Minden, amit a falfestékről tudni kell
Minden nap látjuk épületeinkben, sokszor mi dolgozzuk fel a falakra. Díszít és véd. Gondolkoztak már azon, vajon milyen anyagokból készülnek a falfestékek? Mitől lesz minőségi egy termék, milyen sokféle adalékanyag érhető el a piacon és mire érdemes figyelni festék vásárlásakor?
Figyelem mélyvíz! Bejegyzésünkben a szokásosnál alaposabban járjuk körül a témát. A cikkben szándékunk szerint a vegyészetben jártasabb látogatóink jól rendszerezett módon ismerhetik meg a festékipari alapanyagokat, de a laikus felhasználók számára is kínálunk értelmezhető, hasznos információt. Kevés írott forrás foglalkozik ezzel a témával. A Fitplaster Hungary Kft. laborvezetőjeként több mint két évtizedes tapasztalattal felvértezve, gyakorlati oldalról közelítünk a témához.
Induljunk a kályhától! Mi a falfesték definíciója?
Falfesték: kötőanyagot, meghatározott szemcseméretű töltőanyagokat, pigmenteket, tulajdonságjavító adalékanyagokat és hígítót tartalmazó bevonó anyag, melyet ecsettel, hengerrel vagy szórással juttatnak a felületre.
Nagyszüleink korában általában a falfesték funkcióját az oltott mész töltötte be. Ezt használták a házak tisztasági festésére és a falak fertőtlenítésére. A mész természetes, páraáteresztő anyag, viszont könnyen ledörzsölhető, így gyakran kell újra felvinni a felületre. A vegyipar megjelenésével új alapanyagokból egyre jobb tulajdonságú bevonatokat fejlesztettek ki. A ma felhasznált falfestékek túlnyomó része vízzel hígítható. Léteznek még oldószeres falbevonó anyagok, de ezek annyira ritkák, hogy írásunkban nem térünk ki rájuk.
A falfestékek csoportosítása
A falfestékeket különböző szempontok alapján csoportosíthatjuk:
- A felhordás helye alapján: megkülönböztetünk kültéri (homlokzatfesték) és beltéri termékeket.
- A gyártás során alkalmazott kötőanyag típusa alapján: mészfestékkel, diszperziós, szilikát és szilikon termékekkel találkozhatunk.
- Hígítóanyaguk alapján: vizes és oldószeres festékek
A Vízzel hígítható festékek minőségi ismérvei
A piacon rengeteg márkával találkozunk. Ezek között sok jó minőségű festék van és sajnos – főleg az olcsóbb árkategóriában – sok a festéknek látszó, gyenge anyag. A vízzel hígítható beltéri falfestékek minőségük alapján történő osztályba sorolását a DIN EN 13300 szabvány alapján végzik el. A szabvány a következő tulajdonságokat vizsgálja:
Nedves dörzsállóság (1-5)
A falfesték mechanikai hatással szembeni ellenálló képességét osztályozza. Ebből következtethetünk arra, hogy az adott falfesték tisztítható-e anélkül, hogy a bevonat károsodna. Az 1. kategória jelenti a legjobb minősítést. A mindennapos használat során nem jellemző, hogy az otthonunk falfelületeit rendszeresen, mosással tisztítanánk. Ebből adódóan a 2-3 dörzsállósággal bíró festékek már jó minőséget jeleznek. Persze vannak olyan helyiségek, funkciók, melyek igénylik a gyakori mechanikai tisztítást – ilyen esetekben van jelentősége az 1-es dörzsállóságnak.
Fedőképesség (1-4)
Az értékéből következtethetünk a választott falfesték kiadósságára. Az 1. kategória jelenti a legjobb minősítést. A fedőképesség mindenkinek fontos. Az olcsó festékek silánysága általában itt érhető legkönnyebben tetten. A gyakorlatban azt jelenti, hogy hány rétegben kell felvinnünk a festéket ahhoz, hogy egyenletesen fedő felületet kapjunk. A Fit Prémium beltéri falfesték, megfelelő alapozás esetén már egy rétegben is tökéletesen fedhet.
