Микросферы Expancel представляют собой мелкие пластиковые частицы сферической Формы. Микросферы состоят U3 полимерной оболочки, наполненной газом. При нагревании внутреннее давление газа нарастает, а оболочка из термопласта размягчается, в результате чего микросферы резко увеличиваются в объеме. Газ из микросфер не выходит.
Микросферы Expancel в лакокрасочной промышленности
Микросферы Expancel представляют собой крошечные, заполненные газом пузырьки 3 термопласта, которые с середины 1980-х годов успешно применяются как сверхлегкий наполнитель в лакокрасочной продукции, расширяя ее функциональные возможности, повышая качественные характеристики, снижая производственные затраты.
Свойства этого продукта способствуют росту эффективности применения самых разнообразных красок ипокрытий, а особенно эластомерных (водостойких) стенных и кровельных покрытий.
Расширяющиеся микросферы Ехрапсе! обладают поистине уникальными свойствами. Их высокоэластичная, газонепроницаемая оболочка позволяет сохранить объем и сферическую форму микросфер во время подготовки и нанесения покрытий. Термопластичный полимер обеспечивает превосходную совместимость покрытий со смолами.
Микросферы Ехрапсе! выпускаются разных размеров, их диаметр нe превышает в среднем 20 микрон, а плотность настолько мала, что может составлять не более 25 кг/ M3, Микросферы поставляются B виде влажного или сухого порошка, пригодного к применению с покрытиями как на водной основе, так и на основе органических растворителей.
Множество сфер применения
Эластомерные покрытия
Высокоэластичные наружные покрытия, как правило, наносятся относительно толстым слоем на стены и крыши из цемента, бетона и аналогичных материалов. Они должны быть водостойкими, чтобы препятствовать разрушению и растрескиванию под воздействием замораживания и оттаивания. Кроме того, эти покрытия должны служить эффективной защитой от содержащейся в атмосфере двуокиси углерода и других кислотных газов, способных нейтрализовать щелочные свойства основания. С другой стороны, покрытия должны быть достаточно проницаемыми, чтобы уравновешивать разницу парциального давления водяных паров в основании и в окружающей среде. Покрытия не должны терять гибкость при низких температурах. Все указанные свойства поддерживаются и (или) усиливаются добавлением в покрытия микросфер Expancel. Вот почему микросферы Еxpancel рассматриваются как идеальная многофункциональная добавка в покрытия этого типа.
Матовая краска для внутренних покрытий
Уже несколько десятилетий микросферы Expancel применяются в данной области, снижая вес, придавая матирующий эффект и улучшая реологические свойства краски этого типа, что позволяет минимизировать оседание краски и разбрызгивание при нанесение.
Другие краски и покрытия
Мы привели лишь два примера красок и покрытий, свойства которых значительно улучшаются в результате применения микросфер Expancel. Примеры эти - далеко не исчерпывающие. Так, микросферы Expancel, внедренные в текстурированные покрытия, способствуют более равномерному распределению структурообразующего наполнителя.
Что дают микросферы Expancel?
Снижение затрат
Как наполнитель, микросферы Expancel отличаются низкой потребностью в связующем веществе. Это значит, что уменьшение количества связующего вещества никак не сказывается на качестве покрытий. А это прямая экономия!
За счет своей крайне низкой плотности микросферы Expancel позволяют еще больше снизить вес самой краски. Это способствует сокращению трудозатрат, энергопотребления и транспортных расходов.
Низкая потребность в связующем веществе / повышенная объемная концентрация пигмента
Низкая потребность в связующем веществе, в сочетании с хорошими реологическими свойствами микросфер Expancel, позволяет существенно повысить объемную концентрацию пигмента и твердых веществ. Это, в свою очередь, позволяет снизить содержание воды или растворителей в краске, что ускоряет просушку, если это необходимо.
Низкая гигроскопичность
Закрытая ячеистость микросфер Expancel способствует снижению гигроскопичности покрытий. Это положительно влияет на долговечность как покрытия, так и основания.
