Transcript boje i lakovi kk

Pećina Altamira u Španiji slike nastale pre 18 500 godina
pigmenti - oksidi gvožđa i mangana, drveni ugalj, kreda
veziva - belance, voda, koštana srž
tirkiz
(CuAl6(PO4)4(OH)8·4H2O
lapis lazuli

Materijal koji se
dobijao zagrevanjem
kvarca, bakarnih
jedinjenja, kalcijumkarbonata, i male
količine alkalije na
temperaturi od 800 do
1000 0C nekoliko sati.
Prvi veštački pigment.
Cu2CO3(OH)2 + 8SiO2 + 2CaCO3 → 2CaCuSi4O10 + 3CO2 + H

mader crveno - prvi
reaktivni pigment koji
se taložio na
neorganskom
materijalu i fiksirao
gradeći nerastvorno
jedinjenje





Boje ili premazi su tečnosti, paste ili čvrste
supstance koje se nanose na površinu različitim
metodama u slojevima date debljine.
One formiraju film na površini substrata
Premaz je opšti naziv za materijale koji se
nanose na površinu.
Boje su materijali koji sadrže pigmente dok se
transparentni materijali nazivaju lakovi.
Formiranje filma može biti fizičko ili hemijsko



Fizičko formiranje filma iz tečnih premaza je
poznato kao sušenje dok za premaze u prahu
film se formira topljenjem.
Sušenje je uvek praćeno isparavanjem
rastvarača ili vode.
Fizičko formiranje filma je moguće ukoliko su
komponente koje ostaju na substratu čvrste i
nelepljive.


Hemijsko formiranje filma je neophodno
ukoliko su komponente premaza lepljive, tečne
ili u obliku paste.
Konverzija ovih komponenti u čvrsti film se
odvija hemijskom reakcijom.




Komponente boja i lakova se mogu podeliti
na isparljive i neisparljive.
Isparljive komponente su organski
rastvarači, voda i koalescirajući agensi
(agensi koji omogućavaju spajanje).
Neisparljive komponente su veziva, smole,
plastifikatori, boje, pigmenti, punioci i
aditivi.
Treba napomenuti da ne moraju uvek biti
prisutne sve ove komponente (boje bez
rastvarača, lakovi ne sadrže pigmente).


Viđenje boje se zasniva na fizičkim,
hemijskim, fiziološkim i psihološkim
procesima.
Deo elektro-magnetnog spektra vidljiv za
čoveka je između 400 i 700 nm

Svetlost može biti
absorbovana potpuno,
delimično ili nimalo
pri prolasku kroz
gasove, tečnosti ili
čvrsta tela.
Neabsorbovana
svetlost se reflektuje sa
površine materijala ili
može prolaziti kroz
materijal ako je reč o
transparentnom
materijalu.




Ukoliko se vidljivi elektromagnetni zraci sa
distribucijom energije koja odgovara sunčevoj
svetlosti u potpunosti reflektuju sa površine
čvrste supstance ljudsko oko je registruje kao
belu.
Ukoliko se svetlost u potpunosti absorbuje telo
će za ljudsko oko biti crno.
Ukoliko telo absorbuje konstantnu frakciju
svetlosti u celom opsegu talasnih dužina telo će
biti sivo.
Ove tri boje se nazivaju ahromatske boje.




Tela koja se javljaju kao obojena (hromatske boje)
pokazuju absorpcione maksimume i minimume u
vidljivom spektru.
U zavisnosti od toga gde je locirana absorpciona
traka tela mogu biti različito obojena
Tela koja imaju dva absorpciona maksimuma (npr
između 400 i 450 i 580 do 700 nm – zelena boja )
daju ostale boje.
Zelena boja se može javiti kao posledica jedne
materije sa dva absorpciona maksimuma ili
kombinacije dve materije (plave i žute).



Objekat se javlja kao obojen zato što se sa njega
reflektuje svetlost tačno određene talasne dužine.
Sve ostale talasne dužine objekat absorbuje.
Plavi objekat absorbuje crvenu, narandžastu, žutu,
zelenu i ljubičastu a reflektuje samo plavu svetlost.
 Svetlost može dopreti kao
reflektovana ili propuštena na
retinu oka.
 Svetlost talasnih dužina od 400
do 700 nm inicira fotohemijsku
reakciju praćenu reakcijama
nezavisnim od svetlosti u
pigmentima osetljivim na
svetlost koji su smešteni u retini.
 Ovaj proces rezultuje vizuelnom
percepcijom prenošenjem
informacija od oka do mozga.


