TEMAT 9: MATERIAŁY MALARSKIE- SPOIWA, PIGMENTY, WYPEŁNIACZE,

TEMAT 9: MATERIAŁY MALARSKIE- SPOIWA, PIGMENTY, WYPEŁNIACZE, 1

Materiały malarskie służą do wykonywania powłok, które nadają elementom budowli estetyczny wygląd i zabezpieczają je przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi. Głównym materiałem malarskim jest farba, która składa się z: spoiwa, pigmentów, rozpuszczalników i rozcieńczalników, wypełniaczy, środków pomocniczych i uzupełniających. Oprócz farb, do wykonywania powłok malarskich stosuje się lakiery, politury i emalie, w skład których wchodzą te same składniki. Są to gotowe wyroby malarskie. 2

I. SPOIWA Spoiwo malarskie jest to substancja powłokotwórcza, która ma zdolność tworzenia na powierzchni podłoża cienkiej powłoki i nadaje jej podstawowe właściwości techniczno-użytkowe. Rozróżnia się następujące spoiwa: a) nieorganiczne wodorozcieńczalne: wapno gaszone, cementy, szkło wodne, b) organiczne wodorozcieńczalne: kleje pochodzenia roślinnego (skrobiowy, celulozowy) i zwierzęcego (glutynowy, kazeinowy), dyspersje tworzyw sztucznych, lateks kauczukowy, c) organiczne rozpuszczalnikowe: olejne, olejno-żywiczne, żywiczne naturalne i syntetyczne: żywice ftalowe, akrylowe, poliestrowe. 3

W zależności od rodzaju przemiany spoiwa w procesie przechodzenia ze stanu ciekłego w stan stały rozróżnia się spoiwa: - nieodwracalne : nie dające się ponownie rozpuścić we właściwym dla danego spoiwa rozpuszczalniku, np. spoiwa olejne, ftalowe, epoksydowe - odwracalne: podczas procesu schnięcia następuje fizyczne odparowanie rozpuszczalników i rozcieńczalników, bez zmiany struktury chemicznej spoiwa; spoiwo takie pod wpływem rozpuszczalnika może powrócić ponownie do stanu ciekłego, np. kleje roślinne, spoiwo poliwynylowe. 4

1. WODOROZCIEŃCZALNE SPOIWA MINERALNE WAPNO GASZONE- jako spoiwo malarskie stosuje się ciasto wapienne dołowane nie krócej niż 6 m-cy, rozrzedzone wodą do konsystencji świeżej śmietany. Farby wapienne powinny być stosowane na świeżych, alkaicznych tynkach i betonach. CEMENT- spoiwo hydrauliczne farb cementowych (zawiesina cementu portlandzkiego). Powłoki cementowe nie mogą szybko wysychać, do właściwego wiązania konieczna jest wilgoć. Najlepsze efekty są na świeżych mokrych i alkaicznych podłożach betonowych i tynkach. SZKŁO WODNE POTASOWE: powstaje w wyniku stopienia piasku kwarcowego i węglanu potasu. Jest to spoiwo farb krzemianowych nadających się do stosowania na podłożach mineralnych, drewnie i tkaninach, pełniąc funkcję powłok ognioodpornych. 5

2. SPOIWA DYSPERSYJNE Rozróżnia się dwie grupy spoiw dyspersyjnych: - EMULSJE: zawiesina płynnej substancji powłokotwórczej np. olej schnący na wodzie. - DYSPERSJE: zawiesina koloidalna drobniutkich cząsteczek substancji powłokotwórczej np. polimeru w postaci galaretowatej, w wodzie. Nazywa się je potocznie dyspersjami tworzyw sztucznych. 6

