festékek

A festékek védő és/vagy dekorációs célokat szolgáló színes bevonatok.
Minden festék legalább kétféle alapvető összetevőből áll:
- valamilyen vízoldhatatlan szín szemcsékből - pigmentből
- valamilyen "rögzítő" közegből - kötőanyagból, ami ezeket a szín szemcséket a festett felületen tartja.
További összetevők:
- töltőanyagok
- higítók
- adalékanyagok

Kötőanyagok

A festék fő alkotórésze a kötőanyag, egy világos, viszkózus folyadék.
Általában kötőanyagoldatokat használnak, mert a tiszta kötőanyag nagyon gyakran túl sűrű ahhoz, hogy be lehessen dolgozni, és ezért oldószerrel fel kell hígítani.
A kötőanyag funkciója a filmképzés. A kötőanyag(oldat)nak felhordás és száradás után száraz, szilárd bevonatot kell képeznie.
A kötőanyag határozza meg nagymértékben a festék tulajdonságait, a tapadást, fényességet, keménységet, rugalmasságot és tartósságot.
A kötőanyag a festék nem illékony komponense.
Száradás után a kötőanyag kemény, szilárd filmet biztosít, amely magába foglalja a pigmenteket és töltőanyagokat, valamint szilárdan a felülethez köti ezeket.
A festék tulajdonságait főleg a kötőanyaga határozza meg, ezért a festékeket rendszerint a kötőanyag típusa szerint osztályozzák, például: szintetikus festék, nitrocellulóz festék, epoxi festék, stb.

Pigmentek

A pigmentek adnak színt a festéknek, oldhatatlan porok, amelyet finoman a kötőanyagba diszpergálnak.
A pigment minősége és mennyisége határozza meg az olyan festéktulajdonságokat, mint szín, színerő, színtartósság és fedőképesség.
Emellett a pigmentek testet is biztosítanak a festéknek, valamint befolyásolják a terülési jellemzőket, a festékfilm tartósságát.

A legfontosabb jellemzők: szín, színező erő, fedőképesség, fényállóság, bizonyos esetekben a pigment hőállósága is követelmény.

A színező erő a pigmentnek az a képessége, hogy befolyásolni tudja annak a kötőanyagnak (vagy festéknek) a színét, amelybe bedörzsölik. Minél kevesebb pigmentre van szükség a kívánt színmélység eléréséhez, annál nagyobb a pigment színező ereje.
A pigment fedőképessége azt jelenti, hogy mennyire tudja elfedni a felület kontrasztjait. Ez természetesen nemcsak a pigment fedőképességétől függ, hanem a festékben lévő koncentrációjától is. A pigmentek fedőképességének mérésére készítenek egy "standard festéket", amelyet aztán fekete-fehér csíkos vagy négyzethálós papírra hordanak fel. Száradás után látható a felületen a festék takaró képessége.
A pigment fényállósága azt a képességet jelenti, hogy megtartja színét a külső behatásokkal szemben. Minden napsugárzásnak kitett festék veszít a színéből (megfakul). Minél hosszabb idő alatt fakul meg a pigment, annál jobb a fényállósága.

Általánosan használt pigmentek.
Fekete: általában természetes grafitot, kormot (vagyis finoman eloszlatott szenet, csontszenet használnak. A vas-oxid fekete (olcsó, főleg közbenső alapozóknál használt pigment)
Fehér: titán-dioxid (a legfontosabb), cink-oxid, cink-szulfid, cink-foszfát (korrózióvédő pigment)
Sárga: vas-oxid sárga (a legáltalánosabb), Hansa sárga (jó színerő, de rossz fedőképesség jellemzi), krómsárga (mérgező, ezért helyettesítése folyamatban van)
Vörös: vas-oxid vörös (a legáltalánosabb), toluidin vörös (jó színező, de rossz fedőképesség jellemző rá), mínium, kadmium vörös (ez utóbbi kettő jó minőségű pigment, de mérgezőek, ezért helyettesítésük folyamatban van)
Kék: ftalocianin kék (a legáltalánosabb), berlini kék (klasszikus, de még mindig használt pigment)
Zöld: ftalocianin zöld (a legáltalánosabb), króm-oxid zöld (nagyon jó minőségű pigment, bronz-zöld színárnyalatú), kromát zöld (mérgező, ezért helyettesítése folyamatban van)
Alumínium: tiszta alumínium pelyhek (védelem, és díszítés céljából használt pigment - pl. hajókon, gépjárműveken)
Cinkpor: tiszta cinkpor (a cinkporos festékek adják a legjobb védelmet az acélon)

