När linolja torkar ger den ifrån sig ämnen som de flesta tycker luktar gott men om man utsätts för dem i höga doser och under lång tid kan de orsaka hälsoproblem. Detta har konsekvenser för yrkesmålare, vilket i praktiken hindrar att linoljan får den renässans många hoppas. Därför pågår forskning som kan ge förbättringar av linoljan och erbjuda alternativ till de flyktiga lösningsmedlen. Om detta berättar forskarna Pär Fjällström, Mats Johansson och Martin Svensson.

---

• A study of the drying of linseed oils with different fatty acid patterns using RTIR-spectroscopy and chemiluminescence (CL)
• Drying of linseed oil wood coatings using reactive diluents
• Fatty Acid Methyl Ester as Reactive Diluent in Thermally Cured Solvent-Borne Coil-Coatings: The Effect of Fatty Acid Pattern on the Curing Performance and Final Properties

Vegetabiliska oljor har länge använts som bindemedel i färger och lacker, direkt som i linoljefärger eller som råvaror till alkydoljefärger. Främst har dessa färgtyper använts för målning på trä, vilket är ett relativt svårt underlag att måla på. I och med utvecklingen av syntetiska material har många av de traditionella färgerna ersatts med syntetiska motsvarigheter för att uppnå förbättrade egenskaper. De traditionella färgerna har dock särskilt på trä en del fördelar framför de syntetiska 0ch har därför fortsatt att användas.

Nackdelarna med växtoljebaserade färger är bland annat att de kräver användning av lösningsmedel, torkar ganska långsamt, gulnar och bryts ner när de åldras. Dessutom har det under senare år rapporterats att linoljor ger ifrån sig skadliga ämnen då de torkar.

Men genom modern växtförädling har det blvit möjligt att förbättra linoljan så att den bättre lämpar sig till färg. Oljeväxtbaserade färger har dessutom alltid en stor fördel som kommer att bli allt viktigare i framtiden: oljan är en förnyelsebar, naturlig råvara som inte är beroende av fossila bränslen för framställningen.

För att förbättra möjligheterna för oljeväxter som råvara till färger bedrivs i Sverige utveckling och forskning inom området. Svenska Lantmännen, KTH, Umeå Universitet, Växjö Universitet och flera industrier samarbetar i ett projekt finansierat av Nordisk Industrifond för att ta fram nya varianter av linoljor med förbättrade egenskaper.

Linoljans kemi

Linolja består av tre fettsyror som sitter fast på en glycerol och bildar en större molekyl. På fettsyrorna finns det reaktiva grupper som kan reagera med luftens syre och förändra strukturen. Det är vad som sker när en linolja torkar. Denna kemiska reaktion leder till att oljemolekylerna kopplas samman till större enheter och till slut till en enda enorm molekyl. Man skulle kunna beskriva det som bildandet av ett stort nätverk. När reaktionen är klar, nätet färdigt, har färgen torkat.

Det finns dock nackdelar med linolja.

1. Om de kemiska reaktionerna som ska leda till torkningen går åt fel håll, kan istället för större, även mindre molekyler bildas. Dessa mindre molekyler är flyktiga och leder till viss lukt när färgen torkar. Om det finns reaktiva grupper kvar när färgen torkat kan detta leda till att färgen långsamt reagerar vidare och åldras, blir spröd eller gulnar.

2. För att kunna stryka ut oljefärg och för att den ska tränga in ordentligt i underlaget bör den vara lättflytande. Ofta krävs organiska lösningsmedel för att sänka viskositeten dvs. göra den mer lättflytande.

Flera av dessa nackdelar kan minimeras om linoljestrukturen anpassas till kraven. Exempelvis är det känt att en specifik fettsyra, linolensyra, är ansvarig för större delen av gulningen, åldringen och bildandet av luktande emissioner. Tar man bort denna fettsyra minskar problemen. Linolensyra måste dock ersättas med en annan fettsyra som ser till att oljan ändå torkar och uppnår rätt hårdhet.

Problemet med lösningsmedel kan lösas genom att använda aktiva spädare istället för lösningsmedel. En aktiv spädare fungerar som ett lösningsmedel, dvs. den sänker viskositeten, men istället för att avdunsta reagerar den fast kemiskt och blir kvar i färgen när den torkat. En typ av spädare skulle kunna utgöras av metylestrar av fettsyror, som är en tredjedel så stora som linoljemolekylen och därmed mer lättflytande.

Linoljor och arbetsmiljön

Linoljebaserade produkter fick ett uppsving i slutet på 1980-talet då de lanserades som ett ekologiskt alternativ till syntetiska produkter som latexfärg. Kort efter reintroduktionen började rapporter komma in från målare och andra byggnadsarbetare om att hälsoproblem uppstått vid användningen av bland annat äggoljetempera. Symptom som rapporterades in var trötthet, yrsel, huvudverk samt irriterade ögon och luftvägar.

I en skrivelse riktad till Arbetsmiljöverket 1994, begärde Svenska Målareförbundet att frågan skulle utredas. I samarbete med Arbetslivsinstitutet gjordes en förstudie där man studerade torkförloppet och 1996 publicerades en arbetslivsrapport där man bland annat rekommenderade att hålla lokaler stängda i en vecka efter att man målat med färg innehållande linolja. Detta på grund av att man ansåg att det fanns en viss risk för hälsoproblem i samband med exponering för de flyktiga ämnen som avges när linolja torkar.