EMULSJE: rozróżnia się dwa rodzaje emulsji: O/W - olej w wodzie (np. mleko) rozcieńcza się wodą oraz W/O woda w oleju (np. masło) rozcieńcza się rozcieńczalnikami organicznymi. Substancjami powłokotwórczymi w emulsjach mogą być pokosty, stopy olejno-żywicze np. olejno-ftalowe, roztwory asfaltowe, chlorokauczukowe, nitrocelulozowe itp. Schnięcie spoiw emulsyjnych polega na odparowaniu wody i ewentualnie rozpuszczalników organicznych. Emulsje zawierające olej schną ponadto przez utlenianie się cząsteczek oleju. 7

DYSPERSJE TWORZYW SZTUCZNYCH: Zawiesina cząstek tworzywa sztucznego np. polioctanu winylu, żywic akrylowych w wodzie; Przykładem naturalnej dyspersji jest lateks kauczukowy. Dyspersje składają się z drobniutkich cząsteczek tworzywa sztucznego równomiernie rozproszonych w wodzie. Spoiwa dyspersyjne są cieczami barwy białej o konsystencji śmietanki. Rozcieńczają się dobrze wodą- są bezpieczne. Schnięcie polega na odparowaniu wody. Spoiwa dyspersyjne dobrze łączą się ze wszystkimi pigmentami, spoiwami dyspersyjnymi, klejowymi oraz mineralnymi (wapiennym i cementowym). Należy chronić je przez zamarznięciem ponieważ zawierają wodę. Stosuje się je do wyrobu farb, mas fakturujących, szpachlówek, roztworów gruntujących, klejów a także jako dodatek do zapraw. 8

3. SPOIWA OLEJNE Surowcami do produkcji są tłuste oleje pochodzenia roślinnego np. olej lniany, sojowy, tungowy, rycynowy lub zwierzęcego np. trany. POKOST NATURALNY LNIANY: Produkuje się poprzez rafinowanie oleju lnianego z dodatkiem sykatyw lub poprzez mieszanie na zimno oleju lnianego z roztworami sykatyw. Pokosty stanowią spoiwo farb olejnych oraz są używane w roztworach w rozcieńczalnikach organicznych do gruntowania podłoża (gruntownik pokostowy). OLEJE ZAGĘSZCZONE: do produkcji lakierów olejnych oraz farb olejnych w celu zwiększenia odporności na warunki atmosferyczne. POLIPOKOSTY: otrzymywane z polimeryzowanych olejów schnących z dodatkiem sykatyw i lotnych rozpuszczalników. Nie stosować do tłustych farb olejnych. 9

4. SPOIWA LAKIEROWE ROZPUSZCZALNIKOWE SPOIWA OLEJNO-ŻYWICZNE: SPOIWA ŻYWICZNE: Żywice naturalne Żywice syntetyczne Żywice ftalowe (alkaidowe) Żywice poliestrowe nienasycone Żywice fenolowe Żywice mocznikowe i melaminowe Polimery i kopolimery chlorku winylu Żywice akrylowe Żywice epoksydowe Żywice poliuretanowe Żywice silikonowe chlorokauczuk POCHODNE CELULOZY: ASFALTY: 10

5. WODOROZCIEŃCZALNE KLEJE Podstawową cechą jest wodorozpuszczalność w wodzie. Mają zastosowanie do fabrycznej produkcji suchych mieszanek farb klejowych. KLEJ SKROBIOWY: produkuje się ze skrobi ziemniaczanej przez modyfikację z niewielkim dodatkiem środków poprawiających właściwości oraz korygujących zapach. Są bardziej odporne na pleśnienie jednak mniej odporne na zamrażanie. 11

KLEJE CELULOZOWE: są odporne na zamrażanie, posiadają większą elastyczność i odporność na pęknięcia oraz pleśń, wykazują mniejszą zdolność spajania. Mogą być mieszane ze wszystkimi pigmentami i wypełniaczami. Są stosowane jako spoiwo do farb klejowych i klejowo-emulsyjnych, jako dodatek do farb wapiennych i cementowych oraz jako klej do tapet. 12

