Miljöartiklar om färg

Lite historik om ytbehandling med färg.
Föredrag av Rolf Hanssen, Wibo Färg.

Ytbehandling med färger kan dateras tillbaka till ca 2000 år f.Kr. tack vare inskriptioner och bilder i egyptiska gravkammare, såväl som i kinesiska tempel. Det är överraskande hur nära dessa färger ändå ligger i jämförelse med våra färger 4000 år senare.

Examination av färgerna visar att kompositionen i första hand består av torkande oljor, hartzer och jordpigment liknande nutidens. Trots att färgerna på den tiden huvudsakligen ämnades för dekorationer, har samma färger idag både dekorativt och skyddande syfte.

Den första beskrivningen på torkande fernissa gjordes av en munk, Theosophulus Presbyter, som levde på 1200-talet och tillverkade en fernissa liknande den vi använder idag. De första användningsområdena var att man kokade hartz och linolja, som man sedan fernissade armborst och pilbågar med. Från vapen till väggar är vägen lång och krokig. Linoljefärg i bevarande syfte är ett senare tiders påfund. Till en början målades "finare" trähus i färger som skulle på minna om rött eller gult tegel. (T.ex. Herrgårdsgul) Att måla för att bevara fanns inte ens i fantasin: Trä bevarade ju sig självt utan målning, även om det alltid blev grått med tiden. I städerna målade man därför fasaderna som vätte mot gatan . Oftast använde man Falu rödfärg, som var billig och lätt att få tag på. När man kommit på att linolja var ett utmärkt bindemedel som torkade så småningom, började man även att måla i andra kulörer.

De första vita färgerna gjordes av blyvitt. Blyvitt upptäcktes redan av de gamla romarna, som fann, när folk blyförgiftats av att dricka surnat vin, att ett vitt pulver bildades i botten på blybägare där vinet stått och surnat till ättika eller vinäger. Zinkvitt kom inte i bruk förrän på mitten av 1800-talet och först då kunde man börja måla husen i ljusare kulörer.

Vi har ju här i Sverige en hel massa trähus, 150-200 år gamla, som från början var målade med linolja och blyvitt, för att senare målas om med linolja och zinkvitt. I jämförelse med nya tiders moderna färger -där man i många fall fått byta panel både en och två gånger under en tio-årsperiod p.g.a. röta- så har de linoljefärgsmålade fasaderna stått i 150 år utan att byta en endaste planka! Kanske hade man bättre virke på den tiden? Eller kan det bero på att vi har sämre färger nuförtiden? Färger som är dåligt anpassade för underhåll och målning av trä? Granträ och furuträ är ju likadant nu som förr. Statistiskt sett måste därför en linoljefärgsbehandlad träfasad hålla bättre än en träfasad målad efter moderna principer med alkyd eller akrylater. Jag skall i mitt föredrag dock inte beröra skillnaderna mellan linoljefärg och moderna färger, utan tala om linoljefärg utifrån hävdvunna kunskaper; om linolje-färgstillverkning ur yrkesmannens synvinkel. I samband härmed låter jag en målare -anställd hos oss på Wibo Färg- göra två typer av linoljefärg: Den ena efter recept ur Riksantikvarie-ämbetets skrift (RAÄ): "Byggnadsmåleri med traditionella färger." Den andra efter recept som målare använde för att tillverka färgen fram till 1950-talet, innan färgindustrin övertog tillverkning och försäljning av målarfärger.
Skillnaden mellan dessa två typer av samma färg är enorm. Den "ämbetsmannatillverkade" färgen bygger huvudsakligen på stora mängder pigment och lacknafta, medan målarens linoljefärg bygger på ungefär lika delar kokt linolja och pigment.

Nu är det så att alla fasadytor är inte lika: En ny fasad skiljer sig från en som stått omålad några år, eller en som är mogen för ommålning. En sydsida är inte lika utsatt som en norrsida, och likaså är ett hus på västkustens skärgård i behov av tätare ommålnings- intervaller än ett hus i inlandet. Således är det nästan en omöjlighet att göra en färg, eller en behandlingsanvisning, som passar alla typer av husfasader.

