Экологически чистые технологии для лакокрасочных рецептур

Распространение «зеленых» технологий поддерживается новыми законодательными инициативами и вполне обоснованной экономической привлекательностью. Поскольку их применение способствует снижению уровня негативного воздействия на людей и окружающую среду, они приобретают все большое значение для лакокрасочных компаний. В добавление к этому экотехнологии несут в себе гораздо больше, чем просто снижение уровня летучих органических соединений (ЛОС). Уже сейчас разработаны и успешно применяются процессы, сокращающие потребление воды и энергии, выбросы и скопление мусора, в то время как сами продукты становятся более многофункциональными, эффективными и устойчивыми. Профессиональное сообщество столкнулось с необходимостью производить материалы, которые не теряют своих эксплуатационных свойств, становясь безопасными, что только подчеркивает приоритетность экологического статуса перед жизненным циклом.

Для того чтобы узнать больше о последних разработках в области экологичных процессов и «зеленых» материалов индустрии лакокрасочных материалов (ЛКМ), было принято решение обратиться к нескольким участникам производственно-сбытовой цепи.

Какие тенденции прочно закрепились в лакокрасочной промышленности благодаря преимуществам экотехнологий?

Назер Поурачмади, технический менеджер Lubrizol. Для начала стоит определиться с тем, что означает понятие «зеленые технологи». У каждой компании свой взгляд на данный вопрос. Тем не менее в большинстве случаев этот термин предполагает экологичность, безопасность, стабильность и использование возобновляемых ресурсов. В нашей компании мы следует 12 принципам «зеленой химии» Агентства охраны окружающей среды (EPA) при разработке экологичных технологий. Интерес к «зеленым» материалам усилился во всей индустрии за последнее десятилетие. Стимулами к этому стали спрос на экологичные продукты среди потребителей, законодательные инициативы и устойчивая бизнес-модель.

Кейт Ватсон, директор глобального R&D центра покрытий и мономеров Dow Chemical. Отрасль продолжает развиваться в направлении более устойчивых технологий, особенно, когда добавляется экономическая составляющая. Это движение стимулируется тремя факторами. В первую очередь выбор потребителей становится более осознанным. По нашему убеждению, в тот момент, когда все факторы станут равнозначными, клиенты будут отдавать предпочтение наиболее экологичным продуктам. Во-вторых, законодательство и сертификационные органы продолжают тесно сотрудничать с индустрией, чтобы найти и усовершенствовать новые решения. И конечно же, значительные инвестиции в НИОКР, охватывающие цепочку создания добавленной стоимости, ведут к технологическому прорыву, который в свою очередь позволяет создавать лакокрасочные рецептуры.

Роберт Поймер, руководитель одного из бизнес-сегментов Heubach Group. Научная работа в лакокрасочной индустрии находится под влиянием потребностей конечных потребителей и законодательных инициатив. Высокие эксплуатационные свойства и эффективное развитие по-прежнему остаются доминирующими факторами в отрасли ЛКМ. Однако такие понятие, как энергосбережение, сохранение ресурсов и использование экологичных сырьевых компонентов, становятся все более важными для производителей красок.

Арт Кирби, технический директор одного из исследовательских центров Sherwin-Williams. Производители ЛКМ, в частности Sherwin-Williams, могут помочь компаниям, занимающимся нанесением грунтовок и базовых покрытий решить задачи по созданию экологичных продуктов, которые бы отвечали всем строгим требованиям. Ключевой тренд, который мы выделяем для себя, — возрастающая потребность у клиентов соответствовать нормам, утвержденным программой «Лидерство в сбережении энергии и экологическом проектировании» (LEED). Особенно это характерно для тех, кто работает с красками для детских и муниципальных учреждений. Разработка ЛКМ, которые могли бы отвечать столь специфическим требованиям, позволяет нашим клиентам легче находить потребителей.

Бред Монкла, менеджер по маркетингу направления эмульсий Celanese. Основным достижением за прошедшие два десятилетия стало снижение уровня ЛОС в архитектурно-строительных ЛКМ. Тенденция к уменьшению содержания ЛОС остается устойчивой за счет распространения и в других областях применения покрытий. В частности внедрение низкоэмиссионных продуктов активно продолжается в отраслях промышленного производства и деревообработке.

