Klasyfikacja wg. typu schnięcia
Farby mogą być klasyfikowane wg. różnych kryteriów jak np. wg. podłoża na które są nakładane, malowanych obiektów, miejsca w systemie farb, typu spoiwa albo typu pigmentu albo specjalnych funkcji, wg. mechanizmu schnięcia itd. Z technicznego punktu widzenia szczególnie ten ostatnie podział jest ważny. Wg. mechanizmu schnięcia, farby można podzielić na 2 grupy: farby schnące fizycznie i farby schnące chemicznie. Podział farb na te dwie grupy jest przedstawiony poniżej

Farby schnące fizycznie

Proces schnięcia tego typu farb polega wyłącznie na odparowaniu rozpuszczalników/rozcieńczalników, które z reguły są bardzo lotne i proces schnięcia przebiega stosunkowo szybko. Wyschnięta powłoka farby może być ponownie rozpuszczona w oryginalnym rozpuszczalniku lub innych rozpuszczalnikach, nawet po bardzo długim czasie (po latach). Możemy więc powiedzieć, że schnięcie w tym przypadku jest odwracalne. Przy nakładaniu następnych warstw, rozpuszczalniki zmiękczają pierwszą warstwę i pozwalają na lepszą przyczepność między warstwową. Niektóre typy farb mogą mieć zarówno fizyczne jak i chemiczne schnięcie np. farby chloro kauczukowe ogólnego stosowania mające spoiwo na bazie mieszaniny chlorokauczuku i żywicy alkidowej (podobnie farby poliwinylowe ogólnego stosowania). Farby schnące fizycznie mogą być nakładane w niskich temperaturach, pod warunkiem że zastosowane rozpuszczalniki/rozcieńczalniki są odpowiednio lotne. Podłoże oczywiście musi być wolne od lodu. Fizycznie schnące farby nie są więc odporne na rozpuszczalniki i ich nakładanie za pomocą pędzla może być utrudnione.

Farby schnące chemicznie

Schnięcie tych farb zwykle nazywane utwardzaniem, przebiega poprzez reakcje chemiczne spoiwa np. z tlenem z powietrza albo z tzw. utwardzaczem. Oczywiście lotne składniki, tzn. rozpuszczalniki/rozcieńczalniki także odparowują po wymalowaniu, jednak bez zajścia reakcji chemicznych farba nie wyschnie. Farby schnące przez przyłączenie tlenu z powietrza nazywane są często jako schnące oksydacyjnie. Przykładem tego rodzaju farb mogą być farby alkidowe (ftalowe) i olejne. Farby schnące przez reakcję spoiwa z utwardzaczem są 2-składnikowe. Drugi składnik dodaje się bezpośrednio przed malowaniem i tak zmieszane składniki mogą być stosowane tylko jedynie w ograniczonym czasie (czas życia) podawanym przez producenta. Kiedy wzrasta temperatura, czas życia zmniejsza się. Przykładem tego typu wyrobów są farby epoksydowe, poliuretanowe oraz oparte na nienasyconych poliestrach. Farby krzemianowo-cynkowe tworzą oddzielną grupę farb schnących chemicznie. Pył cynkowy i roztwór krzemianu reagują ze sobą i jednocześnie schnięcie chemiczne jest przyspieszone przez pochłanianie wilgoci z powietrza. Schnięcie (utwardzanie się) chemicznie schnących farb przebiega znacznie wolniej niż farb schnących fizycznie i szybkość utwardzania się w znacznym stopniu zależy od temperatury. Przy niskich temperaturach schnięcie przebiega bardzo wolno lub zanika całkowicie. Wyschnięte powłoki farb są nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach/rozcieńczalnikach, które były zastosowane przy produkcji tych farb, a więc można powiedzieć, że schnięcie chemiczne jest nieodwracalne. Stare powłoki farb 2-składnikowych mogą stwarzać kłopoty z przyczepnością międzywarstwową przy pracach renowacyjnych. Dlatego też, może być konieczne zszorstkowanie starej powłoki np. przez "zamiatającą" obróbkę strumieniową (ang. "sweep-blasting"). Na rys. 1 podano klasyfikację farb wg. mechanizmu schnięcia.

