能源消耗不仅会影响成本,还会影响可持续性。因此,减少能源消耗可以降低成本并减少温室气体排放。涂料行业正在通过多种方式帮助降低能源消耗。制造商正在开发更有效的工艺来生产涂料成分和配方涂料。树脂制造商正在开发在较低温度下固化的新技术,设备制造商正在提高固化设备的性能,以扩大更节能的替代固化机制的适用性。含有新型树脂和颜料化学成分的涂料正在提高建筑、汽车和飞机的能源效率。

现代城市太阳能发电厂,可持续可再生能源

制造效率

粉体全球研发总监 Robertino Chinellato 表示,在基础原材料的关键成分(树脂、添加剂、颜料、填料和溶剂)以及配制油漆和涂料的制造过程中,有许多提高能源效率和实现节能的机会湛新涂料树脂。“当然,可以采取的具体行动取决于所涉及的不同制造过程,但可以考虑对所有使用的工业过程进行热回收、实现更高能源效率和一般过程优化以提高产量和缩短循环时间。在油漆和涂料行业,”他说。选项包括使用替代能源生产技术,如三联产技术、

例如,湛新全球卓越运营经理 James Martin 指出,在为风扇和离心泵提供动力的电机上使用变频驱动器以满足电力需求,避免使用多余能源,并通过实施以下措施来减少蒸馏过程的使用更高效的溶剂回收系统。先进的过程建模还帮助该公司降低了高度集成蒸馏塔的能耗。此外,Martin 评论说,运营分析帮助湛新更好地了解和监控能源系统和能源流动,使公司能够更快地发现减少能源消耗的机会。

Covestro LLC 基础设施营销经理 Steven Reinstadtler 表示,科思创高度致力于实现联合国可持续发展目标。“到 2025 年,科思创 80% 的研发项目支出将用于有助于实现这些目标的领域,包括在我们自己的涂料原材料生产以及与客户使用相关的流程中实现节能,“ 他说。Reinstadtler 补充说,科思创通常与合作伙伴密切合作,努力开发更节能的解决方案。

大多数涂料公司还制定了包括减少能源消耗在内的可持续性举措。例如,阿克苏诺贝尔最近宣布打算将公司推向零浪费,并在 2030 年之前将其碳排放量减少一半。行星。画。’ 阿克苏诺贝尔可持续发展总监 Rinske van Heiningen 指出。2030 年的目标包括减少 30% 的能源使用、100% 的电力来自可再生能源、在公司耗水量最大的地点实现 100% 的水回用以及零不可重复使用的废物。来自可再生能源的电力已经在八个国家的 33 个地点投入使用,包括在 14 个地点安装太阳能电池板。“为了帮助我们实现节能目标,我们看到了通过公用事业降低能源消耗的最大机会,例如压缩机、冷却器、冷却系统以及 LEV 和 HVAC 解决方案,”van Heiningen 说。得益于公用事业领域以及电机、泵和驱动器中的现代节能设备,该公司已经实现了能源消耗的显着降低。van Heiningen 表示,实现“第一次正确”的改进对节能产生了巨大影响。

PPG 执行副总裁 Tim Knavish 表示,PPG 致力于减少能源消耗,以最大限度地减少温室气体 (GHG)、降低成本并创建更高效​​的设施。“虽然我们的绝大多数涂料是在环境温度和压力下制造的,因此不是能源密集型的,但我们专注于使研磨步骤更加节能,”他观察到。The Shepherd Color Co. 营销经理 Mark Ryan 同意,提高涂料制造能源效率的一种方法是使用易于分散的颜料,这减少了对时间和能源
密集型颜料分散步骤的需求。他指出,Shepherd Color 的 Dynamix 颜料消除了小介质研磨步骤,同时还减少了不合规格批次所需的返工。

PPG 还在缩短周期时间并进行其他相关更改,以减少制造其涂层技术所需的能源。该公司可持续发展委员会的自然资源和气候变化小组委员会负责监督 PPG 的节能战略,确定减少能源使用的最佳机会。关键的能效举措包括通过交流和提高意识来营造节能文化;基于 ISO ® 50001 和 ENERGY STAR ®制定能源管理的 PPG 标准; 确定并集中资源用于能源使用率最高的地点;在整个组织内分享最佳实践;探索与能源解决方案公司的合作伙伴关系;并增加公司对可再生能源的使用。2018 年设定的具体目标包括到 2025 年将能源消耗强度从 2017 年基线降低 15%,并将可再生能源增加到总用电量的 25%,到 2025 年不包括温室气体减排。

