Nie tylko ołów i VOC
Wycofanie farb ołowiowych i redukcja lotnych związków organicznych nie rozwiązują całkowicie problemu szkodliwego wpływu farb na zdrowie człowieka. Część farb rozpuszczalnikowych zawiera bowiem cynk, który wykazuje świetne właściwości antykorozyjne, ale jednocześnie jest silną trucizną o działaniu rakotwórczym. Ciągłe wdychanie lotnych związków cynku sprzyja rozwojowi raka płuc oraz podrażnieniu dróg oddechowych i błon śluzowych. Mimo to jest nadal powszechnie stosowany jako podkład (grunt) m.in. w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Z tego ostatniego się zresztą wywodzi: na popularności zyskał w latach 30. i 40. XX w., gdy okazało się, że bardzo dobrze chroni przed korozją wrażliwe komponenty aluminiowe statków powietrznych.
II wojny światowej do początku XXI w. był on powszechnie stosowany w armii amerykańskiej jako farba gruntująca pod powłoki antykorozyjne. Pokrywano nim nie tylko pojazdy drogowe i samoloty, ale też systemy rakietowe. Do dziś jest zresztą ceniony za wysoką twardość powłoki, a także możliwość tworzenia porowatych warstw sprawdzających się w warunkach niedostatecznego smarowania komponentów maszyn (smar gromadzi się w porach, ułatwiając poślizg).
Antyfulingi inspirowane naturą
Farby zero- i niskoemisyjne mają także korzystny wpływ na środowisko, w tym poziom smogu w miastach. Wpływ ten jest jednak marginalny, jeśli porównać go z rolą, jaką w kształtowaniu ekosystemów wodnych odgrywają farby antyporostowe (antyfulingi) stosowane w przemyśle morskim. Te ostatnie, nakładane na dolne elementy kadłubów łodzi i statków, mają za zadanie zapobiegać korozji oraz rozwojowi mikroorganizmów wodnych. Właściwości takie do niedawna zapewniały im (a niekiedy wciąż zapewniają) tlenki miedzi bądź cyny, które stopniowo rozpuszczają się w wodzie, przyczyniając się do degradacji całych ekosystemów. O tym, jak poważny jest to problem, niech świadczy fakt, że stosowane powszechnie w latach 60. i 70. XX wieku cynowe powłoki musiały być nakładane co 1–3 lata. Efekt rozpuszczania był wywoływany celowo, aby stopniowo uwalniane biocydy zapewniały stałą ochronę kadłuba. Początkowo zresztą uważane były za obojętne dla środowiska. Dopiero z czasem badania wykazały, że mogą one przetrwać w wodzie 1–2 tygodnie, a wiążąc się z podłożem – od 2 do nawet 30 lat. Wchłaniane przez organizmy wodne, powodują śmierć lub zmiany chorobowe o różnorakim podłożu (w tym genetycznym), a zjadane przez ssaki – trafiają na szczyt łańcucha pokarmowego, w tym na nasze stoły.
Nie wydaje się jednak, aby przemysł poprzestał na tej alternatywie. W ostatnim czasie można zaobserwować wzmożone działania na rzecz opracowania innych, bardziej „naturalnych” rozwiązań. Jednym z nich jest tzw. system SealCoat, na który oprócz ochronnej powłoki, składają się drobne włókna tworzące ruchomą warstwę uniemożliwiającą porost organizmów wodnych. Inna propozycja zakłada wykorzystanie szlamu, który – stopniowo uwalniany przez porowatą strukturę farby – ma zapobiegać porastaniu kadłuba.
Najwięcej emocji budzi jednak pomysł wykorzystania naturalnych biocydów wytwarzanych przez organizmy morskie, takie jak gąbki, algi, koralowce czy jeżowce. Produkowane na ich bazie farby mimetyczne byłyby nie tylko obojętne dla środowiska naturalnego, ale także wysoce skuteczne – nawet do 100 razy bardziej niż tlenek cyny (w przypadku bufaliny wytwarzanej przez ropuchę szarą). Minusem jest jednak wysoka cena pozyskania tego surowca. Stąd prace naukowców na razie koncentrują się głównie na poszukiwaniu jak najtańszych, a tym samym konkurencyjnych wobec środków chemicznych alternatyw. Wiele wskazuje na to, że rolę taką może odegrać powłoka bioniczna wzorowana na skórze rekina, która składa się z szeregu nakładających się na siebie nanopłytek ułożonych w fałdy skutecznie zapobiegające rozwojowi organizmów wodnych.