Klasyfikacja wg. typu spoiwa

Farby olejno-żywiczne

Bazą tych farb są spoiwa produkowane przez stapianie w wysokich temperaturach żywic fenolowych, modyfikowanych kalafonią lub niemodyfikowanych, z olejami schnącymi głównie lnianym i tungowym. Te produkty wysychają przez przyłączenie tlenu z powietrza. Są zmydlające się, a więc nie można stosować ich na podłoże alkaliczne. Mają własności wodoodporne i możne stosować je do części zanurzonych w wodzie. Mają lepszą odporność na wodę i atmosferę korozyjną niż farby alkidowe. Jednakże są mniej odporne na wpływ światła ultrafioletowego, mają tendencję do żółknięcia i kredowania. Odpowiednim rozpuszczalnikiem jest benzyna lakowa, ewentualnie z małym dodatkiem rozpuszczalników aromatycznych (ksylen, toluen).

 

 

Farby bitumiczne

Farby te oparte są na asfaltach, smole powęglowej i związkach pochodnych. Schną fizycznie. Powłoki z farb bitumicznych są odporne na słabe kwasy i alkalia, wodę morską, sole i agresywne środowisko. Nie są natomiast odporne na oleje roślinne, węglowodory i inne rozpuszczalniki. Kiedy na farby bitumiczne są nakładane inne, kolorowe farby, może wystąpić zjawisko tzw. "krwawienia" tj. przechodzenia składników farby bitumicznej przez jasną powłokę innej farby, co objawia się ciemnymi smugami. Z uwagi na czarny kolor, farby te są głównie stosowane do malowania części podwodnych i wnętrz zbiorników, pod izolację itp. Przez polimeryzację pewnych frakcji smoły powęglowej produkuje się żywice kumaronowo-indenowe, z których możliwe jest uzyskiwanie jasnych powłok farb.

Farby alkidowe (ftalowe)

Farby alkidowe schną przez przyłączenie tlenu z powietrza. Większość żywic alkidowych zwykle zawiera w swoim składzie bezwodnik ftalowy i dlatego też farby na nich oparte zwane są farbami ftalowymi. Własności takie jak czas schnięcia, elastyczność, tendencja do żółknięcia i odporność na czynniki atmosferyczne zależą szczególnie od rodzaju i ilości kwasów tłuszczowych obecnych w cząsteczce żywicy alkidowej. Żywice oparte na oleju lnianym wykazują tendencje do żółknięcia kiedy stosowane są wewnątrz, w przeciwieństwie do tych opartych na oleju sojowym. Do produkcji farb alkidowych są stosowane żywice alkidowe tłuste, średnio tłuste i chude. Powłoki farb ftalowych ulegają zmydleniu, miękną w wodzie i dlatego też nie mogą być stosowane do malowania części podwodnych i części wewnętrznych zbiorników. Poza tym, nie są odporne na chemikalia i rozpuszczalniki. Z uwagi na to, że ulegają zmydleniu nie powinny być stosowane wprost do malowania alkalicznych powierzchni (świeże tynki), powierzchni cynku i stali ocynkowanej jak również farb krzemianowo-cynkowych, szczególnie w środowisku wilgotnym. Farby ftalowe są łatwe do stosowania i mają dobrą rozlewność. Powłoki farb ftalowych wykazują dobrą odporność na czynniki atmosferyczne (deszcz, słońce itp.) chociaż po dłuższym czasie tracą połysk i wykazują pewny stopień kredowania. Farby ftalowe, szczególnie oparte na tłustych żywicach alkidowych dobrze zwilżają podłoże, czym wyróżniają się spośród innych spoiw. Odpowiednie sformułowane grunty ftalowe mogą być stosowane na podłoża tylko ręcznie oczyszczone.

Z uwagi na swoje własności są chętnie stosowane do prac renowacyjnych. Nie są jednak odpowiednie do stosowania ich w grubych warstwach. Jest to spowodowane ich mechanizmem schnięcia, gdyż gruba powłoka farby utrudnia dostęp tlenu do dolnych warstw powłoki. Zbyt grubo wymalowana powłoka farby ftalowej ulega zmarszczeniu. Do produkcji i rozcieńczania stosuje się zwykle benzynę lakową, jedynie do farb na chudych żywicach stosuje się zwykle ksylen. Opakowania z farbą powinny być szczelnie zamknięte i przechowywane w temperaturach poniżej 250C, co zapobiega nadmiernemu kożuszeniu.

