Farba lateksowa i farba olejna mogą obie „wyschnąć”, choć jedna głównie skleja cząstki po odparowaniu wody, a druga reaguje z tlenem
Wodorozcieńczalna farba lateksowa zawiera drobne cząstki polimeru zdyspergowane w wodzie. Po aplikacji woda odparowuje, cząstki zbliżają się, deformują, koalescują i ich łańcuchy wzajemnie się przenikają, tworząc ciągłą powłokę. W tradycyjnej farbie olejnej spoiwem są nienasycone oleje schnące, np. lniany. Tlen z powietrza atakuje ich wiązania C=C, powstają rodniki i nadtlenki, a następnie nowe połączenia między łańcuchami tworzą usieciowaną warstwę. Jedna farba traci głównie nośnik i tworzy film, druga chemicznie starzeje się w obecności tlenu.
Lateks w farbie nie musi oznaczać naturalnego kauczuku
W nowoczesnych farbach słowo „latex” opisuje wodną dyspersję syntetycznych cząstek polimerowych, np. akrylowych lub winylo-akrylowych. Każda cząstka jest małym fragmentem przyszłego filmu zawieszonym w fazie wodnej.
Lateksowa powłoka może mieć minimalną temperaturę tworzenia filmu, MFFT. Poniżej niej cząstki są zbyt sztywne, aby dostatecznie się zdeformować i zespolić; po odparowaniu wody pozostaje kredowa lub popękana warstwa z granicami pomiędzy kulkami. Temperatura powietrza podczas malowania jest więc parametrem materiałowym związanym z Tg polimeru, a nie wyłącznie z szybkością parowania.
Odparowanie zwiększa stężenie cząstek
Na początku cząstki są od siebie oddzielone wodą i surfaktantami. Gdy woda opuszcza warstwę, objętość fazy ciągłej maleje i kulki polimeru coraz częściej się dotykają.
Cząstki muszą się zdeformować i połączyć
Samo zetknięcie kulek dałoby kruchą, porowatą warstwę. Jeśli temperatura jest odpowiednio wysoka względem temperatury tworzenia filmu, cząstki deformują się, interfejsy zanikają, a łańcuchy dyfundują przez dawne granice.
W wodnej farbie surfaktanty stabilizujące lateks podczas magazynowania mogą po wyschnięciu migrować do powierzchni lub granic cząstek. Ich nadmiar zwiększa wrażliwość powłoki na wodę i zabrudzenia. Projekt formulacji wymaga kompromisu: przed malowaniem potrzebna jest stabilna dyspersja, po malowaniu pożądana jest możliwie ciągła hydrofobowa warstwa. Składnik użyteczny w mokrej puszce może być wadą w suchym filmie.
Koalescent może czasowo zmiękczać polimer
Dodatki o niskiej lotności obniżają efektywną temperaturę zeszklenia cząstek i pomagają im się zespolić. Później same częściowo odparowują. Powłoka zmienia więc własności w czasie nawet po zniknięciu większości wody.
Olej lniany ma inną drogę do stałej warstwy
Triacyloglicerole bogate w wielonienasycone kwasy tłuszczowe reagują z O₂. Abstrakcja wodoru przy układach allilowych tworzy rodniki, które przyłączają tlen do nadtlenków i uruchamiają kolejne reakcje.
Autooksydacja oleju przebiega przez hydroperoksydy, które są niestabilne i rozpadają się do rodników alkoksylowych oraz peroksylowych. Te mogą dodawać się do C=C, odrywać wodór i sprzęgać z sąsiednimi łańcuchami. Pigmenty zawierające metale oraz specjalne driers na bazie Co, Mn czy Fe katalizują rozpad nadtlenków i skracają czas schnięcia. „Suszka” nie odparowuje farby, lecz katalizuje chemię tlenu.
Autooksydacja tworzy sieć kowalencyjną
Rodnikowe sprzęganie, rozpad nadtlenków i reakcje produktów utlenienia łączą sąsiednie łańcuchy. Lepki olej staje się nierozpuszczalnym, usieciowanym materiałem. Nie jest to zwykłe odparowanie oleju.
Słowo „sucha” ukrywa dwa różne stany materiału
Farba wodna może być sucha w dotyku, a nadal tracić wodę i koalescent; olejna może przestać być lepka, a jej utlenianie i dojrzewanie sieci trwać miesiące lub lata. Codzienny test palcem nie mówi, czy proces chemiczny naprawdę się zakończył.
Starzenie obrazu olejnego trwa długo po powierzchniowym wyschnięciu. Sieć nadal utlenia się, powstają karbonyle i niskocząsteczkowe kwasy, zachodzą reakcje z pigmentami i metalami. Część związków może migrować, tworząc wykwity lub mydła metali. Powłoka malarska jest więc powoli ewoluującym reaktorem przez dekady, co ma ogromne znaczenie w konserwacji dzieł sztuki.
Pigment i wypełniacz zmieniają oba rodzaje schnięcia. W farbie lateksowej cząstki TiO₂ i CaCO₃ tworzą sztywny szkielet, wokół którego musi powstać ciągły film polimeru; jeśli pigmentu jest zbyt dużo względem spoiwa, powłoka staje się porowata i matowa. W olejnej powierzchnie pigmentów mogą katalizować lub hamować autooksydację oraz reagować z kwasami tłuszczowymi. „Ta sama baza farby” z innym pigmentem może mieć inną kinetykę starzenia, bo pigment nie zawsze jest chemicznie obojętnym kolorem.
W obu typach farb istnieje etap, w którym powłoka jest sucha w dotyku, ale jeszcze nie osiągnęła końcowych własności. W lateksie trwa interdyfuzja łańcuchów i odparowanie wolniejszych dodatków; w oleju rośnie gęstość sieci oksydacyjnej. Twardość, odporność chemiczna i przyczepność mogą więc zwiększać się przez dni lub tygodnie po aplikacji. „Czas schnięcia” podany użytkownikowi jest praktycznym progiem manipulacji, a nie momentem zakończenia wszystkich procesów molekularnych.