Стеклянные и керамическией микросферы для ЛКМ

Стеклянные и Керамические Микросферы 3M™
Руководство по применению
Микросферы 3М
как инновационное решение
для улучшения свойств
лакокрасочных материалов
Стеклянные
Керамические Микросферы 3M™
Микросферыи 3M™
Содержание
Стеклянные
микросферы 3M™
– полые микросферы,
специальная формула
которых обеспечивает
высочайшее соотношение
прочности к весу.
Легкие, но прочные,
они способны
выдерживать
обработку.
Области применения.
Рекомендации и стартовые рецептуры.
Особенности применения и физических
свойств микросфер.
Керамические
микросферы 3M™
представляют собой
высокопрочные
микрочастицы
белого цвета.
2
Область
применения
Введение стеклянных и керамических микросфер
позволяет:
• Создавать уникальные материалы: тепло- и светоотражающие краски.
• Улучшить потребительские свойства текущих рецептур, придав им анти
конденсационные свойства.
• Уменьшить теплопроводность материалов, улучшить шумоизолирующие свойства
покрытий.
• Экономить на рецептурах содержащих диоксид титана.
• Уменьшать вес декоративных и фактурных покрытий, улучшая их потребительские
свойства.
• Создавать улучшенные антикоррозионные и износостойкие покрытия при введении
керамических микросфер.
Керамоферы 3M™ W-410
Карбонат Кальция
Слюда
Волластонит
Благодаря сферической
форме и низкой плотности
стеклянных микросфер 3M™,
увеличивается возможный
объем загрузки по сравнению
с наполнителями неправильной
формы. Это, в свою очередь,
может подразумевать
пониженную усадку,
изотропные физические
свойства, а в некоторых
случаях – значительное
уменьшение веса.
В отличие от других добавок, керамосферы 3М™ своей формой схожи
с подшипниками. Это позволяет достичь меньшей вязкости, лучшего
распределения и нанесения при распылении.
3
www.3M.com/microspheres
Стеклянные
Керамические Микросферы 3M™
Микросферыи 3M™
Рекомендации
И
стартовые рецептуры
Применение в теплоизолирующих составах:
Для производства теплоизоляционных красок и шпатлёвок и рекомендуется использовать стеклянные полые микросферы.
Объёмная доля стеклянных микросфер в рецептуре теплосберегающих красок достаточно велика - до 50% по объёму.
Если используется карбонат кальция в качестве наполнителя, рекомендуется заменить его весь по объёму на микросферы,
т. к. большинство обычных наполнителей, используемых в ЛКМ (тальк, кальцит, карбонат кальция и т.д.) имеют очень высокое
значение теплопроводности по сравнению со стеклянной микросферой. Для сравнения теплопроводность микросферы S22
равна 0.07 W/m.°K, что в 55 раз меньше чем теплопроводность карбоната кальция (3.89 W/m.°K).
Чем меньше плотность микросферы, тем меньше её теплопроводность, и тем меньше прочность и устойчивость её к раздавливанию
в процессе изготовления краски. Поэтому на первом этапе рекомендуется для изготовления теплоизолирующих покрытий начать
с микросфер типа К20 (К25) (которые являются компромиссным вариантом между прочностью и легкостью сферы).
Стартовая Рецептура (краска для внутренних работ, изолирующая):
Состав
Вода
Смачивающее
вещество
Диоксид титана
Карбонат кальция
Стиролакриловая
дисперсия
Антикоагулянт
Стеклянные
микросферы 3М К1
Загутитель1
Загутитель2
Антипенное вещество
ИТОГО:
Масса
растворителей,%
Масса растворителей
Содержание,%
Плотность
в жидком весе
Плотность сухой вес
Плотность
(г/см3)
1,00
Вес
Вес %
Содержание,%
Содержание,%
Сухой вес
0,00
57,73
31,13
28,86
1,16
0,87
0,47
0,37
0,23
4,10
2,70
41,00
0,00
22,11
0,00
5,00
0,00
10,00
0,00
1,09
66,63
35,93
32,34
31,37
1,10
0,39
0,21
0,18
0,35
0,125
6,88
3,71
27,50
55,00
1,05
1,04
1,00
1,07
2,21
9,45
0,29
185,44
1,19
5,10
0,16
100,00
1,05
4,55
0,15
100,00
1,00
2,00
0,05
100,00
46,07%
50,00%
Уплотнитель
содержание
Связующие
в-ва содержание
65
35
0,93
ОКП
0,65
0,85
Критическая ОКП
КОКП/ОКП
0,70
1,07
4
Экономия от замены
диоксида титана
Замена диоксида титана:
Расчёт экономического эффекта:
• М
икросфера является светоотражающим высокоукрывистым
пигментом, что позволяет её использовать как замену
дорогостоящего диоксида титана.
