Zlepki w powłoce farby dyspersyjnejKupując farbę, lakier, emalię, czy też każdy inny wyrób malarski dostrzec możemy na opakowaniu datę produkcji, tudzież datę ważności, inaczej zwaną terminem przydatności. Zazwyczaj termin ten rozumiemy jako minimalny okres, w którym farba nie może ulec atakowi drobnoustrojów, co w konsekwencji prowadzi do pojawienia się pleśni i zapachu gnilnego. Skażenie mikrobiologiczne jest tylko jednym i do tego nie najważniejszym czynnikiem określającym termin przydatności wyrobu malarskiego do stosowania. Termin przydatności do stosowania (termin ważności) to, wg Spektrochemu, minimalny okres, w którym wyrób malarski spełnia postanowienia norm przedmiotowych.

Farby dyspersyjne

Po wyprodukowaniu np. farby dyspersyjnej zachodzą w niej procesy, które w bardzo dużym stopniu zależą od poprawności procesu produkcyjnego, a także właściwego doboru surowców. Jeżeli producent poszedł na tzw. „łatwiznę” i zastosował pierwsze lepsze zarekomendowane mu surowce, jak również niewłaściwy proces produkcyjny (np. cały proces produkcji farby w jednym urządzeniu – disolwerze), to przydatność takiej farby do stosowania wynosi od kilku tygodni do kilku miesięcy. Dlaczego? Ponieważ zachodzą w niej procesy kinetyczne, tj. następujące wraz z upływem czasu, prowadzące do m.in. pojawienia się warstwy wody na powierzchni farby. Jeżeli pojawiła się woda, oznacza to, że wyrób stał się już niepełnowartościowy – stracił termin przydatności do stosowania. W farbie dyspersyjnej procesy kinetyczne prowadzą do zlepiania się ze sobą substancji błonotwórczej, napełniaczy, które nie będąc dobrze zdyspergowane wykazują bardzo dużą tendencję do dalszej aglomeracji. Konsekwencją tychże procesów jest pojawienie się rozwarstwienia – wytrącenia się substancji błonotwórczej, gdzie nawet po wymieszaniu podczas malowania widoczne są na powłoce dziwne wtrącenia, jakby ziarenka wielkości od 0,5 do kilku milimetrów. To są właśnie aglomeraty napełniaczy, które nie zostały prawidłowo zdyspergowane, dodatkowo zlepione wytrąconym spoiwem farby. Producenci farb stosują filtrowanie farb po ich wytworzeniu, co jest zabiegiem całkowicie niecelowym i syzyfową pracą, ponieważ owe aglomeraty i koagulaty spoiwa tworzą się na nowo wraz z upływem dni, tygodni i miesięcy w wiaderku podczas składowania farby. Wiele głosów w tej sprawie powiada, iż przecież farba po wymieszaniu, mimo wcześniejszego rozwarstwienia jest nadal dobra. Otóż nie! Jeżeli cząstki substancji błonotwórczej zostały pozlepiane to nie tworzą już powłoki tak jak przed zlepieniem się. Inaczej tworzy się powłoka z milionów cząstek o rozmiarze 0,2 µm, a inaczej z tysięcy cząstek o rozmiarze 0,6µm, które powstały na skutek ich zlepienia). Zaznaczyć należy, że owe pojawienie się wody w farbie dyspersyjnej nie może być nazywane sedymentacją, gdyż ta ma miejsce tylko wtedy, jeżeli na dnie wyczuwamy osad. W większości przypadków wytrącone spoiwo i aglomeraty napełniaczy mimo rozwarstwienia nie tworzą od razu wyczuwalnego osadu, gdyż ten może być konsekwentnie tworzony przez dalsze miesiące lub nawet lata. Wtedy rozmiar zlepków napełniaczy i substancji błonotwórczej jest na tyle duży, że pod wpływem grawitacji osadza się na dnie opakowania. Często osad na dnie jest miękki i możliwy do wymieszania, jednakże zdarza się także na tyle twardy, że wymieszanie nie jest możliwe. Mimo, iż wymieszamy mechanicznie farbę, której powstał osad, to spowodujemy jedynie rozproszenie zlepków w całym opakowaniu, gdyż nie ma możliwości już ich rozbicia. Nie pomoże nawet szybsze czy też dłuższe mieszanie. Powyższe zjawiska są konsekwencją niewłaściwie dobranych surowców i niewłaściwie prowadzonego procesu produkcyjnego. Na zdjęciu nr 1 widać zlepki obecne w powłoce.

