindungsgemäße Auftragsmittel zeichnet sich insbesondere aus, durch der Oxidation ausgesetzte Kupferanteile. Diese Kupferanteile können auch aus einer oder mehreren Kupferverbindungen bestehen.

[0024] Vorzugsweise weist das Auftragsmittel zusätzlich ein Bindemittel auf, in das die Kupferanteile eingebunden sein können, wobei das Bindemittel bei einer bevorzugten Ausbildung eine Schwammstruktur aufweisen kann, die für eine besondere Einbettung der Kupfteranteile sorgt.

[0025] Für die chemischen und mechanischen Eigenschaften der Beschichtung (Patinierbarkeit, Erosionsfestigkeit, Haftfestigkeit auf dem Substrat) ist in hohem Maße die Pigment-Volumen-Konzentration (PVK) in den einzelnen Zonen der Beschichtung verantwortlich. Im Grenzbereich Substratoberfläche-Beschichtung ist eine unterkritische PVK, für eine gute Haftung, an der zu patinierenden Oberfläche jedoch eine überkritische PVK, zur schnellen Reaktion des Kupfers anzustreben.

[0026] Die erfindungsgemäße Beschichtung zeichnet sich durch die leicht patinierbaren Kupferanteile aus. Diese Kupferanteile können auch aus Kupferverbindungen wie Oxiden oder Salzen bestehen .

[0027] Vorzugsweise weist das Beschichtungssystem, in den beschriebenen Formen, aufgrund der schwammartigen Struktur des Bindemittels, vor allem im Bereich der kritischen und überkritischen PVK eine gute Fixierung der Kupferartikel als auch der korrodierten (patinierten) Kupferanteile auf, was einen mechanischen Abtrag durch Witterungseinwirkungen erheblich reduziert.

[0028] Als Bindemittel kommen verschiedenste, handelsübliche Bindemittel in Betracht, insbesondere Kunstharz-Bindemittel. Es kann sich grundsätzlich um anorganische oder organische, um lösungsmittelfreie oder lösungsmittelhaltige, um lösungsmittelverdünnbare oder wasserverdünnbare Bindemittel handeln. Insbesondere kann zu einem jeweiligen Untergrund ein geeignetes Bindemittel gewählt werden.

[0029] Dem Bindemittel kann zudem ein Extender hinzugefügt werden, der mit dem Bindemittel vorzugweise gut homogenisiert ist.

[0030] Als Bindemittel kommen beispielsweise in Betracht: Abbinende Mörtel und Sulfate, sog. Asbestzemente, Natrium und Kalium-Wasserglas, Organosilikate, Polyurethane, Epoxid-Systeme, Chlorkautschuk, oxidativ trocknende Harze, ungesättigte Polyester, Thermoplaste, Polyisocxanat, Polyetherpolyol. Als Füllmittel oder Extender kommen beispielsweise in Betracht: Quarzmehl, Kaolin, Talk, natürliche Aluminium- und Magnesiumsilikathydroxide.

[0031] Im Nachfolgenden werden für bestimmte Einsatzzwecke beispielhaft Rezepturen und Arbeitgänge genannt:

1. Beschichtung von Bedachungsmaterial auf Bitumenbasis

[0032] 

Bindemittel:

lösemittelhaltiger Epoxidharz-Reaktionslack
- bei niedrigen Temperaturen reagierend feuchtigkeitshärtender 1K-PURLack, lösemittelhaltig.

[0033] Durch die Anwendung lösemittelhaltiger Bindemittel wird eine leichte Anlösung der Substratoberfläche erreicht. Hier bildet sich eine Mischzone Bindemittel-Bitumen aus, die eine gute Verklammerung des Bindemittels auf dem Substrat bedingt.

Rahmenrezepturen:

[0034] Epoxidharz-System, lösemittelhaltig, kalt härtend.

Harzkomponente:

[0035] 

Araldit 6071 (Ciba-Geigy)	38,5 Teile
Xylol	6,0 Teile
Isobutyl-Methyl-Keton	6,0 Teile
Ethandiol	1,0 Teile
Harnstoffharz (Laromine, BASF)	2,0 Teile
Füllmittel "Extender" (Quarzmehl, Bariumsulfat, Kaolin, Aluminium- u. Magnesiumsilikathydroxide, u.s.w.)	36,5 Teile

Härter:

[0036] 

Triethylentetramin	2,2 Teile
Xylol	9,0 Teile
Butanol-2	8,8 Teile
	20,0 Teile

Harz/Härter-Mischungsverhältnis

4,5 : 1

feuchtigkeitshärtendes 1K-Pur-System

Desmodur E -lösemittelhaltig (Bayer)	50 Teile
Füllmittel "Extender" -siehe Vorrezeptur-	40 Teile

[0037] Für die Beschichtung gewellter Substratoberflächen kann eine Thixotropierung beider Systeme mittels "Aerosil - Degussa" vorgenommen werden. Hierduch wird ein Ablaufen von den schrägen Flächen verhindert.

Arbeitsgang:

[0038] Bindemittel auf die Substratoberfläche auftragen (Rollen, Spritzen), Schichtstärke 100 - 150 µm.

