MATERIAŁY MALARSKIE. Wiadomości zebrała Anna Szymańska-Węckowska

Transkrypt

1 MATERIAŁY MALARSKIE Wiadomości zebrała Anna Szymańska-Węckowska Materiały malarskie służą do ochrony i dekoracji powierzchni elementów budowlanych. Nałożenie ich cienkiej warstwy na podłoże powoduje, po upływie pewnego czasu, powstanie trwałej i ściśle przylegającej do powierzchni powłoki. Farby dzieli się ze względu na zawarte w nich składniki. Wyróżniamy zatem farby: mineralne wodne, olejne i z żywic syntetycznych, lakiery i emalie olejne oraz asfaltowe. Farby gotowe składają się z pigmentów, spoiwa zwanego często substancją błonotwórczą, cieczy upłynniającej oraz wypełniaczy. Stanowią one wyrób malarski kryjący o właściwościach dekoracyjno-ochronnych. Lakiery to żywice rozpuszczone w spirytusie, benzenie, terpentynie itp. Należą do wyrobów malarskich niekryjących, a uzyskana z nich powłoka cechuje się dużą gładkością, połyskiem oraz twardością. Emalie to lakiery z dodatkiem pigmentów i wypełniaczy. Są one wyrobem malarskim kryjącym i posiadają wysokie właściwości dekoracyjne. Substancja błonotwórcza spaja suche składniki ze sobą i z podłożem. W skład spoiw wchodzą: żywice alkidowe często są modyfikowane monomerami i kopolimerami w układach rozpuszczalnikowych oraz wodnorozpuszczalnych, udział tego typu substancji błonotwórczych w produkcji farb to około 50% tonażu całkowitej produkcji farb; żywice fenolowo-formaldehydowe stosowane w lakierach chemoodpornych oraz emaliach termoutwardzalnych i utwardzalnych z kwaśnym utwardzaczem; żywice mocznikowo-formaldehydowe i melaminowo-formaldehydowe często stosowane z alkidalami do lakierów do drewna; żywice winylowe PCW do wyrobów poliwinylowych chemoodpornych, POW w postaci dyspersji wodnych służy do produkcji farb ściennych; żywice akrylowe często stosowane do farb dyspersyjnych, cechuje je bezbarwność, odporność na światło i odporność chemiczna; chlorokauczuk proszek uzyskiwany przez chlorowanie kauczuku w czterochlorku węgla, w rozpuszczalnikach aromatycznych tworzy farby i lakiery o dużej odporności chemicznej; żywice epoksydowe to produkty reakcji bisfenolu A z epichlorohydryną, stosowane do emalii i lakierów chemoodpornych; żywice poliestrowe produkty reakcji bezwodnika ftalowego i maleinowego z glikolami, najczęściej stosowane są do lakierów do drewna, oligomeryczne poliestry nasycone o ciężarze cząsteczkowym około 700 stosuje się do farb o dużej zawartości suchej masy ; żywice poliuretanowe stosowane w lakierach i emaliach do drewna, metali i betonu; żywice sylikonowe otrzymywane są z prekursorów chlorosilanowych, które ulegają hydrolizie do odpowiednich silanoli, używane do produkcji farb i emalii do metalu oraz farb elewacyjnych, powłoki z tych materiałów cechuje odporność na temperaturę w przedziale C, a przy użyciu napełniaczy metalicznych ich odporność wzrasta do temperatury C; 1

2 klej kostny produkowany z rozdrobnionych kości zwierzęcych zalanych kwasem solnym i zobojętnionych mlekiem wapiennym; klej skórny uzyskiwany przez gotowanie aż do rozpłynięcia odpowiednio przygotowanych skór zwierzęcych; klej kazeinowy produkowany z kazeiny i wapna gaszonego z dodatkiem nafty, fluorku sodu i siarczanu miedzi; krochmal oraz estry i etery celulozy najpopularniejszy to azotan celulozy zwany nitrocelulozą, popularne są także: metylocelulozy, etylocelulozy i karboksymetyloceluloza, stosowane są często w farbach klejowych; pokost lniany otrzymywany jest przez ogrzewanie w temperaturze C pozbawionego białka oleju lnianego z dodatkiem