“通过遵循能源之星指导方针,并通过我们的员工承诺减少工作场所的能源,从关灯等小步骤到安装节能设备,我们的全球分支机构已成功地减少了个人能源使用,” Knavish 断言。作为一个例子,他描述了在澳大利亚塔拉马林的 PPG 航空航天应用支持中心 (ASC) 的三座建筑物上安装了 180 多块太阳能电池板。太阳能电池板提供 70,000 千瓦时的电力,使该中心的年用电量减少 27%,相关成本减少 38%,温室气体强度也降低。

冷疗

第二个具有显着降低能耗潜力的重要领域(这次是在涂料应用期间)是开发可在较低温度下固化的树脂技术。“在过去几年中,降低涂料固化温度的趋势一直是一个重要的驱动因素,”Chinellato 指出。存在各种机会,包括低温粉末涂料;切换到紫外线 (UV) 固化系统;固化速度更快的双组分 (2K) 聚氨酯系统;湛新液体树脂和添加剂全球营销总监罗伯特·斯卡文 (Robert Skarvan) 表示,新技术系统本身具有更快的化学反应。

粉末涂料树脂的全球营销和业务开发经理 Robert Watson 指出,从粉末涂料的角度来看,人们一直在努力提高粘合剂化学物质的反应性,以便涂料可以在较低温度或较短的时间内固化在湛新。“目前的技术水平是,某些粉末涂料可以在 130-160°C 的温度下固化,具体取决于技术类型。具有较低固化涂层意味着大量金属部件加热缓慢,可以更快地达到固化温度,从而提高产量,节省能源,”他解释说。他补充说,虽然粉末涂料通常与金属表面处理有关,但低温固化的新发展现在开始开辟木材基材,如中密度纤维板 (MDF)、常用于家具,去粉。粉末涂料的另一个目标是针对更广泛的热敏基材,包括塑料和复合材料。Chinellato 补充说,湛新目前正在开发一种基于新化学物质的新型粉末涂料粘合剂,可降低固化温度。

与此同时,阿克苏诺贝尔的 Interpon Low-E 粉末涂料专门设计用于在低于当前不含异氰脲酸三缩水甘油酯 (TGIC) 聚酯标准 180–190°C 的温度下固化。“这些产品可以帮助我们的客户减少高达 20% 的能源费用或增加高达 25% 的产量,”van Heiningen 说。这些涂料设计用于广泛的应用,包括工业钢铁产品、街道和花园家具以及农业和建筑设备。该涂料也适用于室内或室外环境。

未来,Watson 还预计粉末涂料的低温固化对于电动汽车 (EV) 将变得越来越重要。“随着电动汽车变得越来越普遍,轻量化以增加续航里程的趋势越来越大。传统金属可以用更薄的金属或非金属基材代替。随着这些基材的性质发生变化,涂料的固化特性也将发生变化,这种趋势将推动更多地使用低温固化系统,从而降低能耗,”他解释道。

在液体涂层领域,湛新提供 ACURE ®技术,一种新的非异氰酸酯化学物质,与传统的 2K 聚氨酯系统相比,具有更快的固化速度。“事实上,开发该系统的主要驱动力是更快的治愈。正是这种化学物质的非异氰酸酯性质提供了更快的固化,”Skarvan 观察到。“无论是使用 ACURE 还是其他快速固化的 2K 系统,固化炉温度都可能会降低,”他补充道。该公司还开发了一系列快速固化的丙烯酸和聚酯多元醇。当前的一种需求是可以与快速固化面漆搭配使用的快速固化底漆系统。据 Skarvan 称,消除烘烤步骤的湿对湿系统目前在汽车和工业 OEM 应用中很常见,而且它们的扩大使用也将进一步降低能源消耗。