Pigmenti su organski ili neorganski materijali
obojeni, beli ili crni koji su nerastvorni u
medijumu u kome se disperguju.
To su odvojene čestice koje daju neprovidnost i
boju materijalu u kome su dispergovani.


Boje rastvorne u polimerima su obojena
jedinjenja koja se rastvaraju u medijumu u
kome se disperguju.
Ovo znači da nema vidljivih čestica i da se ne
menja transparentnost medijuma.



Punioci se definišu kao supstance koje su
nerastvorne u medijumu u kome se primenjuju a
koriste se da povećaju zapreminu, postignu
određene tehničke i optičke osobine.
Pigmenti, boje i punioci se ugrađuju u veziva da bi
se dobili dekorativni (boja, sjaj, mat efekat) ili
funkcionalni (zaštita od korozije) efekti.
Radi postizanja ovih efekata neophodna je
uniformnost čestica i dodavanje tačno određenih
količina ovih komponenti.



Fluorescentni pigmenti pored toga što imaju visoku
refleksiju u određenom delu spektra vidljive
svetlosti absorbuju svetlost i u UV oblasti koju
ljudsko oko ne može da detektuje.
Ova apsorbovana svetlost podiže energiju
emitovane svetlosti i stvara utisak da se emituje više
svetlosti nego što zapravo pada na pigment.
Ovo daje efekat fluorescentne boje.



Druga važna osobina pigmenata je sposobnost
bojenja.
Ova osobina nam govori o sposobnosti
pigmenta da u mešavini sa drugim
pigmentima menja manje ili više njihovu boju.
Što je veća sposobnost bojenja to nam je
potrebna manja količina pigmenta.





Postojanost prema svetlu je takođe osobina pigmenata
koja se posmatra u celom sistemu.
Naime veziva pokazuju različit stepen zaštite pigmenata
od uticaja svetla.
Pored toga prisustvo drugih pigmenata takođe može
uticati na postojanost pigmenata prema svetlu.
Neki neorganski pigmenti su neosetljivi na svetlost
dok se većina neorganskih i svi organski menjaju
pod dejstvom svetlosti (tamne ili menjaju nijansu).
Osetljivost na svetlost zavisi od hemijskog sastava,
distribucije veličine čestica i koncentracije
pigmenta.



Pigment treba da bude nerastvoran u
medijumu u kome je dispergovan i ne sme
reagovati sa komponentama boje .
Potrebno je da pigment zadrži ove osobine i
prilikom sušenja koje se često izvodi na
povišenim temperaturama.
Kada se film osuši pigment treba da ostane
rezistentan prema agensima iz okoline kao što
su voda i kisele atmosferske padavine.




Problemi koje može uzrokovati rastvaranje
pigmenta u primeni su :
Cvetanje – slučaj kada se organski pigment
rastvara u rastvaraču. Prilikom sušenja rastvarač
izlazi na površinu i isparava pri čemu pigment
kristališe na površini u vidu finog praha.
Nepotpuno pokrivanje – javlja se ako pigment nije
dobro nakvašen i pretežno kod premaza u prahu.
Efekat je sličan kao kod cvetanja.

Krvarenje – se javlja kada se pigment iz
osušenog sloja premaza rastvara u rastvaraču
u novom sloju premaza koji se nanosi preko
originalnog filma.



Moć pokrivanja je sposobnost premaza sa
pigmentom da prekrije neku površinu.
Zavisi od sposobnosti premaza da absorbuje i
odbija svetlost.
Debljina sloja i koncentracija pigmenta igraju
presudnu ulogu za ovu osobinu.


Ključni faktor u neprozirnosti filma je indeks
refrakcije pigmenata koji pokazuje merilo
sposobnosti supstance da "savija“ svetlost odnosno
da menja pravac kretanja svetlosti.
Među belim pigmentima najveći indeks refrakcije
ima titandioksid što ga čini najboljim belim
pigmentom.





