Wszystko o farbach

Najistotniejszym składnikiem farby jest substancja błonotwórcza. Obecnie najczęściej stosowanymi farbami są farby oparte na bazie żywic syntetycznych. Żywice te decydują o jakości materiałów powłokowych i od nich zależy obszar zastosowania danego materiału. O właściwościach farb decyduje nie tylko spoiwo ale również barwniki rozpuszczalniki stabilizatory oraz dodatki. Dużą rolę odgrywa także właściwe przygotowanie podłoża i metoda ich nakładania.

Farby ftalowe

Do produkcji farb alkidowych stosuje się żywice alkidowe tłuste średnie oraz chude. Podział ten jest uzależniony od ilości użytego oleju. Żywice ftalowe zawierają:

tłuste - 58-89% oleju

średnio tłuste - 46-58% oleju

chude - poniżej 46%.

Farby ftalowe oparte na tłustych żywicach alkidowych dobrze zwilżają podłoże lepiej niż inne spoiwa. Uzyskane powłoki wykazują dobrą przyczepność do podłoża elastyczność wysoki połysk oraz odporność na działanie czynników klimatycznych. Najkrótszym czasem schnięcia przy równocześnie dobrej odporności na działanie światła słonecznego charakteryzują się żywice zawierające olej salforowy oraz kwasy tłuszczowe oleju lnianego o zwiększonym udziale kwasu linolowego. Żywice alkidowe tłuste na bazie oleju lnianego charakteryzują się pewną tendencją do żółknięcia przy stosunkowo dobrym schnięciu powłoki.

Żywice alkidowe średnio tłuste są to głównie gatunki wytwarzane z zastosowaniem olejów schnących przeważnie oleju lnianego lub jego mieszaniny z olejem tungowym lub sojowym. W porównaniu z żywicami alkidowymi tłustymi charakteryzują się one szybszym wysychaniem i wyższą twardością powłok natomiast ustępują im pod względem połysku elastyczności i trwałości wymalowań. Żywice alkidowe chude zawierają małe ilości kwasów tłuszczowych. Są one wykorzystywane przede wszystkim w kompozycji z żywicami aminowymi (melaminowymi i mocznikowymi) do wytworzenia wyrobów lakierowych utwardzanych w temperaturze 80-150°C.

Farby ftalowe stosowane są chętnie do wymalowań renowacyjnych. Nie można ich jednak stosować w grubych warstwach. Farby ftalowe schną przez przyłączenie tlenu z powietrza a gruba powłoka z farby utrudnia dostęp tlenu do dolnych warstw powłoki. Aby poprawić właściwości farb ftalowych żywice alkidowe używane do ich produkcji poddaje się rozmaitym modyfikacjom. Modyfikacja żywicami fenolowymi nadaje połysk oraz uodparnia powłoki na wodę i alkalia. Żywice alkidowe modyfikowane żywicami poliwinylowymi stanowią zwykle spoiwo farb do gruntowania na które można nakładać większość wyrobów międzywarstwowych i nawierzchniowych. Składnik alkidowy jest odpowiedzialny za przyczepność i odporność termiczną natomiast poliwinylowy za odporność na wodę i chemikalia. Modyfikacja żywicami silikonowymi zapewnia powłoce większą trwałość odporność na podwyższoną temperaturę i na środowisko wilgotne oraz lepsze zachowanie połysku. Żywice alkidowe mogą być również modyfikowane poliizocyjaninami w celu zwiększenia szybkości wysychania oraz poprawy odporności na ścieranie i chemikalia.

Farby chlorokauczukowe

W farbach chlorokauczukowych jako spoiwo stosuje się chlorowany kauczuk i plastyfikatory nie ulegające zmydlaniu. Chlorokauczuk jest stosowany jako lakier ochronny dla różnych tworzyw (metalicznych i niemetalicznych). Farby chlorokauczukowe wysychają w wyniku odparowania rozpuszczalnika. Wykazują dużą odporność na chemikalia i dlatego nadają się na powłoki silnie obciążone oraz na podłoża mineralne. Polecane są do stosowania w szczególnie zanieczyszczonym środowisku. Tworzą powłoki charakteryzujące się niską przepuszczalnością pary wodnej dobrą odpornością na wodę kwasy i alkalia. Ulegają częściowemu rozpuszczeniu przez tłuszcze zwierzęce i oleje. Pod wpływem wietrzenia wykazują zdolność do kredowania.