PPG 为降低汽车 OEM 客户的能耗,于 2018 年将低固化涂料技术引入汽车市场。放在油漆车间。与当前系统的近 285°F (140°C) 相比,我们的低固化技术通过在约 175°F (80°C) 下固化的下一代清漆可减少多达 39% 的能源。额外的好处包括简化的制造过程和更小的油漆车间占地面积,” Knavish 观察到。从 UV 涂料应用的角度来看,主要用于包装涂料和油墨,但也用于工业木材和建筑以及工业塑料,Michela Fusco,湛新的 Radcure 全球营销总监表示,最大的能源效率机会与采用紫外线发光二极管 (LED) 灯技术作为传统汞灯的替代品有关。“用于涂料紫外线固化的 LED 灯能够在循环操作中实现更高的能源效率,因为它能够立即打开和关闭系统。“UV LED 灯的最新进展及其与 UV LED 固化系统的结合使 UV LED 技术在涂料行业具有更广泛的适用性,”她观察到。她指出,这些发展是由使用早期版本的 LED 固化灯时表面固化方面的限制推动的,这阻碍了这种涂层技术的更广泛采用。“该领域仍需要进一步改进,以充分利用 LED 固化技术在不同涂料应用中的能效潜力,”Fusco 补充道。事实上,LED 灯的使用和表面固化的挑战正在推动 LED-fit 树脂和助推器的发展。例如,根据 Fusco 的说法,湛新最近推出了 EBECRYL LED 03 低聚物,当用作紫外线固化配方中的共树脂时,它具有增强的反应性。她还指出,湛新正在优化油墨技术的 LED 助推器,并改善木材应用中 LED 固化的表面性能。例如,根据 Fusco 的说法,湛新最近推出了 EBECRYL LED 03 低聚物,当用作紫外线固化配方中的共树脂时,它具有增强的反应性。她还指出,湛新正在优化油墨技术的 LED 助推器,并改善木材应用中 LED 固化的表面性能。例如,根据 Fusco 的说法,湛新最近推出了 EBECRYL LED 03 低聚物,当用作紫外线固化配方中的共树脂时,它具有增强的反应性。她还指出,湛新正在优化油墨技术的 LED 助推器,并改善木材应用中 LED 固化的表面性能。

颜料技术会影响某些涂料应用的能源效率。据瑞安说,Shepherd Color 的专利铌锡烧绿石 (NTP) 黄色颜料在中黄色色彩空间中具有出色的耐久性、色度和不透明度,这是有机颜料无法比拟的。这种创新颜料扩展了持久色彩的范围,并在有机颜料的高色度与无机颜料的耐久性和不透明度之间起到了桥梁作用。“增加的不透明度允许单涂层颜色匹配,无需在油漆应用过程中进行多次涂层,从而节省时间、能源和材料,”他评论道。

由于科思创开发的新涂层技术,纺织品制造商还实现了更大的节能和减少温室气体排放。北美纺织涂料部负责人 Bob Saunders 表示,当使用使用 INSQIN ®水性技术的转移涂层工艺代替传统的溶剂型凝固工艺时,所生产的合成涂层纺织品的相对温室气体潜力降低了 45%在科思创有限责任公司。“例如,如果整个纺织行业都改用科思创的水基技术,那么由此产生的温室气体减排量将相当于消除伦敦、香港和洛杉矶街道上行驶的所有汽车,”他说。注释。

贡献的涂料

涂层一旦应用于基材,也有助于以多种方式降低能耗。来自 PPG 的涂层为最终用户提供了环境和可持续发展的好处。“我们的创新有助于营造更健康、更环保的环境,同时又不牺牲外观和颜色灵活性。它们可以减少腐蚀并延长客户产品的使用寿命。它们有助于减少能源使用和排放,保护客户员工,并最大限度地减少浪费和水的消耗,”Knavish 说。

PPG 节能技术的一个例子是 PPG POWERCRON ® 160 阴离子环氧电泳漆,这是电泳漆技术的一项重大技术进步,可在多种基材和预处理化学品上实现高膜厚(大于 6 密耳)。此前,根据 Knavish 的说法,阴离子电泳涂层必须与特定的预处理和金属基材相匹配,这增加了涂层工艺的复杂性、成本和能源消耗。” PPG Powercron160 涂层在比传统阴离子电泳涂层更低的温度下固化,这进一步减少了能源使用和相关的碳排放,”他指出。该技术的开发是为了满足管道行业独特的腐蚀防护要求,专为在铸件、汽车、重型设备和其他行业中完成复杂铸件轮廓的制造商而设计。