Fényesség (60, <60, 10, <10, <5)
A teljesen sima festékfelületen műszeresen mért érték. A vizes falfestékek jellemzően matt bevonatok.
Maximális szemcseméret
≤ 100 µm: finom, ≤ 300 µm: közepes, ≤ 1500 µm: durva, >1500 µm: nagyon durva
A falfestékek maximális szemcsemérete 100 µm alatt van, ezért a „finom” kategóriába tartoznak.
A falfestékek alapanyagai
A falfestékek gyártása, fejlesztése során számos, különböző funkciókat ellátó alapanyagot alkalmaznak:
- Kötőanyagok
- Töltőanyagok
- Reológiai adalékok (sűrítők)
- Habzásgátlók
- Diszpergáló / nedvesítőszerek
- Konzerválószerek
- Pigmentek, pigment preparátumok
- Egyéb alapanyagok (filmképzési segédanyagok, pH szabályozó alapanyagok, kenhetőséget, feldolgozhatóságot, nyitott időt szabályozó egyéb anyagok)
Kötőanyagok
Biztosítják a felülethez tapadást, a festékfilm létrejöttét és összetartását, védik a pigmenteket.
Minőségük és a receptbéli mennyiségük alapvetően meghatározza a végtermék minőségét.
A festékgyártás során leggyakrabban alkalmazott kötőanyagok:
- Tiszta akrilátok (pAc)
- Sztirol akrilátok (StAc)
- Vinil-acetát-etilén diszperziók (VAE)
- Szilikongyanta emulziók (Si alapú szerves polimerek)
- Szilikátok (stabilizált Na vagy K vízüveg)
A falfestékek típusai kötőanyaguk alapján
Mészfesték
Valahol az oltott mész és a diszperziós falfestékek között helyezkedik el. Legfontosabb előnyei az olcsósága és hogy légáteresztő a belőle készült bevonat. Lúgos kémhatása miatt korlátozottan színezhető. Fedőképessége és kopásállósága elmarad a minőségi diszperziós falfestékektől.
Szilikátfesték
A termék stabilizált Na vagy K vízüveg kötőanyag alapú. Száradáskor az alapfelület szilikát tartalmú anyagával kémiai kötést alakít ki, így tapad tartósan a falra. Csak olyan alapfelületeken alkalmazható, melyeknek van szilikát tartalma, mivel csak így tud kialakulni a kémiai kötés a bevonatban. A festék lúgos kémhatású, ezért korlátozott a színválasztéka. A bevonata légáteresztő, ezen tulajdonsága miatt alkalmazzák előszeretettel többek között műemlékek festésére.
Szilikonfesték
Szilikongyanta kötőanyag alapú, korszerű termék. Bevonata légáteresztő, ezért ezt a terméket is gyakran alkalmazzák régi, illetve műemlék jellegű épületek festésénél.
Diszperziós falfesték
A legnagyobb mennyiségben gyártott, leggyakrabban alkalmazott falfestékek tartoznak ide. Az alkalmazott kötőanyag (diszperzió) lehet valamilyen akrilát (tiszta akrilát vagy sztirol-akrilát), valamint vinil-polimer (pl. vinil-acetát-etilén kopolimer).
Töltőanyagok
A töltőanyagok a termék alapvető tulajdonságait befolyásolják, mint például a külső megjelenés, fehérség, fedőképesség…
A festék filmjének döntő tömegét képezik. A filmképzés az a folyamat, melynek során a festékből a felületen szilárd réteg keletkezik. A folyamat lehet: fizikai, kémiai (pl. szilikát festékek esetén) vagy a kettő együtt. A filmképzéssel kapcsolatos fontos érték a minimum filmképzési hőmérséklet (MFT) – az a legalacsonyabb hőmérséklet, ahol a kötőanyag még homogén, összefüggő filmet képez.