Ponieważ powłoki wykonane z farb chlorokauczukowych są bardzo porowate do uzyskania pozbawionej porów błony jest konieczne co najmniej 4-krotne malowanie. Powłoki wykonane farbami chlorokauczukowymi nie są odporne na wysoką temperaturę. Emalie chlorokauczukowe ogólnego stosowania nadają się do malowania urządzeń i konstrukcji metalowych lub żeliwnych betonu tynków wapiennych i cementowych. Podłoże pod farby chlorokauczukowe wymaga odpowiedniego przygotowania powierzchni zwykle obróbki strumieniowo-ściernej. Nakładanie prowadzi się poprzez natrysk bezpowietrzny albo za pomocą wałka.

Farby drukarskie

Są to farby używane w procesie drukowania. Właściwości farb drukarskich zależą od ich składu który jest dostosowany do rodzaju podłoża (papier tworzywo sztuczne wyrób włókienniczy) oraz metody drukowania. Składają się z substancji barwiącej (pigmentu laku barwnika) zdyspergowanej w spoiwie (kompozycji pokostów olejowych lub żywic w odpowiednim rozpuszczalniku) z dodatkiem wypełniaczy plastyfikatorów suszek. Nadających one farbom drukowym pożądane właściwości technologiczne zapewniające prawidłowy przebieg drukowania i odporność otrzymanych powłok farbowych na działanie różnych czynników. Ogólnie farby drukowe dzieli się ze względu na metody drukowania na wypukłodrukowe (typograficzne fleksograficzne typooffsetowe) płaskodrukowe (litograficzne offsetowe światłodrukowe) wklęsłodrukowe (rotograwiurowe wklęsłolinijne) i sitodrukowe.

Farby dyspersyjne

Są to farby których spoiwem jest dyspersja wodna cząsteczek różnego typu polimerów. Gwałtowny rozwój farb dyspersyjnych wiąże się z wprowadzeniem nowoczesnych surowców: nietoksycznych wypełniaczy i pigmentów spoiw syntetycznych i wydajnych środków pomocniczych. Spoiwa są trwałymi zawiesinami cząsteczek polimeru w wodzie. Reakcja tworzenia polimerów polega na łączeniu się wielu pojedynczych elementów zwanych monomerami. Obecnie produkowane spoiwa wodorozcieńczalne to głównie dyspersje kopolimerów: akrylowych styrenowo-akrylowych akrylowych (modyfikowanych poliestrami polieterami poliuretanami pochodnymi krzemoorganicznymi) etylenu z octanem winylu. Najbardziej rozpowszechnione są polimery i kopolimery kwasów: akrylowego CH2=CH-COOH i metakrylowego oraz ich pochodnych (estrów nitryli amidów) które otrzymywane są w procesie polimeryzacji rodnikowej. Farby dyspersyjne są łatwe i wygodne w stosowaniu. Nie wymagają specjalnego przygotowania i są jednoskładnikowe. Dobrze kryją zabrudzenia i dają ładny efekt dekoracyjny. Łatwo się rozprowadzają po malowanych powierzchniach. Farby akrylowe charakteryzują się większą trwałością niż winylowe lecz są od nich nieco droższe. Farby emulsyjne są odporne na zmywanie przepuszczają parę wodną i gazy w 40-50% oraz charakteryzują się trwałością koloru. Są szybko schnące. Powłoki pokryte farbami dyspersyjnymi są odporne na działanie czynników atmosferycznych.

Farby epoksydowe

Służą do malowania nowych i używanych powierzchni podłóg i ścian. Dają powłokę trwałą o dużej odporności mechanicznej i chemicznej. Szczególnie nadają się do pomieszczeń magazynowych garaży lub piwnic. Można je stosować na suchą przeszlifowaną i odpyloną powierzchnię. Stare powłoki alkidowe akrylowe i epoksyestrowe muszą zostać usunięte. Powierzchnie pomalowane wcześniej środkami epoksydowymi należy poddać frezowaniu i odkurzeniu. Podłoże musi być zabezpieczone przed przenikaniem wilgoci z podłoża. Wilgoć może powodować powstanie wielu niekorzystnych reakcji chemicznych prowadzących do zniszczenia betonu. Spoiwem farb epoksydowych są żywice epoksydowe - to tworzywa chemoutwardzalne (duroplasty) zawierające co najmniej dwie grupy epoksydowe w cząsteczce. Mają postać gęstych cieczy lub łatwo topliwych ciał stałych. Farba epoksydowa jest dwukomponentowa. Składa się z bazy i utwardzacza. Bardzo ważnym czynnikiem jest właściwe wymieszanie obu składników. Należy przestrzegać proporcji podanych przez producenta i temperatury prowadzenia mieszania. Po wymieszaniu farba powinna być użyta w ciągu 30 min. Nakładać ją należy wałkiem lub gumową ściągaczką i rozprowadzać rolką. Druga warstwa może być nałożona nie wcześniej niż 10 godzin po pierwszej ale nie później niż 24 godz. Temperatura w pomieszczeniu nie może spaść poniżej 15°C.