Vi har som huvudregel: Ändamålsenlig grundfärg är den viktigaste behandlingen. Detta kan visas med en ganska enkel ekvation:

= grunderingens kvalitet.
där A=bindemedlets kvalitet, B=mängden bindemedel som upptas av virket, och C= trävirkets kvalitet.
D.v.s. ju sämre virke ( C ) desto bättre bindemedel (A) och mängd (B) fordras. Ju bättre virke, desto enklare bindemedel och mängd.

Exempel: För fet grundfärg på en nordsida, som inte torkas ut av sol och väder, kan man tillsätta en mindre mängd terpentin till grundfärgen för att få bättre bett. Detta avgörs av den som målar. Är virket mycket uttorkat fordras en fetare grund, och större mängd olja, för att fylla upp det urtvättade träet.

Den färg som vi skall tillverka efter Riksantikvariens recept, ser ut som följer; Utomhusfärg - basrecept

Vit linoljefärg ca 5 liter:
3,2 kg linolja (27%)
6,5 kg titandioxid (55,5%)
2,0 kg zinkvitt (17,1%)

Av någon oförklarlig anledning kan man byta ut TiO2 mot motsvarande mängd fältspat eller bariumsulfat. Vilken typ av linolja som bör användas framgår ej. 11,7 kg av denna färg ger en specifik vikt på 2,34 kg/lit., och skall användas oförtunnad vid färdigmålning. Vid grundmålning spädes den med 30 vikts% lacknafta, och vid mellanstrykning med 10-20% lacknafta.

Målarens recept

Vit linoljefärg ca 5 liter:
3,75 kg kokt linolja (50%)
3,75 kg zinkvitt pigment (50%)

7,5 kg av denna färg ger en spec. vikt på 1,5 kg/lit.
Pigmentet fördelas beroende på vilken kulör som är aktuell. Vid vita färger utbytes ca 10% zinkvitt mot TiO2. Till starka kulörer, som svart, brun och röd m.fl., används ca 10% zinkvitt, 30% kulört pigment och ca. 10% kalciumkarbonat (krita), men ingen TiO2.

OLJETAL
Då man tänker göra en färg för målning av ca. 100m2, beräknas ca.10 liter linoljefärg. Först bestämmer man den specifika vikten, t.ex. 1,5kg/lit. = 15kg färg fördelat på 7,5kg kokt linolja och 7,5kg pigment. Nu är det så att varje pigment har ett visst behov av olja för dispergeringen. Således har zinkvitt ett oljetal av ca 15-18%, TiO2 20-25% (beroende på kvalitet) och krita ca.10-12% (beroende på kvalitet och finhetsgrad.) Skall vi då göra en jämförelse mellan RAÄ:s färg och målarens, har vi förbrukat följande mängder av linoljan för dispersion;

: av 6,5kg TiO2 x 25% =1,623kg linolja.
: och till zinkvitt 0,36 kg linolja.

Sammantaget sitter ca.60% av den totala oljemängden på pigmentet. Om man då tillsätter 30% lacknafta -för att grunda trävirket- så blir det 11,7kg x 30% =3,51kg lacknafta, som har en spec. vikt på 0,78kg/lit., vilket gör att man ökar de ursprungliga 5 litrarna linolja med 4,5 liter lacknafta. Detta skall ställas mot 1,3 liter fri linolja.

Att till mellanstrykningsfärg tillsätta 20 vikts% lacknafta ger, med samma ekvation, 8 liter färg, varav 3 lit. är lacknafta. Hela bindemedelsmängden är 3,5 liter. Kommentarer är överflödigt.

Målarens färg spädes med 4 delar Kokt Linolja för grundning av sågad granpanel till 25 liter grundfärg. Till hyvlad snickerifura kan man tillsätta 5-10% Balsamterpentin.

Volymtorrhalt
Båda dessa färger har som bas 100 % volymtorrhalt. RAÄ:s grundfärg får en volymtorrhalt på 52 % då torrhalten i linolja + pigment fördelas på 9,5 liter i st. f. 5 liter.
Målarens färg har fortfarande 100 % volymtorrhalt efter spädning med 20 liter linolja.

