Farby, lakiery, barwniki i malowanie
czasy prehistoryczne Pierwsze próby wykorzystywania barwników i pozostawiania trwałych śladów przez humanoidy pochodzą z terenów obecnej Zambii i mają 350–400 tys. lat. W 2003 i 2004 roku południowoafrykańscy archeolodzy donieśli o znalezieniu w jaskini Blombos liczące sto tysięcy lat mieszaniny na bazie ochry, która mogła być używana jak farba. Dalsze wykopaliska w tej samej jaskini doprowadziły do znalezienia zestawu narzędzi i naczyń (1) do mielenia pigmentów i wytwarzania prymitywnej substancji podobnej do farby. Prehistoryczne farby robiono z pigmentów uzyskanych z najbliższego otoczenia. Najwcześniejsze barwniki to pozyskana z ziemi ochra i umbra, węgiel drzewny, krew, osady wapienne itp. Farby robiono, mieszając te pigmenty z wodą, śliną lub tłuszczem zwierzęcym. Z czasem zaczęto wykorzystywać wyciągi z roślin, sproszkowanych owadów, poddając je obróbce termicznej, gotując w wodzie lub tłuszczu.
starożytność W starożytnej Mezopotamii malowano farbami ściany pałaców i domów zamożniejszych mieszkańców, a kobiety czerniły brwi i rzęsy. Farbiarstwo jako rzemiosło istniało w Chinach, Indiach i Egipcie. Używano farb na bazie wosku pszczelego, żelatyny, białek z jaj ptasich i gliny. Pierwsze barwniki uzyskiwano z minerałów: cynobru (barwnik czerwony), malachitu (żółte i zielone), aurypigmentu (żółte), rud żelaza i ołowiu. Z czasem zastąpiono je barwnikami roślinnymi jako bardziej trwałymi. Niebieski barwnik otrzymywano z olchy karłowatej i jagód bzu, liliowy kolor dawały czarne jagody, natomiast żółty – niektóre odmiany rezedy. Egipcjanie używali niebieskiego lapislazuli (znanego później jako ultramaryna i drogiego, bo pochodzącego z trudno dostępnego minerału – lazurytu), czerwonej i żółtej ochry oraz zielonego malachitu (związki miedzi). Z czasem Egipcjanie zaczęli otrzymywać niebieski barwnik (2), wytwarzając go w sposób „syntetyczny” z miedzi. Receptura tego pierwszego sztucznego barwnika – niebieskiego pigmentu nazywanego egipskim błękitem, była pilnie strzeżoną tajemnicą, a jego cena tak wysoka, że na farbowanie szat stać było nielicznych. W czasach dynastii Ming, Chińczycy zaczęli malować paznokcie mieszanką wosku pszczelego, białek jaj, żelatyny, gumy arabskiej i barwników roślinnych. Długie, zadbane paznokcie były symbolem wyższej klasy społecznej. Ok. 1000 lat p.n.e. na Bliskim Wschodzie zaczęto wytwarzać farby na bazie gumy arabskiej. Farbiarnie fenickie słynęły z barwienia tkanin na kolor purpurowy przy użyciu tzw. purpury tyryjskiej, wydobywanej z rzadkiego gatunku ślimaków występujących na wybrzeżu syryjskim. Z ośmiuset ślimaków uzyskiwano zaledwie 1 gram barwnika. Purpura była więc bardzo droga i z czasem purpura stała się kolorem władców.
ok. 650 n.e. Najstarszymi znanymi obrazami olejnymi są buddyjskie malowidła ścienne w przypominających jaskinie pomieszczeniach wykutych w klifach afgańskiej doliny Bamiyan (3), gdzie użyto olejów z orzechów włoskich i maku.
XIII w. Pierwsze dowody na używanie pokostu na meblach. Księgi majątkowe Edwarda I wspominają płatność 8 pensów za pokrycie werniksem dwóch kufrów. Istnieje zapis jednej z gildii weneckich z 1283 roku, dotyczący pokostowania skrzyń, stołów i innych wyrobów. Historycznie werniks (ang. varnish) i pokost oznaczają to samo. Słowa „werniks” zwykło używać się w kontekście malarstwa, a „pokost” w meblarstwie. Werniks/pokost to mieszanina żywicy i rozpuszczalnika w postaci oleju lub alkoholu, terpentyny oraz różnych dodatków uszlachetniających. Ze względu na dodatek żywicy, która po zaschnięciu tworzy twardą, nieprzepuszczalna warstwę, pokost jest znacznie lepszą warstwą kończącą przy konserwacji i malowaniu drewna niż sam olej.