sykatywy; polipokost lniany to olej lniany zagęszczony w benzynie w stosunku 2:1 z dodatkiem sykatyw; sykatywy to oleje stopione w temperaturze około 260 C z tlenkami np.: ołowiu, manganu, kobaltu, 5% ich dodatku do farb olejnych przyspiesza wysychanie powłoki; pokost syntetyczny to roztwór żywicy kalafoniowej w lotnych rozpuszczalnikach, może zawierać dodatek pokostu lnianego; szkło wodne potasowe to roztwór krzemianów potasu o gęstości pozornej 1,32 1,35 kg/dm 3, stosowane jest do farb krzemianowych. Pigmenty to zmielone substancje barwiące, które nadają powłokom odpowiedni kolor oraz krycie. Pigmenty dzieli się na organiczne i nieorganiczne (mineralne), a wśród nich rozróżnia się pigmenty naturalne oraz syntetyczne. Najczęściej stosowane pigmenty to: biel cynkowa ZnO, pigment mineralny sztuczny, nadaje powłoce barwę białą o dużej zdolności krycia i odporności na światło, stosowana do farb olejnych, emulsyjnych i klejowych; litopon ZnS + BaSO 4, pigment mineralny sztuczny, nadaje powłoce barwę białą o odcieniu niebieskawym, ma dużą zdolność krycia, jest mało odporny na światło, posiada średnią odporność na zasady, stosowany jest do farb olejnych, emulsyjnych oraz klejowych; biel barytowa pigment mineralny naturalny, nadaje powłoce barwę białą, ma małą zdolność krycia, dużą odporność na światło oraz chemikalia, stosowany jest w farbach olejnych, emulsyjnych i klejowych; biel tytanowa TiO 2, pigment mineralny syntetyczny, nadaje powłoce barwę białą o dużej zdolności krycia i odporności na czynniki chemiczne, dwutlenek tytanu o rozmiarach cząstek 5-50 nm jest transparentny, ale absorbuje promieniowanie ultrafioletowe i posiada zdolności fotokatalityczne, poprawia odporność powłoki na warunki atmosferyczne, po nałożeniu na płatki miki warstw nanodwutlenku tytanu uzyskuje się pigmenty perliste, natomiast po zmieszaniu TiO 2 o rozmiarach nano z pigmentem metalicznym uzyskuje się powłokę z tzw. efektem zamrożenia, która zmienia odcień barwy w zależności od konta obserwacji; glinka biała odmiana glinokrzemianu z domieszką CaCO 3 i MgCO 3 o bardzo małej zdolności krycia, jest pigmentem mineralnym naturalnym, nadaje powłoce barwę białą o dużej odporności na światło i zasady, stosowana do farb klejowych, krzemianowych i emulsyjnych; 2

3 wapno gaszone Ca(OH) 2, nadaje powłoce barwę białą o bardzo dużej odporności na światło oraz zasady, stosowane do farb klejowych, kazeinowych i wapiennych; czerwień żelazowa Fe 2 O 3, nadaje powłoce barwę czerwoną o odcieniu ceglastym do brązowego, jest pigmentem mineralnym naturalnym o dużej zdolności krycia i dużej odporności na światło oraz chemicznej - szczególnie na zasady, stosowana jest do farb olejnych, klejowych, kazeinowych, krzemianowych, emulsyjnych i wapiennych; minia ołowiowa PbO 2 2PbO, jest barwnikiem mineralnym sztucznym, który nadaje powłoce barwę czerwoną o odcieniu pomarańczowym, ma bardzo dużą zdolność krycia, ale średnią odporność na światło, a także bardzo dużą odporność na czynniki atmosferyczne, stosowana jest do olejów i kitów, farb olejnych, klejowych i kazeinowych; czerwień litolowa nadaje powłoce barwę jasnoczerwoną, jest pigmentem organicznym sztucznym o dużej zdolności krycia i odporności na światło oraz bardzo dużej odporności na czynniki atmosferyczne, stosowana jest do farb krzemianowych; jodek rtęci HgI 2, nadaje powłoce barwę czerwoną o odcieniu szkarłatnym, ma dużą zdolność krycia, ale żółknie pod wpływem światła, odporny jest na działanie zasad, stosuje się go do farb olejnych, klejowych oraz