EN
Průmysl povrchových úprav se neustále vyvíjí a přináší nové inovace, jejichž cílem je zlepšit výkon, snížit náklady a zároveň být ekologičtější. Jedním z aditiv, které v poslední době vyvolávají velkou pozornost, jsou expandovatelné mikrosféry. Tyto drobné částice mají překvapivě široké využití z hlediska funkčnosti. Skvěle se uplatňují v různých typech povlaků, od jednoduchých dekorativních nátěrů používaných na stěnách až po složité průmyslové povlaky, které musí odolávat náročným podmínkám. Čím jsou tak výjimečné? Nabízejí vlastnosti, které nejde dosáhnout pouze s využitím tradičních materiálů.
Ale co přesně jsou expandovatelné mikrosféry a proč je formulátoři stále častěji začleňují do svých nátěrových systémů? Pochopení způsobu fungování těchto materiálů a výhod, které přinášejí, může pomoci výrobcům optimalizovat výkon produktů a dosáhnout nákladových úspor.
Co jsou Rozšiřitelné mikročástice ?
Základní složení a princip fungování
Expandovatelné mikrosféry se skládají z drobných kulatých částic s termoplastickou vnější vrstvou, která obklopuje nějaký typ nadouvadla, často nízko vařící uhlovodík. Při zahřátí se obal začne měknout a obsah se začne rychle rozšiřovat. Výsledkem je nárůst objemu těchto malých sfér až o 50 až 80 násobek původního objemu! Po tomto prudkém růstu se struktura znovu ochladí a ztvrdne, čímž dojde k uzavření plynu uvnitř a vzniknou silné, ale duté struktury připomínající miniaturní balónky zmrazené uprostřed nafukování.
Tento proces expanze je nevratný a poskytuje nátěrům lehkou strukturu, vylepšenou texturu a množství funkčních výhod. Obvykle mají neexpandované mikrosféry průměr od 10 do 20 mikronů a po expanzi mohou narůst na 40 až 80 mikronů.
Jedinečné fyzikální vlastnosti
Charakteristickým znakem expandovatelných mikrosfé r je jejich nízká hustota po expanzi. Dutá struktura tvořená uzavřenými buňkami nejen snižuje hmotnost materiálu, ale také přispívá k tepelné izolaci, tlumení zvuku a zvýšené pružnosti. Tyto vlastnosti je činí ideálními pro povlaky, které vyžadují vysoký výkon bez ohrožení stability formulace.
Jejich malá velikost a chemicky inertní složení umožňují také snadné dispergování ve vodných i rozpouštědlových systémech, což dále zvyšuje flexibilitu jejich použití.
Výhody použití expandovatelných mikrosfér v nátěrech
Snížení hmotnosti a efektivita materiálu
Jednou z nejvýznamnějších výhod použití rozšiřitelné mikročástice je jejich schopnost snížit celkovou hustotu povlakového filmu. Zavedením mikrosfé r do formulace mohou výrobci dosáhnout vyšší vytvoření filmu s menším množstvím materiálu, čímž se dosáhne úspory nákladů a vzniku lehčích produktů.
V aplikacích jako je automobilový a letecký průmysl například snížení hmotnosti přímo vede ke zlepšené palivové účinnosti a nižším emisím. I u dekorativních nátěrů může být lehčí produkt snazší na aplikaci a přepravu.
Struktura povrchu a matný vzhled
Mnoho odvětví spoléhá na expandovatelné mikrosféry, které upravují vzhled a pocit povrchu nátěrů. Když se tyto malé kuličky při aplikaci rozšiřují, vytvoří právě správný stupeň textury a zároveň ovládají, jak se světlo odráží od povrchu. Výsledkem je příjemný hladký matný nebo vajíčkový povrch, který příliš neoslňuje. Tento efekt si interiéroví malíři oblíbili pro nátěry stěn, protože dodává místnostem teplejší a pohostinnější atmosféru, bez rušivého odlesku. Výrobci speciálních nátěrových hmot také našli podobné výhody u produktů určených pro povrchy nábytku a touch-up barev pro automobily, kde lidé chtějí něco, co vypadá dobře, ale zároveň není oslňující.
Mikrosféry mohou také zlepšit krycí schopnost zvýšením rozptylu světla, čímž zvyšují vizuální hloubku a krytí barvy.
Funkční vylepšení napříč průmyslovými odvětvími
Tepelná a akustická izolace
Díky své duté, uzavřené buňkové struktuře rozšiřované mikrosféry přirozeně izolují proti teplu a zvuku. Když se přidávají do nátěrových nátěrových materiálů pro stavbu, spotřebiče nebo dokonce textilie, pomáhají snížit tepelnou vodivost a tlumí hluk.
To je činí velmi cennými ve stavebních materiálech a v povrchových nábytcích spotřebičů, kde jsou energetická účinnost a snižování hluku klíčové prodejní body. Kromě toho může jejich začlenění zlepšit odolnost vůči požáru ve specializovaných formulacích.
