JAK EWOLUUJE POWIERZCHNIA MIEDZI I JEJ STOPÓW
1
WSTĘP Miedź ma długą tradycję jako materiał stosowany w budownictwie i wzornictwie. Od stuleci jest używana do krycia dachów, a od kilku dekad znajduje zastosowanie w różnych konstrukcjach zewnętrznych, jak np. elewacje, okładziny, rynny i rury spustowe. W ostatnich latach wśród architektów i projektantów wzrosło zainteresowanie stosowaniem miedzi i jej stopów ze względu na ich korzystne właściwości środowiskowe. Wzrost użycia metali w projektowaniu elementów zewnętrznych wywołał zainteresowanie zachowaniem się metali w interakcji ze środowiskiem. W związku z tym, europejski przemysł miedziowy zainwestował w badania mające na celu wyjaśnienie w jaki sposób wygląd materiałów na bazie miedzi zmienia się pod wpływem różnorodnych warunków. Zainicjowano także szereg innych programów badawczych dotyczących środowiska i zrównoważonego charakteru tych materiałów. Wszystkie wyniki pokazują, że miedź jest zrównoważonym, długotrwałym materiałem, który nie ma szkodliwego wpływu na środowisko. Niniejsza broszura podsumowuje najnowsze badania na temat wyglądu powierzchni, jak również ewolucji powierzchni miedzi i jej stopów instalowanych na budynkach w różnych lokalizacjach w całej Europie.
ŚWIADECTWA HISTORYCZNE
1
Ten czerwony metal jest częścią historii ludzkości i towarzyszy jej niezawodnie od czasów epoki brązu. Naukowcy uważają, że dach Partenonu na Akropolu w starożytnej Grecji (447 – 432 p.n.e.) był zbudowany z małych arkuszy blach z miedzi/brązu, a drzwi prowadzące do zachodniej celli były wzmocnione sztabami z brązu, natomiast wschodnie drzwi prawdopodobnie były w całości wykonane z brązu. W części Europy miedź już w XVI wieku była uważana za najlepszy materiał na pokrycia dachowe. Król Szwecji, Jan III Waza (1568-1592) zapragnął pokryć miedzią swój zamek „Trzy Korony” w Sztokholmie.
MIEDŹ W NOWOCZESNEJ ARCHITEKTURZE Fot. 1: Naturalnie patynowana powierzchnia Audytorium Uniwersytetu Technicznego w Espoo, w Finlandii (zbudowane: 1949–66), architekt: Alvar Aalto. Pokryta miedzią, przypominająca amfiteatr, struktura mieści główne audytoria, podczas gdy przestrzeń zewnętrzna może być wykorzystywana do rekreacji i innych rodzajów aktywności. Fot. 2: Spatynowana działaniem czynników atmosferycznych fasada centrum konferencyjnego Dipoli w Espoo, w Finlandii, zaprojektowanego przez architektów Reima i Raili Pietilä i ukończonego w 1966 r. Budynek jest znakomitym przykładem architektury organicznej, wykorzystującym materiały czerpane z fińskiej przyrody, jak sosnowe drewno, miedź i naturalne głazy. Fot. 3: „Metso” Biblioteka Miejska w Tampere, projekt architektów Reima i Pietilä, otwarta w roku 1986. Fot. 4, 5: Muzeum sztuki De Young w San Francisco, zaprojektowane przez architektów Herzog & de Meuron, otwarte 15 października 2005 r. Wytłoczenia i perforacje powierzchni mają przypominać nam światło sączące się przez wierzchołki drzew. W ten sposób, zewnętrzna okładzina budynku, niczym dzieło abstrakcyjnej sztuki, współbrzmi z krajobrazem i wspaniałym drzewostanem otaczającego parku Golden Gate. Fotografia 4 została wykonana w lutym 2006 r, fotografia 5 w lutym 2015 r. Aby obejrzeć przykłady zastosowań miedzi w architekturze, autorstwa m.in. architektów Foster+Partners i Renzo Piano, odwiedź stronę copperconcept.org/pl 2
2
3
MIEDŹ I JEJ URZEKAJĄCE CECHY
4
5
•
Długotrwałość Trwałość pokryć wynosi często 200 lat lub więcej, spotyka się kryte miedzią dachy, które mają blisko 350 lat.