• Стоимость диоксида титана: 110-190 руб. за 1 кг.
• Д ля оценки экономического эффекта учитываем следующее:
• О
пределенный объем диоксида титана в рецептуре
замещается на эквивалентный объем микросферы.
Микросфера обладает в 15-20 раз меньшим весом,
например, плотность Диоксида титана – 4.1 г/см. куб,
а S-22 – 0.22 г/см. куб.
• П
ринимаем, что в рецептуре 10% Диоксид титана,
т.е. 100 кг на 1 тонну краски и стоимость его в составе
краски составляет 11000-19000 руб.
• З амещаем 20% диоксида титана на микросферу:
20 кг (2200-3800 руб.) Диоксид титана (ρ=4.1 г/см. куб,
V~ 5 литра) замещается на эквивалентный объем
(V~ 5 литра) микросферы. Плотность микросферы
S-22 – 0.22 г/см. куб, поэтому вносится 1.1 кг микросферы,
что составляет, ориентировочно, 600 руб с НДС.
• П
олучаем разницу: 1600-3200 руб. на тонну. Экономический
эффект будет тем выше, чем больше диоксида титана
в исходной рецептуре и чем больше его будет замещено
на микросферу.
Стартовая рецептура (интерьерная матовая краска,
замена диоксида титана на S-22):
Состав
Вода
Агент Coatex P 90
Диоксид титана
Карбонат кальция
Полимерная дисперсия Craymul 2100
Стеклянные микросферы 3М™ S22
ПУ загутитель Coapur 830 W
Пеногаситель Byk1610
ИТОГО:
Плотность
(г/см3)
1,00
1,16
4,10
2,70
1,03
0,22
1,06
1,00
1,535
Вес
%
Масса
%
112,05
0,99
61,50
135,00
71,02
0,00
2,71
0,59
383,86
29,19
0,26
16,02
35,17
18,50
0,00
0,71
0,15
100,00
112,05
0,86
15,00
50,00
68,95
0,00
2,55
0,59
250,00
44,82
0,34
6,00
20,00
27,58
0,00
1,02
0,24
100,00
Рецептура с заменой 10% объемна Диоксида титана,
интерьерная матовая краска:
Состав
Вода
Агент Coatex P 90
Диоксид титана
Карбонат кальция
Полимерная дисперсия Craymul 2100
Стеклянные микросферы 3М™ S22
ПУ загутитель Coapur 830 W
Пеногаситель Byk1610
ИТОГО:
Плотность
(г/см3)
1,00
1,16
4,10
2,70
1,03
0,22
1,06
1,00
1,512
Вес
%
Масса
%
112,05
0,99
55,35
135,00
71,02
0,33
2,71
0,59
378,04
29,64
0,26
14,64
35,71
18,79
0,09
0,72
0,16
100,00
112,05
0,86
13,50
50,00
68,95
1,50
2,55
0,59
250,00
44,82
0,34
5,40
20,00
27,58
0,60
1,02
0,24
100,00
Благодаря сферической форме
и низкой плотности стеклянных
микросфер 3M™, увеличивается
возможный объем загрузки
по сравнению с наполнителями
неправильной формы.
Это, в свою очередь, может
подразумевать пониженную
усадку, изотропные физические
свойства, а в некоторых случаях –
значительное уменьшение веса.
При замене следует учитывать следующие особенности:
• М
икросфера не позволяет полностью заменить Диоксид титана в рецептуре,
после определенного предела наблюдается сильное (обычно, если в краске
остаётся менее 6% Диоксид титана) ухудшение укрывистости и снижение белизны.
• У крывающая способность краски зависит от размера микросферы, поэтому
для замены Диоксид титана рекомендуется использовать маркировку
с наименьшим размером сфер, например S-22, S-32, S-38, XLD-6000.
• П
ри введении микросферы не происходит значительно «разбеливания»,
изменения взаимодействия с цветными пастами и пигментами по сравнению
с исходной рецептурой.
• Изменения физических свойств краски: см. ниже.
5
www.3M.com/microspheres
Стеклянные
Микросферыи 3M™
Керамические Микросферы 3M™
Улучшение потребительских
свойств покрытий
Анти конденсационные краски и покрытия:
Введение микросфер позволяет создать барьер между холодной стеной и влажным
воздухом, препятствуя выпадению конденсата, а также улучшает износостойкость
краски к многократному мытью, например в ванной комнате.
