Waterverdunbare verf voor hout 046 1 Waterverdunbare verf voor hout Inleiding Verf wordt gebruikt voor de bescherming en verfraaiing van allerhande materialen zoals hout, metaal en kunststof. Verf bestaat uit verschillende componenten. Als oplos- en verdunningsmiddelen kunnen organische middelen, water of mengsels worden gebruikt. Waterverdunbare verf * wordt van oudsher al gebruikt als muurverf zoals de bekende latexverven. Betrekkelijk nieuw zijn waterverdunbare verven die geschikt zijn voor binnen- en buitenhout. Een belangrijk voordeel van waterverdunbare verven is dat deze minder organische oplosmiddelen bevatten. Laatstgenoemde oplosmiddelen (dit zijn vooral terpentines, mengsels van alifatische en aromatische koolwaterstoffen) kunnen zowel voor het milieu als voor de gebruiker schadelijk zijn. Verf, algemeen Verf bevat verschillende componenten: bindmiddel, oplos- of verdunningsmiddel, pigment (kleurpigment, vulstoffen) en hulpstoffen. De oplos- en verdunningsmiddelen vormen de vluchtige bestanddelen die tijdens en na het opbrengen vrijkomen in de (werk)atmosfeer. Het bindmiddel bepaalt in grote mate de eigenschappen van verf zoals glans, elasticiteit, sterkte, hechting. Verven worden dan ook vaak ingedeeld naar de aard van de bindmiddelen. Bij fysisch drogende bindmiddelen vindt droging uitsluitend plaats door verdamping van het oplosmiddel waardoor de grote bindmiddelmoleculen tot een film samenvloeien. Bij chemisch drogende bindmidde- * Volgens de Vereniging van Verffabrikanten wordt in de verfindustrie in plaats van waterverdunbare verf de term watergedragen verf gebruikt.
046 2 Waterverdunbare verf voor hout len vindt droging tevens plaats doordat de kleine bindmiddelmoleculen reageren tot grotere, die tezamen de film vormen. Verven in de huisschildersector bevatten in de regel een aan de lucht (oxidatief) drogend bindmiddel op basis van een alkydhars of een drogende olie. In het verleden zijn de drogende oliën in grote mate vervangen door de alkydharsen. In Nederland werd in 1985 216.000 ton verfprodukten verbruikt waarvan 157.000 ton in Nederland zelf werd geproduceerd. Het verbruik in de sectoren bouwnijverheid, industrie, particulieren en scheepsbouw bedroeg respectievelijk 43, 27, 26 en 4%. In de tabel zijn meer gedetailleerde cijfers weergegeven. Tabel. Afzet van in Nederland geproduceerde verfprodukten in 1985 sector/produkt hoeveelheid in duizenden ton percentage van het totaal bouwnijverheid muurverven 17,4 11,1 lakken, verven 27,6 17,6 beitsen 3,5 2,2 kitten, pleisters etc. 19,0 12,1 particulieren muurverven 17,6 11,2 overige verven en beitsen 23,9 15,2 industrie prefab. bouw/constructie 8,8 5,6 autoreparatie, overige 33,1 21,1 scheepsbouw en onderhoud 6,1 3,9 157,0 100 Muurverven voor binnen bevatten bijna altijd water als voornaamste oplosmiddel. De overige verven en beitsen bevatten organische oplosmiddelen. Bij deze laatste verven en beitsen gaat het om circa 50.000 tot 60.000 ton in Nederland geproduceerde verf. Daarbij komt nog de geïmporteerde hoeveelheid zodat in totaal in Nederland jaarlijks ongeveer 70.000 ton organische-oplosmiddelenhoudende verf en beits op hout wordt verwerkt. Overigens ligt het verbruik van organische oplosmiddelen voor schilderwerk nog hoger omdat deze ook rechtstreeks bij de chemicaliënhandel kunnen
Waterverdunbare verf voor hout 046 3 worden verkocht en deze hoeveelheden niet in de cijfers zijn verwerkt. Verder zijn kwastreinigers etc. een emissiebron van organische oplosmiddelen. De huidige verven en beitsen bevatten ongeveer 50% oplosmiddel zodat jaarlijks ongeveer 35.000 ton organische oplosmiddelen (vooral terpentine) door de bouw- en particuliere sector in de lucht wordt gebracht. Vervanging door verf met water als belangrijkste verdunningsmiddel zou de emissie van organische oplosmiddelen dus kunnen beperken met duizenden tonnen per jaar. Gevaren van organische oplosmiddelen voor mens en milieu Terpentine (niet te verwarren met het natuurlijke terpentijn) wordt vaak als oplosmiddel in verven gebruikt. Terpentine wordt bereid uit petroleumprodukten en bevat ongeveer 85% alifatische koolwaterstoffen met kookpunt 160-200 C. Verder bevat terpentine voor ongeveer 15% aromatische koolwaterstoffen. Afhankelijk van de concentratie en de duur van de blootstelling kunnen de effecten van organische oplosmiddelen op de gezondheid in het algemeen zijn: narcotische werking; prikkeling van slijmvliezen, ogen en huid; neurotoxische werking; schade aan organen: lever, nier, maag-darmkanaal, hart en bloedsomloop. Bij de alifatische koolwaterstoffen, die het grootste bestanddeel in terpentine vormen, gaat het bij hoge en acute expositie om de narcotische werking en bij chronische blootstelling om een lichte schade aan leerfuncties en gedragsveranderingen. Wat betreft effecten op het milieu dragen oplosmiddelen bij tot de vorming van de zogenaamde oxidatieve smog. Bij afbraak van koolwaterstoffen in de atmosfeer worden ozon en stikstofoxiden gevormd. Deze stoffen spelen ook een rol bij het ontstaan van zure regen.