KLEJE GLUTYNOWE: składają się z substancji białkowyh. Produkuje się je przez wygotowanie odtłuszczonych kości, skór, ścięgien i innych odpadów rzeźnych. Występują w postaci tabliczek, łusek lub perełek, pod nazwami klej kostny, klej skórny, klej stolarski. Mogą być mieszane ze wszystkimi pigmentami, innymi klejami, spoiwami emulsyjnymi, pokostami i lakierami olejnymi. Twardnieją podczas wyparowania wody. Sucha błona klejowa jest sztywna, łatwo ulega spękaniom i łuszczeniu się. Kleje te stosowane są do farb klejowych, do gruntowania nasiąkliwych podłoży, jako klej do drewna. 13

KLEJE KAZEINOWE: produkuje się z odtłuszczonego mleka za pomocą podpuszczki lub przez zakwaszenie. Kazeina nie jest rozpuszczalna w wodzie. Rozróżnia się 2 rodzaje klejów: - kazeinowo-wapienny - kazeinowy handlowy klej kazeinowy stosowany jest do zapraw tynkarskich wymaganych do konserwacji zabytków oraz jako klej do drewna, zapewniający wodoodporne spoiny klejowe. 14

6. SPOIWA LAKIEROWE BEZROZPUSZCZALNIKOWE Dwuskładnikowe bezrozpuszczalnikowe gruntoszpachlówki i kity epoksydowe Wyroby lakierowe utwardzające się na gorąco lub pod wpływem promieni UV Gruntoszpachlówki i kity epoksydowe Plastizole Wyroby lakierowe proszkowe,utwardzają się pod wpływem wysokiej temperatury 15

II. PIGMENTY Pigmenty to sproszkowane substancje nierozpuszczalne w spoiwach malarskich i rozcieńczalnikach, nadające powłoce malarskiej barwę, krycie, odporność na oddziaływanie szkodliwych czynników, jak: wilgoć, korozja, wysoka temperatura. Niektóre pigmenty oprócz właściwości barwienia substancji wykazują inne cechy, jak: świecenie (luminofory), zmianę barwy na skutek ciepła (termokolory). 16

Ze względu na skład chemiczny i pochodzenie pigmenty dzieli się na: a) nieorganiczne naturalne (kreda, ochra, umbra), b) nieorganiczne syntetyczne (biel cynkowa, ultramaryna, żółcień chromowa), c) organiczne naturalne (sepia, błękit indygo, karmin), d) organiczne syntetyczne (żółcień Hansa, czerwień permanentna), e) węglowe (sadza, czerń kostna), f) metaliczne (pył aluminiowy, pył cynkowy). 17

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE: - WIELKOŚĆ I KSZTAŁT ZIARNA PIGMENTU: ziarnami pigmentu mogą być pojedyncze kryształy, ich skupienia albo zlepki. W większości pigmentów występują ziarna o różnej strukturze i wielkość co zapewnia powłoce większą szczelność i lepsze właściwości ochronne. Pigmenty metaliczne np. brąz aluminiowy mają kształt płatków, które wypływają na powierzchnię powłoki, tworząc szczelną, nieprzepuszczalną dla promieni słonecznych i wilgoci warstwę. - GĘSTOŚĆ: ma wpływ na zachowanie pigmentu w spoiwie (osiadanie, wypływanie). Im większa gęstość tym większa zdolność do osadzania i wymaga mniej spoiwa do zarobienia. 18

- BARWA I ZDOLNOŚĆ BARWIENIA: barwa pigmentu zależy od składu chemicznego, stopnia czystości, wielkości cząstek i ich budowy krystalicznej. Zdolność barwienia polega na tym, że zmieszany z innym pigmentem powoduje jego zmianę barwy. Im mniej pigmentu potrzeba do barwienia tym większą wykazuje on siłę barwienia lub rozjaśniania. - ZDOLNOŚĆ KRYCIA: zależy od wielkości ziaren pigmentu i związanej z tym zdolności odbijania promieni świetlnych - LICZBA OLEJOWA PIGMENTU: określa ilość oleju lnianego, potrzebną do utworzenia pasty ze 100 g pigmetu. Zależy od gęstości pigmentu- większa gęstość = mniejsza ilość spoiwa. 19