När linoljebaserade ytbehandlingsprodukter torkar kan som tidigare nämnts olika typer av flyktiga ämnen avges, framför allt aldehyder och karboxylsyror. Dessa är irriterande för ögon och slemhinnor om de förekommer i tillräckligt höga koncentrationer. Frekvent exponering kan leda till överkänslighet och vissa aldehyder (formaldehyd och acetaldehyd) är även misstänkta cancerogener.

I en ny avhandling från Miljökemi, Umeå universitet, presenteras vilka de flyktiga ämnena är och hur avdunstningsprocessen förlöper. Koncentrationen av luftburna aldehyder är oftast högst efter två dygn. Koncentrationerna avtar sedan ganska snabbt, men man kan fortfarande mäta förekomsten efter en månad. Avdunstningsprocessen påverkas dock av många faktorer. Färgens sammansättning samt yttre faktorer såsom temperatur, luftfuktighet och typen av material som målas påverkar vilka föreningar som avges, i vilka koncentrationer och hur länge. Hög luftfuktighet, hög temperatur och material som suger mycket färg (t. ex. kalkputs eller gips) kan ge högre koncentrationer av aldehyder i början.

På arbetsplatser där linoljebaserad färg använts har man gjort mätningar som visat att koncentrationerna för aldehyder som målare utsatts för ligger under gällande gränsvärden. Vid en mätning där man använt sprutmålning, hade dock gränsvärdet för formaldehyd överskridits. Det beror sannolikt på att sprutmålning innebär en mycket snabb oxidation av färgens beståndsdelar och därmed en annan typ av torkningsförlopp än vid penselmålning. Detta är ett problem som man bör beakta vid all typ av sprutmålning. Ett enkelt dammfilter stoppar kanske färgdimman från att komma ner i lungorna, men för de gasformiga oxidationsprodukterna är det inget skydd.

I de andra exponeringsmätningarna kunde inte några riskabla halter av formaldehyd upptäckas. De mest förekommande aldehyderna var istället propanal och hexanal. Dessa uppmättes som högst i halter av 2-5 mg/m3. Det finns inga rekommenderade hygieniska gränsvärden utfärdade för dessa aldehyder. Man kan dock jämföra med acetaldehyd som är något mindre och mer flyktig där det hygieniska gränsvärdet är 10 mg/m3.

Nya linoljor och aktiva spädare.

För att bättre förstå linoljans egenskaper i färg och för att på sikt också få fram bättre linoljebaserade färger forskar man på KTH och Umeå Universitet omkring nya varianter av linolja. Bland annat har man studerat torkhastigheten, emissionen av flyktiga ämnen, gulningen och slutegenskaperna hos två olika linoljor, en med mycket linolensyra (traditionell linolja) och en där linolensyra bytts ut mot linolsyra (Purolin). Vidare har man undersökt användningen av en metylester av linolsyra som aktiv spädare (Linutin).

Torkning av linolja har studerats med ett flertal metoder som kan urskilja några av de många kemiska förändringar och reaktioner som sker. Vid Umeå Universitet har man använt en metod att »fånga« de flyktiga ämnena och identifiera dem med avseende på mängd och kemisk sammansättning. Resultaten visar att om man ersätter linolensyra i linolja med den något mindre reaktiva linolsyran i Purolin så kan man minska de doftande emissionerna, minska gulningen, ha samma torkhastighet och även förbättra färgskiktet. Detta borgar för att långtidsegenskaperna blir förbättrade och att färgskiktet håller bättre.

Studien visar även att torkförloppet påverkas olika av tillsats av sickativ beroende på vilken olja man har. Detta medför att flera av de tumregler som skapats för traditionell linolja inte gäller. Den nya oljan är mindre känslig för överdos av sickativ jämfört med konventionell linolja.

Den nya oljan luktar något annorlunda beroende på att den ger ifrån sig flyktiga ämnen i en annan sammansättning. Vid torkningen bildas huvudsakligen den mindre flyktiga hexanal (c6) istället för propanal (c3). Linoljefärg baserad på Purolin har på prov och med gott resultat använts inomhus i några restauringsarbeten i Stockholm under 2001 och 2002, bland annat i matsalen på Rosenbad.

Projektet fortskrider nu med att studera hur linoljefärger, fria från avdunstande lösningsmedel och baserade på de nya linoljeprodukterna beter sig vid applicering på träpaneler och under accelererad åldring. Resultaten kommer att redovisas i början av nästa år.

Slutsatser

Koncentrationerna av aldehyder har i yrkeshygienska exponeringsmätningar visat sig ligga under gällande gränsvärden. Dock finns det en indikation om att gränsvärdet för formaldehyd kan överskridas vid sprutmålning. Många av de föreningar som avges när färgen torkar har en stark lukt. Vissa anser att torkande linolja luktar gott medan andra tycker tvärtom. Så även om nivåerna är låga kan man uppleva lukten som besvärande och man bör i sådana fall använda sig av friskluftsmask.

Traditionella linoljefärger kan förbättras både med avseende på arbetsmiljö och slutegenskaper, det framgår av studier av den nya linoljan och användningen av aktiva spädare. Genom att optimera fettsyrasammansättningen hos en linolja kan man förändra emissionsmönster, förbättra långtidsegenskaperna och minska gulningen. Användningen av en aktiv spädare leder till ett minskat behov av flyktiga lösningsmedel

Pär Fjällström, Mats Johansson och Martin Svensson

Pär Fjällström, Umeå Universitet, Avd Miljökemi
Mats Johansson, KTH, Inst Fiber- & Polymerteknologi
Martin Svensson, Svenska Lantmännen, FoU

4/2003