046 4 Waterverdunbare verf voor hout Samenstelling, eigenschappen en produktie van waterverdunbare verf Waterverdunbare verven zijn verven die voornamelijk water als oplosmiddel bevatten in plaats van organische oplosmiddelen. Bindmiddelen in waterverdunbare verven zijn op basis van acrylaten, alkydharsen of mengsels daarvan. Bindmiddelen in waterige dispersieverven zijn tot nog toe meestal acrylaten. De verven worden dan ook (waterverdunbare) acrylaatdispersieverven genoemd. Acrylaten zijn opgebouwd uit esters van acrylzuur en methacrylzuur CH 2 = CH-COOH acrylzuur CH 2 = C-COOH CH3 methacrylzuur 0869_058 Van acrylzuur worden meestal de butyl- en ethylesters toegepast; van methacrylzuur meestal de methylesters. Water is niet het enige oplosmiddel in deze verven. Toevoeging van kleine hoeveelheden (5 tot 10%) organische oplosmiddelen is nodig om goede verfeigenschappen te verkrijgen. Het gaat daarbij om (poly)glycolen of etherderivaten hiervan die ervoor zorgen dat ook bij lagere temperatuur een goede filmvorming optreedt. Dergelijke organische bestanddelen moeten aan de eis voldoen dat ze zowel met water mengbaar zijn als de kunsthars oplossen. De glycolderivaten fungeren tegelijkertijd als antivriesmiddel in waterhoudende verf. Andere belangrijke functies van glycolderivaten zijn: het sturen van de viscositeit en het trager laten drogen van de verf (met alleen water droogt de verf te snel en is niet doorstrijkbaar). Het merendeel van deze glycolderivaten verdampt bij het drogen. Met de recent ontwikkelde waterverdunbare acrylaatdispersieverven is zowel binnen- als buitenhout te beschilderen. Acrylaatdispersieverven behoren tot de fysisch drogende verven. Het bindmiddel bestaat uit half vloeibare polyacrylaatbolletjes die in water zijn gedispergeerd (verdeeld). Wanneer tijdens het drogen het water verdampt vloeien de polyacrylaatbolletjes aaneen en vormen zo de verffilm: de glycolderivaten
Waterverdunbare verf voor hout 046 5 zijn nodig bij dit vloeiproces (coalescentie); zonder deze coalescentiemiddelen wordt geen gevloeide, homogene film gevormd. Het feit dat waterverdunbare acrylaatdispersieverven weinig organische oplosmiddelen bevatten is uit milieu-oogpunt een groot voordeel. Deze verven zijn echter niet persé milieuvriendelijk. De acrylaatverven bevatten ook kleine hoeveelheden (tot 1%) stoffen die milieu- of gebruikersonvriendelijk kunnen zijn: biociden, ammonia, weekmakers, filmvormers en anti-schuimmiddelen. Met name de toegepaste biociden verdienen de aandacht. Het betreft fungiciden en bactericiden. Fungiciden moeten de verffilm en eventueel het hout beschermen tegen schimmels. Als fungiciden worden bijvoorbeeld organotinverbindingen toegepast. Deze middelen zijn echter milieu-onvriendelijk en vaak overbodig. Bovendien worden ze onder invloed van zonlicht snel afgebroken. Verder bevat waterverdunbare verf bactericiden die bederf in de pot moeten tegengaan. De volgende middelen kunnen daarvoor toegepast worden, in gehaltes tot 1%: formaldehyde genererende stoffen, hydroxymethylaminoalcoholen, isothiazolonderivaten, gehalogeneerde cyanoalkanen, quaternaire ammoniumverbindingen. Quaternaire ammoniumverbindingen hebben in gehaltes tot circa 0,1% voldoende biocidewerking en zijn voor zover bekend uit toxicologisch oogpunt het minst bezwaarlijk. Waterverdunbare acrylaatdispersieverven verschillen in eigenschappen vergeleken met organische-oplosmiddelen bevattende alkydverven. De belangrijkste voordelen zijn: (vrijwel) geen emissie van potentieel mens- en milieugevaarlijke organische oplosmiddelen; onbrandbaarheid; kortere droogtijden. Het belangrijkste nadeel is dat de keuze van de ondergrond bij acrylaatverven nauwer luistert, bijvoorbeeld bij overschilderen van een alkydverf. Een goede voorbehandeling als reinigen en schuren is belangrijk. Waterverdunbare verven worden momenteel wel al toegepast op geveltimmerwerk (buitenhout). Naar schatting is de laatste jaren ongeveer 5% van de huizen (deels) geschilderd met waterverdunbare verf.
046 6 Waterverdunbare verf voor hout Literatuur Alternatieven voor organische-oplosmiddelenhoudende verf en houtverduurzamingsmiddelen, Stichting Natuur en Milieu, Utrecht, november 1986. maart 1987 drs. Albert Klingenberg, Stichting Natuur en Milieu, Utrecht