[0039] Auftrag des Kupferpulvers über Feinsiebe - Flugstaubverfahren bis zum Erreichen einer fast trockenen Oberfläche.
Im Bereich der Oberfläche liegt eine deutlich überkritische PVK (Pigmentvolumenkonzentration) vor -guter Reaktionsgrund für die Patinierlösung-,
während im Grenzbereich Substrat-Beschichtung sowohl eine unterkritische PVK als eine Mischphase Bindemittel-Bitumen vorliegt.

[0040] Härtung bei Raumtemperatur oder leicht erhöhten Temperaturen bis ca. 60 °C. Die maximale Temperatur wird durch die thermischen Eigenschaften des Substrates begrenzt.

[0041] Absaugen -und Rückführung- eventuell nicht eingebundenen Kupfers.

Patinierung

[0042] 

2. Beschichtung von Formkörpern aus Beton, Stein u.a. anorganischen Materialien.

[0043] Einzelstücke; Studioarbeit durch Pinselauftrag.

Beschichtungsmasse:

[0044] 

Bindemittel:	Chlorkautschuk (Pergut S 20, 50 %ig in Toluol, Bayer)	70 Teile
Füllmittel: "Extender"	Quarzmehl, Kaolin, natürliche Aluminium-u. Magnesiumsilikathydroxide	55 Teile
Kupferpulver		55 Teile

[0045] Bei Bedarf durch Zugabe von Xylol auf Streichkonsistenz einstellen.

Arbeitsgang:

[0046] Objekt im Bedarfsfall reinigen und trocknen.

[0047] Auftrag einer 30 - 50 µm starken Grundierung auf Basis eines Chlorkautschuklackes mit unterkritischer PVK zur Verbesserung der Haftfestigkeit.

[0048] Trocknen der Grundierung (Abdampfen des Lösemittels).

[0049] Auftrag der Deckbeschichtung in einer Stärke von 100 - 150 µm, an exponierten Stellen ggf. auch stärker.

[0050] Trocknen der Beschichtung (Abdampfen des Lösemittels).

[0051] Auftrag der Patinierlösung.

[0052] Dieser Vorgang ist je nach gewünschtem Patinierungsgrad zu wiederholen.

Als Patinierlösungen kommen folgende Substanzen in Betracht:

[0053] 

Ammoniumchlorid	40 g/l
Kaliumtartrat	120 g/l
Natriumchlorid	160 g/l
Kupfernitrat	200 g/l

[0054] Die o.a. Lösung dient zur Erzeugung einer blau-grünen Patina.

Kupfernitrat in 50 ml Wasser demin. lösen, mit Ammoniak das Kupfer ausfällen und durch weitere Zugabe lösen,	25 g
Essigsäure 6 %ig zugeben	100 ml
Ammoniumchlorid zu der Lösung geben	100 g

[0055] Diese Lösung liefert dunkelgrüne (Pompejanisches Grün) Patina.

Ammoniumcarbamat	250 g/l
Ammoniumchlorid	205 g/l

[0056] Diese Lösung bringt bei abwechselnder Applikation mit Wasserstoffperoxid intensive helle Grünfärbung.

Ansprüche

1. Verfahren zur Veredelung des optischen Erscheinungsbildes der Oberfläche eines Gegenstandes, vorzugsweise einer Bedachung,
dadurch gekennzeichnet
daß die Oberfläche mit einer Lage eines der Oxidation ausgesetzte Kupferanteile enthaltenden Auftragsmittels versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferanteile vor dem Auftragen des Auftragsmittels auf die Oberfläche zur Erzielung einer patinagrünen Färbung voroxidiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Bindemittel auf die Oberfläche aufgetragen wird und anschließend die Oberfläche des Bindemittels mit den Kupferanteilen bestäubt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das mit einem Teil der Gesamtkupfermenge und evtl. Extendern versehene Bindemittel auf die Oberfläche des Substrates appliziert wird und anschließend die Beschichtungsoberfläche mit Kupfer bestäubt wird, so daß hier eine überkritische Pigment-Volumen-Konzentration (PVK) erreicht wird, oder daß das Beschichtungssystem als solches mit einer bereits überkritischen Pigment-Volumen-Konzentration auf das mit einem Haftgrund versehene Substrat aufgetragen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend das Bindemittel ausgehärtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein heißhärtendes Bindemittel verwendet wird, das nach dem Aushärten abgekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nicht eingebundene Kupferteile abgenommen, vorzugsweise abgesaugt, werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Patinierung der Kupferanteile durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Patinierung eine Patiniersubstanz, vorzugsweise eine Patinierlösung, verwendet wird.

10. Mittel zum Auftragen auf die Oberfläche eines Gegenstandes, vorzugsweise einer Bedachung, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
der Oxidation ausgesetzte Kupferanteile.

11. Mittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferanteile Bestandteile einer Kupferverbindung sind.

12. Mittel nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch ein Bindemittel, in das die Kupferanteile eingebunden sind.

13. Mittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Schwammstruktur aufweist.

14. Mittel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel im Bereich der oberen Zone der Beschichtung eine teils offenporige Schwammstruktur aufweist.

15. Mittel nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Kunstharz-Bindemittel ist.

16. Mittel nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel ein Extender zugefügt ist.

17. Mittel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Bindemittel und Extender homogenisiert sind.