Historische Metallobjekte 4

Folge 4: Die Schutzfunktion der Patina, die besonderen Eigenschaften von Kupfer sowie geeignete Schutzmaßnahmen.

Zu allen Zeiten hat Kupfer in der Metallgestaltung eine bedeutende Rolle gespielt. Kupfer bildet bei Raumtemperatur unter atmosphärischem Sauerstoff zuerst einmal rotes Kupfer(I)-oxid, das danach in das stabilere braun-schwarze Kupfer(II)-oxid übergeht. So ergibt sich im Innenraum die typische Kupferfarbe von rötlich hellbraun bis dunkelbraun, je nach Umgebungsbedingungen sowie Alter des Metalls.

Diese braune Patina entsteht anfangs auch an nicht verunreinigter Luft in freier Atmosphäre. Bei Bewitterung bricht sie auf und es kommt zum direkten Kontakt zwischen metallischem Kupfer und der Luftfeuchtigkeit. In der Folge entwickelt sich die bekannte grüne Kupferpatina, die im Idealfall aus basischem Kupferkarbonat, aber auch aus anderen Kupfersalzen bestehen kann.

Die Patina

In verunreinigter Stadtatmosphäre und unter dem Einfluss von saurem Regen werden die patinabildenden Vorgänge gestört und zeitlich verzögert. Aus eigenen Beobachtungen lässt sich feststellen, dass es in letzter Zeit weniger als 20 Jahre gedauert hat, bis sich die dunkle Farbe der Kupferoberfläche allmählich in eine grüne Gesamtmineralisierung umwandelt. (Das gilt allerdings nicht in totalen Regenschattenbereichen ohne Reini-gung der Metalloberfläche.)

Detailansicht einer Bronzefigur von 1866 in Dresden mit Verwitterungsmuster.

Hat sich die natürliche grüne Patina einmal gebildet, so besitzt sie nicht nur einen ästhetischen Eigenwert, sie kann – je nach Umgebungsbedingungen – auch vor weiterer Abtragskorrosion schützen. Ein bekanntes Beispiel ist die Freiheitsstatue von New York: Zwar musste nach 100 Jahren Standzeit in Küstenatmosphäre das innere Eisenskelett der Freiheitsstatue vollständig gegen ein neues – aus mit Teflon beschichtetem Edelstahl – ausgetauscht werden, die geformten Kupferschalen der Kolossalstatue dagegen, halb so dick wie eine Dollar-Münze, sind mit ihrer Patina unversehrt geblieben. Derartige Oberflächen besitzen keinen metallischen Charakter mehr.

Wenn die Mineralisation relativ homogene, mehr oder minder glänzende, glasige oder glatte grüne bzw. blaugrüne Patinen ausbildet, können diese von malerischer Vielfalt sein. So heißt es schon richtig im großen Malerhandbuch von Carl Koch: „Kupfer wird durch den Ansatz von Patina geschützt. An besseren monumentalen Bauwerken vermag die Patina einen vornehmeren Eindruck hervorrufen als ein Farbauftrag.” Nach denkmalpflegerischem und restauratorischem Verständnis gehört die materialeigen aufgewachsene Schicht zum gewachsenen Bestand des Objekts und darf nicht entfernt werden. In diesem Zusammenhang wird der Begriff „Grünspan” oft falsch angewendet: Zutreffend ist diese Bezeichnung nur für Kupferacetat, welches sich an grün angelaufenen kupfernen Kochgefäßen bildet.

Zur Wiederherstellung des Eindrucks einer historischen Dacheindeckung wurde dieses Dach mit neuem Kupferblech – künstlich patiniert – gedeckt.

Kupferlegierungen

Diese Prozesse verlaufen bei den Kupferlegierungen langsamer und gestalten sich durch die Anwesenheit der unedleren Legierungsbestandteile komplizierter. Die Patinabildung wird von den unterschiedlichen Anteilen an Zink, Zinn, Blei oder Arsen beeinflusst. Auch lokale Einflüsse und objektspezifische Verhältnisse prägen Ausdehnung und Farbe der sich bildenden Patinen. Liegt keine regelmäßige glatte Oberflächenform vor, kommt es an Stellen, an denen der Regen abläuft, zu den ersten grünen Streifen und Flächen neben den vorerst verbleibenden schwarzen Partien.

Diese stammen von Schmutzanhaftungen an den vorerst noch festen, gealterten Konservierungsschichten wie Wachs- oder Harzmischungen, die wiederum eine gewünschte gänzliche Patinierung vorerst verhindern. Besonders unter Rußflocken oder bei Anreicherung von Legierungselementen an der Metalloberfläche kann es zu lochfraßähnlicher Korrosion kommen.

Dieses getriebene Kupferblech besitzt die bräunliche Färbung einer oxidierten Oberfläche im Innenraum (Museumsexponat).

Einhergehend mit der zunehmenden Industrialisierung in den wachsenden Großstädten brachte ein solch unbefriedigendes Aussehen bronzener Bildwerke im öffentlichen Raum schon in den 1860er-Jahren eine Berliner Patinakommission auf den Plan, die sich mit den verschiedensten Schadensbildern von Außenbronzen beschäftigte. Die Bemühungen um den Erhalt einzigartiger Kunstwerke hat auch in der Bundesrepublik Deutschland in den 1970er-Jahren zu mehreren Forschungsvorhaben zum Thema Bronzekorrosion und Bronzekonservierung geführt. Dabei wurden die Schadensverläufe ermittelt und materialschonend anzuwendende Reinigungs- und Freilegungsmethoden erprobt. Außerdem wurden akzeptable, farblose Konservierungsmaterialien gesucht – die unbedingt reversibel sein müssen –, um eine einfache Abnahme nach Veränderung, Verbrauch bzw. der zu erwartenden relativ schnellen Abwitterung solcher Materialien zu gewährleisten.