Do powierzchni ściennych przeznaczona jest wodno-emulsyjna farba epoksydowa. Nie zawiera rozpuszczalników organicznych. Daje powierzchnię trwałą z połyskiem. Idealna jest do pomieszczeń w których muszą zostać spełnione specjalne wymagania co do czyszczenia i dezynfekcji. Szczególnie przydatna jest w szpitalach laboratoriach oddziałach produkcji mokrej w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Nadaje się na większość powierzchni budowlanych (beton tynki płyty wiórowe metal). Proces nanoszenia jest podobny jak przy farbie podłogowej. Po dokładnym wymieszaniu obu komponentów nanosi się farbę wałkiem lub pędzlem. Zwykle stosuje się dwie warstwy farby drugą powłokę należy nakładać nie wcześniej niż 24 godziny po nałożeniu pierwszej. Żywice epoksydowe służą także jako spoiwo do specjalistycznych lakierów ochronnych. Doskonale sprawdzają się w lakierach elektroizolacyjnych przeznaczonych do nasycania uzwojeń maszyn elektrycznych cewek oraz wytwarzania powłok elektroizolujacych w różnych elementach. Na bazie epoksydowej produkowane są także lakiery antykorozyjne i ochronno-dekoracyjne do powierzchni betonowych i stalowych. Czynią powierzchnię odporną na działanie wody alkaliów węglowodorów alifatycznych rozpuszczalników organicznych rozcieńczonych kwasów.

Farby klejowe

Farby klejowe to kompozycje zawierające jako spoiwo wodny roztwór kleju roślinnego zwierzęcego lub glikoceli. Wypełniaczami są kreda pławiona oraz pigmenty organiczne i nieorganiczne. Stosowane są głównie do malowania tynków wewnątrz budynków w celach dekoracyjnych artystycznych (farby akwarelowe) lub ochronnych. Farby klejowe proszkowe są mieszaniną pigmentów wypełniaczy i klejów. Przed malowaniem miesza się je dokładnie z wodą w proporcji odpowiedniej dla danej farby.

Farby ognioochronne

Farby opóźniające zapalenie się pokrytych nimi materiałów palnych lub zapobiegające gwałtownemu przegrzewaniu się konstrukcji metalowych. Rozróżnia się farby zawierające substancje chemiczne łatwo rozkładające się w podwyższonej temperaturze z wydzieleniem niepalnych gazów. Odcinają one dostęp tlenu z powietrza do zabezpieczanej powierzchni. Drugi rodzaj farb tworzą powłoki pęczniejące pod wpływem ciepła. Pokrycie staje się plastyczne i wydziela obojętne chemicznie gazy. Powodują one przekształcenie powłoki w porowatą warstwę o grubości 30- 50-krotnie przekraczającej grubość początkową. Miękka półpłynna warstwa ulega zwęgleniu i zestala się tworząc izolację cieplną. Farbami ognioochronnymi zabezpiecza się przedmioty oraz konstrukcje drewniane i stalowe. Pokrycie ognioochronne spełnia zwykle również funkcje antykorozyjne i ochronne.

Farby przeciwrdzewne

Jest to rodzaj farb gruntowych stosowanych do wytwarzania powłoki zapobiegającej rdzewieniu stali i żeliwa. Oprócz spoiwa zawierają zazwyczaj pigmenty antykorozyjne (np. minia pył cynkowy). Najczęściej stosowana jest minia ołowiana Pb3O4. Jest to tlenek ołowiawo-ołowiowy rdzochronny pigment o barwie pomarańczowoczerwonej. Jako substancje błonotwórcze stosowane są żywice alkilowe ftalowe ftalowe akrylowane chlorokauczukowe oraz poliuretanowe. Powłoki utworzone z farb przeciwrdzewnych są samodzielnym zabezpieczeniem podłoża metalowego przed korozją - niekiedy należy je pokrywać farbami nawierzchniowymi lub farbami stanowiącymi międzywarstwę. Można je nakładać w nieco gorszych warunkach atmosferycznych na powierzchnie lekko zawilgocone. Charakteryzują się krótkim czasem schnięcia i bardzo dobrą przyczepnością do podłoża.

Piotr Michałowski Laboratorium Badawczo-Rozwojowe Grupa ATLAS