Повышенная паропроницаемость
Наши микросферы из термопласта пропускают пар через покрытие. Повышенная паропроницаемость покрытий с микросферами Expancel, по сравнению с обычными покрытиями, подтверждена результатами многочисленных испытаний.
Простота нанесения
Краску с микросферами Expancel гораздо проще наносить валиком, кистью и даже безвоздушным краскораспылителем. Чем легче краска, тем меньше она разбрызгивается при нанесении валиком. Кроме того, покрытия с микросферами Expancel отличаются повышенной заполняющей и кроющей способностью.
Свойства поверхности
Микросферы Еxpancel усиливают матирующий эффект матовой краски для внутренних покрытий. Степень матирования зависит от размеров микросфер Expancel.
Эффективное отражение солнечного излучения
У микросфер Еxpancel очень хороший коэффициент отражения солнечного излучения не только в видимой области спектра, но и в особенности в ближнем инфракрасном диапазоне. Это способствует повышению долговечности стенных и кровельных покрытий, а также сохранению прохлады в помещениях под лучами солнца.
Низкая теплопроводность
В отличие от минеральных наполнителей, повышающих теплопроводность, микросферы Expancel её снижают, улучшая термоизоляцию.
Благоприятное воздействие на окружающую среду
На кондиционирование воздуха приходится до 70 процентов энергопотребления в жилых районах с жарким климатом. Добавка микросфер Expancel снижает температуру наружных покрытий за счет эффективного отражения солнечного излучения и пониженной теплопроводности. Весь этот комплекс свойств способствует снижению температуры в помещениях, а следовательно, и потребности в кондиционировании воздуха, что, в свою очередь, ведет к пониженному энергопотреблению.
Эластичность
Наши расширяющиеся микросферы отличаются высокой эластичностью, что позволяет без ущерба подвергать их жесткой механической обработке.
Взгляд с технической точки зрения
Низкая потребность в связующем веществе
Микросферы Expancel отличаются от обычных наполнителей и пигментов крайне малой удельной площадью поверхности на единицу объема. Поглощение связующего вещества расширенными микросферами, как правило, составляет от 35 до 45 г/100 см3 ПО стандарту ASTM D 1483. На потребности в связующем веществе это сказывается таким образом, что при замене неорганических наполнителей микросферами Expancel критическая объемная концентрация пигмента (КОКП) повышается. Это позволяет сэкономить на связующем веществе и в то же время повысить качество покрытия. Так, например, замена неорганических наполнителей микросферами Expancel повышает износостойкость влажного покрытия за счет снижения пористости и гигроскопичности. Кроме того, микросферы Expancel из термопласта обеспечивают превосходную совместимость покрытий со смолами.
Низкая гигроскопичность
Расширенные микросферы Expancel снижают гигроскопичность эластичных стенных и кровельных покрытий. Разница в способности краски поглощать воду у стандартных покрытий и покрытий, содержащих Expancel, повышается с увеличением толщины покрытия, что особенно важно для эластомерных покрытий, которые, как правило, наносятся в виде сухой пленки толщиной не менее 500 микрон и более.
Паропроницаемость
Исследования подтвердили повышенную проницаемость покрытий, в состав которых входят микросферы Expancel. Микросферы из термопласта пропускают водяной пар через материал покрытия.
Эластичность
Эластичность критически важна для поддержания защитных свойств эластомерных покрытий, например, самозаполнения трещин. Эластичность микросфер Expancel из термопласта, которые слипаются со смолами, придает пленке хорошую способность к деформации. Добавка микросфер Expancel никак не сказывается на температурной эластичности эластомерных покрытий.
Белизна
Мы наблюдали, что с заменой неорганического наполнителя (СаСО ) микросферами Expancel белые покрытия становятся еще белее.
Высокообъемные твердые частицы
Добавка микросфер Expancel позволяет увеличить объемное содержание твердых веществ для нанесения относительно толстых слоев, в особенности эластомерных покрытий. Кроме того, микросферы Expancel ускоряют просушку, что является серьезным преимуществом при нанесении сразу нескольких толстых слоев.