Diese denkmalpflegerischen Forderungen konnten vornehmlich unterschiedlichste Wachsarten erfüllen, die in den Bronzebildgießereien zur Endbehandlung (Erstkonservierung) von neuen Objekten früher wie heute Anwendung finden, um einen geschliffenen oder ziselierten anfänglichen Metallglanzbei der Aufstellung im Freien zu garantieren (früher mit Bienen- und Paraffinwachsen einschließlich Harzzusätzen).

Die metallische Bronzeoberfläche der Gruppenplastik in Hannover – kupferbraun oxidiert – erhielt eine transparente Konservierungsschicht.

Heißwachskonservierung

Um Haltbarkeiten von wenigstens vier bis sechs Jahren zu erreichen, kommen heute bei der Restaurierung von historischen Bronzeskulpturen abschließende Heißwachskonservierungen mit modernen mikrokristallinen Wachsen aus der Erdöldestillation zum Einsatz. Die unterschiedlichen Sorten mit Schmelzpunkten von 65 bis 95 °C gewährleisten nach der Applikation auf vorgewärmter Oberfläche und einer sektionsweisen Wärmenachbehandlung einen mattschimmernden harten Glanzder mineralischen Oberfläche. Mit der physikalischen Verdünnung des Konservierungsmaterials verbindet sich ein sicheres, verfüllendes Eindringen in die mineralische Oberflächenstruktur. In Ergänzung dazu stellt die abschließend glanzesteuerte Politur des erkalteten Wachsauftrags mehr eine verdichtende Imprägnierung dar als eine – nicht gewünschte – visuell wahrnehmbare Deckschicht.

Diese bronzene Gruppenplastik von 1911 in Dresden wurde nach aufwendiger Reinigung und Patinafreilegung mit Heißwachs konserviert. Den Vorzustand kann man an der Plastik im Hintergrund erkennen.

In den vergangenen Jahren wurden auch Schutzlacke auf Polyurethan- oder Acrylharzbasis an hauptsächlich zeitgenössischen Skulpturen verwendet, die Haltbarkeiten von zehn bis 15 Jahren verwirklicht haben, aber dann nur mit hohem Aufwand wieder entfernt werden konnten. Ein bekanntes Beispiel dafür sind die in Bonn stehenden „Two forms” von Henry Moore, dessen Metallgestaltungen vielleicht auch deshalb gefallen, weil der Künstler nicht nur die Form, sondern bei der letzten Restaurierung auch die metallische Oxidfarbe mit bestimmt hat und mittels neu applizierter Klarlack-Konservierung erhalten lässt. Sollen aus gestalterischen Gründen Kupfer oder Bronzen teilweise farbig lackiert werden, eignen sich die Zinkhaft-Farben mit dem Hinweis „auch für NE-Metalle”, zwei- bis dreifach aufgetragen. Diese Technologie kann auch mit einem gelben Decklack als komplette Vorbereitung für Ölvergoldungen angewendet werden.

Messing

Metallgestaltungen aus Messing, der „goldfarbenen Legierung”, sind früher wie heute gelegentlich als Fassadenschmuck, als Funktionselemente an Türen und Fenstern oder auch als Dekorationsobjekte im Innenraum anzutreffen. Je nach Anteil der Legierungselemente Kupfer und Zink wird in Rotmessing, Gelbmessing oder Weißmessing unterschieden. Unlackierte Objekte laufen im Außenraum relativ schnell an, werden unter Oxidbildung bräunlich, die Oberflächen von transparent konservierten Metallgestaltungen verschwärzen nach einer längeren Standzeit durch Alterung und Verschmutzung der Klarlackschichten. Als frühere klare Schutzbeschichtung werden Schellack oder Nitrolacke genannt (beide nicht lange witterungsbeständig), denen zur Verstärkung des Goldtons Farbstoffe wie Gummigutt, Gelbwurz oder auch Acaroid beigesetzt wurden.

Auch die Messingobjekte im Außenbereich verlangen eine aufmerksame Pflege, da alle farblosen Konservierungen ein nur mittelfristig befriedigendes Schutzvermögen gewährleisten können. Am besten eignen sich heute Klarlacke auf Acrylbasis, lösungsmittelgelöst, wie z.B. speziell für Messing der Metallschutzlack „Pantarol-A” (www.edelweiss-industrielacke.de).

Bei diesem gedrückten Messing- Blechornament ist der Klarlack teilverwittert.

Historische Messingqualitäten mit einem Zinkgehalt von mehr als 15 bis 20 Prozent unterliegen dem Phänomen der lokalen Entzinkung als selektive Korrosion, wobei an der Oberfläche weiche Kupferpartien austreten. Diese tritt bevorzugt in Verbindung mit „weichem Wasser” auf. Dazu zählt auch Kondenswasser, welches als Langzeitreaktion durch aufgeweitete Porenstrukturen von Altanstrichen bis zur Messingoberfläche durchdringt, was schließlich zu feinsten Rissbildungen führt. Im Restaurierungsfall sind hier speziell dichte Konservierungsschichten anzuwenden, wenn das Objekt im Freien verbleiben soll. Eine materialsichtige Präsentation ist hier aus konservatorischen Gründen nicht mehr möglich, da eine weitere Bewitterung das Objekt gänzlich zerstören würde.

An besseren monumentalen Bauwerken vermag die Patina einen vornehmeren Eindruck hervorrufen als ein Farbauftrag.

Die Herkulesstatue in Kassel aus historischem Kupfer (1717) zeigt eine feste Naturpatina.