Töltőanyagok

Akárcsak a pigmentek, a töltőanyagok is a kötőanyagba diszpergált oldhatatlan, finom porok.
Fehér vagy szürkés pigmentek, melyeknek színereje és fedőképessége nagyon alacsony.
Felhasználásuk célja, hogy töltőképességet vagy testet adjanak az alapozóknak és kitteknek, valamint matt vagy tojáshéj fényt a fedőbevonatoknak.
A festékben használt töltőanyagok típusa és minősége határozza meg az olyan tulajdonságokat, mint az elérhető filmvastagság, csiszolhatóság és reológia (a festék folyási tulajdonságai).
A töltőanyagot mattító anyagként is használják, valamint azért, hogy sajátos szerkezetet biztosítson a festéknek.

Általánosan használt pigmentek
Kréta: Nagyon olcsó töltőanyag, főleg mattító anyagként használják. Puhasága miatt könnyen megsérül. A krétával mattított festékfilmeken karcolások fehér nyomot hagynak.
Kovaföld: Nagyon finom szilícium-dioxid részecskékből áll. Színtelen lakkok mattítására vagy a festék tixotrópiájának (kocsonyás állagból mechanikai behatásra cseppfolyósodik az anyag) növelésére lehet használni.
Polietilén viasz: A viaszokat nagyon jó mattító anyagként és a metál festékben az alumínium pigmentek stabilizálására használják.
Blanc fixe: Ezt a töltőanyagot kittekben és közbenső alapozókban használják a csiszolhatóság növelésére.
Habkő por: A habkő nagyon porózus anyag, ezért nagyon alacsony a sűrűsége. Főleg kittekben használják a vastag rétegek átkeményedésének javítására.
Talkum: A talkumban kicsi, pikkelyhez hasonló kristályok vannak, amelyek egymáson könnyen elcsúszhatnak, és a tető cserepeihez hasonló hatást adnak. Kittekben és alapozókban használják a vízállóság növelésére, ugyanakkor javítja a felhordhatóságát.

Hígítók

Nagyon gyakran az oldószer és a hígító megnevezést megkülönböztetés nélkül használják.
Ha pontosak akarunk lenni, a következő különbséget tehetjük a kettő között: az oldószereket tulajdonképpen a (fél)szilárd kötőanyagok oldására alkalmazzák, a hígítók a festékek és kötőanyagoldatok felhígítására alkalmasak.
A hígító illékony folyadék a festékben, amely felhasználás után elpárolog a festékfilmből.

Tipikus hígítók:
Lakkbenzin, xilol, butil-acetát, alkohol, víz

A hígítók szerepe a festékben:
- feloldja a (fél)szilárd kötőanyagokat
- elősegíti a kötőanyagokból, pigmentekből, adalékanyagokból homogén keverék kialakulását, közeg, ami elősegíti a festék átvitelét a dobozból a felületre
- megfelelő viszkozitást ad a festéknek, amely lehetővé teszi a sima, egyenletes festékfilm kialakulását
- beállítja a festékfilm terülési viselkedését és száradási idejét. (Egy olyan festékrétegnél, amely túl gyorsan szárad, nincs elég idő arra, hogy sima, egyenletes réteggé terüljön szét. Ha túl lassan szárad, a függőleges részeknél megfolyhat, és sok port is felvesz. A megfelelő oldószerek kombinálásával majdnem minden elvárt párolgási mértéket ki lehet dolgozni.)

Majdnem mindegyik festék tartalmaz hígítót. Ezek rendszerint ez több vegyi anyag a keverékei, amely számos kívánt tulajdonságot egyesít magában.
Minden egyes festéknek megvan a saját, tipikus hígítója. Nagyon gyakran ezek nem kompatibilisek. Pl. az alkidfestékek hígítója a nitrocellulóz festéket tejszerűvé és zseléssé változtatná.