Żywice alkidowe stosowane do produkcji farb ftalowych mogą być modyfikowane fizycznie lub chemicznie w celu produkcji farb ftalowych modyfikowanych o specjalnych własnościach. Najczęściej są modyfikowane następującymi żywicami: - chlorokauczukiem dzięki czemu otrzymujemy tzw. farby chloro kauczukowe ogólnego stosowania, które wykazują krótsze czasy schnięcia, lepszą odporność na wodę i zanieczyszczenia atmosfery niż konwencjonalne farby ftalowe - związkami winylowymi, dzięki czemu mamy farby ftalowe o krótszym czasie schnięcia, ulepszonej adhezji i odporności na zanieczyszczenia atmosfery niż konwencjonalne farby ftalowe - żywicami silikonowymi, dzięki czemu otrzymujemy farby o krótszym czasie schnięcia, lepszej odporności na temperaturę oraz warunki atmosferyczne (zdecydowanie obniżone kredowanie).

Farby chloro kauczukowe

Farby chloro kauczukowe schną fizycznie i jako spoiwo stosuje się chlorowany kauczuk i nie zmydlające się plastyfikatory. Farby są wodoodporne, nie ulegają zmydleniu i są odporne na kwasy i alkalia. Nie są odporne na rozpuszczalniki oraz roślinne i zwierzęce oleje i tłuszcze. Farby oparte na chlorokauczuku i nie zmydlających się plastyfikatorach uważane są jako farby chemicznie odporne i stosowane w najbardziej zanieczyszczonym środowisku (farby typu "heavy-duty"). Podobnie jak inne farby typu "heavy-duty" wymagają odpowiedniego przygotowania powierzchni, zwykle obróbki strumieniowo-ściernej. Zwykle są nakładane przez natrysk bezpowietrzny albo za pomocą wałka. Odpowiednimi rozpuszczalnikami/rozcieńczalnikami są węglowodory aromatyczne np. ksylen. Farby chloro kauczukowe są często produkowane jako "High-Build" - HB (tiksotropowe) dzięki czemu mogą być nakładane w grubiej warstwie w jednym natrysku. W niskiej temperaturze i przy dużym wietrze powłoka farb chloro kauczukowych typu HB wysycha bardzo szybko, lecz głębsze warstwy powłoki zawierają jeszcze rozpuszczalniki, co może prowadzić do wad powłoki. Farby chloro kauczukowe bardzo słabo utrzymują połysk i mają tendencję do żółknięcia, ich dekoracyjne własności są słabsze niż farb alkidowych. Mają również, tendencję do kredowania kiedy są stosowane na zewnątrz.

Farby winylowe (poliwinylowe)

Farby winylowe, podobnie jak chloro kauczukowe, schną fizycznie i są odporne na kwaśne i alkaliczne środowisko. Dodatkowo są odporne na oleje mineralne i alifatyczne rozpuszczalniki, lecz nieodporne na estry i ketony. Spoiwem tych farb są kopolimery chlorku winylu i innych związków winylowych. Są formułowane jako farby typu HB, dające grube powłoki w jednym natrysku. W porównaniu z farbami chloro kauczukowymi dają powłoki nieco twardsze, bardziej odporne na wpływy atmosferyczne i o nieco wyższych własnościach dekoracyjnych. Najbardziej odpowiednimi rozpuszczalnikami są estry i ketony, a rozcieńczalnikami aromatyczne węglowodory np. ksylen lub toluen.
Dzięki dużej lotności rozpuszczalników i rozcieńczalników w czasie natrysku może bardzo łatwo dochodzić do tzw. "suchego natrysku" szczególnie przy ciepłej i wietrznej pogodzie, co jest zjawiskiem niepożądanym. Poza tym przy wietrznej pogodzie może następować bardzo szybkie powierzchniowe schnięcie i "zamykanie" części rozpuszczalników w powłoce. Powoduje to powstawanie wad powłoki, tworzeniu się bardzo małych dziurek w powłoce, jak od ukłucia szpilką ("pinholing"), a przez to obniżenie odporności antykorozyjnej powłoki.