Улучшение термоизоляции
Как видно на приведенной выше СЭМ-фотографии, микросферы Expancel формируют в покрытии миниатюрные полости, заполненные газом. Наряду с уже упоминавшейся низкой гигроскопичностью, это улучшает термоизолирующие свойства покрытия.
Нами произведены замеры термоизолирующей способности покрытия с 42-процентной объемной концентрацией микросфер Expancel без минерального наполнителя. Теплопроводность определялась по методике, изложенной в стандарте EN 12664. В показателях микросфер Expancel разных марок зафиксирована небольшая разница, не превышающая 0,071 Вт/(м·К).
Термоизоляция - важное свойство наружных покрытий для стран с жарким климатом, где недопущение перегрева помещений способствует снижению потребности в кондиционировании воздуха. В регионах с более прохладным климатом термоизоляция, наоборот, используется при окраске внутренних покрытий для удержания тепла и снижения потребности в обогреве помещений.
Отражение солнечного излучения
Благодаря превосходному коэффициенту отражения солнечных лучей, микросферы Expancel способны резко снизить тепловую нагрузку на поверхность эластомерных покрытий.
Суммарное солнечное излучение подразделяется на ультрафиолет (УФ), который составляет 3 процента, видимую область спектра (ВОС), на которую приходится 44 процента, и ближний инфракрасный диапазон (БИК), доля которого равна 53 процентам. Микросферы Expancel обладают отражающей способностью во всех трех областях спектра, а особенно в диапазоне БИК.
На графике ниже представлены сравнительные показатели спектральной отражающей способности чистого акрилового связующего вещества и аналогичных веществ, содержащих ТіО2, СаСО3 и микросферы Expancel WE. Толщина сухого слоя покрытий составляет 0,8 мм ± 0,05 мм. Как наглядно показывает график, замена неорганического наполнителя микросферами Expancel WE повышает не только кроющую способность покрытия, но и коэффициент отражения суммарного солнечного излучения.
На графике ниже представлены сравнительные показатели спектральной отражающей способности стандартного кровельного покрытия на основе Тіо, с содержанием TiO, 70 г на литр и покрытия с 40-процентной объемной концентрацией микросфер Expancel WE и содержанием ТіО, 40 г на литр. Толщина сухого слоя покрытий составляет 0,8 мм ± 0,05 мм. Результаты говорят сами за себя: даже при пониженной концентрации ТіO, коэффициент отражения суммарного солнечного излучения повышается с 0,81 ± 0,02 до 0,86 ± 0,02. Коэффициент отражения повышается как в видимой области спектра (с 0,86 ± 0,02 до 0,90 ± 0,02) так и в диапазоне БИК (с 0,80 ± 0,02 до 0,87± 0,02).
Кровельные покрытия наносятся довольно толстыми слоями - общая толщина обычно составляет 0,6-1,5 мм. Наружные стенные покрытия могут быть гораздо тоньше. Как показывает приведенный ниже график, относительный эффект применения микросфер очевиден уже при толщине 100 мкм.
Отражение солнечного излучения тонированными покрытиями
Что даст применение микросфер Expancel в цветных системах? Чтобы ответить на этот вопрос, мы приготовили акриловую краску двух видов: с 30-процентной объемной концентрацией СаСО (6 мкм) и с микросферами Expancel (20 мкм). В обоих случаях применялся синий пигмент так, чтобы цвета краски совпадали. Коэффициент отражения солнечного излучения оказался одинаковым
в видимой области спектра (один и тот же синий цвет), но существенно разным в диапазоне БИК (см. график ниже). Эталонное синее покрытие с 30-процентной объемной концентрацией СаСО3 сравнивалось с синим же покрытием с 30-процентной объемной концентрацией микросфер Expancel, причем оба покрытия наносились на кровельную жесть и подвергались излучению инфракрасной лампы. Были произведены замеры температуры кровельной жести с обратной стороны, а также температуры в помещении. Разница температуры кровельной жести составила примерно 6°С. Если покрытия белого цвета, то эта разница проявляется еще сильнее, поскольку в этом случае микросферы Expancel повышают коэффициент отражения солнечного излучения и в видимой части спектра.