XV w. Początkowo farby składały się tylko z trzech składników – barwnika, spoiwa (na przykład jajka) oraz rozcieńczalnika, dzięki któremu łatwiej było je rozprowadzić po powierzchni. Powolne schnięcie olejów organicznych było znane wczesnym europejskim malarzom. Jednak trudności w pozyskiwaniu i obróbce tych materiałów sprawiały, że były one rzadko używane (a powolne schnięcie było postrzegane jako wada). Na początku XV w. malarze flamandzcy wynaleźli metodę produkcji wysokiej jakości farb olejnych. Tradycyjnie uważa się, że twórcą farby olejnej był malarz Jan van Eyck (1390–1441) z Brugii. To on bowiem dokonał ważnego przełomu w produkcji jakościowych i trwałych farb (4). Potem, do XIX wieku słowo „farba” oznaczało zazwyczaj coś, co powstało na skutek zmieszania pigmentów z olejem. Te zaś, które wykorzystywały inne spoiwo (np. jajko), zwane były temperami.
1718 Marshall Smith buduje w Anglii maszynę lub silnik „do szlifowania kolorów”. Nie wiadomo dokładnie, jak to działało, ale było to urządzenie, które znacznie zwiększyło wydajność mieszania pigmentów. Wkrótce potem firma Emerton and Manby zaczęła sprzedawać tanie farby, które zostały wytworzone przy użyciu techniki oszczędzającej pracę ludzkich rąk.
1826 Francuski chemik Jean-Baptiste Guimet wynajduje syntetyczną wersję ultramaryny, zwaną ultramaryną francuską (5), otrzymywaną przez ogrzewanie kaolinitu, węglanu sodu i siarki w piecu. Oprócz tych tanich surowców nowoczesna produkcja ultramaryny wykorzystuje skaleń, ziemię okrzemkową, zeolit, siarczan sodu. Przygotowanie przebiega w atmosferze redukującej, dlatego należy użyć środka redukującego.
1855–56 Zasadniczy przełom w technice barwienia nastąpił w drugiej połowie XIX wieku, kiedy wynaleziono barwniki syntetyczne. Kolejnym po syntetycznej ultramarynie była fuksyna (barwnik czerwony), otrzymana w 1855 roku przez polskiego chemika Jakuba Natansona. W następnym roku, jeszcze jako student chemii, Anglik William Henry Perkin dokonał syntezy barwnika fioletowego – moweiny.
1858 Niemiecki chemik Johann P. Griess wyodrębnia związki dwufazowe, co zapoczątkowało syntezy barwników azowych. W roku 1868 otrzymano syntetyczną azarynę, w 1871 eozynę, a w 1880 indygo i wiele innych. Już w końcu ubiegłego wieku trwałe i tanie barwniki syntetyczne zaczęły być masowo produkowane w pełnych gamach kolorystycznych i stosowane na skalę przemysłową. Spowodowało to całkowity zanik technik naturalnego barwienia.
1866-70 Za sprawą Henry’ego Sherwina i jego późniejszego wspólnika Edwarda Williamsa powstaje w Stanach Zjednoczonych firma Sherwin-Williams, która była pierwszym wyspecjalizowanym dostawcą gotowych farb, prosto z puszki (6), bez konieczności dodatkowego przygotowania.
1888–1907 Allen DeVilbiss, lekarz specjalizujący się w chorobach nosa i gardła, opracowuje konstrukcję rozpylacza, która był przeznaczony do celów medycznych. W 1905 roku Tom DeVilbiss, jego syn, dołączył do firmy ojca i zaczął szukać nowych zastosowań dla atomizerów. Najpierw odkrył, że te urządzenia medyczne doskonale nadają się również do rozpylania damskich perfum. W 1907 roku Tom DeVilbiss rozpoczął eksperymenty nad przemysłowym zastosowaniem rozpylacza z regulowaną końcówką. W ramach tych prac on i jego zespół wynaleźli pierwszy praktyczny pistolet lakierniczy napędzany sprężonym powietrzem. Pistolety natryskowe (7) znalazły szerokie zastosowanie na szybko rozwijającym się rynku przemysłowym, gdzie potrzebne były wysokiej jakości wykończenia do samochodów, urządzeń i mebli. Nakładanie powłok wykończeniowych przy użyciu nowego sprzętu firmy DeVilbiss pozwalało pokrywać malowane powierzchnie wydajniej i z większą dokładnością.
lata 50. XX wieku Na rynku pojawiają się farby akrylowe, których początkowo ze względu na wysoką cenę używano głównie do malowania zewnętrznych ścian budynków nadmorskich w Stanach Zjednoczonych i Meksyku, a później także w Europie.