•
Zdolność do odkształceń plastycznych Miedź może być z łatwością kształtowana mechanicznie lub ręcznie, na miejscu budowy lub w warsztacie, umożliwiając dostosowanie do praktycznie każdego trójwymiarowego kształtu, w tym skomplikowanych krzywizn i detali.
•
Nie wymagająca konserwacji Miedziany dach lub elewacja nie wymaga szczególnej konserwacji.
•
Odporna na działanie temperatury i warunków atmosferycznych Oznacza to bardzo długi okres użytkowania. Miedź doskonale nadaje się do stosowania w zimnym klimacie i miejscach o dużej rozpiętości zmian temperatury, a także nie pęka przy obróbce i formowaniu.
•
Naturalne piękno i zmienność powierzchni Dostępna w wielu odcieniach barw – od naturalnej pomarańczowo-czerwonej do brązowej i zielonej, a także w wielu odmianach ożywionych powierzchni.
•
Trwała i odporna, bezpieczna pod względem pożarowym Miedź nie zmienia swoich właściwości z upływem czasu, jest odporna na światło słoneczne, promieniowanie UV, wodę, wilgoć i jest niepalna.
•
Jest w 100% przetwarzalna i może być wielokrotnie przetwarzana bez utraty swoich właściwości Sprzyja ochronie zasobów naturalnych i zachowuje swoją wartość.
•
Niezbędna dla wszystkich form życia Miedź jest pierwiastkiem naturalnie występującym w skorupie ziemskiej. Jest potrzebna do właściwego funkcjonowania każdej formy życia.
•
Miedź charakteryzuje się niską wbudowaną emisją CO2 ... Przemysł miedziowy zajmuje czołową pozycję wśród gałęzi przemysłu zaangażowanych w redukcję oddziaływania swojej działalności na środowisko. w celu uzyskania dalszych informacji na temat cyklu życia, proszę odwiedzić www.copper-life-cycle.org. Okładka: Hof, Niemcy, Centrum Radioterapii Architekt: hiendl_schineis architekten Rodzaj materiału: Miedź Rok ukończenia: 2012 Fotografie: © Foto Eckhart Matthäus/www.em-foto.de Zdjęcia wykonane 10.2011 i 04.2017 (powierzchnia naturalnie spatynowana) 3
KOLOR I PATYNA Tworzenie naturalnej patyny jest jedną z unikalnych cech miedzi: miedź, wystawiona na działanie czynników atmosferycznych, tworzy z czasem warstwę ochronnej patyny, która czyni ją odporną na wpływy atmosferyczne i trwałą na wiele pokoleń. Zmiany są stopniowe i niezupełnie przewidywalne – podobnie jak pogoda, która z kolei jest czynnikiem odpowiadającym za ciągłe przemiany miedzi. Skład chemiczny i ochronne właściwości patyny są zdeterminowane głównie przez koncentrację dominujących zanieczyszczeń w powietrzu i warunki środowiskowe. Oddziaływanie patyny z lokalnymi warunkami atmosferycznymi określa wygląd powierzchni oraz to, jak zmienia się ona z upływem czasu.
Aby zobaczyć więcej przykładów, ukazujących w jaki sposób budynki pokryte miedzią i jej stopami zmieniają swój wygląd z upływem czasu, przejdź do ewolucjamiedzi.copperconcept.org
Fot. 6, 7: Dabas, Węgry, Hala targowa Architekt: Kiss Járomi Építésziroda Rodzaj materiału: Miedź Rok ukończenia: 2011 Fotografie: ECI Fotografie wykonane 05.2011 i 11.2016 (powierzchnia naturalnie spatynowana) 4
TYPOWY PRZEBIEG ZMIAN WYGLĄDU POWIERZCHNI MIEDZI I STOPÓW MIEDZI STOSOWNYCH W ARCHITEKTURZE • Miedź
W ciągu kilku dni ekspozycji na warunki atmosferyczne, powierzchnia zaczyna utleniać się, zmieniając barwę na kasztanowo brązową, która w przeciągu kilku lat stopniowo ciemnieje, a później może przyjąć postać typowej, zielonej patyny.
• Mosiądz
Stop miedzi i cynku. Powierzchnia, najpierw lśniąca, zmienia się stopniowo: od początkowego zmatowienia do zielonkawo-brązowej, która następnie przybiera barwę szarobrązową, a później przechodzi w ciemny brąz/ antracyt. Powierzchnie nachylone mogą pokrywać się patyną podobną do powstającej na czystej miedzi, lecz wyraźnie odróżnialną.