У микросфер Еxpancel - очень высокий коэффициент отражения в диапазоне БИК, по сравнению со всеми остальными наполнителями. За счет этого снижается тепловая нагрузку на окрашенную поверхность как белых, так и тонированных покрытий. В результате опасность термического растрескивания снижается. Покрытия просто-напросто дольше сохраняют свои защитные функции.
Рекомендованные марки микросфер
Микросферы Ехpancel поставляются как влажными, так и сухим, то есть пригодными к применению с составом как на водной основе, так и на основе органических растворителей. Размеры частиц меняются в пределах от 20 до 80 микрон.
Подходящую марку микросфер Expancel нужно подбирать с учетом важнейших свойств. Паши торговые представители с удовольствием в этом вам помогут.
Подготовка
В числе преимуществ микросфер Expancel перед керамическими и стеклянными сферами следует отметить высокую эластичность, позволяющую без ущерба подвергать их жесткой механической обработке. Они не нуждаются в каких-либо особых диспергирующих средствах. Достаточно таких устройств, как обычная мешалка, лепестковый смеситель или планетарный размешивающий механизм. Микросферы Ехpancel WЕ легко размешиваются в любой смеси с тяжелыми пигментами и неорганическими наполнителями. Для тщательного размешивания влажных микросфер (Expancel WE) круговую скорость дисковой мешалки нужно установить, как минимум, на 10 м/с (33 фута/с), а продолжительность перемешивания должна быть не менее 10 минут. Сухие микросферы Expancel DE перемешиваются с меньшими усилиями.
Небольшое количество антивспенивателя позволит свести к минимуму стабилизацию воздушных пузырьков. Удалить случайно захваченный воздух можно путем вакуумирования, при наличии соответствующего оборудования. Дополнительные рекомендации по перемешиванию микросфер Expancel изложены в нашем техническом информационном листке «Перемешивание микросфер Ехpancel».
Удельная поверхность микросфер гораздо меньше аналогичного показателя минеральных наполнителей, что резко снижает потребность в реагентах-диспергаторах.
Все легкие наполнители склонны к флотации. Отсюда необходимость подобрать реологические модификаторы, подходящие для покрытий, содержащих микросферы. Рекомендуем обратиться к своему поставщику связующих веществ, чтобы вместе подобрать совместимый реологический модификатор.
Нанесение
Покрытия наносятся валиком, кистью или пульве- ризатором. Чтобы воспользоваться в полной мере преимуществами микросфер Expancel, рекомендуем наносить покрытия толщиной свыше 0,2 мм.
Рекомендации по составу
Основные функции покрытий зависят от сферы применения. От этого же зависит тип микросфер Expancel, а также их дозировка.
Бывают покрытия, в которых суммарный объем твердых частиц может превышать 60 процентов при плотности примерно 0,7-0,8 г/см3. Не нужно забывать о том, что микросферы Expancel резко увеличивают объем материала при крайне низкой плотности.
В приведенных ниже рекомендациях по составу мы ограничились заменой СаСО, микросферами Expancel, оставив объемную концентрацию пигмента неизменной. При этом соотношение объемной концентрации пигмента к критической объемной концентрации пигмента снизилось, поскольку микросферы Expancel резко снижают потребность в связующем веществе, по сравнению с СаСО3, одновременно с повышением объемной концентрации пигмента. Следовательно, ввод наполнителя можно увеличить, не меняя соотношение объемной концентрации пигмента к критической объемной концентрации пигмента.
Не нужно забывать о том, что добавка TiO2 требует компенсации изменения плотности покрытия. Плотность покрытий с микросферами Expancel ниже аналогичного показателя покрытий с другими добавками (например, СаСО3, керамические или стеклянные сферы) при одинаковой объемной концентрации. Если разные составы имеют разные показатели плотности, а пигмент (ТіО2) вводится весовыми долями, то чем ниже плотность состава (а самая низкая плотность у состава с микросферами Expancel), тем меньше объемная концентрация пигмента. Поэтому для корректного сравнения результатов применения легких добавок крайне важно сделать перерасчет вводимого пигмента по объемной концентрации.