Zlepki czynnika matującego w lakierze dyspersyjnym

Lakiery dyspersyjne

Problem koagulacji spoiwa dotyczy także lakierów dyspersyjnych wodorozcieńczalnych, gdzie pierwszymi oznakami procesu zlepiania się cząstek substancji błonotwórczej jest uzyskiwanie matowej powłoki z lakieru, który jeszcze kilka miesięcy temu tworzył powłokę z połyskiem. Dalszymi następstwami są już widoczne wytrącenia spoiwa, które szpecą wygląd powłoki lakierniczej. Zaznaczyć należy, że procesy kinetyczne, które wywołały takie zjawiska nie dotyczą tylko wyglądu powłoki. Zmianie ulegną wówczas wszystkie jej właściwości, począwszy od twardości, przez elastyczność na odporności na wodę kończąc. W lakierach dyspersyjnych matowych czy też półmatowych może wystąpić także osadzenie się czynnika matującego. Jeżeli po wymieszaniu krzemionka matująca nie wykazuje zlepienia się, wówczas lakier jest nadal dobry. Co innego, jeżeli osadzenie się krzemionki doprowadziło do jej zlepienia się w cząstki jak na zdjęciu nr 2.

Metody badawcze

Powyższych problemów można uniknąć prowadząc w odpowiedni sposób dobór surowców, ustalanie receptur i później proces technologiczny produkcji. Spektrochem na organizowanych kursach i szkoleniach uczy technologów jak powyższe czynności wykonywać prawidłowo, a nie w oparciu o rekomendacje dostawców surowców, które zawsze są błędne. Należy wykonywać sprawdzenia odporności wyrobów malarskich, jak i samych spoiw dyspersyjnych (dyspersji polimerowych) na tzw. przyspieszone starzenie. Badanie polega na termostatowaniu próbki wyrobu (ciekłego) w określonym czasie i temperaturze, po czym oznaczeniu pozostałości na sicie kontrolnym o boku oczka 0,063 mm (dla wyrobów malarskich) oraz 0,015 / 0,045 / 0,063 mm dla dyspersji polimerowych, przy czym wyniki odnosi się do tych samych próbek nie poddawanych przyspieszonemu starzeniu. Bardzo ważny jest dobór innych surowców będących w recepturze, gdyż mimo iż np. dyspersja polimerowa nie wykazuje tendencji do koagulacji, to np. w kontakcie z określonym dodatkiem reologicznym wytrąca się tworząc koagulaty. Dobór surowców jest to proces żmudny, ale prowadzony po to, aby mieć całkowitą pewność co do jakości opracowywanego wyrobu. Wymagania dopuszczalnych wartości osadów na sitach kontrolnych nie podają Polskie Normy, a Tymczasowe Warunki Techniczne Spektrochemu (TWT). Wykonuje się również badania trwałości wyrobów malarskich w czasie magazynowania, które polegają na sprawdzenie tendencji wyrobu do zmian w postaci osadzania się, zmian lepkości, itp. Badania te jednak nie wskazują dokładnego czasu, jaki wyrób może być przechowywany, lecz określają jego tendencję do starzenia się.

Farby i emalie rozpuszczalnikowe

Obecność rozwarstwienia czy też osadu nie jest wadą w przypadku wyrobów rozpuszczalnikowych. Stosunkowo niska lepkość i płynięcie bardziej niutonowskie powoduje, że pigmenty i napełniacze w farbach i emaliach rozpuszczalnikowych osadzają się pod wpływem własnego ciężaru. W wyrobach rozpuszczalnikowych mamy do czynienia z rozpuszczalnikami niepolarnymi, gdzie proces zlepiania się nie zachodzi. Osad w np. emalii ftalowej można zatem łatwo wymieszać bez ryzyka, że powstały jakiekolwiek zlepki. Stopień osadzenia się pigmentów i napełniaczy w wyrobach rozpuszczalnikowych może nastąpić do takiego stopnia, że nie jest możliwe jego wymieszanie (zbity twardy osad na dnie). Wtedy i wyroby rozpuszczalnikowe tracą swoją przydatność do stosowania.

Termin przydatności vs. własności wyrobów i powłok

Spektrochem definiuje termin przydatności jako nominalny okres, w którym wyrób musi odpowiadać wymaganiom norm przedmiotowych. Dobrze, jeżeli wyrób jest oceniany zgodnie z uzupełnieniami zawartymi w opracowanych normach TWT, gdyż Polskie Normy często nie są wystarczające do oceny jakości. Tak w Polskich Normach, jak i normach TWT podane są wymagania dotyczące terminu ważności wyrobu, tj. czasu, w którym muszą odpowiadać wymaganiom normy. Terminy te wahają się od 6 do 18 miesięcy. Producenci farb podają zazwyczaj znacznie dłuższe terminy ważności, często nawet kilku lat.

