Gyantaszerű kötőanyagok, polikondenzációs műgyanták
A gyantaszerű kötőanyagok olyan természetes vagy műgyanták, amelyeket lakkok és festékek kötőanyagaként lehet használni önmagukban vagy más kötőanyagokkal kombinálva.
Természetes gyanták, a fenyőgyanta, kaucsukszármazékok
A természetes gyantákat az élőfák kérgének megsértése és a fa által előállított friss (recens) váladék vagy régen elpusztult erdő megkövesedett (fosszilis) váladékainak összegyűjtése útján nyerik. A friss természetes gyanták illékony alkotórészeket (terpentin) is tartalmaznak. Vannak lakkbenzinben és alkoholban oldódó természetes gyanták. Az alkoholban oldódó természetes gyantákból (manilakopál, sellak) szeszlakkokat, a lakkbenzinben oldódóakból (fenyőgyanta, dammár) gyantalakkokat készítenek.
A fenyőgyanta (kolofónium)
A Pinus-félék családjába tartozó tűlevelű fenyőfák kérgének megsértésekor keletkező fenyőbalzsamból a terpentinolaj ledesztillálásával állítják elő. Túlnyomórészt gyantasavakat és kisebb részben semleges, el nem szappanosítható vegyületeket tartalmaz. Maga, a kolofónium puha gyanta, a belőle készített lakkok és festékek ellenállóképessége és időjárásállósága csekély, viszont a kolofónium mésszel vagy cinkoxiddal való összeolvasztásával ellenállóbb keménygyanták készíthetők.
A kaucsuk és származékai
A természetes kaucsukot a gumifa tejnedvéből ecetsavat kicsapással nyerik. A műkaucsuk a butadién polimerizációjával készül. Festékek kötőanyagként a klórozással előállított klórkaucsukot, illetve annak oldatát (aromás szénhidrogénekben, észterekben) használják. A klórkaucsuk bevonatok csak 60 °C-ig hőállóak, felhordásuk a kötőanyag „meghúzása” miatt nehézkes, viszont rendkívül vegyszerállóak (kivéve zsírok) és vízállóak. Korróziógátló alapozók, víz alatti és nedves helyiségek bevonatainak kötőanyagai.
Polikondenzációs műgyanták
Olyan mesterségesen előállított műgyanták, amelyben többféle anyag (molekula) úgy kapcsolódik össze műgyantává (óriásmolekulává), hogy közben melléktermékek (víz, metilalkohol stb.) is keletkeznek. Ilyen eljárással készülnek a szerves alkidgyanták, a fenolgyanták, maleinátgyanták, karbamid- és melamingyanták, továbbá a szerves csoportokat is tartalmazó szervetlen szilikongyanták.
A száradó olajat tartalmazó alkidgyanták
Az alkidgyanták többértékű alkoholokból (glicerin, pentaeritrit) és többértékű acidokból (savakból, ftálsav, maleinsav) előállított műgyanták. Ahhoz, hogy a rideg alkidgyanták oldódjanak a szokásos festékipari oldószerekben (lakkbenzin, xilol) és rugalmasabb bevonatokat képezzenek, növényi olajokat is be kell építeni az alkidgyantákba.
A növényiolaj-tartalom alapján háromféle alkidgyantát különböztetünk meg:
- A kis olajtartalmú vagy rövidolajos alkidgyanták növényi olaj tartalma 40 % alatt van. Ezek az alkidok elsősorban fizikai úton gyorsan száradnak, és bevonatuk kemény, kevéssé rugalmas. Alifás (egészségre kevéssé ártalmas, egyenes vagy elágazó szénláncú) szénhidrogénekben (pl. lakkbenzin) rosszul, viszont aromás (benzolgyűrűt tartalmazó, egészségre ártalmas) szénhidrogénekben jól oldódnak.
- A közepes olajtartalmú vagy középolajos alkidgyanták 40-60 % száradó növényi olajat tartalmaznak. Félig fizikai, félig kémiai száradással száradnak, és alifás szénhidrogénekben jobban oldódnak.
- A nagy olajtartalmú vagy hosszúolajos alkidgyanták száradó növényi olaj tartalma 60 % felett van. Lassan, elsősorban kémiai, oxidatív száradással száradnak, a bevonatuk rugalmas. Alifás szénhidrogénekben, aromamentes lakkbenzinben kiválóan oldódnak.