Pigmenti se mogu podeliti po hemijskoj strukturi na organske i
neorganske pigmente.
Neorganski pigmenti su oksidi, sulfidi, oksid-hidroksidi, silikati,
sulfati ili karbonati. Obično su jednokomponentne čestice sa
definisanom kristalnom strukturom.
Primenjuju se i mešani ili substratni pigmenti. Mešani pigmenti su
pigmenti koji se mešaju ili sitne sa pigmentima ili puniocima u
suvom stanju (hrom zeleno je smeša hrom žutog i gvožđe plavog).
Nedostatak ovih pigmenata je što može doći do odvajanja prilikom
upotrebe.
U slučaju substratnih pigmenata jedna od komponenata se taloži
na substratu vlažnim postupkom a nakon toga formira čvrste veze
u postupku sušenja ili kalcinacije. Ove veze sprečavaju odvajanje
prilikom upotrebe.


Organski pigmenti se po svojoj hemijskoj strukturi
mogu podeliti na azo-pigmente i policiklične pigmente
(antrahinonski, hinakridonski, izoindolinski i
perilenski).
Azo pigmenti čine veću grupu zbog svoje lake sinteze i
ekonomske opravdanosti. Obe grupe pigmenata se
mogu dalje podeliti u veći broj manjih podgrupa u
zavisnosti od strukture i primene.
O
H
N
N
H
O




Najvažniji beli pigment je titan(IV)-oksid.
Titan dioksid poseduje sve osobine idealnog belog
pigmenta (jasnoću boje, visoku rezistentnost
prema dejstvu hemikalija, organskih rastvarača i
toplote kao i visoki indeks refrakcije).
Nedostatak mu je fotoreaktivnost čime povečava
osetljivost na svetlost neorganskih pigmenata i
skoro svih organskih pigmenata.
Zbog svoje cene delimično se
zamenjuje sa jeftinijim pigmentima
ili puniocima.






Pre uvođenja TiO2 kao pigmenta veliki značaj je
imao ZnS kao beli pigment.
ZnS se retko koristio čist već uglavnom kao litopon (dobiven
koprecipitacijom ZnS i BaSO4.
Ovaj pigment se koristi kada nije neophodan dobar sjaj jer
poseduje dobre abrazivne osobine, nizak uljani broj i nisku
tvrdoću.
Litopon se koristi u premazima sa visokim sadržajem pigmenta.
Njegova dobra osobina je što zahteva malu količinu smole.
Pogodan je za skoro sve sisteme smola i lako se disperguje dajući
premaz sa dobrim osobinama u primeni. Može se kombinovati sa
titan dioksidom. Cinkova jedinjenja poseduju fungicidno i
algicidno dejstvo.
Pored ova dva najvažnija pigmenta koriste se i
- cink-oksid koji se dodaje zbog svojih antikorozivnih i
antifouling osobina,
- antimon-oksid koji se dodaje u samogasive boje jer prilikom
isparavanja nastaje teški gas koji gasi plamen




Najvažniji crni pigment u industriji premaza je
crni ugljenik (carbon black), odnosno čađ.
Čađ je relativno jeftin pigment mada u
zavisnosti od zahteva može imati i znatno višu
cenu
Pored čađi značajan crni pigment je i crni
gvožđe oksid (magnetit). Iako se nalazi u
prirodi kao mineral u industriji se koristi
uglavnom sintetski pigment
Spada u grupu jeftinih pigmenata
sa dobrim karakteristikama.




Među žutim pigmentima od neorganskih pigmenata
značajan je žuti oksid gvožđa FeO(OH) koji se javlja u
prirodi kao limonit.
Ovaj pigment može se dobiti i sintetskim putem.
Među organskim pigmentima razlikujemo nekoliko
strukturno različitih pigmenata.
Arilamidni pigmenti kod kojih R1 i R2 mogu biti CH3 ,
OCH3 , OC2H5 , Cl, Br, NO2 se koriste zbog svoje slabe
rezistencije prema rastvaračima u premazima gde se
kao rastvarač koristi voda ili benzin za lak (White
spirit).
R1
HN
N
H
N
O
O
R2


Drugu grupu čine benzimidazolni pigmenti
koji se koriste za boje za automobile i premaze
u prahu.
Ova grupa pokazuje znatno bolju rezistentnost
prema rastvaračima od prethodne grupe
pigmenata mada su znatno skuplji od monoazo
pigmenata

U automobilskoj industriji za izradu završnog sloja
koriste se i metalo kompleksni pigmenti. Ovi
pigmenti zahvaljujući uvođenju metala u organsko
jedinjenje pokazuju izuzetno dobru rezistentnost
prema rastvaračima
CI Pigment Yellow 153