Jeżeli producent podaje na opakowaniu, że termin ważności wynosi 24 miesiące, oznacza to, że zarówno po wyprodukowaniu, jak i po 20 miesiącach od daty produkcji wyrób musi spełnić wymagania normy przedmiotowej. Niestety bardzo często wyroby malarskie nie spełniają postawionych wymagań, gdy ocenia się je już w połowie podawanego przez producenta terminu ważności. Są oczywiście i takie farby, które nawet po 10 latach od daty produkcji są nadal dobre, mimo, iż ich producent podaje kilkumiesięczny termin ważności. Przykładem jest farba dyspersyjna znajdująca się w laboratorium Spektrochemu, która została wyprodukowana w 1993 roku (w tym roku mija 20 lat od jej wyprodukowania) i nadal jest doskonała.

Utratę terminu ważności można poznać po ocenie własności mechanicznych powłoki, jak również po własnościach samej farby. Jeżeli lepkość farby zmienia się w czasie, oznacza to, że w farbie zachodzą jakieś procesy, które ją niszczą. O ile podwyższanie lepkości w czasie jest do przyjęcia (w określonych granicach), o tyle rozrzedzanie się wskazuje na całkowity spadek jej własności użytkowych. Bardzo ważna jest także omawiana powyżej pozostałość na sicie kontrolnym o boku oczka kwadratowego 0,063 mm (63µm), na którym ocenia się obecność wszelkich cząstek skoagulowanego spoiwa, zlepków napełniaczy i pigmentów i innych wtrąceń, które będą wpływać na obniżenie estetyki wymalowania i jednocześnie wskazywać, że powłoka może mieć dużo gorsze własności niż wcześniej. Określenie odczynu farby, a dokładniej zbadanie pH także pokazuje zmiany kwasowości i alkaliczności, jakie zachodzą podczas składowania. W farbach dyspersyjnych napełnionych węglanem wapniowym ciężko jest na podstawie pH określić zachodzące zmiany, gdyż węglan wapniowy doskonale buforuje pH wyrobu malarskiego. Jeżeli chodzi o ocenę własności powłok celem stwierdzenia utraty terminu ważności, w zależności od rodzaju wyrobu wykonuje się zróżnicowane oceny. Dla powłok farb dyspersyjnych oznacza się odporność powłok na szorowanie oraz białość i zażółcenie, dla lakierów na drewno połysk, odporność na wodę, elastyczność oraz inne.

Aby przybliżyć zmiany zachodzące w farbach pod wpływem czasu przedstawiono w Tabeli 1 przykładowe wyniki badań i obserwacji próbek przechowywanych w laboratorium Spektrochemu w czasie ich okresów ważności.


Jak wynika z Tabeli 1 pojawiające się rozwarstwienie farby (po 14 miesiącach) wpłynęło znacząco na podwyższenie zażółcenia, spadek białości i odporności powłoki na szorowanie na mokro. Dalsze przechowywanie próbek pokazuje, że spadek jest na tyle duży, że farba będąca początkowo w kategorii odporności na szorowanie (M – odporna na mycie – wymaganie co najmniej 150 cykli posuwów szczoteczki), po 14 miesiącach mieści się już tylko w kategorii T – tworzących powłoki odporne na tarcie, a co należy bardzo mocno zaznaczyć, nadal następuje spadek własności powłoki).

Wniosek, jaki można wyciągnąć z badań opisanych w Tabeli 1: badana farba powinna mieć określony termin przydatności do stosowania (termin ważności) najwyżej 12 miesięcy. Tylko wykonując takie badania można określić jaki jest naprawdę termin ważności wyrobu. Spektrochem na organizowanych kursach uczy technologów, jak dobierać surowce, aby w oparciu o odpowiednie metody badawcze oceniać wpływ poszczególnych surowców na zmniejszanie lub zwiększanie okresu trwałości farby. Problem utraty własności powłok, jak i samych farb jest znacznie większy, niż problem doboru biocydów i pleśnienia farby w czasie magazynowania. Ten ostatni problem bardzo często jest przyczyną niezachowania także higieny produkcji, która to odpowiada za rozwój mikroorganizmów w farbie. Producenci biocydów oferują (ich zdaniem) dobry serwis i opiekę nad producentami farb w zakresie wydłużania terminu ważności wyrobów. Nie jest to prawda, gdyż właściwe wytworzenie farby, użycie odpowiednich surowców, metod badawczych i systematyki pracy laboratoryjnej, jak również procesu produkcyjnego pozwala na uzyskanie farb o doskonałych własnościach, tak jak opisywana wcześniej 20-latka, którą można zobaczyć w laboratorium Spektrochemu. Zapraszamy zainteresowanych tematyką do kontaktu.