Det ligger en stor fara i att ha för mycket pigment i färgen t. ex. som i RAÄ:s linoljefärg, för utav de 52 %, som blir kvar då lacknaftan dunstat bort, består 71 % av pigment.
Pigmentet i denna färg skulle räcka till c:a 60 liter linoljegrundfärg. Är det för mycket pigment i grundfärgen lägger det sig på ytan och bildar ett fuktupptagande skikt, som har en tendens till att spjälkas eftersom det uppstår ytspänningar när ytfärgerna torkar.

Pigment har en dålig affinitet till hydrofila ämnen, t. ex. trä.

För målning med linoljefärger inomhus gäller samma tillvägagångssätt, dock får lösningsmedel inte användas inomhus. Dessa kan utbytas mot vatten, eftersom det i dagens teknik görs utmärkta emulgeringsmedel baserade på just linolja. För blanka snickerifärger tillsättes en liten mängs standolja.

Några ord om linolja som bindemedel i färger:
Linolja är den viktigaste av de oljor som används i färgtillverkningen. Den görs på frö från den växt som kallas oljelin - inte att förväxla med det lin som odlas för fiber till vävnader m.m. Kompositionen är en triglycerid, huvudsakligen bestående av omättade fettsyror. Om ni examinerar glycerin, kan vi notera att tre kolatomer binder 5 väteatomer + 3 OH-grupper. Var och en av dessa OH-grupper reagerar med en väte- eller syregrupp i fettsyran, vilket resulterar i en neutralisations reaktion, varvid vatten avgår, och en triglycerid har formats. Detta är själva linoljan, eller glycerol.

Varje glycerinmolekyl binder på detta vis en fettsyra, men inte nödvändigtvis samma slags fettsyror. Vi har ju 4 olika fettsyror i linolja, varav c:a 5 % är mättade (s. k. stearinsyror). Övriga 95% består då av omättade fettsyror, varav oleinsyra eller oljesyra, utgör 15%, linolsyra ca. 45% och linolénsyra ca 35%. Dessa omättade fettsyror har ett visst antal fria kolatomer, vilka gör att det uppstår dubbel- bindningar som tar upp syre, vilket i sin tur gör att oljan torkar. Antalet fria kolatomer mäts med jod, s.k. jodtal. För att få reda på förtvålningstal och syratal mäter man mängden fria och bundna fettsyror. Detta görs med någon form av alkali.

För att linolja skall kunna användas i färgtillverkningen fordras att man har ett förtvålningstal på 190-195, samt ett syratal på 1-5. Då vet vi att oljan tål att blandas med zinkvitt -(som är basiskt) för att kunna bilda den zinktvål som egentligen är själva färg- filmen.

Den kallpressade linoljan får ett överskott av glycerin i förhållande till de fria fettsyrorna, eftersom de stearinsyror som sitter i fröskalet inte följer med oljan vid pressningen. Vid uppvärmning till 125'C samt föroxidering, får vi dessutom ett underskott av fria fettsyror. Färgfilmen riskerar då att krakelera när den torkar eftersom ytterligare vattenmolekyler och syre avgår vid torkprocessen. Oljan bör därför, innan den föroxideras eller kokas, avslemmas och raffineras så att överskottet av div. ämnen, t.ex. glycerin, försvinner.

Livslängden på en utomhusmålning är sålunda beroende dels av sammansättningen, dels av kvaliteten på bindemedlet. En linolja, som skall användas för målning på utsatta fasader, skall därför -enligt min uppfattning- varmpressas eller extraheras ur fröet. Oljan bör sedan raffineras, ev. blekas, samt kokas i hög temp. (285-300'C) under en kort period tillräcklig för att fettsyrorna skall bilda en glycerol utan tillsats av tillskjutet syre. Denna förpolymerisation gör att oljan blir mer väder- och vattenbeständig. Den får en låg ytspänning och viskositet, men ändå en hög vätförmåga på pigmenten.

Fortsätter man att koka får man en s.k. "standolja", d.v.s. triglyceriderna går samman i större agglomerat. Sådan olja har lägre penetrationsmöjlighet, varför den i första hand används till att göra färger blankare.