Стартовая Рецептура
(краска для внутренних работ, антиконденсационная):
Состав
Полые стеклянные микросферы
3М™ в конической колбе справа
имеют тот же вес, что и карбонат
кальция в левой колбе.
Если учитывать стоимость,
приведенную к единице объема,
то становится видно, что
в большинстве применений
стеклянные микросферы 3M™
будут более экономичными.
Вес
%
Масса
%
Вода
Диспергатор
Диоксид титана
Карбонат кальция
Винилбензол акриловая дисперсия
Антикоагулянт
Стеклянные микросферы 3М™ S22
Загутитель1
52,44
0,80
41,00
0,00
77,28
0,39
11,00
2,21
26,91
0,41
21,04
0,00
39,66
0,20
5,64
1,13
52,44
0,69
10,00
0,00
75,03
0,35
50,00
2,11
26,22
0,35
5,00
0,00
37,52
0,18
25,00
1,05
Вес растворителей,%
Доля растворителей,%
Плотности в жидкости
Плотность в сухом весе
Время сгущения
48,70
50,00
0,97
0,95
45 mn
Доля красителей,%
Доля связующего в-ва,%
ОКП,%
Критическая ОКП
КОКП/ОКП
Доля в
сухом
весе,%
0,21
10,00
0,00
36,39
0,35
50,00
1,00
52,44
10,00
0,00
75,03
0,35
Теплоотражающие краски и покрытия:
Замена обычных наполнителей (например, карбоната кальция) позволяет создавать
составы, эффективно отражающие как видимое (свет), так и инфракрасное (тепловое)
излучение. Для достижения эффекта необходимо ввести в краску более 10% объемных
долей микросферы (заменить обычный наполнитель).
Стартовая Рецептура (краска теплоотражающая):
Состав
Вода
Агент Coatex P 90
Диоксид титана
Карбонат кальция
Полимерная дисперсия Craymul 2100
Стеклянные микросферы 3М™ K20
ПУ загутитель Coapur 830 W
Пеногаситель Byk1610
ИТОГО:
6
Плотность
(г/см3)
1,00
1,16
4,10
2,70
1,03
0,22
1,06
1,00
1,512
Вес
%
Масса
%
112,05
0,99
55,35
135,00
71,02
0,33
2,71
0,59
378,04
29,64
0,26
14,64
35,71
18,79
0,09
0,72
0,16
100,00
112,05
0,86
13,50
50,00
68,95
1,50
2,55
0,59
250,00
44,82
0,34
5,40
20,00
27,58
0,60
1,02
0,24
100,00
Замена
диоксида титана
Состав
Вода
Агент Coatex P 90
Диоксид титана
Карбонат кальция
Полимерная дисперсия
Craymul 2100
Стеклянные микросферы
3М™ K20
ПУ загутитель
Coapur 6050
ПУ загутитель
Coapur 3025
Пеногаситель Byk1610
ИТОГО:
Вес
растворителей,%
Доля
растворителей,%
Плотности в жидкости
Плотность в сухом весе
Плотность
(г/см3)
1,00
1,16
4,10
2,70
Вес
%
Масса
%
52,07
0,80
41,00
27,00
23,79
0,37
18,73
12,34
52,07
0,69
10,00
10,00
26,03
0,35
5,00
5,00
%в
сухом
весе
0,00
0,21
10,00
10,00
1,03
78,03
35,65
75,75
37,88
36,74
0,20
8,00
3,66
40,00
20,00
40,00
1,05
2,21
1,01
2,11
1,05
1,00
1,04
9,45
4,32
9,09
4,55
2,00
1,00
1,09
0,29
218,85
0,13
100,00
0,29
200,00
0,15
100,00
0,05
100,00
54,31
50,00
1,09
1,00
Доля
красителей,%
Доля
связующего в-ва,%
ОКП,%
Критическая ОКП
КОКП/ОКП
60,00
40,00
60,00
68,17
1,14
Уменьшение веса декоративных покрытий
и улучшение их потребительских свойств:
Введение микросферы в фактурные материалы позволяет получить ряд эффектов,
улучшающих их потребительские свойства: снижение веса, улучшенные тепло
и шумоизолирующие свойства, а также тепло и светоотражение (на фасадных
материалах).
Керамосфера. Улучшение
износостойкости
покрытий:
При производстве фасадной краски или
краски для дорожной разметки с целью
придания ей лучшей устойчивости к
абразивному износу, более высокой
твёрдости, улучшения устойчивости
к соскабливанию, рекомендуется
использовать керамические полые
микросферы серии W-410 или W-610.