Az oldószerszegény alkidgyanták (high-solid alkidok) olyan hosszúolajos alkidok, amelyek 70-88 % száradó olajat tartalmaznak. A rövidolajos alkidokat, amelyek általában nem sárguló, nem száradó növényi olajokkal vannak módosítva, elsősorban nitrokombinációs lakkfestékekben használják. A festők által ajtók, ablakok, kül- és beltéri fa- és fémfelületek mázolására használt zománcfestékek kötőanyagai közepes és nagy olajtartalmú alkidgyanták.
5. ábra: Alkidgyanta-oldat és alkidgyanta zománcfesték előállítása.
A közepes és nagy olajtartalmú alkidos lakkok és zománcfestékek
Az alkidgyanta és az oldószer (lakkbenzin) szárítóval kiegészítve színtelen lakkot ad, pigmentekkel pedig zománcfestékeket. Pigmentként főleg rutilrácsú titán-dioxidot, valamint fény- és időjárásálló fekete és színes pigmenteket használnak. Hígításra terpentinolaj, lakkbenzin vagy speciális hígítók alkalmasak.
Az alkidos lakkok, lazúrok és zománcfestékek könnyen felhordhatok, jól terülnek, és 3-6 órán belül felületileg szárazok, az átszáradásuk kb. 1 napot igényel. Kb. 1 hét után nagyon kemény és mégis rugalmas bevonatot adnak.
Száradásuk oxidatív, vissza nem fordítható száradás. Bevonataik általában 1 napos száradás után önmagukkal átfesthetők. Az olaj festékekhez hasonlóan túl vastag rétegben felhordva nem száradnak át, bevonatuk puha marad.
- A közepes olajtartalmú alkidgyanta lakkok és zománcfestékek különösen kemény réteget adnak, amelyet karc- és ütésállónak nevezünk. Ezeket ott használjuk, ahol különösen ellenálló bevonatra van szükség: kerítések, kerti bútorok, járművek stb. festésekor. Vékony rétegben hordjuk fel (kerüljük a mártást!), mert egyébként a lakkréteg nem szárad át kellőképpen, és ráncosodásra hajlamos.
- A nagy olajtartalmú alkidgyanta lakkok és zománcfestékek nagy olajtartalmuk következtében egyesítik az olajfestékek ecsetelhetősége, terülésre vonatkozó előnyeit az alkidgyanta lakkok és zománcfestékek gyorsabb száradásával, keménységével, nagyobb fényével és ellenálló képességével.
Az alkidgyantás lazúrokat, színtelen lakkokat és zománcfestékeket fa, fém, ritkábban vakolat és egyéb alapfelületekre, bel- és kültéri bevonatokhoz használjuk.
A pigmentálatlan alkidgyanták napfény- illetve UV (ultraibolya sugárzás)- állósága korlátozott, ezért kültéren csak pigmentált festékek és sötétebb lazúrok használata javasolt. Az alkidgyanták lúgos felületeken elbomlanak, elszappanosodnak, ezért friss beton és vakolt felületeken nem használhatók. A száradó olajos alkidgyanta bevonatok többé-kevésbé sárgulnak, de sárgulási hajlamuk a növényi olaj megfelelő kiválasztásával és optikai fehérítéssel (lilás színezővel) csökkenthető.
A sáfrányolaj, a szójaolaj kevésbé, a tallolaj közepesen, a lenolaj erősen hajlamos a sárgulásra. A túl sok szárítót tartalmazó alkidfestékek bevonatai jobban sárgulnak és mattulnak, ezért a kereskedelmi forgalomban levő szárítókat (szikkatívokat) csak mértékletesen használjuk. Hűvös, hideg időben a száradás gyorsítása érdekében inkább vékonyabban, több rétegben hordjuk fel a festéket, és ne használjunk többlet szikkatívot.
A sárgulást az alkid bevonatokban öregedési-bomlási-átalakulási folyamatokban keletkező kromofor (bizonyos hullámhosszú fénysugarakat elnyelő, ezért színt adó) csoportok okozzák. Hő hatására, például fűtőtesteken (termikus sárgulás) és sötétben (sötét-sárgulás) a sárgulás erősebb. Ez utóbbinak az a magyarázata, hogy a napfény a kromofor csoportok jelentős részét nem kromofor csoportokká alakítja, a bevonat kifakul, fehérebbé válik.