A töltőanyagok többnyire szervetlen eredetű, különböző szemcseméretű, illetve szemcseszerkezetű anyagok. Fontos, hogy jó kémiai ellenálló képességük legyen.
A töltőanyagok típusai
- Mesterségesen előállított töltőanyagok
- Természetes töltőanyagok
A falfestékek gyártásnál használatos töltőanyagok
Kalcium-karbonát (mészkő)
A leggyakrabban és legnagyobb mennyiségben használatos fő töltőanyag. 1-40 µm es szemcseméretig alkalmazzuk a falfestékekben.
A kiválasztás során a legfontosabb tulajdonságok:
- Szín (fehérség)
- Szemcseméret
- Szemcseméret eloszlás
- Tisztaság
Precipitált kréta – mesterségesen, lecsapatással előállított anyag
Jellemzően magas minőségű és árú festékekben alkalmazzuk
Kaolin
A kaolinok Al tartalmú rétegszilikátok / agyagásványok. Elnevezése az első lelőhelyről (Kao Ling) történt. Puha ásvány, összetétele, minősége erősen függ a lelőhelytől. Falfestékekben gyakran alkalmazzák. Befolyásolja a festék fedőképességét, súrolásállóságát, fehérségét, reológiai (ezáltal felhordhatósági) tulajdonságait.
Kalcinált kaolin (hőkezelt)
Magasabb fehérségű, jobb fedőképességű, de lényegesen magasabb árszintű töltőanyag. Elsősorban titándioxid extenderként használják.
Talkum
Mg tartalmú rétegszilikát. Réteges szerkezetű, puha ásvány. Elterjedt festékipari töltőanyag. Összetétele, minősége erősen függ a lelőhelytől. Befolyásolja a festék fedőképességét, súrolás állóságát, fehérségét, reológiai (ezáltal felhordhatósági) tulajdonságait.
Dolomit (magnézium-karbonát)
A mészkőhöz hasonlít kémiailag, elsősorban vakolatokban fordul elő finom töltőanyagként. Ritkán alkalmazzák, az ára alacsony, de a fehérsége nem megfelelő.
Talkum klorit
Lemezes szerkezetű töltőanyag, viszonylag kis százalékban alkalmazva jelentősen csökkenti a repedés hajlamot, növeli a kopásállóságot. Hátránya a magas ár és a piszkosfehér szín.
Reológiai adalékok (sűrítők)
A reológia tudománya az anyagok folyási tulajdonságainak vizsgálatával foglalkozik.
A gyártás során alkalmazott sűrítők olyan adalékok, melyek a termék viszkozitását növelik.
A sűrítők befolyásolják többek között a festék
- Tárolhatóságát (ülepedés, kiúszás)
- Felhordhatóságát, kezelhetőségét (hengerelhető, szórható, glettelhető…)
- Struktúra kidolgozhatóságát, megjelenését
- Nyitott idejét
Tixotrópia: az a jelenség, amikor a festék viszkozitása mechanikai hatásra (nyíróerő) csökken, majd a hatás elmúltával a viszkozitás azonnal megnő.
A festékgyártásban alkalmazott sűrítők csoportosítása (1.)
- Asszociatív sűrítők (Pl. PU)
- Nemasszociatív sűrítők (Pl. HEC)
A festékgyártásban alkalmazott sűrítők csoportosítása (2.)
Poliszacharid származékok
HEC (hidroxietil-cellulóz), CMC (karboximetil-cellulóz), cellulózból szintetikus úton előállított vegyületek.
Előnyeik
- Hatékony viszkozitás növelő hatásúak,
- Javítják a kenhetőséget, feldolgozhatóságot
- Vízvisszatartó hatásúak, a nyitott időt növelők
Hátrányaik
- Víz hatására duzzadnak, rontják a bevonat vízállóságát
- Mikroorganizmusok tápanyagai
Xantán
Természetes poliszacharid, egy baktériumfaj állítja elő, cukor erjesztésével.