„Zielone” i efektywne
Jednym z nośnych haseł ostatnich lat jest także dążenie do zastępowania farb syntetycznych ich odpowiednikami na bazie surowców naturalnych, takich jak olej spożywczy, soja, olej rycynowy czy mleko. Nie jest to zresztą pomysł nowy: na oleju spożywczym bazują m.in. farby alkidowe (ftalowe) stosowane powszechnie jako środek antykorozyjny. Ich zaletą jest łatwość aplikacji, co przydaje im popularności w szeregu mniej wymagających zastosowań. Przemysł niechętnie jednak sięga po ten rodzaj powłok. Stosunkowo szybko bowiem matowieją, ulegają kredowaniu, nie mogą być nanoszone na powierzchnie alkaiczne, a dodatkowo miękną w kontakcie z wodą. Podobnie niską efektywnością w ekstremalnych warunkach wykazują się farby na bazie wapna i mleka – wyjątkowo trwałe, dopóki nie zostaną wystawione na oddziaływanie czynników zewnętrznych. Mogą one stanowić poważną alternatywę dla tradycyjnych farb do malowania wnętrz, ale wśród przemysłowców wywołują jedynie marginalne zainteresowanie. Stąd segment bio pozostaje domeną branży architektonicznej i pojedynczych wyspecjalizowanych sektorów (np. elektroniki).
Nie oznacza to, że w warunkach przemysłowych farby na bazie naturalnych surowców są z góry skazane na porażkę w rywalizacji z syntetykami. Aby jednak stać się dla nich atrakcyjną alternatywą, muszą spełnić jeden podstawowy warunek: co najmniej dorównać im efektywnością. W praktyce oznacza to, że powinny być nie tylko łatwe w aplikacji, ale też szybko wiązać i wykazywać się wysoką trwałością. Jak na razie nie opracowano jeszcze naturalnej powłoki, która sprostałaby temu wyzwaniu. Na rynku dostępnych jest jednak coraz więcej farb, które nie są może „zielone” pod względem składu, ale za to przyczyniają się do redukcji tzw. śladu węglowego, czyli całkowitej emisji gazów cieplarnianych generowanych w procesie ich nakładania i eksploatacji. Mówiąc prościej: powłoki takie w różnorodny sposób ograniczają ilość energii wykorzystywanej w poszczególnych etapach ich stosowania, np. dzięki mniejszej liczbie warstw, uproszczeniu procesu schnięcia czy dłuższej żywotności. Przyjrzyjmy się każdemu z tych aspektów.
Systemy jednowarstwowe nie wymagają stosowania gruntu, a tym samym znacznie ograniczają nakłady pracy i energii niezbędnej do nałożenia powłoki oraz przyspieszają proces malowania, skracając czas dostarczenia produktu na rynek. Przykładem mogą być farby Aerodur Clearcoat UVR marki AkzoNobel – specjalna gama powłok dedykowanych przemysłowi lotniczemu, przeznaczona do malowania zewnętrznych elementów poszycia. Jak deklaruje producent, już pojedyncza warstwa zapewnia odpowiednie krycie z efektem „mokrej” farby, zapobiega przywieraniu brudu, a żywotnością przewyższa typowe systemy na bazie poliuretanu. Co więcej, jest też odporna na oleje hydrauliczne i chemikalia stosowane w lotnictwie.
Mniejszemu zużyciu energii sprzyja także stosowanie farb łatwo wiążących, nawet w warunkach dużej wilgotności i niskich temperatur. Paradoksalnie najlepiej w tej roli sprawdzą się farby na bazie rozpuszczalników, a także powłoki szybkoschnące, np. Fast Dry 2500 firmy PPG – alkidowa farba z dodatkiem winylu przeznaczona do stosowania w aplikacjach wewnętrznych i na zewnątrz. Powłoka jest odporna na ścieranie, zapewnia wysoki połysk, a dzięki specjalnej formule nie wymaga stosowania dodatkowych systemów przyspieszających schnięcie. Może być z powodzeniem wykorzystywana zarówno do wykańczania elementów aluminiowych i stalowych, jak i malowania całych maszyn i rurociągów.
Po drugiej stronie skali znajdują się farby proszkowe – trudne i energochłonne w aplikacji, ale za to niezwykle trwałe, dzięki czemu raz nałożone długo nie wymagają korekty. To zaś bezpośrednio przekłada się na znaczne oszczędności kosztów i energii, choć trudno w tym przypadku choćby pobieżnie oszacować ich skalę. Formulacje na bazie proszków ma w swojej ofercie choćby Sherwin-Williams. Sygnowana jego logo gama produktów Powdura Superdurable Polyester TGIC obejmuje niezwykle wytrzymałe farby proszkowe do użytku zewnętrznego, o wysokiej twardości i odporności chemicznej.