Néhány alkidgyanta kötőanyagú termékcsoport:
Zománcfestékek kül- és beltéri használatra
Kiválóan terülő, többnyire tükörfényes, de matt és selyemfényű változatban is forgalmazott időjárásálló termékek ajtók, ablakok, alapozott fa-, fém- és ritkábban falfelületek mázolására.
Tixotróp zománcfestékek
A normálisnál kissé vastagabban felhordható, függőleges felületen megfolyásra kevéssé hajlamos, nem csepegő festékek. Nyugalmi állapotban sűrűn folyók, mechanikai hatásokra (keverés, ecsetelés) folyékonyabbá válnak.
Alapozófestékek fára
Sovány szellőző alapozók lenolajjal beeresztett fára, de közbenső alapozóként és matt falfestékként is használható univerzális termékek.
Korróziógátló alapozófestékek fémekre
Az elektrokémiai korróziót gátló pigmentek, a kötőanyag bomlási zsírsavaival víztaszító fémszappant képző aktív pigmentet tartalmazó alapozófestékek. A penetráció (behatoló képesség a rozsdamaradványokba, repedésekbe) javítására lenkence adalékot és a vízállóságot növelő komponenseket is tartalmazhatnak.
Lazúrfestékek
A vékony lazúrok vagy impregnáló lazúrok erősen hígított kötőanyagoldatot, a vastag réteget képező bevonólazúrok kevéssé hígított, esetleg tixotróp kötőanyagot tartalmaznak. Pigmentet, színezéket csak olyan mennyiségben használnak, hogy a fa erezetét a bevonat ne takarja el, áttetsző legyen.
Színtelen beltéri lakkok
A pigmentálatlan alkidgyanták a napfény ultraibolya (UV) sugárzásának hatására lassan, évek alatt elbomlanak, ezért használatuk csak beltérben javasolt.
Radiátor és fűtőtest zománcfestékek
Kevéssé sárguló szójaolajos vagy sáfrányolajos alkidot tartalmaznak, amelyet kevés szárítóval szikkatíválnak, és gyakran egyáltalán nem sárguló kötőanyagokkal kombinálnak.
Falfestékek
A bel- és kültéri használatra alkalmas, alkidgyanta alapú matt falfestékek ásványi alapokra jól tapadnak. Már egy rétegben lezárják az alapot, kiválóan fednek és gyorsan száradnak. Jó szolgálatot tesznek nikotintól elsárgult mennyezetek és falak esetén.
Vízoldható alkidgyanták és vizes zománcfestékek
A hagyományos, oldószeres alkidgyanták mellett előállíthatók vízben oldható alkidgyanták is. Ezek a gyanták általában speciális komponenseket, vízoldható csoportokat és kis mennyiségben szerves segédoldószert is tartalmaznak, amely a száradás során a vízzel együtt eltávozik a bevonatból.
A vízoldható kötőanyagok valóban oldódnak vízben és nem tévesztendők össze a vizes diszperziókkal, amelyeknél a vízben nem oldódó kötőanyagot parányi részecskék formájában szétoszlatjuk a vízben.
A vízoldható alkidgyanták és a belőlük készített vizes zománcfestékek kémiailag száradnak és fényük, terülésük, keménységük teljesen hasonló az oldószeres alkidgyantákéhoz. Ezzel szemben a vizes diszperziós zománcfestékek az alkidgyanta zománcfestékekhez képest kissé rosszabbul terülnek és kevésbé fényesek. Bizonyos típusoknál problémát okoz a blokkolódási hajlam, amikor már száraznak vélt ajtó vagy ablak zárását követően a festék összeragadhat, ill. nyitáskor letépődhet.
Egyéb polikondenzációs műgyanták
Fenolgyanták
Olyan műgyanták, melyeknek felépítésében a fenol és származékai, illetve és az aldehid a fő alkotóelemek. Sok fajtájuk van a hőre lágyuló fenolgyantáktól a hőre keményedő bakelit gyantákig. A fenyőgyantasavval módosított fenolgyanták adalék-töltőanyagokként javítják az alkidos zománcfestékek átszáradását, keménységét, kopás-és vízállóságát.
Telítetlen poliésztergyanták
Olyan kondenzációs műgyanták, amelyek polimerizációra alkalmas telítetlen szén-szén kettős kötéseket tartalmaznak, és szerves peroxidokkal kikeményíthetők. Oldószerként polimerizációra képes, a bevonatba nagyrészt beépülő aktív oldószereket (sztirol, akrilát-monomerek) tartalmaznak. Nagy vastagságban átkeményedő, kétkomponensű mélyedéstapaszok kötőanyagául szolgálnak többek között.