• Brąz
Stop miedzi i cyny. Początkowo ciepła, czerwonawobrązowa powierzchnia zmienia się w charakterystyczny sposób pod wpływem czynników atmosferycznych. Brązowa oksydacja, o brązowo-szarym odcieniu, jest typowa dla tego stopu; materiał następnie stopniowo zmienia barwę poprzez ciemnobrązową na antracytową – późniejsza patyna tworzy się znacznie wolniej niż na czystej miedzi.
• Złoty stop miedzi
Materiał w kolorze złota jest stopem miedzi z aluminium i cynkiem, jest bardzo stabilny i przez długi czas zachowuje złoty odcień. W oddziaływaniu ze środowiskiem zachowuje się odmiennie od czystej miedzi, ponieważ posiada cienką warstwę ochronną tlenku powstającą w produkcji, zawierającą wszystkie trzy pierwiastki stopowe. Dzięki temu powierzchnia zachowuje swój złoty kolor bez ograniczenia w czasie i tylko traci nieco ze swego blasku w miarę pogrubiania się warstwy tlenku pod wpływem czynników zewnętrznych, przybierając matowo-złoty wygląd.
6, 7
Zdjęcie: Edgar Stouvenot - AvantagesWeb
Zdjęcie: Edgar Stouvenot - AvantagesWeb
2017 Zdjęcie: Basalt Architecture architects / Sergio Grazzia
2013
2017
MIEDŹ PARYŻ FRANCJA
KONSERWATORIUM CLAUDE DEBUSSY’EGO Architekci:BasaltArchitecture Rok ukończenia budowy: 2013 copperconcept.org/pl/referencje/konserwatorium-claude-debussyego-paryz-francja
5
Zdjęcia: Esko Tuomisto
2015
MIEDŹ
2014
HELSINKI FINLANDIA
PAWILON MORSKI „MERIPAVILJONKI” Architekci: Arkkitehtitoimisto Freese Oy Rok ukończenia budowy: 2014 6
copperconcept.org/pl/referencje/pawilon-morski-meripaviljonki-helsinki-finlandia
Zdjęcie: ECI
2005
2003
2010
MIEDŹ
TURKU FINLAND Zdjęcie: Pyhä Henrik
KAPLICA ŚW. HENRYKA Architekci: Sanaksenaho Arkkitehdit Oy Rok ukończenia budowy: 2003 7
Zdjęcia: Christian Richters / KME
2014
2016
MOSIĄDZ AHRENSHOOP NIEMCY
MUZEUM SZTUKI Architekci: Staab Architekten Rok ukończenia budowy: 2013
8
copperconcept.org/pl/referencje/muzeum-sztuki-ahrenshoop-niemcy
Zdjęcia: Christine Andorfer
2016
2011
MOSIĄDZ
HARD AUSTRIA
HOTEL NAD JEZIOREM Architekci: FRÜHARCHITEKTURBÜRO ZT GMBH Rok ukończenia budowy: 2011
copperconcept.org/pl/referencje/hotel-nad-jeziorem-w-hard-austria
9
Zdjęcie: Rosangela Borgese
2017
MOSIĄDZ
2011
LONDYN WIELKA BRYTANIA
10 WEYMOUTH STREET Architekci: Make Rok ukończenia budowy: 2009
10
copperconcept.org/pl/referencje/10-weymouth-street-wielka-brytania
Zdjęcie: Rosangela Borgese
2017
2011
BRĄZ LONDYN WIELKA BRYTANIA
GRANARY BUILDING Architekci: Schmidt Hammer Lassen / Pollard Thomas Edwards Architects Rok ukończenia budowy: 2011
Zdjęcie: Tim Crocker copperconcept.org/pl/referencje/granary-building-londyn-uk
11
Zdjęcie: Edgar Stouvenot - AvantagesWeb
Zdjęcie: Patrick Miara
2010
2017
ZŁOTY STOP LES HERBIERS FRANCJA
TOUR DE ARTS DES HERBIERS Architekci: Forma 6, Nantes Rok ukończenia budowy: 2010 12
copperconcept.org/pl/referencje/tour-des-arts-des-herbiers-francja
Zdjęcie: Rosangela Borghese
2017
Zdjęcie: Rosangela Borghese
2017
Zdjęcie: Chris Hodson
2012
ZŁOTY STOP PERFOROWANY
LONDYN WIELKA BRYTANIA
DEPTFORD LOUNGE Architekci: Pollard Thomas Edwards Architects Rok ukończenia budowy: 2012
copperconcept.org/pl/referencje/deptford-lounge-londyn-wielka-brytania
13