Előnyei
- Hatékony viszkozitás növelő hatású
- Javítja a kenhetőséget, feldolgozhatóságot
- Vízvisszatartó hatású, nyitott időt növeli
- Tixotróp tulajdonságot kölcsönöz a festéknek
Guár és származékai
A guarbab-ban található természetes poliszacharid. Előnyei megegyeznek a xantánéval. Hátrány mindkét típusnál megegyezik a HEC hátrányaival. (Mindkét típus az élelmiszeriparban is használatos.)
Akrilát sűrítők
(poliakrilát emulziók, nemasszociatív tulajdonságúak)
- Lúgos közegben duzzadnak.
- Folyadék halmazállapotúak, így utólag is a rendszerhez adagolhatók.
- Nincs negatív hatásuk a vízállóságra, súrolás állóságra
- Kevésbé érzékenyek a mikroorganizmusokra
- Tixotróp hatás (kisebb mértékű, mint a xantán vagy a guár esetében)
Poliuretán sűrítők
(asszociatív: kölcsönhatás a kötőanyag és a rendszerben lévő egyéb alapanyagok (töltőanyagok, pigmentek…) között)
- Folyadék halmazállapotú, utólag adagolható.
- Nagy nyíróerők esetén is hatékony
- Tixotróp hatás
- Mikroorganizmusokra nem érzékeny
Szervetlen sűrítők
bentonit (montmorillonit származékok)
- Ülepedés és kiúszás gátló hatás (tárolási stabilitás)
- Tixotróp hatás
- Nem érzékeny a mikroorganizmusokra
Habzásgátlók
Segítenek a termékbe került levegőt, buborékokat eltávolítani. Habzásgátló hiányában a festékfilm „kráteres” lesz, a felületen eltávozó levegőbuborékok helyén a festékfilm elvékonyodik. Számos adalékanyag habképző, habstabilizáló hatású, ezek hatását is ellensúlyoznunk kell.
A habzásgátló jelentősége megfigyelhető:
- A gyártás során
- Az esetleges újra átkeverés során (pl. felhordás előtt)
- A színezék utólagos adagolásakor
- A festék felhordásakor
A festékiparban használatos habzásgátlók:
- Szilikon olaj alapú
- Ásványi olaj alapú
Konzerválószerek
Védik a terméket a különböző mikroorganizmusoktól.
A védelem történhet:
- A tárolóedényben (edénykonzerválószerek)
- A bevonatban (filmkonzerválószerek, alga vagy gomba elleni védelem)
Diszpergáló, nedvesítő szerek
A pigmenteket és töltőanyagokat a gyártás során diszpergálnunk kell. A diszpergál szó eredeti jelentése: aprít. Esetünkben a töltőanyagok folyadékban történő eloszlatását, elkeverését jelenti. Ehhez megfelelő berendezés szükséges, valamint olyan adalékok, melyek megakadályozzák a szemcsék újbóli összetapadását, stabilan tartják a diszperziót. Ezek az ún. felületaktív anyagok, vagy tenzidek (anionos, kationos, nemionos). Segítenek a töltőanyag felületén lévő levegőt eltávolítani.
Nedvesítés: a pigment / töltőanyag felületén lévő levegőt folyadékra „cseréljük”.
Diszpergálás: a töltőanyagok aprítása, „őrlése”
Stabilizálás: a pigment / töltőanyag szuszpenzió stabilizálása, a szemcsék újbóli összetapadásának (agglomerátumok) megakadályozása
Pigmentek, pigmentpreparátumok
A vizes diszperziós festékek alap (bázis) termékei fehér vagy törtfehér színűek.
A bázisok fehér színéért felelősek a
- Töltőanyagok (ld. korábban)
- Pigmentek (legtöbbször Titán-dioxid)
A fehér bázistermékek utólagos színezése pigment preparátumokkal (színezőpaszták) történik. A pigmentek lehetnek szerves vagy szervetlen vegyületek. A szerves vegyületek segítségével színek széles palettájából választhatunk, de ezen vegyületek kültéri alkalmazása korlátozott, UV- illetve időjárás állóságuk esetenként nem megfelelő. A szervetlen vegyületek lényegesen stabilabb, tartósabb színt kölcsönöznek a festékeknek, ezért kiválóan alkalmasak kültéri alkalmazásokra. Hátrányuk a korlátozott színválaszték.