Maleinátgyanták
A maleinsav-anhidrid, a fenyőgyantasav és többértékű alkoholok (glicerin, pentaeritrit) reagálásával kapott műgyanták. Kiváló fényállóságú keménygyanták, amelyeket más kötőanyagokkal kombinálva használnak.
Polimerizációs műgyanták szerves oldószerekben oldva
Olyan mesterségesen előállított műgyanták, amelyekben egy, kettő, három vagy többfajta polimerizációra képes anyag láncszerűen kapcsolódik össze melléktermék keletkezése nélkül. A folyamat adott hőmérsékleten segédanyagok (iniciátorok, katalizátorok, gyorsítók) jelenlétében megy végbe.
A polimerizációs műgyantákat vagy a korábban megismert módon vízben finoman eloszlatjuk (vizes diszperziós kötőanyagok), vagy szerves oldószerekben feloldva használjuk kötőanyagként. A szerves oldószerekben feloldott polimerizációs műgyanták a vizes diszperziós műgyantákkal ellentétben összefüggő, folytonosabb, tömörebb bevonatot képeznek. Ásványi alapokon, fán, fémeken és bizonyos műanyag felületeken is alkalmasak bevonatok képzésére.
A vinil-klorid kopolimerjei (vinilkopolimerek)
A poli-vinil-klorid (PVC) festék kötőanyagának nem alkalmas, mert a szokásos oldószerekben csaknem oldhatatlan. Viszont a vinil-acetáttal, a vinil-izobutiléterrel és a vinilidén-kloriddal alkotott kopolimerjei szerves oldószerekben oldódó, értékes kötőanyagok. Időjárásálló, különlegesen vízálló, vegyszerálló bevonatokat képeznek. Könnyűfémeken és horganyzott acélon is jól tapadnak.
A sztirol kopolimerjei (sztirol-butadién, sztirol-akrilát)
Oldószeres oldataik vakolat-mélyalapozók, homlokzatfestékek, betonfestékek, útjelzőfestékek, ipari fémbevonatok kötőanyagai. Az oldószeres homlokzatfestékek télen is használhatók, emellett lúgállóak, feszültségszegény bevonatfilmet adnak, nagy a behatolási képességük és ún. „öntisztítók” (a külső bevonat idővel enyhén lepereg, így bizonyos mértékben magától tisztul).
Az akrilát és metakrilát polimerek és kopolimerek
Az akrilsav és metakrilsav-észterek polimerjeinek oldatai kiválóan tapadó, rendkívül fény- és időjárásálló, lúg- és saválló, vegyszerálló, rugalmas bevonatokat adnak. Nagy rugalmasságuk miatt hajlékony anyagok, gumi, bőr, ponyva, textília bevonására is alkalmasak. Kombinálhatók nitrocellulózzal vagy fenolgyantával. Az összes alaphoz, főleg alumíniumhoz és műanyaghoz használható lakkok a festő által elvárt összes előnyös tulajdonsággal rendelkeznek.
A kémiai úton száradó fajtákat olyan akril- és metakrilsav-észterekből állítják elő, amelyek további aktív csoportokat (pl. karboxil-, hidroxil-csoportok) is tartalmaznak. Ezeket az ipari beépíthető lakkokat vagy kisipari kétkomponensű lakkokat a járműfényezés területén alkalmazzák. Ha a polimerizáció során további aktív csoportokat tartalmazó szerves vegyületeket adagolnak, akkor vízben oldható akrilgyanta keletkezik, amelyet a vízzel hígítható akrilgyanta lakkok gyártásához használnak.
A metil-metakrilát polimerjei
A poli-metil-metakrilát (PMMA) lakkok és zománcfestékek fémeken alkalmazott vegyszerálló bevonatoknál, fényezéseknél, továbbá diszperziós festékbevonatok átvonó lakkjaiként jönnek számításba.
A vinil-acetát kopolimerjei
A poli-vinil-acetát (PVAC) lakkokat és festékeket könnyűfémek bevonataihoz, valamint hőálló alumínium-lakkfestékekhez használják. Jelentős szerepük van ezenkívül ásványi alapok alapozó- és záró anyagaként is. Átütő bitumen-, kátrány-, víz- és nikotinfoltoknál alkalmazzák.