XXI Już w pierwszych latach po 2000 roku pojawiły się pierwsze przykłady zastosowania nanotechnologii w wytwarzaniu pigmentów i powłok. Powstały m.in. „farby” wykorzystujące kolory strukturalne. Płatki aluminium usiane mniejszymi nanocząsteczkami aluminium są w nich dostrajane (dostosowanie rozmiarów nanodrobin) w celu uzyskania dowolnych kolorów. Polega to więc na czymś zupełnie innym niż tradycyjne dobieranie i mieszanie substancji. Z czasem nanotechnologiczne rozwiązania do pokrywania powierzchni rozwijano, korzystając z coraz to nowszych materiałów. Firma Surrey NanoSystems opracowała w drugiej dekadzie XXI wieku Vantablack, określaną jako najczarniejsza czerń w historii, pochłaniającą do 99,96 proc. światła widzialnego. Jej struktura to szeregi mikroskopijnych rurek, w których światło, zamiast się odbijać, zostaje uwięzione przez efekty odbicia między rurkami. Kolor został opracowany do wykorzystania na satelitach stealth, jednak wyłączne prawa do materiału dostał brytyjski artysta Anish Kapoor. NanoSystems publicznie potwierdziło jego wyłączne prawo, co wywołało wielkie kontrowersje w świecie sztuki. W odwecie brytyjski artysta Stuart Semple stworzył fluorescencyjny różowy pigment znany jako „najróżowszy róż świata”. Mogą z niego korzystać wszyscy artyści z wyjątkiem Kapoora. Kupujący ten odcień różu muszą potwierdzić przy zakupie, że „farba nie trafi w ręce Anisha Kapoora”. Kapoorowi jednak udało się zdobyć tę farbę, co demonstracyjnie pokazał w internecie. Semple w dalszym ciągu tworzy pigmenty, którymi nie wolno dzielić się z Kapoorem, w tym „najbardziej błyszczący brokat na świecie”, „najbardziej zieloną zieleń” i „najbardziej żółtą żółć”.
2022 Najbielsza ze znanych dotychczas farba, opracowana przez badaczy z Uniwersytetu Purdue o współczynniku odbicia wynoszącym 98,1 proc., substancja znacznie przewyższa współczynnik odbicia dostępnych na rynku farb odbijających, które mogą pochwalić się współczynnikiem odbicia zwykle w przedziale 80–90 proc. Pierwsza wersja ekstremalnie białej farby zawdzięczała swoją zdolność do odbijania światła słonecznego dodatkowi siarczanu baru, związku chemicznego stosowanego w papierze fotograficznym i w kosmetykach, w postaci sześciokątnych nanopłatków.
2023 Firma ABB opracowuje robota malującego PixelPaint wyposażonego w tysiąc dysz operujących z precyzją laserową zaledwie milimetry od powierzchni malowanej, co oznacza wykorzystanie farby w nieomal 100 proc. Według producenta, oszczędność czasu procesu wynosi dzięki tej maszynie do 60 proc. Aby zaprezentować możliwości robota, ABB zaprosiła grupę artystów, których kreację PixelPaint odtworzył na powierzchni karoserii jednego z modeli Volkswagena (9).
Klasyfikacja farb ze względu na skład chemiczny
- Farby akrylowe. Farby, których spoiwem są żywice poliakrylowe, w których są zawieszone cząstki pigmentu. Stosowane są w poligrafii, budownictwie, malarstwie.
- Farby akrylowe modyfikowane. Wykorzystuje się w nich zmodyfikowaną żywicę.
- Farby winylowe. Farby winylowe, obok lateksowych i akrylowych, należą do grupy farb emulsyjnych. Ich bazą jest polioctan winylu. Rozcieńczalnikiem farb winylowych jest woda.
- Farby mineralne (wapienne, krzemianowe). Są to materiały malarskie zawierające spoiwa mineralne. W przypadku farb rozróżnia się dwa istotne spoiwa mineralne: wapno i krzemiany. Mineralno-krzemianowe powłoki malarskie uznaje się za bardzo trwałe i odporne na warunki atmosferyczne.
- Farby klejowe. Materiały malarskie, w których stosuje się klej jako środek wiążący i wodę jako rozpuszczalnik.
- Farby silikonowe. Składniki farby silikonowej zwanej krzemianową to: szkło wodne potasowe, pigmenty, a także wypełniacze mineralne i różne domieszki.
- Farby silikatowe.
Podobne w składzie i właściwościach do silikonowych.
- Farby lateksowe. Nazwa „farba lateksowa” pojawiła się w latach 40. XX wieku i odnosiła się do farb zawierających naturalną emulsję lateksową z brazylijskich drzew kauczukowych. Jako dodatek do farb akrylowych i winylowych
producenci farb stosują dziś jednak syntetyczny polimer. Współczesne farby lateksowe mają odmienny skład i inne właściwości niż tradycyjna guma lateksowa. „Farba lateksowa” tak naprawdę bazuje na farbie akrylowej. - Farby epoksydowe. Farby epoksydowe to dwuskładnikowe (epoksyd + utrwalacz) farby stosowane zazwyczaj do malowania posadzek betonowych i konstrukcyjnych elementów stalowych.
- Farby i emalie ftalowe, alkidowe i modyfikowane. Farby rozpuszczalnikowe, które są obecnie zastępowane
akrylowymi (wodorozcieńczalnymi) ze względu na mniejszą zawartość lotnych związków organicznych. - Farby chlorokauczukowe.
- Farby poliuretanowe.
M.U.