wapiennych; ochra (ugier) naturalny glinokrzemian zabarwiony tlenkami żelaza i manganu, nadaje powłoce barwę żółtą z odcieniem od jasnego do ciemnobrązowego, ma małą zdolność krycia, ale dużą odporność na działanie światła oraz zasad, stosowana jest do farb olejnych, emulsyjnych, klejowych i wapiennych; żółcień cynkowa ZnCrO 4, jest pigmentem mineralnym sztucznym, nadającym powłokom barwę jasnożółtą, ma średnią zdolność krycia, ale dużą odporność na światło, stosowana jest w farbach olejnych, emulsyjnych, klejowych oraz wapiennych; żółcień żelazowa Fe 2 O 3 nh 2 O, nadaje powłoce barwę od jasnożółtej do brunatnej, jest pigmentem mineralnym sztucznym o dużej zdolności krycia i dużej odporności na działanie światła, czynników atmosferycznych i zasad, stosowana jest w farbach olejnych, klejowych, krzemianowych i emulsyjnych; żółcień chromowa PbCrO 4, ma odcień od cytrynowego do pomarańczowoczerwonego, jest pigmentem mineralnym sztucznym o dużej zdolności krycia, ale jednocześnie jest mało odporna i bardzo trująca, stosowana do farb olejnych, emulsyjnych i klejowych; ultramaryna to stopione razem kaolin, kwarc, siarka i węgiel, nadaje powłoce barwę niebieską, ma dużą zdolność krycia oraz dużą odporność na działanie czynników atmosferycznych, światła i zasad, jest pigmentem mineralnym sztucznym stosowanym do farb olejnych, emulsyjnych, wapiennych, klejowych, kazeinowych i krzemianowych; błękit paryski Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3, nadaje powłoce barwę niebieską o odcieniu od szafirowego do granatowego, ma dużą zdolność krycia i odporność na czynniki atmosferyczne, natomiast słabą odporność na działanie światła, stosowany jest w farbach olejnych, emulsyjnych, wapiennych, klejowych, kazeinowych oraz krzemianowych; zieleń chromowa Cr 2 O 3, nadaje powłoce kolor od jaskrawozielonego do ciemnozielonego, ma dużą zdolność krycia i odporność na działanie zasad, jest pigmentem sztucznym średnio odpornym na działanie światła, stosuje się ją w farbach olejnych, emulsyjnych i krzemianowych; 3

4 zieleń cynkowa nadaje powłoce barwę zieloną o dużej zdolności krycia, jest bardzo odporna na działanie czynników atmosferycznych, ale ma średnią odporność na działanie światła, stosowana jest do farb klejowych, wapiennych i kazeinowych; czerń grafitowa jest pigmentem mineralnym naturalnym, nadaje powłoce odcień szary o dużej zdolności krycia, a także o dużej odporności na działanie światła, czynników atmosferycznych i chemicznych, stosuje się ja w farbach olejnych, emulsyjnych i klejowych; sadza nadaje powłoce barwę czarną, jest pigmentem organicznym sztucznym o dużej zdolności krycia i dużej odporności na działanie światła, czynników atmosferycznych oraz chemicznych, stosuje się ja w farbach olejnych, emulsyjnych, klejowych, wapiennych, kazeinowych i krzemianowych; umbra palona glinokrzemian zabarwiony związkami żelaza i manganu, nadaje powłoce barwę brunatną o odcieniu od zielonkawego do czerwonego, jest pigmentem mineralnym naturalnym o dużej zdolności krycia i dużej odporności na działanie czynników atmosferycznych, jest bardzo odporna na działanie światła i zasad, stosuje się ją w farbach olejnych, emulsyjnych, klejowych, wapiennych, kazeinowych i krzemianowych. Do nadawania barwy farbom olejnym i syntetycznym można stosować pasty pigmentowe, których dodaje się w ilości 2-10%. Wymieniony wyżej podział pigmentów, to podział tradycyjny. Pigmenty można również podzielić na: jednowymiarowe, czyli absorpcyjne, do którego zaliczają się tradycyjne pigmenty organiczne i