Vopsele

O vopsea conține pigment, liant, solvent sau mediu de dispersie și aditivi. Pigmentul dă culoare și opacitate: $\mathrm{Ti}{\mathrm{O}}_2$ este alb, oxizii de fier dau nuanțe roșii sau galbene. Liantul fixează pigmentul pe suport: rășini acrilice ori acetat de polivinil sunt exemple. Apa sau un solvent organic permite aplicarea; după uscare, o parte se evaporă și rămâne pelicula. Aditivii reglează vâscozitatea, uscarea și stabilitatea. Vopselele se folosesc pentru protecția și decorarea suprafețelor.

Componentele unei vopsele. Pigmentul este o pulbere insolubilă, dispersată în vopsea, care dă culoare și acoperire. Pigmenții albi sunt $\mathrm{Ti}{\mathrm{O}}_2$ (cel mai utilizat, pentru opacitate) și $\mathrm{ZnO}$; oxizii de fier dau culori roșii ($\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3$) sau galbene, iar negrul de fum dă negru. La vopsele se adaugă și încărcături ieftine, precum $\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3$ și talcul, care ieftinesc produsul și îi modifică textura. Liantul formează pelicula continuă care leagă particulele între ele și aderă la suport: uleiuri sicative și rășini alchidice, rășini acrilice, epoxidice sau poliuretanice, acetat de polivinil. Solventul sau mediul de dispersie (apa, white spirit, alți solvenți organici) aduce vopseaua la o vâscozitate potrivită aplicării. Aditivii reglează uscarea, vâscozitatea, formarea spumei și stabilitatea; aditivii biocizi protejează pelicula de mucegai.

Uscarea. După aplicare, solventul se evaporă. În vopselele în dispersie apoasă, apa se evaporă, iar particulele de polimer se unesc într-o peliculă. În vopselele alchidice, pelicula se întărește și prin reacția uleiului nesaturat cu oxigenul din aer. Vopseaua se aplică pe suport curat, uscat și degresat; pe metal se pune întâi un grund anticoroziv, apoi vopseaua propriu-zisă. Pelicula protejează suprafața doar dacă este continuă, pentru că orice fisură lasă oxigenul și umezeala să ajungă la metal.

Utilizări și mediu. Vopselele colorează și protejează lemnul, zidurile, metalul și mașinile, iar lacurile sunt lipsite de pigment și lasă suportul vizibil. Vopselele cu solvenți organici degajă compuși organici volatili (COV), nocivi pentru sănătate și pentru atmosferă, de aceea pentru interior se folosesc vopsele lavabile pe bază de apă, care se spală cu apă după uscare, iar solvenții organici rămân pentru lacuri și vopsele rezistente la umezeală. Resturile de vopsea și ambalajele se colectează separat, nu se toarnă în canalizare.

Exemplu rezolvat 1. O formulă pentru $1$ kg de vopsea conține $50\%$ pigment, $30\%$ liant, $18\%$ apă și $2\%$ aditivi.

1. Verificăm $50+30+18+2=100\%$.
2. Masele sunt $500$ g pigment, $300$ g liant, $180$ g apă și $20$ g aditivi, în total $1000$ g.
3. Dacă se evaporă numai apa, rămân teoretic $1000-180=820$ g de peliculă.

Exemplu rezolvat 2. Într-o șarjă de $12$ kg vopsea albă, $22\%$ din masă este $\mathrm{Ti}{\mathrm{O}}_2$. Aflăm masa de titan.

1. Masa de pigment este $12\cdot 0,22=2,64$ kg.
2. Pentru $M(\mathrm{Ti}{\mathrm{O}}_2)=48+2\cdot 16=80$ g/mol, titanul reprezintă $48/80=60\%$.
3. Masa de titan este $2,64\cdot 0,60=1,584$ kg.

Exemplu rezolvat 3. Câți kg de pigment roșu $\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3$ conțin $7$ kg de fier?

1. $M(\mathrm{F}{\mathrm{e}}_2{\mathrm{O}}_3)=2\cdot 56+3\cdot 16=160$ g/mol, deci fierul reprezintă $112/160=70\%$.
2. Masa de pigment este $7/0,70=10$ kg.
3. Aceeași cantitate de pigment conține $10-7=3$ kg de oxigen, adică $30\%$ din masă, ceea ce verifică rezultatul: $70+30=100\%$.

Greșeli frecvente

• Greșit: Liantul este pigmentul care dă culoarea.
  Corect: Liantul fixează particulele de pigment și formează pelicula; culoarea vine de la pigment.
• Greșit: După uscarea vopselei apoase rămâne aceeași masă de 1 kg.
  Corect: Apa evaporată reduce masa peliculei.
• Greșit: Pigmentul se dizolvă în vopsea ca un colorant.
  Corect: Pigmentul este insolubil și rămâne dispersat sub formă de particule solide.
• Greșit: Vopseaua se întărește numai prin evaporarea solventului.
  Corect: Vopselele alchidice se întăresc și prin reacția cu oxigenul din aer, iar cele în dispersie prin unirea particulelor de polimer.
• Greșit: Se poate vopsi direct peste rugină, fiindcă vopseaua o acoperă.
  Corect: Rugina se îndepărtează, iar pe suportul curat se aplică un grund anticoroziv.

Înainte și după