- ZWILŻALNOŚĆ I ZDOLNOŚĆ TWORZENIA ZAWIESIN: zwilżalność pigmentów można zwiększyć stosując środki zwilżające np. sadzę lub zwilżyć spirytusem. Zdolność pigmentu do tworzenia zawiesiny w spoiwie olbo rozpuszczalniku i stabilność tej zawiesiny są związane ze zwilżalnością powierzchni pigmentu. - NIEROZPUSZCZALNOŚĆ: to właściwość dzięki której pigment po zarobieniu wodą lub inną cieczą nie barwi jej. Ciecz powinna być bezbarwna, zabarwienie cieczy świadczy o tym że pigment posiada części rozpuszczalne. 20

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE: - ODPORNOŚĆ NA ŚWIATŁO: pigmenty powinny wykazywać możliwie dużą odporność na światło. Niedostateczna odporność powodować będzie różnicę barwy powłoki w miejscach wystawionych na działanie światła. W celu zbadania światłoodporności pigment zarabia się klejem celulozowym i wykonuje próbną powłokę, którą wystawia się na działanie promieni słonecznych, zasłaniając połowę próbki czarnym papierem. Następnie porównuje się próbki. - ODPORNOŚĆ NA ALKALIA: pigmenty odporne nie zmieniają barwy pod wpływem spoiw o odczynie alkaicznym. W celu zbadania pigmentu należy pomalować próbkę farbą na spoiwie odpornym na alkalia a następnie w jednym miejscu nasycić wykonaną powłokę rozcieńczonym ługiem sodowym. Zmiana barwy świadczy o braku odporności pigmentu na alkalia. 21

- ODPORNOŚĆ NA KWASY: brak odporności powoduje, że pigment pod wpływem kwasu zmieni barwę i ulegnie zniszczeniu. Kwasoodporność zbadać możemy poprzez wsypanie pigmentu do szklanego naczynia z kwasem. - ODPORNOŚĆ NA DZIAŁANIE SIARKOWODOWU: pigmenty (np. zieleń chromowa) stanowiące związki ołowiu ciemnieją pod wpływem siarkowodoru. - ODPORNOŚĆ NA PODWYŻSZONĄ TEMPERATURĘ: większość pigmentów wykazuje ograniczoną odporność termiczną- powoduje to zmianę barwy, powstanie nalotów oraz rozpad. Odporne są tylko niektóre pigmenty np. grafit, brąz aluminiowy. 22

- ZACHOWANIE SIĘ PIGMENTÓW W MIESZANINACH: pigmenty na ogół nie reagują chemicznie ze sobą więc mogą być mieszane ze sobą. Niektóre pigmenty zawierające siarkę np. ultramaryna nie mogą być mieszane z pigmentami będącymi związkami ołowiu lub miedzi- będą powodować ciemnienie. - SZKODLIWOŚĆ DLA ZDROWIA:biel ołowiana, minia ołowiana oraz chromiany ołowiu (np. żółcień chromowa, zieleń chromowa, oranż chromowy) i chromiany cynku (np. żółcień cynkowa) są zaliczane do trucizn. - REAKTYWNOŚĆ CHEMICZNA PIGMENTÓW: niektóre pigmenty wchodzą w reakcje chemiczne ze spoiwem lub podłożem. 23

1. NATURALNE PIGMENTY NIEORGANICZNE I WYPEŁNIACZE 2. SYNTETYCZNE PIGMENTY NIEORGANICZNE I WYPEŁNIACZE 3. PIGMENTY WĘGLOWE 4. PIGMENTY METALICZNE 5. PIGMENTY ORGANICZNE 6. PIGMENTY ŚWIECĄCE 7. PASTY PIGMENTOWE 24