Farby epoksydowe

Są to farby dwuskładnikowe które wysychają poprzez chemiczną reakcję dwóch składników zmieszanych przed stosowaniem w ściśle określonych proporcjach objętościowych lub wagowych. Kiedy utwardzenie jest całkowite, powłoka farby epoksydowej jest twarda, wykazuje dobre własności mechaniczne i doskonałą odporność na wodę, chemikalia, oleje i wiele rozpuszczalników. Farby epoksydowe mają dobrą przyczepność do stali, dając długoterminową ochronę i ogólnie wykazują lepsze własności mechaniczne niż farby schnące fizyczne (chloro kauczukowe i poliwinylowe). Farby te wymagają przygotowania powierzchni poprzez obróbkę strumieniowo-ścierną. Odpowiednimi rozpuszczalnikami są estry, ketony, jako rozcieńczalniki są stosowane aromatyczne węglowodory i alkohole. Z uwagi na swój charakter schnięcia, generalnie nie powinny być stosowane poniżej 100C, za wyjątkiem farb do tego celu specjalnie przystosowanych. Wpływ atmosfery objawia się w utracie połysku przez powłokę i jej kredowaniu, jednak cecha ta nie osłabia własności antykorozyjnych powłoki.
Znaczna twardość i odporność powłoki na rozpuszczalniki jest wadą przy pracach renowacyjnych, gdyż wtedy zachodzi konieczność szorstkowania powierzchni starej powłoki. W ostatnich latach pojawiają się farby epoksydowe modyfikowane, które nie posiadają tych niedogodności. Farby epoksydowe mogą być produkowane jako bez rozpuszczalnikowe, lecz aplikacja tego typu wyrobów wymaga specjalnej aparatury. Specyficznym typem są farby epoksy-estrowe. Farby te są jednoskładnikowe i bazują na spoiwie otrzymanym przez reakcję żywicy epoksydowej i kwasów tłuszczowych. Własności i zastosowanie jest podobne do farb alkidowych.

Farby epoksydowo-bitumiczne

Farby te stanowią specjalną grupę farb epoksydowych, które powstają przez zastąpienie części żywicy epoksydowej przez smołę węglową lub żywice węglowodorowe. Odporność na wodę jest lepsza niż niemodyfikowanych farb epoksydowych. Z drugiej strony odporność na rozpuszczalniki jest gorsza. Głównie są stosowane do ochrony konstrukcji podwodnych. Kiedy czarny kolor ze smołą powęglową nie jest pożądany stosuje się mieszaniny żywic epoksydowych z węglowodorowymi np. z żywicą kumaronową.

Farby poliuretanowe

Spośród 5-ciu rodzajów farb poliuretanowych wyróżnionych przez normę ASTM do ochrony konstrukcji stalowych używa się 3 rodzajów farb: 2-składnikowe, 1-składnikowe utwardzone wilgocią atmosferyczną oraz uretanowe (uralkidy). Farby dwuskładnikowe pod względem przygotowania powierzchni, przyczepności, własności mechanicznych, twardości powłoki i odporności na wodę, chemikalia i rozpuszczalniki są podobne do farb epoksydowych. Utwardzacz w farbach dwuskładnikowych może być aromatycznym lub alifatycznym izocjanianem. Aromatyczne izocjaniany dają powłoki żółknące i tracące połysk w czasie długotrwałej eksploatacji na świetle słonecznym. Znacznie kosztowniejsze alifatyczne izocjaniany dają powłoki o bardzo dobrym i długotrwałym połysku, nie żółknące i nie kredujące. W tym względzie mają wyższość nad żywicami alkidowymi. Farby poliuretanowe 1-składnikowe utwardzają się przez przyłączanie wilgoci atmosferycznej do wolnych grup NCO w spoiwie farby. Rozpuszczalnikami w farbach poliuretanowych są estry, ketony i aromatyczne węglowodory. Aby zapobiec niepożądanym reakcjom chemicznym (wrażliwość na wilgoć - grupy OH) rozpuszczalniki/rozcieńczalniki muszą być absolutnie bezwodne i wolne od alkoholi. Dlatego też należy zwracać również uwagę na szczelność opakowań, i nie pozostawiać opakowań otwartych. Reakcje z wodą powodują wytwarzanie się C02, który przy zbyt grubych powłokach może powodować wady powłoki. Generalnie, aplikacja farb poliuretanowych poniżej 50C nie jest rekomendowana. W pracach renowacyjnych, z uwagi na dużą twardość, stara powłoka powinna być zszorstkowana w celu dobrej adhezji. Farby uretanowe są jednoskładnikowe schnące tak jak żywice alkidowe tzn. przez przyłączenie tlenu z powietrza. Własności są również podobne do powłok z żywic alkidowych. Podobnie jak w farbach epoksydowych, farby poliuretanowe mogą zawierać domieszkę smoły węglowej lub żywic węglowodorowych.

