Jak můžeme vyrobit udržitelnější barvy na bázi styrenových akrylátů?

Vytvoření udržitelnějších barev na bázi styrenových akrylátů zahrnuje přehodnocení surovin i postupů používaných při výrobě barev. Jednou z hlavních strategií je přechod od tradičních rozpouštědlových systémů k vodou ředitelným formulacím. Vodou ředitelné styrenakrylátové disperze pomáhají snižovat množství těkavých organických sloučenin (VOC) a eliminují mnoho nebezpečných organických rozpouštědel spojených s běžnými barvami. Použitím vody jako disperzního média a optimalizací distribuce velikosti polymerních částic a vlastností tvorby filmu (například snížením minimální teploty tvorby filmu) lze výrazně snížit spotřebu energie při vytvrzování a emise VOC.

Dalším důležitým přístupem je úprava pojiv a přísad tak, aby nahradily látky problematické z hlediska životního prostředí. Toho lze dosáhnout vyloučením nerozpouštědel, formaldehyd uvolňujících látek a alkylfenol etoxylátů (APEO) z receptury. Pokroky v polymerizační technologii nyní umožňují zahrnout promotory adheze přímo do polymerního řetězce. Výsledkem je polymer, který má zvýšenou síťovatelnost a hydrofobicitu, což přispívá nejen k lepším mechanickým vlastnostem - jako je zvýšená odolnost proti oděru a pružnost - ale také k lepším environmentálním profilům. Výrobky, jako jsou některé moderní styrenakrylátové emulze, již byly vyvinuty s těmito úpravami, takže jsou vhodné pro použití v interiéru i exteriéru.

Kromě toho je slibným směrem integrace biologických nebo hybridních materiálů do receptury. Například míchání styrenakrylátů s alkydovými pryskyřicemi získanými z obnovitelných zdrojů (jako jsou mastné kyseliny z tallového oleje nebo oleje z konopných semen) může zajistit jak trvanlivost očekávanou od styrenakrylátových systémů, tak výhody udržitelnosti složek na bázi bio. Tento hybridní přístup nejenže využívá přirozené vlastnosti každé složky, ale také nabízí cestu ke snížení ekologické stopy pojivového systému při zachování vysokých vlastností .

Pro další zvýšení udržitelnosti by měla být do procesu navrhování formulací začleněna analýza životního cyklu (LCA). Vyhodnocením dopadu na životní prostředí od získávání surovin přes výrobu, používání a likvidaci mohou formulátoři vybrat složky, které minimalizují spotřebu energie a množství odpadu. Ve spojení s pečlivou optimalizací podmínek zpracování - například snížením teplot při tvorbě filmu a zkrácením doby vytvrzování - představují tyto strategie komplexní přístup k udržitelnosti výroby nátěrových hmot.

Jaká polymerní pojiva lze použít pro výrobu udržitelnějších dekorativních barev?

Existuje několik inovativních možností polymerních pojiv, které mohou přispět k větší udržitelnosti dekorativních barev. Zde je několik významných příkladů:

1. Polymery VAE (vinylacetát ethylen) na biologické bázi: Disperze VAE jsou již široce používány v dekorativních barvách díky své vynikající filmotvornosti a nízkému obsahu těkavých organických látek. Získáváním klíčových složek, jako je kyselina octová a ethylen, z biosurovin mohou výrobci výrazně snížit dopad na životní prostředí. Například kyselina octová na biologické bázi, získávaná z udržitelně obhospodařované dřevní hmoty, nejenže snižuje závislost na fosilních palivech, ale také zachovává výkonnostní charakteristiky, které malíři očekávají .
2. Polyhydroxyalkanoáty (PHA): PHA jsou biologicky odbouratelné polymery vyráběné fermentací a představují rostoucí třídu udržitelných pojiv. Ačkoli se v odvětví nátěrových hmot teprve objevují, PHA jsou příslibem pojiva, které je účinné během životnosti nátěru a přirozeně rozložitelné na konci jeho životního cyklu. Tato vlastnost je činí obzvláště atraktivními pro dekorativní nátěry, které jsou ohleduplné k životnímu prostředí, protože dláždí cestu ke snížení znečištění mikroplasty a zlepšení celkové udržitelnosti .
3. Hybridní škrobovo-polymerní pojiva: Dalším slibným přístupem je vývoj hybridních pojiv, která mísí konvenční polymerní systémy s obnovitelným škrobem. Začleněním škrobu - přírodního, biologicky odbouratelného materiálu, který se často získává jako vedlejší produkt při zpracování potravin - do polymerní matrice vytvářejí společnosti přípravky, které nejen dobře fungují, ale také snižují celkovou závislost na neobnovitelných zdrojích. Tuto metodu zkoumají společnosti jako WACKER a Dynaplak, které pracují na kombinaci obnovitelného škrobu se syntetickými polymery, aby získaly vysoce kvalitní pojiva pro interiérové barvy.

Kromě nich zkoumají formulátoři také další monomery a kopolymery biologického původu, které mohou nahradit nebo doplnit tradiční syntetické složky. To zahrnuje modifikaci konvenčních akrylových nebo styren-akrylových systémů obnovitelnými materiály, aby se dosáhlo stejných výkonnostních charakteristik a zároveň se zvýšil profil udržitelnosti.