虽然不一定节能,但 PPG 还为飞机窗户开发了新技术,可显着阻挡有害的紫外线辐射和高能可见光 (HEV),以帮助保护机组人员、乘客和飞机内部免受太阳辐射。采用 PPG SOLARON BLUE PROTECTION™ UV+ 阻挡技术的 PPG 窗户可阻挡 99% 的 UVA 和 UVB 辐射以及超过 50% 的 HEV(蓝色)光。这项新技术在制造时就已融入 PPG 的窗户中,并可应用于驾驶舱和客舱窗户。

驾驶效率

在汽车领域,轻量化并不仅限于电动汽车。在所有乘用车和商用车中,轻量化已成为众所周知的提高燃​​油效率和节约能源的方式。陶氏的 ACCOUSTICRYL™ 共聚物乳液是一种旨在帮助减轻重量的涂层技术。据陶氏涂料和高性能单体可持续发展总监 Ramesh Iyer 称,这些涂料越来越多地用于汽车,通过更换现有的较重的沥青垫来减少结构噪声,从而使内部更安静,重量减轻高达 35%。“2018年,生产了约9600万辆汽车(乘用车和商用车)。这意味着有机会减少超过 50 万吨的 CO 2排放量,足以让大约 108,000 辆汽车在一年内远离我们的道路,”他评论道。

阿科玛业务开发和营销经理 Sanjay Luthra 表示,除了隔音涂料外,轻量化趋势还导致对具有减振等优点的特种弹性体的需求增加。“提供更低涂层重量和高性能属性的原材料的进步对于该行业的持续成功至关重要,”他断言。此外,随着塑料在汽车制造中的日益普及,他指出对低能量基材的粘合需求越来越大。“我们的许多客户正在使用由特种水性丙烯酸和苯乙烯丙烯酸共聚物以及混合、硅烷封端的聚氨酯和聚醚聚合物配制而成的弹性涂料来满足这一需求,”Luthra 说。

支持角色的涂层

据 Luthra 称,涂料还为风能塔和太阳能电池板提供保护,间接帮助提高能源效率。“此外,对于这些应用,允许减少油漆层数或层厚度的无数涂层技术都有助于减轻整体物体重量,从而降低能源消耗,”他说。

Luthra 说,轻量化在建筑领域也很重要,在该领域使用具有更高疏水性和拉伸强度的高性能丙烯酸共聚物可以减少功能性应用的涂层重量。此类应用包括浸渍玻璃纤维用于干墙饰面和高性能涂层预制混凝土面板,用于倾斜墙和现代建筑制造方法。“这些涂层允许更薄、更轻的制造,从而在不影响耐用性的情况下减少运输过程中的能源消耗,”他解释道。

构成先进建筑围护系统的一个组成部分的新型空气和蒸汽阻隔涂层还允许建筑物在使用过程中节约能源。然而,据 Luthra 称,这些涂料必须在区域内进行设计,以满足当地法规和建筑规范。它们包含疏水性和渗透性的平衡,允许空气、水蒸气和湿气流动,并有助于墙壁的绝缘和防火性能。“美国空气屏障协会等组织在创建和管理此类涂层系统的规范方面发挥了重要作用,”他观察到。

凉爽的屋顶涂料可能是涂料帮助节约能源的最著名方法之一。弹性冷屋顶涂料几十年来一直很重要。“这些涂料可以反射阳光,降低建筑物和仓库的空调成本,并提供防水保护,从而防止因水损坏而导致的昂贵维护成本,”Luthra 解释说。Luthra 表示,最近的创新侧重于推动能源消耗减少的区域和特定需求,例如较新的系统,不是白色,而是赋予它们轻微的颜色,以满足特定应用和社区的颜色要求。他补充说,弹性屋顶涂料的修订 ASTM D-6083 规范(ASTM D-6083 类型 2)使涂料制造商能够满足阳光带州对屋顶涂料的更多需求。“这些涂层不需要雪带状态所需的低温柔韧性,但确实需要出色的早期吸水、吸尘和抗紫外线性能,以及对多种基材的附着力,”他说。