1. NATURALNE PIGMENTY NIEORGANICZNE I WYPEŁNIACZE PIGMENTY KREDA:wykazuje dobrą zdolność krycia i barwienia w spoiwach wodorozcieńczalnych, złą- w spoiwach olejnych. Odporna na alkalia i światło. Łączy się dobrze ze wszystkimi pigmentami i spoiwami. Stosuje się jako pigment do farb klejowych i emulsyjnych oraz jako wypełniacz do kitów i szpachlówek. OCHRY (UGRY): są to mieszaniny posiadające w składzie tlenki żelaza, wodzian żelaza z domieszkami związków manganu. Mają barwę od złocistożółtej do brudnobrunatnej, a poddane obróbce termicznej czerwoną do brunatnej. Właściwości barwiące zależą od zawartości w ochrze tlenku żelaza. Wykazują dobrą odporność na alkalia i działanie światła i dają się mieszać z innymi pigmentami. Stosowane do farb klejowych i wapiennych. 25

CZERWIEŃ ŻELAZOWA NATURALNA : składnikiem barwiącym jest tlenek żelaza, pozostałymi składnikami jest krzemionka, glikokrzemiany, węglan wapniowy. Ma barwę od czerwonej do czerwonobrunatnej. Stosowana do farb klejowych i wapiennych. UMBRY: składnikami barwiącymi są związki manganu oraz uwodniony tlenek żelaza. Ma barwę brunatnoczerwoną z odcieniem fioletu. Posiada dobrą zdolność krycia i barwienia, dobrą odporność na światło oraz alkalia. CZERŃ MANGANOWA: składa się z tlenku manganu oraz glinokrzemianów. Posiada dobrą zdolność krycia i barwienia,dobrą odporność na światło oraz alkalia. Stosowana głównie do farb wapiennych i cementowych, a także do zapraw cementowych i betonów kolorowych. 26

WYPEŁNIACZE MĄCZKA KWARCOWA: sproszkowana krzemionka, wykazuje odporność chemiczną, termiczną i atmosferyczną; do farb krzemianowych oraz kitów kwasoodpornych, do szlifowania i polerowania. ZIEMIA OKRZEMKOWA: z krzemionki,wykazuje odporność chemiczną, termiczną i atmosferyczną; jako środek zmniejszający połysk, do polerowania. TALK: krzemian magnezu, posiada dużą odporność na wpływy atmosferyczne; wypełniacz do farb i kitów kwasoodpornych oraz środek zapobiegający osadzaniu się pigmentu. KAOLIN: uwodniony glinokrzemian, wysoka zdolność odbijania światła odporny chemicznie, termicznie i atmosferycznie; wypełniacz do farb białych, papieru, tworzyw sztucznych oraz środek zapobiegający osadzaniu się pigmentu w wyrobach lakierowych 27

BENTONIT: z uwodnionych glinokrzemianów, do zagęszczania past do usuwania powłok, środek zapobiegający spływaniu wyrobów lakierniczych oraz stabilizator dyspersji. MĄCZKA WAPIENNA: zmielony kamień wapienny,odporny na wpływy atmosferyczne lecz nieodporny na kwasy; wypełniacz gęstych farb dyspersyjnych oraz kitów i szpachlówek. SZPAT LEKKI: zmielony kamień gipsowy, nieodporny na wpływy atmosferyczne; wypełniacz do mieszanych pigmentów. SZPAT CIEŻKI (BIEL BAROWA): zmielony naturalny siarczan baru, otrzymywany z barytu; chemicznie obojętny, wysoka odporność na temperaturę, chemikalia i czynniki atmosferyczne; stosowany do wyrobu pigmentów oraz wypełniania minii ołowianej. 28