Жюли Вонг, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса Emerald Performance Materials. Лакокрасочная индустрия продолжает фокусироваться на низкой эмиссии ЛОС и оптимизации эксплуатационных свойств покрытий. Данная тенденция продолжит укрепляться по мере ужесточения стандартов в области ЛОС. К примеру, Совет по экологическому строительству США (US Green Building Council), уже использует четвертую версию программы LEED, в которой адаптирован метод испытаний в специальной камере (chamber method) для определения уровня ЛОС. Районный контроль качества воздуха на южном побережье (SCAQMD) в Калифорнии, к примеру, занимается модификацией метода газовой хроматографии (GC method) для определения точек наивысшего кипения. Помимо поисков способов снижения уровня ЛОС компании подбирают замену ингредиентам, которые могут нанести вред здоровью: бисфенол А, различные фталаты и формальдегид.

Джоан Харди, технический директор Axalta Coatings System в Северной Америке. В лакокрасочной индустрии преимущества экотехнологий напрямую соотносятся с устойчивостью. Axalta фокусируется на продуктах и процессах, которые способствуют сокращению зависимости от ископаемого топлива. Под этим подразумеваются низкоэмиссионные покрытия с высоким содержанием сухого остатка, водно-дисперсионные ЛКМ и порошковые краски.

Комбинируя эти продукты с процессами, разработанными для OEM-покрытий, можно к тому же снижать потребление энергии. Стремление к сокращению потребления включает также более низкую температуру отверждения и улучшенную укрывистость.

Йен Вайдчеден, специалист AkzoNobel. Стимулы варьируются в зависимости от рынка. На развивающихся рынках по-прежнему важным остается сокращение уровня ЛОС, в то время как на других — программы по типу BREEAM (Метод оценки экологической эффективности от Научно-исследовательского института по строительству), LEED или национальные программы по экологизации строительных продуктов стимулируют создание более устойчивых продуктов. Основополагающее значение имеет улучшение полного жизненного цикла продукта, в то время как каждая фаза в отдельности просто не рассматривается. Функциональность покрытий имеет большое
значение. Много разработок делается для экономии энергии при нанесении красок, для экономии самих материалов, для улучшения стойкости и коэффициента теплоотражения. Сырье вносит весомый вклад в экологичность покрытий, по этой причине к нему столь быстро возрастает интерес.

Что является основным стимулом для разработки специализированных экологичных сырьевых материалов?

Эрик. Дж. Кайзер, управляющий бизнесом Arkema Coating Resings в США. Основная сложность заключается в том, чтобы сохранить все эксплуатационные свойства покрытий при низком или нулевом уровне ЛОС. Если говорить о смолах, свойства которых напрямую влияют на твердость пленки, к примеру, стойкости к отпечаткам сравнительно легко достичь при использовании термоотверждаемых смол, однако данные связующие нуждаются в добавлении коалесцирующих растворителей, которые сейчас уже нельзя использовать. Для того чтобы получить материалы с требуемыми свойствами и при этом не увеличить ЛОС, необходимо прибегать к более комплексному подходу при разработке.

Назер Поурачмади, технический менеджер Lubrizol. Вне зависимости от взглядов на «зеленые» технологии существует общее понимание того, что использование экологичных сырьевых материалов — ключ к разработке экорешений. В большинстве случаев эта рекомендация действенна для биоосновных материалов. Применяя сырье из возобновляемых ресурсов, можно не только улучшить профиль устойчивости продуктов, но и в целом обеспечить безопасность продуктов для конечных потребителей. К настоящему времени Lubrizol разработала и успешно внедрила на рынок много различных полимеров для покрытий, которые содержат примерно на 50% меньше углерода. Работа в данном направлении продолжается. Если же говорить про добавки, некоторые из продуктов на 100% выполнены из экоматериалов. И в настоящее время мы видим, как растет спрос на данную продукцию среди разработчиков лакокрасочных рецептур.

Йен Вайдчеден, специалист AkzoNobel. На сегодняшний день существует множество причин, вследствие которых компании вновь и вновь продолжают обращаться к экотехнологиям. К примеру, постоянные изменения цен на нефть.