Работать с керамосферами необходимо
также как и со всеми остальными
наполнителями. Керамосферы
достаточно прочны и не требуют каких
либо особенных режимов смешения,
даже на смесителе с фрезой.
Для снижения веса шпатлёвок также рекомендуется использовать стеклянные полые
микросферы.
Ниже приводится примерный расчёт объёмной доли и массы микросфер в рецептуре
шпатлёвки:
Например, если используется СаСО3, по его весу подсчитываем объём СаСО3. Так,
если масса используемого СаСО3 равна 60 кг, плотность СаСО3= 2,7, то объём будет
60/2,7=22,2 литра. Далее берём половину объёма СаСО3 22,2/2=11,1 литра и половину
массы СаСО3 60/2=30 кг. Далее замещаем потерянный объём СаСО3 таким же объёмом
стеклянных микросфер +50% микросфер, что составит 11,1 литра*1,5=16,6 литра.
При использовании микросферы марки К20 плотностью 0,20 то, её масса будет равна
16,6*0,20=3,33 кг.
Для снижения веса шпатлёвки непосредственно у вас на производстве мы рекомендуем
для начала попробовать микросферу марки К20. Добавлять микросферы в смеситель
необходимо на самой последней стадии, после того, как все компоненты будут хорошо
диспергированы. По возможности рекомендуется остановить высокоскоростные
смесительные лопасти, либо снизить их обороты. После того, как микросферы
распределятся в жидкости, остановить смешение, микросферы не требуют
тщательного перемешивания и достаточно быстро и легко диспергируются.
ЗАМЕЧАНИЕ: Техническую
информацию и сведения,
приведенные в данном руководстве,
следует рассматривать только
как репрезентативные или типовые;
их нельзя использовать при
составлении спецификаций.
Дополнительные сведения см.
на страницах с информацией
об изделиях.
www.3MRussia.ru
7
www.3M.com/microspheres
Стеклянные
Керамические Микросферы 3M™
Микросферыи 3M™
Особенности применения и физических свойств микросфер:
• У меньшение веса (как исходного состава, так и финального покрытия)
• Л
егкие стеклянные сферы в составе ЛКМ (маркировки типа c K1 до K-25 и S-22) подходят только для нанесения кистью,
валиком и аэрозольным распылением. В условиях безвоздушного распыления необходимо использовать более прочные
(и плотные) типы микросферы (плотнее K-37 и S-32, выдерживающие изостатическое давление свыше 150 атм.)
• М
икросферы совместимы с большинством типов связующих (стирол-акрилаты, акрилаты, силиконовые, алкидные и т.д.).
Не рекомендуется использовать стеклянные микросферы в составах, содержащих силикат натрия или калия (может привести
к растворению микросфер) и в составах, содержащих поливиниловый спирт (гелеобразование).
• С
теклянные и керамические микросферы разбиваются бисерными мельницами. Введение керамических микросфер может
производиться на любых этапах диспергирования (они достаточно прочны), а стеклянных на последнем этапе приготовления
лакокрасочного состава при низких оборотах фрезы.
• М
икросферы стеклянные всплывают в вязких дисперсных системах, и, согласно закону Стокса, чем выше вязкость системы,
меньше размер микросферы и чем она тяжелее, тем медленнее этот процесс.
Для предотвращения всплытия в водных системах могут быть использованы модификаторы реологии, обычно модификаторы,
меняющие псевдопластическую реологию системы, которые вводятся как загустители при низких сдвиговых нагрузках.
• М
икросферы легко диспергируются в водных системах, в том числе, и после их частичного всплытия в составе ЛКМ.
Широкий выбор
уникальных возможностей
Ресурсы:
Информационно-техническая поддержка по всем вопросам, связанным с использованием микросфер производства компании
3M, обеспечивается международной сетью по торговому, техническому и клиентскому обслуживанию при участии специалистов
сервисных лабораторий и сети авторизованных дистрибьюторов в США, Европе, Японии, Латинской Америке и Юго-Восточной Азии.
Для максимально полного удовлетворения потребностей клиентов компания 3M использует всю свою обширную технологическую
базу и постоянно совершенствует выпускаемую продукцию, ее технические характеристики, эксплуатационную безопасность,
стремится к минимизации воздействия на окружающую среду, а также внедряет инновационные решения — например, такие,
как поверхностно-обработанные продукты и изделия с металлическими покрытиями.