Titán-dioxid
A legnagyobb mennyiségben alkalmazott szervetlen pigment. Fehér színű porpigment, a festék fehérsége, fedőképessége nagymértékben javítható a segítségével. Drága alapanyag, ezért a falfestékekben gyakran részben vagy teljesen helyettesítik speciális töltőanyagokkal.
Több módosulata ismert, a festékiparban használatos módosulatai:
Mindkét típust használják, de a festékipari alkalmazása a rutilnak jelentősebb, mivel nagyobb fedőképesség, fehérség érhető el vele.
Színező paszták
A kész bázisfestékek színezésére használják. A színezőpaszták alapját a korábban tárgyalt szerves vagy szervetlen pigmentek adják. A pigmenteket mechanikai hatással, különböző segédanyagok alkalmazásával, valamilyen oldószerbe juttatják, ezáltal egy a pigmenteknél lényegesen egyszerűbben alkalmazható, folyadék halmazállapotú alapanyagot hoznak létre. Az alkalmazott oldószer lehet víz, vagy szerves oldószer is.
Alkalmazásuk
- Gyári színezés: már a gyártás során a termékbe adagolják
- Utólagos színkeverés: a kiszerelt terméket vödrönként színezik be automata vagy manuális berendezéssel.
A vizes diszperziós festékekhez vizes vagy univerzális színező pasztákat használnak.
Egyéb alapanyagok
Filmképzési segédanyagok
Szerepük a kötőanyag filmképzési hőmérsékletének a csökkentése. Általában szerves oldószerek. Hatással lehetnek a termék nyitott idejére, illetve a felhordhatóságra is. Bizonyos típusok VOC-tartalmat (illékony szerves vegyület) növelnek a termékben, ezen anyagok alkalmazása egyre inkább háttérbe szorul.
Polifoszfát származékok
Vízlágyító hatású adalékok, módosított típusaik segítik a termékben alkalmazott diszpergáló adalékok hatását, illetve maguk is diszpergálószerként funkcionálnak.
pH szabályozó adalékok
A termék pH beállítására szolgálnak. Általában NaOH-t, ammónia vagy amin-származékokat alkalmazunk.
Kenhetőséget, felhordhatóságot, nyitott időt, korai esőállóságot javító adalékok
A korábban említett reológiai adalékok mellett különböző viasz, illetve zsíralkohol származékokat is alkalmaznak a gyártók erre a célra.
Pigment térfogat koncentráció (PVC vagy PTK)
A falfesték gyártók, illetve fejlesztők által használt, a termék minőségét jellemző fogalom: a pigmentek és töltőanyagok térfogatának és a festék teljes száraz térfogatának az aránya.
Kritikus pigment térfogat koncentráció (KPTK vagy CPVC):
Az PTK érték, ahol a szilárd szemcsék közötti teret a kötőanyag éppen kitölti.
A falfesték minőséget jellemezhetjük még a töltőanyagok (pigment) és a kötőanyag tömegarányával is.
Nincs vége
Lehetetlen küldetés egy rövid írásban összefoglalni a falfestékek fejlesztése és gyártása során alkalmazott elveket és anyagokat. Írásunk kissé tömény, de bízunk benne, hogy aki az átlagosnál jobban érdeklődik a bevonatok iránt, annak kiindulásként segítséget jelent összefoglalónk. A közeljövőben szeretnénk hasonló szakmai anyagokat összeállítani a színezővakolatok, lazúr- és zománcfestékek kapcsán is. Térjen vissza hozzánk rendszeresen a FIT Tudástárba és keresse a FIT termékeket a jobb festékáruházakban!
Kiss Gábor
Fitplaster Hungary Kft.
laborvezető, ügyvezető igazgató