В AkzoNobel порядка 13% из всех сырьевых материалов получаются из возобновляемых ресурсов, что делает нашу компанию лидером в данной области. Для того чтобы повысить этот уровень, мы разработали стратегию, которая фокусируется на работе в команде в процессе создания добавочной стоимости продуктов. Это в свою очередь позволяет нам проще проводить коммерциализацию материалов. В частности в 2013 г. AkzoNobel и Solvay запустили программу, рассчитанную на 3 года, по поставкам эпихлоргидрина из возобновляемого сырья.

Кейт Ватсон, директор глобального R&D центра покрытий и мономеров Dow Chemical. Технологи заинтересованы в том, чтобы их материалы были более устойчивыми и соответствовали всем требованиям по содержанию ЛОС, не имели запаха и оставались при этом энергоемкими. Безусловно, данных критериев необходимо достигать без негативных последствий для эксплуатационных свойств продуктов и конечной стоимости. Мы наблюдаем продолжающееся движение по направлению к водно-дисперсионным технологиям во всех сегментах лакокрасочного рынка. Вдобавок к этому разработки, которые могут способствовать ультранизкому уровню ЛОС, высоко востребованы ввиду того, что законодательство мотивирует на модификацию рецептур. В конечном счете при волатильности цен и энергоемкости технологий диоксида титана методы, которые способствуют сходной или улучшенной укрывистости при относительно низком содержании пигмента, всегда только приветствуются производителями ЛКМ.

Девид Тирней, глава отдела продаж Lonza Industrial Solutions. Что касается биоцидов, то их производители заинтересованы в молекулах со сниженным раздражающим действием и меньшим выделением активных компонентов в окружающую среду. Это обусловлено давлением со стороны как правительств, так и неправительственных организаций. Например, будущие европейские требования по классификации, маркировке и упаковке (CLP) будут требовать более высокой эффективности действия активных компонентов при тех же или сниженных дозировках по сравнению с нынешними. Изменения в классификации отдельных компонентов также сузят выбор для конечных потребителей. Эти изменения продолжают ряд последних законодательных мер, направленных на снижение использования формальдегида и выделяющих его составов.

Дальнейшие изменения в классификации повлияют на выбор потребителей. Использование же технологий на основе формальдегида будет сведено к минимуму ввиду давления со стороны контролирующих органов.

Роберт Поймер, руководитель одного из бизнессегментов Heubach Group. Лакокрасочные компании как никогда заинтересованы в долговечности пигментов. В настоящее время растет спрос на экологичные продукты и решения с высокой добавленной стоимостью. У пигментов высокая цветостойкость может сочетаться с хим-, термо- и атмосферостойкостью, а также светостойкостью наряду с широкой цветовой гаммой и специальными эффектами. Среди последних Heubach Group разработала антикоррозионные пигменты, не содержащие цинк, пигментные пасты без ЛОС и формальдегида, а также пигменты, которые полноценно заменяют хромсодержащие аналоги.

Что движет разработчиками специализированных технологий экопокрытий?

Девид Тирней, глава отдела продаж Lonza Industrial Solutions. Прежде всего объективное желание производителей выпускать краски с низкой степенью эмиссии и высокими эксплуатационными свойствами.

Кейт Ватсон, директор глобального R&D центра покрытий и мономеров Dow Chemical. На сегодняшний день установился тренд на разработку более устойчивых технологий покрытий, который собирает все «кусочки пазла» воедино. Применение экологически рациональных сырьевых материалов — это только первый шаг. Очень важно, чтобы разработанная рецептура не только работала, но и производилась. И в этом случае важна тесная кооперация между производителями ЛКМ и поставщиками сырья.

В компании Dow мы делаем значительные инвестиции в разработку высокопродуктивных технологий, чтобы продемонстрировать, что полноценные рецептуры могут создаваться из многократно протестированного сырья. Данные вложения позволяют компании сокращать цикл разработки продукта.

Функциональность — это еще одна тенденция, укрепившаяся среди разработчиков лакокрасочных технологий. К примеру, считается, что наше новое акриловое связующее не только позволяет создавать высококлассные материалы, но и способно положительно влиять на качество воздуха в помещениях.