Každý z těchto přístupů se zabývá udržitelností z trochu jiného úhlu - ať už přímou náhradou biosložek, zvýšením biologické rozložitelnosti nebo snížením emisí skleníkových plynů prostřednictvím účinnějších výrobních procesů. Správná volba bude záviset na konkrétních požadavcích na výkonnost, nákladech a požadovaném dopadu na životní prostředí.

V čem jsou dekorativní barvy VAE udržitelnější?

Dekorativní barvy na bázi VAE vynikají z hlediska udržitelnosti z několika přesvědčivých důvodů:

1. Systémy s nízkým obsahem těkavých organických látek a vodou ředitelné systémy: Barvy VAE (vinylacetát-ethylen) jsou obvykle formulovány jako vodou ředitelné disperze. To znamená, že ve srovnání se systémy na bázi rozpouštědel obsahují přirozeně velmi nízké množství těkavých organických látek (VOC). Nižší obsah těkavých organických látek nejenže snižuje škodlivé emise, které přispívají ke znečištění ovzduší a problémům s kvalitou vzduchu v interiéru, ale také pomáhá splnit stále přísnější předpisy na ochranu životního prostředí.
2. Integrace biosložek: Jednou z nejvýznamnějších výhod VAE barev z hlediska udržitelnosti je jejich schopnost využívat obnovitelné suroviny. Při výrobě VAE lze využít kyselinu octovou na biologické bázi a v některých případech ethylen na biologické bázi. Ačkoli se většina VAE na bázi biosložek vyrábí metodou hmotnostní bilance - která sleduje poměr obnovitelných a fosilních materiálů -, tento přístup umožňuje výrobcům zvyšovat obsah obnovitelných zdrojů, aniž by bylo nutné přepracovávat stávající výrobní zařízení. To nejen snižuje závislost na fosilních palivech, ale také snižuje celkovou uhlíkovou stopu nátěru.
3. Efektivní výkon vedoucí k trvanlivosti: Kromě ekologických vlastností jsou barvy na bázi VAE technicky dokonalé. Nabízejí vynikající tvorbu filmu, přilnavost a odolnost proti vlhkosti. Tato odolnost znamená, že povrchy natřené barvami VAE mají delší životnost a nižší nároky na údržbu. Prodloužená životnost nepřímo přispívá k udržitelnosti tím, že snižuje četnost opakovaných nátěrů nebo přelakování, čímž se časem snižuje spotřeba zdrojů a energie.
4. Výhody udržitelné výroby a recyklace: Kompatibilita přípravků VAE se stávajícími výrobními zařízeními umožňuje plynulejší přechod na ekologičtější procesy. Díky tomu, že jsou tyto barvy ředitelné vodou, snižují množství nebezpečného odpadu a zjednodušují výrobní logistiku. Termoplastická a ve vodě rozpustná povaha polymerů VAE navíc znamená, že na konci jejich životního cyklu lze materiály snadněji recyklovat nebo znovu použít, což přispívá k oběhovému hospodářství.
5. Receptury na bázi VAE mohou umožnit úsporu TiO₂v dekorativních barvách, a tady je důvod:
   • Vylepšená schopnost skrývání: Polymery na bázi vinylacetátu a ethylenu (VAE) jsou navrženy pro vynikající tvorbu filmu. Jejich vynikající koalescenční a adhezní vlastnosti se promítají do lepšího pokrytí, což znamená, že k dosažení stejné optické neprůhlednosti je zapotřebí méně TiO₂ než u běžných styren-akrylových systémů. Studie ukázaly, že formulace využívající polymery VAE mohou snížit obsah oxidu titaničitého přibližně o 15% (například snížení hladiny TiO₂ ze zhruba 8,0% na přibližně 6,9%), aniž by se snížila krycí schopnost nebo celkový výkon.
   • Náklady a přínosy pro životní prostředí: Oxid titaničitý je nejen jednou z nejdražších složek bílých barev, ale má také značnou uhlíkovou stopu. Snížením potřebného množství TiO₂ mohou výrobci snížit výrobní náklady a snížit dopad barvy na životní prostředí. To je obzvláště důležité vzhledem k rostoucímu celosvětovému důrazu na udržitelnost a snižování emisí CO₂ z průmyslových procesů.
   • Umožnění flexibility formulace: Pojiva VAE mají vynikající kompatibilitu s dalšími pigmentovými roztahovači, jako je vysrážený uhličitan vápenatý nebo specializované roztahovače, jako je kalcinovaná křemičitá zemina. Tato synergie umožňuje formulátorům pružněji upravovat receptury a zajišťuje, že i při nižším obsahu TiO₂ zůstanou optické a mechanické vlastnosti zachovány. Robustní vlastnosti receptur VAE rovněž podporují delší životnost a menší počet údržbových zásahů po celou dobu životnosti výrobku, což dále přispívá k udržitelnosti.

Kombinace těchto faktorů - nízký obsah těkavých organických látek, možnost využití surovin na biologické bázi, vysoký výkon a recyklovatelnost - činí z dekorativních barev VAE pokrokovou volbu pro udržitelnost v nátěrovém průmyslu.