Farby krzemianowo-cynkowe

W tego typu farbach spoiwem jest krzemian a pigmentem pył cynkowy. Są to farby jedno- lub dwuskładnikowe. Spoiwem mogą być krzemiany alkaliczne (sodu, potasu, litu) i wtedy rozpuszczalnikiem jest woda, lub częściowo zhydrolizowany krzemian etylu, który jest rozpuszczalny w alkoholach. Wszystkie farby krzemianowo-cynkowe wysychają w wyniku reakcji między spoiwem, pigmentem i podłożem stalowym w obecności wilgoci, oraz odparowaniem wody lub rozpuszczalnika. Na początku powłoka farby jest porowata, a w czasie starzenia powłoki tworzą się węglan i wodorotlenek cynku, które uszczelniają powłokę. W celu właściwego utwardzenia się większość farb krzemianowo-cynkowych wymaga wilgotności względnej powyżej 50 %. Utwardzanie tych farb jest przyspieszone przez wysoką wilgotność i wysoką temperaturę. Jednak podczas aplikacji podłoże powinno być suche. W celu zapewnienia dobrej przyczepności podłoże powinno być poddane obróbce strumieniowo-ściernej, aby zapewnić odpowiednią czystość i szorstkość. Również należy nie przekraczać czasu życia mieszaniny, po zmieszaniu składników. Zbyt gruba powłoka farby krzemianowo-cynkowej ulega charakterystycznemu pękaniu tzw. "mud-cracking". Jak wspomniano wcześniej świeżo utworzona powłoka jest porowata i w wypadku nakładania farb nawierzchniowych może zachodzić pęcherzenie warstwy nawierzchniowej. Aby temu zapobiec należy nałożyć tzw. "mist coat" bardzo cienką powłokę mocno rozcieńczonej farby nawierzchniowej lub stosować specjalne farby. Farby krzemianowo-cynkowe powinny być przemalowane farbami nie zmydlającymi się np. epoksydowymi, chloro kauczukowymi itp. Przed malowaniem z powierzchni powinny być usunięte sole cynku np. poprzez zmycie wodą pod ciśnieniem lub wodą i szczotkami nylonowymi. Własności antykorozyjne farb krzemianowo-cynkowych są nieco lepsze niż farb epoksydowych pigmentowanych pyłem cynkowym. Przy właściwej aplikacji i utwardzaniu powłoka farby krzemianowo-cynkowej jest bardzo twarda, odporna na ścieranie, odporna na wysokie temperatury, wodę i rozpuszczalniki, a nawet chlorowane rozpuszczalniki. Powłoka nie jest odporna na kwasy i alkalia (zawartość cynku).

Farby akrylowe

Wyróżnia się trzy podstawowe typy polimerów akrylowych stosowanych do produkcji farb i lakierów: termoplastyczne dyspersje inaczej zwane akrylowymi lateksami, roztwory żywic termoutwardzalnych oraz roztwory żywic termoplastycznych. W niniejszym omówieniu będzie mowa o tych ostatnich. Żywice te są pochodnymi estrów kwasu akrylowego i metakrylowego, które są otrzymywane przez polimeryzację typu winylowego. Przez dobór odpowiednich monomerów, zarówno ilościowy jak i jakościowy, można kształtować własności żywic akrylowych w szerokim zakresie. Farby akrylowe tworzą powłokę przez odparowanie rozpuszczalników (schnięcie fizyczne). Jako rozpuszczalniki stosuje się estry, ketony, cykliczne alkohole. Farby te schną bardzo szybko dając powłoki bardzo odporne na warunki atmosferyczne. Poli-akrylany nie ulegają degradacji pod wpływem światła UV (chyba że zawierają w swoim składzie styren) dzięki czemu powłoka nie ulega kredowaniu. Nie zawierają niestabilnych podwójnych wiązań, dzięki czemu powłoka nie żółknie. Powłoki posiadają wysoki połysk, który utrzymuje się przez bardzo długi czas eksploatacji. Akrylany, a szczególnie metakrylany są odporne na hydrolizę.