Анил Саксена, вице-президент направления клеев бизнеса неорганических материалов Evonik. В настоящее время высокая скорость отверждения при более низкой температуре без содержания тяжелых токсичных металлов пользуется большим спросом. Сокращение отходов, особенно сточных вод, также желательно. Клиенты находятся в постоянном поиске технологий, которые не заставляли бы их выбирать между экологичностью и конечными свойствами продукта.

Жюли Фьюел, директор по продажам покрытий в Reichhold. Подрядчики традиционно предпочитают органорастворимые системы, так как те отличаются простотой нанесения и хорошей укрывистостью, поэтому разработчикам рентабельных водно-дисперсионных рецептур приходится находить решения без ущерба для свойств ЛКМ.

Эрик. Дж. Кайзер, управляющий бизнесом Arkema Coating Resings в США. Безусловно, стремлением к снижению уровня ЛОС в рецептурах красок уже никого не удивишь. Однако теперь устанавливается тенденция еще и на сокращение выбросов от индивидуальных компонентов, к примеру, от формальдегида и ПАВ с алкилфенол этоксилатами (APEO).

Жюли Вонг, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса Emerald Performance. Независимо от потребностей рынка многие компании действительно продвигают свои продукты как экологичные, создавая новые бренды и хорошую альтернативу для клиентов. Мы также отмечаем для себя растущий спрос на алкиды, полностью натуральные алкиды. За последнее время в данной области был достигнут большой прогресс.

Какие сложности существуют при разработке технологий экологичных ЛКМ, впоследствии внедряемых в производство?

Роберт Поймер, руководитель одного из бизнессегментов Heubach Group. Как ранее отмечалось, законодательные инициативы продолжат оказывать влияние на экодвижение. SCAQMD уже сейчас достаточно жестко контролирует уровень эмиссии покрытий в США и имеет потенциал к ужесточению требований. В настоящее время в Соединенных Штатах на уровне Сената рассматривается закон о контроле токсичных веществ (TSCA). Инициатива REACH в Европе также продолжает оказывать глобальную поддержку поставщикам возобновляемого сырья и производителям экологичных лакокрасочных материалов.

Девид Тирней, глава отдела продаж Lonza Industrial Solutions. Если говорить конкретно о разработках в области биоцидов, стоит отметить, что ключевым препятствием является ограниченное количество активных компонентов, доступных ученым, тогда как чрезвычайно высокой остается цена на новые вещества. В добавление к этому считается, что краски общего назначения могут быть более восприимчивы к скоплению микробов, если в их рецептуры включены некоторые виды возобновляемого сырья.

Жюли Вонг, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса Emerald Performance. В арсенале разработчиков ЛКМ имеется большое количество различных методов для модификации рецептур в части содержания ЛОС: использование твердых полимеров и подбор заменителей для таких компонентов, как гликоли, коалесценты и органические растворители. Тем не менее технологи сталкиваются с большими трудностями, связанными со свойствами экопокрытий. К примеру, слипание, низкая морозостойкость, быстрое схватывание пленки по краям, низкая устойчивость к механическим повреждениям. Данные свойства должны быть оптимизированы, если попрежнему стоит задача сократить содержание ЛОС.

Йен Вайдчеден, специалист AkzoNobel. Существует много сложностей при разработке экотехнологий. В частности, когда занимаешься подбором возобновляемого сырья, важно осознавать, что большинство «зеленых» альтернатив зачастую не до конца протестированы, и в дальнейшем материалы на их основе будет проблематично вывести на рынок. Правда, стоит признать, что коммерческая сторона вопроса уже неоднократно препятствовала новаторским разработкам.

Кроме того, несмотря на повышенное внимание к теме экологии, доля биоматериалов в химической промышленности по-прежнему незначительна. Поэтому очень не просто найти те решения, которые на 100% будут конкурентоспособны.

Анил Саксена, вице-президент направления клеев бизнеса неорганических материалов Evonik. Отрасль очень медленно адаптируется к изменениям в силу высокой стоимости «зеленого» сырья и длительного периода опытно-промышленных испытаний. Многие технологи смотрят только на цену сырьевых материалов, а не на финальную стоимость готового продукта, которая включает не только затраты на сырье, но и расходы на ликвидацию выбросов и на применение, жизненный цикл продукта.