nieorganiczne; dwuwymiarowe, czyli metaliczne, które stanowią drobiny metali lub ich stopów o odpowiednim kształcie drobin, bardzo często wykorzystywane jest tutaj aluminium, które imituje srebro, lub mosiądz imitujący złoto; trójwymiarowe, czyli perłowe, uzyskuje się je w sposób opisany przy bieli tytanowej, czyli poprzez nakładanie na mikę warstwy tlenku metalu o rozmiarach nano: tlenek żelaza na mice powoduje powstanie powłoki perłowej o barwie od brązowej, przez miedzianą, do czerwonej, dwutlenek tytanu na mice daje pigment perłowy o barwie od srebrnej, przez żółtą, czerwoną, niebieską, do zielonej, przy czym barwa zależy od grubości naniesionej warstwy tlenku metalu. Substancje upłynniające stosowane są w celu uzyskania odpowiedniej lepkości roboczej farby. Używane są tutaj rozcieńczalniki i rozpuszczalniki o odpowiedniej lotności. Woda rozprasza polimerową substancję błonotwórczą w farbach dyspersyjnych. Do farb olejnych jako substancje upłynniające stosowane są: benzyna lakiernicza i terpentyna. Do wyrobów lakierniczych alkidowych, chlorokauczukowych, poliwinylowych, nitrocelulozowych stosuje się często rozpuszczalniki aromatyczne: ksylen, toluen, solwentnafta. Wyroby z żywic chemoutwardzalnych rozcieńcza się alkoholem etylowym, metylowym, butylowym itp. Do lakierów i emalii poliestrowych, epoksydowych i poliuretanowych używa się estrów i ketonów: aceton, octan etylu, butylu, amylu itp. Wypełniacze nadają farbom ostateczne cechy użytkowe oraz specjalne właściwości, jak ognioodporność czy tiksotropowość. Drobne i o małej gęstości wypełniacze pełnią rolę stabilizatora pigmentu. Do najczęściej stosowanych wypełniaczy należą: mączka wapienna, mączka krzemionkowa, talk, kaolin, bentonit, glinka biała (ton), kreda, gips. Często w skład farb wchodzą również dodatki modyfikujące. Mają one na celu uzyskanie różnych właściwości dodatkowych powłoki malarskiej. Dodatkami takimi są: substancje zmiękczające, bakteriochronne, grzybobójcze, przeciwporostowe i wiele innych. 4

5 Każdy ze składników farby wpływa nie tylko na właściwości samej farby, ale również na właściwości uzyskiwanej z niej powłoki. Konsystencja, lepkość, rozlewność, zwilżalność podłoża, przyczepność i czas schnięcia zależą przede wszystkim od spoiwa. Zdolność krycia czy pasywacja podłoża zależą od ilości oraz rodzaju pigmentów i wypełniaczy. Trwałość zabezpieczenia zależy głównie od spoiwa i pigmentu. Niniejsze opracowanie zawiera jedynie ogólne informacje dotyczące składu wyrobów malarskich. Ze względu na dużą złożoność, zróżnicowanie składu i właściwości, opracowanie to nie zawiera klasyfikacji tych materiałów. Literatura: 1. Rynek Chemiczny 1/2008, artykuł pt.: Kierunki rozwoju lakierowanych powłok antykorozyjnych, J. Kobus; 2. Rynek Chemiczny 11/2006, artykuł pt.: Nanocząstki nowe zastosowanie dwutlenku tytanu, W. Dąbrowski; 3. Rynek Chemiczny 7-8/2006, artykuł pt.: Więcej niż kolor, A. Musielak; 4. Materiały budowlane. Tworzywa sztuczne, E. Osiecka, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005; 5. Materiały budowlane, E. Szymański, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne S.A., Warszawa 2003 ; 6. Chemia polimerów. Tom II, praca zbiorowa pod redakcją Z. Florjańczyka i S. Penczka, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002; 7. Powłoki ochronne, praca zbiorowa pod redakcją S. Tkaczyka, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997; 8. Materiały budowlane, E. Szymański, Z. Wrześniowski, Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Zawodowego, Bytom