Adalékok

Az adalékanyagokat kis mennyiségekben adják a festékhez, és a festék bizonyos tulajdonságainak hangsúlyozását vagy elnyomását szolgálják:
- növelik a száradási időt (szárítók, katalizátorok)
- megelőzik a bőrösödést
- megelőzik a kráterképződést
- gátolják a habzást
- javítják a tárolhatóságot
- megelőzik a kiülepedést a dobozban

Száradás

Két különböző száradási folyamatot különböztetünk meg (folyékonyból szilárd állapotba):

Fizikai száradás
Azt jelenti, hogy a festékfilm keménnyé és szilárddá válik, mert a hígító elpárolog a festékfilmből.
Ekkor csak fizikai folyamatok játszódnak le:
- a hígító folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotba
- a kötőanyag oldott állapotból szilárd állapotba megy át (anélkül, hogy kémiai változások mennének végbe).

A fizikai változás visszafordítható folyamat, a szilárd festékfilmet az eredeti hígítókkal újból fel lehet oldani.
A fizikai úton száradó festékek általában nagyon gyorsan száradnak, de olyan alacsony szilárd testtartalommal rendelkeznek, amelynek nem nagy a töltőereje.

Kémiai száradás
Azt jelenti, hogy a festékfilm keménnyé és szilárddá válik, mivel vegyi reakció lép fel két (vagy több) komponens között a festékben, vagy a festék és a levegőben levő oxigén között.
Mivel ezek a festékek hígítókat is tartalmaznak, természetesen bizonyos fizikai száradás is végbemegy a kémiai száradással párhuzamosan, de ez kevésbé jelentős.
Mivel kémiai száradás után a festék eredeti komponensei új anyaggá alakultak át, a kémiai száradás nem visszafordítható, és a kémiai száradás útján megszilárdult festékeket nem lehet többé feloldani.
A kémiai száradás általában lassú folyamat, és/vagy a festékfilm felmelegítésére van szükség.
A kémiai úton száradó festékek magas testtartalommal rendelkezhetnek, és kitűnő töltést biztosítanak.

Fizikai úton száradó festékek:
Diszperziós falfestékek (a képen), vinilkopolimer festékek, nitrocellulóz festékek, akril lakkok.
(A diszperziós falfestékekben a kötőanyag nincs feloldva a higítóban, hanem tapadós felületű gömbökként diszpergálva található benne. Amikor a hígító (általában víz) eltávozik, a kötőanyaggömbök összetapadnak és szilárd, kemény filmet képeznek. Ezt a festéket nem lehet újból vízzel feloldani, de egy ideig vízérzékeny lesz.

Kémiai úton száradó festékek:
- szintetikus festékek
Ennél a kémiai száradásnál a levegőben levő oxigénnel lépnek reakcióba a festékben lévő kötőanyagok, és "térhálót" létesít a különböző kötőanyag molekulák között. A hagyománynak megfelelően ezek voltak a növényi olajon alapuló festékek: lenolaj, szójaolaj, tungolaj, lenolaj-standolaj.
Alkidgyanta bázisú festékek
A modern vegyipar megjelenésével ezeket a természetes olajokat alkidoknak nevezett (alkohol + zsírsav = alcohol + fatty acids) szintetikus gyantákkal helyettesítették. Ezeknek a minőséget sokkal jobban lehet ellenőrizni, mint a természetes gyantáknál, ezáltal olyan tulajdonságok is biztosíthatók, amelyek a természetes gyantákban nem voltak meg.
Az oxidatív úton száradó festékeket nem lehet újra feloldani az eredeti hígítókkal a térháló kialakulása (1-2 nap) után.
Ezen festékek megjelenése és tartóssága jó, de viszonylag lassan száradnak.

- beégetős zománcok (magas hőmérsékleten lépnek reakcióba)

- kétkomponensű festékek
Ezeknél a kémiai úton száradó festékeknél a felhasználás előtt keverik össze a 2 reakcióba lépő anyagot (bázis festék és térhálósító adalék), melyek térhálósított molekulaszerkezetet hoznak létre. Ezért a két komponens külön edényben van kiszerelve.
A kétkomponensű festékek száradási ideje a hőmérséklettől függ, ezért ezeket a festékeket nem lehet túl alacsony hőmérsékleten (minimum 10°C) használni, mert nem száradnak meg.
A kétkomponensű festékek megjelenése jó és tartóssága kitűnő.
A legáltalánosabban használt típusok a poliuretán (PUR) és az epoxi alapú festékek (a képen).

Külön címszóban foglalkozom a textíliák és más szálas anyagok színezésére használt festőanyagokkal.
Egy másik címszóban foglalkozom az élelmiszerszínezékekkel.

Felhasznált irodalom