EMULSIONSFÄRG
Om emulsionsfärg kan mycket sägas. En emulsion, som vi nyttjar dagligen, är mjölk. Mjölk består av smörfett och vatten som bildar en vit vätska. Blandas vatten i linolja bildas också en vit vätska -om än inte lika nyttig. Vatten kan tillföras till linolja upp till 20% utan att emulsionen bryts men oljan tjocknar.

En enkel emulsionsfärg är vanlig limfärg som man tillsätter kokt linolja. För att inte emulsionen ska brytas kan man tillsätta vanlig såpa, alt. natronlut eller ammoniak i vattnet. Man kan ävenså blanda linolja i varm draglimlösning, och tillsätta en vattenblandad kritlösning för att få en starkare limfärg. Istället för lim kan man använda kasein och istället för linolja kan man ha hartzer av olika slag.

Latex och akrylaterfärger är ju i princip emulsionsfärger där akrylhartz användes som bindemedel i utomhusfärger. Inomhus har vi oftast PVA färger. Kraven på en emulsionsfärg för att den skall få räknas som hälso- och miljövänlig, är i första hand att den är vattenbaserad, och att bindemedlet inte fordrar någon form av lösningsmedel eller antimögelmedel.

Pigmenten kan huvudsakligen vara krita, om man använder hartzer som bindemedel, eftersom krita ofta täcker i vattenfas, men inte i oljefas. Även ägg kan användas, i t.ex. äggtempera.

Emulsionsfärg baserad på linolja kräver därför pigment av typ TiO2 alt. zinkvitt. En emulsionsfärg skall, i motsatts till latex och akrylatfärger, inte bilda en sammanhängande tät film, utan en mer öppen film p.g.a. att oljemängden är avpassad för innertak och väggar, även sådana väggar där innestängd fukt kan finnas.

Avslutningsvis kan nämnas att färger inom bygg anses vara de mest osunda byggmaterialen p.g.a. allt lösningsmedel man behöver i moderna färger. Med återgång till traditionella färger, d.v.s. färger som tillverkades innan färgindustrin tog över från målarna, så har vi kunnat konstatera att byggarbetsplatserna blivit betydligt hälsosammare.

Lösningsmedlen kan bytas ut mot vatten som emulgens i olja.

Rolf Hansen,

Ref. DN Februari 1999
Nya rön visar att även vattenbaserade färger avdunstar kemikalier under lång tid
Efter en studie av torkförloppet med moderna vattenburna färgsystem manar två forskare vid Arbets- och miljömedicin, Akademiska Sjukhuset i Uppsala, till försiktighet. De menar att flera kemikalier avgår under färgens torktid samt att detta sker under en längre tid än vad branchen hävdar. Det underlag man målar på har stor betydelse för vilka ämnen som bildas och avgår. Starkt sugande material tar upp betydligt mer färg och avger därför mer ämnen och dessutom under en längre tid, ända upp till elva månader för t.ex gipsskiva. Det är lämpligt att planera målning av t.ex sovrum under sommarhalvåret då rummet kanske inte behöver användas eller då möjligheten till god luftväxling är bättre. Färgbranchen anser att två veckor räcker om man vädrar ordentligt och stöder sig på tester gjorda av SP, Statens provningsanstalt. De vattenburna färgerna har på senare år blivit avsevärt bättre ur miljösynpunkt men en norsk studie visar att innehållsförteckningen i flera fall inte stämmer med det verkliga innehållet i färgburken. Så kallade naturfärger används ofta på fel plats och underlag än de är lämpade för. I utrymmen som utsätts för fukt är det inte lämpligt att måla med färg som innehåller mycket föda för mögel. Vid ett av seminarierna under Innemiljökonferensen i Sollentuna nyligen beskrevs en studie i hur arbetsprestation och trivsel drastiskt sjönk när en 20 år gammal begagnad golvmatta placerades i lokalen! Tog man bort mattan ökade arbetstakten med hela 6,5%
Golvmaterialen i byggnader svarar ofta för en ansenlig del av flyktiga organiska ämnen (VOC = Volatile Organic Compound) och halterna är höga även efter många år.