Među crvenim neorganskim pigmentima
najznačajniji je gvožđe oksid (FeO) koji se u prirodi
javlja kao mineral hematit mada se može dobiti i
sintetski dehidratacijom žutog gvožđe oksida.
Pigment ima nisku cenu i ekonomičan je u upotrebi.
Među organskim pigmentima značajan je pigment
crveno 3 na bazi beta-naftolske strukture. Ovaj
pigment je relativno jeftin i primenjuje se u
vodorastvornim premazima kao i u premazima sa
organskim rastvaračima.
hematit



Među neorganskim pigmentima plave boje
najznačajniji su berlinsko plavo M+Fe3+[Fe2+(CN)6]
i ultramarin (Na7Al6Si6O24S3) dobiven sintetskim
putem.
Ultramarin je ustvari alumosilikat u čiju kristalnu
rešetku se ugrađuju radikal anjoni S2 ˉ i S3 ˉ.
Oba ova pigmenta se ugrađuju u premaze za
automobilsku industriju dok se pored toga
ultramarin koristi za premaze u prahu kao i za
dekorativne premaze..

Među organskim pigmentima najznačajniji je bakar
-ftalocijanin koji je jedan od najjeftinijih organskih
pigmenata.




Za dobijanje premaza sa metaliza efektom koriste se
opiljci aluminijuma. U ovu svrhu koristi se aluminijum
u prahu koji se dobija atomizacijom stopljenog
aluminijuma.
Razlikujemo dva tipa pigmenata one koji daju efekat
ogledala i koji se dobijaju stabilizacijom čestica
aluminijuma sa dodatkom stearinske kiseline.
Ovi pigmenti se mešaju sa transparentnim obojenim
pigmentima da bi se dobila željena boja.
Primenom čestica aluminijuma veće granulacije dobija
se polihromatski efekat odnosno boja se razlikuje u
zavisnosti od ugla posmatranja.



Pored metaliza efekta danas su popularni i
pearlescentni pigmenti odnosno pigmenti koji daju
efekat bisera odnosno efekat prelivanja boja
(sedefast efekat).
Suština kod ovog tipa pigmenata je da sloj
propušta deo svetlosti a jedan deo reflektuje.
Propuštena svetlost pada na sledeći sloj odakle se
ponovo jedan deo reflektuje a drugi deo prolazi do
sledećeg sloja.
Ukoliko imamo slojeve sa različitim indeksom
refleksije dolazi do interferencije relektovane
svetlosti i na taj način se dobija sedefasti efekat



Veziva (u industriji boja i lakova češće se koristi
termin smole) su makromolekulska jedinjenja sa
molekulskim masama od 500 do 30 000.
Da bi nagradili film u postupku očvršćavanja
polimeri niže molekulske mase moraju se umrežiti
hemijskom reakcijom.
U industriji boja i lakova koriste se modifikovani
prirodni makromolekuli (nitroceluloza i estri
celuloze) i sintetski makromolekuli (najznačajniji
su akrilati, poliestri, alkidi, epoksi smole,
uretanske i melaminske smole).

Variranjem molekulske mase i monomera koji
ulaze u sastav polimera mogu se menjati
osobine premaza (otpornost na vlagu,
hemikalije, svetlost, tvrdoća filma) kao i
osobine premaza pre upotrebe (viskozitet,
sposobnost dispergovanja pigmenta,
rastvorljivost u rastvaraču i dr.).







LAKOVI- su premazna sredstva koja se nanose na
površinu predmeta a posle sušenja stvaraju sjajan i
proziran zaštitni film
Osnovna komponenta lakova je prirodna ili
sintetička smola
Prirodne- kolofonijum i šelak-manje značajne
Sintetičke – polimerizacione ili polikondenzacione
smole
Polikondenzacione smole su bolje jer je film
visoke postojanosti lakše podnose visoke
temperature
Fenolformaldehidne smole
- novolak i rezoli i alkidne smole




Dve osnovne vrste lakova:
a) na bazi sušivih ulja-uljni lakovi
b) bez sušivih ulja
a) tokov sušenja prvo ispari rastvarač (fizički proces) a
zatim dolazi do oksiolimerizacije (hemijski proces). Ne
sadrže boje pa je film bezbojan i providan
koriste se za zaštitu drveta , za premazivanje
podova, nameštaja, stolarije, čamaca i dr.
b) rastvaranje smola u organskim rastavračima.
Suše se isparvanjem rastvarača. Dodaju im se bojelak boje.
Koriste se za zaštitu automobila,brodova,
železničkih vagona, rezervoara metalnih
konstrukcija i sl.