BADANIA NAUKOWE Europejski przemysł miedziowy zainwestował w poznanie wpływu różnych warunków otoczenia na wygląd materiałów na bazie miedzi i wspiera prace badawcze prowadzone przez Królewski Instytut Technologiczny (KTH) w Sztokholmie na Wydziale Nauk o Powierzchni i Korozji. Obecnie prowadzone badania są długofalowym projektem, którego celem jest kompleksowe poznanie procesów korozji atmosferycznej miedzi i stopów na bazie miedzi stosowanych w budownictwie. Miedź i trzy stopy miedzi (mosiądz, brąz i złoty stop) były eksponowane nieosłonięte na czterech stanowiskach badawczych w Breście, we Francji umiejscowionych w różnych odległościach od linii brzegowej. Sposób w jaki tworzy się warstwa ochronnej patyny oraz jej grubość, mają znaczący wpływ na wygląd materiału. Wyniki badań potwierdziły, że stopień i szybkość zmian powierzchni zależą przede wszystkim od: • • • •
Aby uzyskać pełną informację na temat studium KTH pobierz “Surface appearance of copper-based materials at unsheltered marine conditions” ze strony copperconcept.org/publcations
jakości powietrza i warunków atmosferycznych: stężenie zanieczyszczeń w powietrzu, osadzanie się cząstek i przeważające warunki pogodowe mają znaczny wpływ na skład patyny, odległości od morza: materiały znajdujące się w miejscach narażonych na bryzgi wody morskiej szybko pokrywają się patyną w odcieniu zielonym, podczas gdy na materiałach umieszczonych w środowisku miejskim tworzy się patyna w odcieniu ciemnobrązowym, składu stopu, nachylenia i orientacje powierzchni.
Wybrane ilustracje pochodzące ze studium KTH, ukazują zmiany po sześciu miesiącach oraz po trzech i pięciu latach, zachodzące w wyglądzie powierzchni eksponowanych w różnych lokalizacjach, przy kątach nachylenia odpowiadających pokryciu dachu (45 stopni) i fasady (90 stopni), dla czterech różnych materiałów na bazie miedzi: naturalnej miedzi, mosiądzu, brązu i złotego stopu. Lokalizacje: • •
Morskie: Stanowisko St Anne, odległość od brzegu morskiego 25 m, środowisko o wysokim poziomie korozyjności Lądowe: Stanowisko Langonnet, odległość od brzegu morskiego 40 km, środowisko o umiarkowanym poziomie korozyjności
Ilustracje są zamieszczone wyłącznie w celach poglądowych i nie mogą być uważane za dokładne przedstawienie zmian koloru lub wyglądu we wszystkich sytuacjach i wszystkich przedziałach czasowych. Wszystkie fotografie na stronach 14-15 są objęte prawem autorskim na rzecz Królewskiego Instytutu Technologicznego (KTH), Wydział Nauk o Powierzchni i Korozji. e-mail: info@iowgroup.se witryna internetowa: www.kth.se/en/che/divisions/surfcorr 14
BLACHA MIEDZIANA, 45° POŁUDNIE (istotny dla dachów)
BLACHA MOSIĘŻNA, 90° POŁUDNIE (istotny dla fasad)
Nieeksponowane
Nieeksponowane
6 miesięcy
3 lata
5 lat
6 miesięcy
Morskie
Morskie
Lądowe
Lądowe
3 lata
BLACHA Z BRĄZU, 90° POŁUDNIE (istotny dla fasad)
BLACHA ZE ZŁOTEGO STOPU, 90° POŁUDNIE (istotny dla fasad)
Nieeksponowane
Nieeksponowane
6 miesięcy
3 lata
5 lat
6 miesięcy
Morskie
Morskie
Lądowe
Lądowe
3 lata
5 lat
5 lat
15
Aby zobaczyć więcej przykładów, ukazujących w jaki sposób budynki pokryte miedzią i jej stopami zmieniają swój wygląd z upływem czasu, przejdź do ewolucjamiedzi.copperconcept.org
16