За дополнительными сведениями, касающимися технических характеристик микросфер, обращайтесь в Отдел энергетики
и современных материалов компании 3M по телефону 8(495)784-7474 Информацию о представительствах компании 3M
в мире и о ее продукции можно найти по адресу: www.3MRussia.ru.
США
3M Energy
and Advanced
Materials Division
800 367 8905
Канада
3M Canada Company
800 364 3577
Европа
3M Belgium N.V.
32 3 250 7521
Индия
3M India Limited
Bangalore
9080 2231414
Китай
3M Hong Kong
Limited 852 2806
6111
Китай
3M China Ltd.
86 21 6275 3535
Тайвань
3M Taiwan Limited
886 2 2704 9011
Корея
3M Korea Limited
82 2 3771 4114
Филиппины
3M Philippines, Inc.
63 2 813 3781
Малайзия
3M Malaysia Sdn.
Berhad
60 3 706 2888
Япония
Сингапур
Sumitomo 3M Limited 3M Singapore Pte. Ltd. Новая Зеландия
813 3709 8250
65 454 8611
3M New Zealand Ltd.
6494444760
Австралия
3M Australia Pty., Ltd.
61 294989333
Другие страны
651 736 7123 (США)
Бразилия
3M do Brasil Ltda.
5519 3838 7000
Гарантия и информация об ограничении ответственности. Существует множество факторов, не контролируемых компанией 3M, известных и подконтрольных только
пользователю, которые способны повлиять на возможность использования и характеристики продукта 3М в конкретных условиях применения. Пользователь несет всю
ответственность за оценку продукта и принятие решения о его соответствии предполагаемым целям и методам использования. Если иное не оговорено в другой документации
на продукт или на вкладыше в упаковку, компания 3М гарантирует, что каждый продукт 3М соответствует техническим характеристикам, действующим на момент поставки
продукта. КОМПАНИЯ 3М НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ИНЫХ ГАРАНТИЙ, ЯВНЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ ЛЮБЫМИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫМИ
ГАРАНТИЯМИ ТОВАРНОГО СОСТОЯНИЯ ИЛИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ЦЕЛЕЙ, А ТАКЖЕ ЛЮБЫХ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ ГАРАНТИЙ, ВЫТЕКАЮЩИХ ИЗ ПРАКТИКИ
ДЕЛОВЫХ ОТНОШЕНИЙ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТА ДЛЯ ЛИЧНЫХ НУЖД ИЛИ ДЛЯ ПРОДАЖИ. Если продукт 3М не будет соответствовать условиям данной гарантии,
единственным возмещением для пользователя будет на усмотрение 3М замена продукта или возмещение его покупной стоимости.
Ограничение ответственности. За исключением случаев, запрещенных законом, компания 3M не несет никакой ответственности за любые прямые, косвенные, специальные,
случайные или закономерные убытки или потери, связанные с использованием данного продукта 3М, независимо от предъявляемой теории права, включая гарантийные
обязательства, контракт, халатность или прямую ответственность.
Техническая информация. Технические сведения, рекомендации и прочие утверждения, содержащиеся в настоящем документе или предоставленные сотрудниками компании
3М, основаны на результатах испытаний или практическом опыте, которые компания 3М считает достоверными, однако не может гарантировать их точность и полноту. Такая
информация предназначена для лиц, обладающих достаточными знаниями и технической квалификацией для оценки и применения своих собственных суждений к этой
информации. Данная информация не предполагает явного или неявного предоставления каких-либо лицензий в рамках прав интеллектуальной собственности компании 3M или
третьей стороны.
Материалы для ТЭК
и Индустрии полимеров
3M Россия
121614 Москва, ул. Крылатская, 17, стр. 3
Бизнес-парк «Крылатские Холмы»
Тел.: +7 (495) 784 7474 (многоканальный)
Тел.: +7 (495) 784 7479 (call-центр)
Факс:+7 (495) 784 7475
www.3MRussia.ru
www.3MRussia.ru/EAMD
Клиентский центр
192029, Санкт-Петербург
пр. Обуховской обороны, 70
корп. 3/А, 5-й этаж
БЦ «Фидель»
Тел.: +7 (812) 33 66 222
Факс: +7 (812) 33 66 444
Клиентский центр
620142 Екатеринбург
ул. Большакова, 70
БЦ «Корин-центр», 6 этаж
Тел.: +7 (343) 310 1430
Факс: +7 (343) 310 1429
3М, логотип 3М, являются зарегистрированными
товарными знаками компании «3М Компани».
Авторские права на фотографии, содержание
и стиль любой печатной продукции принадлежат компании «3M Компани».
© 3М 2012. Все права защищены.