Бред Фогг, менеджер по маркетингу бизнеса дисперсий и пигментов BASF в Северной Америке. Несмотря на то что клиенты заинтересованы в более экологичных решениях, они, в целом, не готовы платить за них больше. Однако в силу того, что регулирующие органы ужесточают контроль за влиянием продуктов на низкий уровень эмиссии, потребители будут привыкать к новым технологиям, даже если те будут стоить дороже.

Что больше нуждается в усовершенствовании — цепочка поставок или сами продукты и процессы их производства?

Назер Поурачмади, технический менеджер Lubrizol. Правильное взаимодействие в процессе всей логистической цепи необходимо, чтобы привнести «зеленые» технологии на рынок. Несмотря на то, что общая цель — создавать экологичные лакокрасочные системы для конечных потребителей, отсутствие активных действий в процессе поставки продуктов, как правило, отделяет и ограничивает производителей от конечной цели. Большинство процессов сфокусировано на поиске быстродостижимых результатов, к примеру, использование высококипящих растворителей, в которых не столь сильно выделяются ЛОС, тем не менее они допускаются к применению, хотя их
экологичность вызывает сомнения. Скоординированные действия от всех участников логистической цепи просто необходимы, чтобы получить наиболее экологичный продукт с приемлемой ценой.

Арт Кирби, технический директор одного из исследовательских центров Sherwin-Williams. Ключевой вопрос для лакокрасочной индустрии — дальнейшее понимание того, что представляют экопокрытия. На основе этого необходимо принять общий перечень критериев, которые бы учитывали то, как вычислить сниженный углеродный след и стабильность материала. Если у нас появится четкая спецификация, можно будет разрабатывать новые продукты, основываясь исключительно на ней.

Ясмин Саид-Свит, вице-президент по продажам и маркетингу в Alberdingk Boley. В Соединенных Штатах мы по-прежнему консервативно относимся к усовершенствованию своего производственного оборудования. Тем не менее модульные производственные технологии сулят большое будущее. Их внедрение позволит сэкономить пространство и время, снизить стоимость работ при одновременном качестве выполняемых процессов и готовой продукции.

Кейт Ватсон, директор глобального R&D центра покрытий и мономеров Dow Chemical. Наличие последовательности в нанесении маркировки и развитии методов тестирования в промышленном секторе было бы очень полезно. На сегодняшний день из-за большого количества стандартов довольно проблематично распознать, действительно ли была модифицирована структура продукта. В дополнение к этому требования проблематично обосновывать или воспроизводить в связи с уникальностью протоколов испытаний.

Какие изменения в области «зеленых» технологий для лакокрасочных рецептур предполагается увидеть в будущем?

Жюли Вонг, вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса Emerald Performance. Компании продолжат делать все возможное, чтобы снизить показатели выбросов в процессе производства продукции. Для нас это стало одной из приоритетных задач, относительно 2006 г. мы сумели уменьшить углеродный след более чем на 50%. Стоит отметить, что все инициативы по созданию стабильности подразумевают бережное отношение к потребляемой энергии, к примеру, переход на биоэтаноловое топливо или новые методы очистки промышленных стоков. От сырьевых компонентов мы ожидаем лучших показателей по снижению уровня ЛОС в рецептурах красок.

Бред Фогг, менеджер по маркетингу бизнеса дисперсий и пигментов BASF в Северной Америке. Клиенты стремятся отличаться друг от друга на рынке, постоянно желая чего-нибудь нового: инновационных технологий, продуктов, услуг, которые помогали бы их бизнесу оставаться успешным. BASF по-прежнему будет фокусироваться на «создании химии» для более устойчивого будущего, чтобы разрабатывать продукты с нулевым или низким уровнем
ЛОС, минимальным энергопотреблением, пигменты, не содержащие тяжелых металлов, а также латексы с минимальным влиянием на окружающую среду.

Кейт Ватсон, директор глобального R&D центра покрытий и мономеров Dow Chemical. Технологи продолжат работать над улучшением экологического профиля и эксплуатационных свойств ЛКМ. Мы увидим новые разработки, которые позволят производителям экономить энергию, воду, сырье и сокращать расходы на рецептуры. Мы также увидим новую функциональность покрытий. В целом, это по-настоящему прекрасное время, чтобы оставаться частью лакокрасочной индустрии!

Синтия Чалленер, Американская ассоциация производителей красок (АСА)