Najstarszym obiektem w Polsce, na którym zachowało się miedziane pokrycie praktycznie w stanie nienaruszonym jest Kościół pod wezwaniem Najświętszego Serca Jezusowego w Żarach ( woj. Lubuskie ), który został zbudowany około roku 1750.

Polska dysponuje jednym z najbogatszych złóż miedziowych w Europie. Złoża te położone są na terenach Dolnego Śląska – największe skupisko znajduje się w rejonach Lubina. Występuje ona w stanie rodzimym, ale większość stanowią jednak jej rudy : chalkopiryt, bornit, malachit, kowelin i inne. Dzięki procesowi wytapiania rud – metoda pirametalurgiczna, a także dalszej obróbki w piecach płomieniowych, pozwalającej usunąć domieszki metali ( m. in. krzemian żelazawy ) uzyskuje się tzw. miedź czystą (99,96 – 99,98 % Cu).

Fot. Monika A. Tomaszewska
Fot. Monika A. Tomaszewska

Blachę miedzianą stosowaną w budownictwie otrzymuje się poprzez walcowanie na zimno materiału odtlenionego fosforem. Otrzymany produkt musi odpowiadać normom PN – 77/H – 82120 i EN – PN 1652 dla gatunku M2R ( taśma półtwarda z4, lub taśma miękka r ), bądź normom DIN 1787 dla gatunku SF – Cu ( jako taśma półtwarda F 24, lub miękka F 22 ). Głównymi parametrami jakie są wymagane od tego pokrycia dachowego są: wytrzymałość zmęczeniowa, wytrzymałość, odporność na korozję oraz odkształcalność.

Właściwości miedzi

Miedź jest metalem bardzo plastycznym, poddającym się łatwo wszelkim obróbkom, zarówno metodami na zimno jak i na gorąco. Najbardziej znaną budowlą, gdzie wykorzystano właściwości plastyczne miedzi jest Statua Wolności. Stalowy korpus został pokryty warstwą blachy miedzianej, odpowiednio ukształtowanej. Ukazuje to ogrom możliwości kształtowania materiału miedzianego.
Dzięki dużej przewodności elektrycznej ( 59,77 m/ (Ω*mm2) ) oraz dużej przewodności cieplnej ( 395 W/ (m*K) ) jest najlepszym materiałem do produkcji systemów odgromowych.

Tabela 1. Skład chemiczny stopów miedzi wg PN – 79/H – 92810 i PN – 77/H - 82120
Wysoka aktywność chemiczna miedzi sprawia iż wchodzi ona w reakcje ze związkami występującymi między innymi w atmosferze. Szkodliwie działają na nią chlorek żelaza, fluorek amonu, kwas siarkowy w wyższych temperaturach, a także spoiwa krzemianowe ( szkło wodne ),. Oddziaływanie ich z miedzią powoduje pojawianie się licznych plam oraz przyśpieszenie procesu patynowania. Szczególnie widoczne jest to na obszarach wielkomiejskich, nadmorskich czy też przemysłowych, a także w obszarach o wysokiej wilgotności względnej atmosfery ( powyżej 70% ).

Tabela 2. Porównanie właściwości miedzi z innymi materiałami budowlanymi
Tabela 3. Ubytki grubości materiału pod wpływem działania czynników atmosferycznych w µm / rok

Patyna

Obecność w atmosferze związków siarki powoduje, po połączeniu się ich z wilgocią atmosferyczną ( deszcz ), że na powierzchni miedzi wytwarza się niebiesko – zielona lub szaro – zielona warstwa patyny. W miarę powstawania patyny, wystawiony na działanie atmosfery metal zmienia barwę od gamy czerwieni poprzez brązy a na czarnym kończąc, na bazie której powstaje dopiero właściwa patyna. Minimalny okres czasu dla takiego procesu to około 12 miesięcy. Jednakże w klimacie suchym proces patynowania przebiegają wolniej i wydłuża się nawet do kilku lat.

Z uwagi na fakt, że patyna jest pożądanym środkiem ochronnym powierzchni miedzianych, chemicy znaleźli szereg rozwiązań, dzięki którym proces patynowania można przyśpieszyć m. in. metody natryskowe ( np chlorek amonowy, siarczan amonowy, chlorek miedziawy/kwas solny), metody elektrolityczne.

Tabela 4. Rodzaje patyny

Powłoki ochronne

Tak jak niektórzy inwestorzy życzą sobie na obiektach założenia blachy już spatynowanej, tak inni wolą, by pokrycie dachowe, lub jego elementy, zachowały swoja barwę, bądź też by nadać mu niepowtarzalny kolor.

Prace wykonane przez firmy dekarskie Daniela Balińskiego i Marcina Solarka z ŁodziPrace wykonane przez firmy dekarskie Daniela Balińskiego i Marcina Solarka z Łodzi
W tym właśnie celu stosuje się powłoki ochronne:
- przezroczyste – dla zachowania naturalnej barwy charakterystycznej dla miedzi;
Głównie wykorzystuje się właściwości hydrofobowe olejów (najczęściej parafinowy ) i wosków. Powłoka nałożona uniemożliwia stykanie się wilgoci z blachą, a co za tym idzie zatrzymuje proces patynacji. Ich powłokę należy nakładać okresowo – co trzy lata.

- nieprzezroczyste – dla nadania specyficznego koloru;
Do zastosowania nadają się emalie przemysłowe i alkilowe krzemowe. Przed malowaniem należy powierzchnię miedzi oczyścić z kurzu, tłuszczu, odcisków palców, a następnie zagruntować. Tak przygotowana powierzchnia nadaje się do malowania.

Oczyszczanie

Miedź jest długowiecznym materiałem ( żywotność nawet 300 lat ), wymaga zatem odpowiedniej konserwacji.

By usunąć osady znajdujące się na powierzchni pokrycia miedzianego ( np sadza, ptasie odchody ) stosuje się pod ciśnieniem 2 atmosfer proszek ze zmielonych łupin orzechów.
Usunięcie nieregularnej patyny jest możliwe poprzez przemycie powierzchni gąbką nasączoną wodnym roztworem kwasu azotowego, następnie ponowne przemycie tej samej powierzchni wodą, trzecia fazą jest przemywanie wodnym roztworem szczawianu amonowego. Końcowa faza polega na osuszaniu materiału za pomocą 96% alkoholu mineralnego ( spirytusu ) . Nałożenie dodatkowo wosku karnauba umożliwi jednolitą patynację.