Odolnost proti nárazu a pružnost
Nátěry vytvořené rozšiřitelnými mikrosférami často vykazují lepší odolnost vůči prasknutí a trhlinám. Mikrosféry se stlačují a odrazí pod tlakem, čímž pomáhají absorbovat energii a rozšiřovat napětí po povrchu.
Tato vlastnost je zvláště užitečná v ochranných povlaků, průmyslových podlahách nebo pružných membránách, kde je nezbytná trvanlivost a odolnost vůči fyzickému opotřebení.
Zvažování formulování
Kompatibilita s systémem s pryskyřicí
Rozšiřitelné mikrosféry jsou obecně kompatibilní s širokou škálou pryskyřicových systémů, včetně akrylátů, polyuretanů, epoxidů a alkidů. Je však důležité zajistit správné dispergování, aby nedocházelo ke srážení nebo nerovnoměrnému nafouknutí.
Některé mikrosféry jsou předem rozšířené pro usnadnění použití, zatímco jiné jsou navrženy tak, aby se rozšiřovaly během procesu vulkanizace nebo pečení. Výběr správného typu závisí na aplikačním procesu a teplotě vulkanizace.
Dávkování a pokyny pro zpracování
Typické množství použití rozšiřitelných mikrosfér v nátěrech se pohybuje mezi 0,5 % až 5 % hmotnosti, v závislosti na požadovaném efektu. Přílišné množství může vést k problémům, jako je pěnění, špatná adheze nebo snížení lesku, proto je důležité vyvážit množství mikrosfér s ostatními složkami formulace.
Podmínky zpracování, zejména teplota, hrají klíčovou roli při aktivaci rozšíření. U tepelně vytvrzovaných nátěrů je nezbytná přesná kontrola teploty, aby bylo zajištěno konzistentní provedení.
Udržitelnost a vliv na životní prostředí
Snížení obsahu VOC a lehké obaly
Rozšiřitelné mikrosféry mohou pomoci vývojářům snížit potřebu rozpouštědlových modifikátorů viskozity, čímž se dosáhne nižšího obsahu VOC. Kromě toho umožňuje nižší hustota konečného produktu efektivnější balení a dopravu, což minimalizuje environmentální dopad po celém řetězci dodavatelů.
Lehčí obaly znamenají také nižší emise při přepravě a zlepšenou bezpečnost zacházení pro koncové uživatele.
Bezpečné, netoxické složení
Většina rozšiřitelných mikrosfér používaných v nátěrech je bez škodlivých těžkých kovů nebo toxických přísad. Díky své inertnosti jsou vhodné pro použití v produktech určených pro koncové uživatele, včetně dětského nábytku, hraček a domácích potřeb.
S rostoucím regulačním tlakem na používání bezpečnějších a ekologičtějších chemikálií poskytují mikrosféry účinný způsob, jak splnit předpisy a zároveň udržet vysokou úroveň výkonu.
Skutečné aplikace
Dekorativní a architektonické barvy
Rozpínací mikrosféry se běžně používají v dekorativních stěnových barvách, aby byla zlepšena struktura, pokryvnost a snížen lesk. Také přispívají ke zvýšené odolnosti proti mytí, což pomáhá stěnám lépe odolávat opakovanému čištění.
V architektonických nátěrech jsou mikrosféry ceněny pro své tepelné i zvukové izolační vlastnosti, díky čemuž jsou ideální pro domácnosti, školy a nemocnice.
Průmyslové a ochranné nátěry
V průmyslovém prostředí se nátěry obohacené mikrosférami aplikují na stroje, potrubí, nádrže a konstrukční ocel, aby se zvýšila jejich odolnost a snížila hmotnost. Tyto nátěry často získávají také lepší odolnost proti nárazům a teplotní stabilitu.
Speciální nátěry pro námořní, hornické nebo ropné aplikace využívají izolační a elastické vlastnosti mikrosfér, které prodlužují životnost materiálů v náročných podmínkách.
Často kladené otázky
Jsou rozpínací mikrosféry bezpečné pro spotřebitelské aplikace?
Ano, většina mikrosférických produktů dostupných na trhu je netoxická a splňuje bezpečnostní předpisy, díky čemuž jsou vhodné pro domácí a dekorativní použití.
Při jaké teplotě se expandující mikrosféry aktivují?
Aktivace obvykle začíná při teplotě 100–150 °C, v závislosti na formulaci. Konkrétní typy lze upravit pro různé procesy vytvrzování.
Lze mikrosféry použít ve vodou ředitelných nátěrech?
Samozřejmě. Mnoho mikrosfér je navrženo tak, aby se snadno dispergovalo jak ve vodou ředitelných, tak v rozpouštědlových systémech.
Ovlivňují expandující mikrosféry barvu nátěru?
Mohou mírně ovlivnit krycí schopnost a jas, ale obvykle výrazně nezmění barvu, pokud se používají v doporučených dávkách.