2. SYNTETYCZNE PIGMENTY NIEORGANICZNE I WYPEŁNIACZE PRACA DOMOWA!!! SCHARAKTERYZUJ GRUPĘ PIGMENTÓW 29

3. PIGMENTY WĘGLOWE Drobno sproszkowane materiały zawierające węgiel jako substancję barwiącą. Rozróżnia się pigmenty węglowe naturalne np. grafit, oraz sztuczne np. sadza, czerń kostna, czerń frankfurcka. GRAFIT: ma barwę szaroczarną, posiada słabą zdolność barwienia ale dobrą krycia, odporny na światło, chemikalia i wysoką temperaturę; do powłok antykorozyjnych oraz elektroprzewodzących. SADZA: pigment barwy czarnej o dobrej zdolności krycia i barwienia, odporności na światło, czynniki atmosferyczne, chemiczne i wysoką temperaturę, trudno zwilżany wodą; do wyrobów lakierowych, do farb wodorozcieńczalnych wymaga zastosowania środka zwilżającego CZERŃ KOSTNA: dobre krycie i zróżnicowaną zdolność barwienia zależnie od gatunku, do wszystkich technik malarskich 30

4. PIGMENTY METALICZNE Są to drobno sproszkowane metale kolorowe BRĄZ ALUMINIOWY: w dwóch odmianach wypływającej i nie wypływającej, dostarczany w postaci pasty na spoiwie olejnym; wykazuje dobrą lub b.dobrą zdolność krycia i barwienia, b.dobrą odporność na światło i temperaturę, nieodporny na kwasy i alkalia; do wyrobów lakierowych na powłoki antykorozyjne, termoodporne i odbijające UV BRĄZ MOSIĘŻNY: proszek ze stopów miedzi i cynku, barwy złotej, wykazuje dobrą zdolność krycia i barwienia, odporność na światło, brak odporności na kwasy i kwaśne spoiwa; do powłok dekoracyjnych PYŁ CYNKOWY:barwy szarej, wykazuje zdolność barwienia, b.dobre krycie brak odporności na alkalia, działa antykorozyjnie i grzybobójczo 31

5. PIGMENTY ORGANICZNE NATURALNE: pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego; stosowane do konserwacji zabytkowych malowideł, w malarstwie artystycznym itp.. SYNTETYCZNE: do farb i lakierów - pigmenty wypełniane:np żółcień Hansa, czerwień permamentna - b.dobra zdolność barwienia ale słaba krycia, mieszane z wypełniaczem nieorganicznym np. szpatem ciężkim, odporne na alkalia i odporne na światło - pigmenty lakowe: osadzenie barwnika organicznego na podłożu w postaci np. bieli barowej, kaolinu; odporne na alkalia, słaba odporność na światło. 32

6. PIGMENTY ŚWIECĄCE (luminofory) Świecące w ciemności: fosforoscencyjne, fluorescencyjne, samoświecące (radioaktywne) i świecące w dzień: organiczne barwniki fluoryzujące pod wpływem światła dziennego Do produkcji farb świecących, do wymalowań ostrzegawczych, informacyjnych i dekoracyjnych. 7. PASTY PIGMENTOWE Produkowane na spoiwie olejnym, pasty do kolorowania farb emulsyjnych oraz pasty nadające się do kolorowania dowolnych materiałów powłokowych. 33

III. BARWNIKI Barwniki to sproszkowane substancje barwiące, które w odróżnieniu od pigmentów nie mają zdolności krycia i rozpuszczają się w odpowiednich cieczach. 34

III. WYPEŁNIACZE Wypełniacze to drobno sproszkowane substancje nieorganiczne mineralne lub syntetyczne, nierozpuszczalne w spoiwach i rozcieńczalnikach. Są one stosowane do produkcji pigmentów oraz zagęszczania wyrobów malarskich, np. kitów szpachlowych, szpachlówek, past. Do najczęściej używanych wypełniaczy należą: talk, kaolin, mączka kwarcowa, szpat. 35