另一种用于高端屋顶涂料的新兴涂料技术是水性水性含氟聚合物屋顶涂料。Luthra 评论说,虽然这些涂层的单位成本较高,但它们在耐用性方面的性能明显更高。与弹性丙烯酸屋顶涂料相比,它们作为更薄的薄膜应用于各种基材,但提供传统的无与伦比的颜色和紫外线稳定性,而氟聚合物正是因此而闻名。

流体应用屋顶涂料市场的另一个趋势是从芳香族聚氨酯涂料转变为单组分 (1K),这有助于满足市场对低坡度商业屋顶上更持久、耐用和无缝防水膜的需求以及具有长期抗紫外线和耐候性的 2K 脂肪族聚氨酯屋顶涂料系统。Reinstadtler 说,驱动因素是人们对反光屋顶组件节能优势的认识不断提高。脂肪族聚氨酯屋顶涂料提供芳香族系统的抗冰雹、抗风、抗雨和无缝的长期柔韧性,同时还确保表面保持其原始颜色(通常为白色),因此,它们的高红外 (IR) 反射率可用于更长的时间。“所用树脂和脂肪族硬化剂的抗紫外线能力可防止膜随着时间的推移变黄或变黑,这会影响太阳光反射率。Reinstadtler 解释说,此外,出色的耐候性使涂层表面保持光滑和无孔的时间更长,减少了污垢和霉菌的生长,这些污垢会影响太阳能反射率,并最终影响反射屋顶的能源节约。

与此同时,红外反射颜料技术的进步正在为住宅和其他倾斜屋顶应用的彩色冷屋顶涂料的配方提供支持。例如,Ryan 指出,Shepherd Color 的 Arctic IR 反射颜料在世界各地的建筑和施工应用中使用,以延长产品使用寿命并减少吸收的太阳能量。除了减少特定屋顶凉爽的建筑物的冷负荷外,减少阳光吸收还可以减少城市热岛效应。“牧羊人颜色在我们的5 天一代产品,最大限度地提高喷射质量、高色调强度和高总太阳能反射率 (TSR)。我们想说的是,我们有一系列产品可以满足您的特定需求——名副其实的‘黑色彩虹’产品,”他说。该公司的红外反射颜料与其 Dynamix 易分散技术相结合,可在生产过程中进一步节能。

反射率在室内空间中也很重要。“在建筑环境中经常被忽视的是光泽和颜色对整体照明要求的影响,”Reinstadtler 评论道。他观察到,在工业、仓库和零售空间,要求通常在 200 到 100 英尺烛光范围内。但在关键任务区域或陈列室,要求可能会上升到超过 250 英尺的烛光。“在这些领域,地坪涂料由于其固有的光泽度和色素沉着,可以通过反射空间中的自然光和人造光来显着降低能源消耗,”他说。“特别是,光稳定的脂肪族聚氨酯或聚天冬氨酸是首选,因为它们能够随着时间的推移保持高光泽,确保持续的光反射。此外,Reinstadtler 补充道,在聚氨酯和聚天冬氨酸地坪涂料中使用脂肪族固化剂可带来长期颜色稳定性,因此设计用于反射环境光的颜色较浅的地板将受益。例如,在一个大型仓库示例中,业主能够通过指定光泽白色脂肪族聚氨酯面漆来减少人工照明要求,从而将空间中的能源消耗降低约 20%。

此外,在建筑领域,聚天冬氨酸涂层技术有助于降低能源消耗。根据 Reinstadtler 的说法,当用作混凝土地坪涂料时,可以明显节省能源。在北方气候中,由于较冷的室外温度会渗透到建筑物中,因此在早春和晚秋进行地板涂层可能具有挑战性。Reinstadtler 说,当前的解决方案是提高现有 HVAC 系统的热量,或者部署电或丙烷鱼雷加热器来提高空气和混凝土的温度,从而消耗能源。“通过使用聚天冬氨酸地板涂层技术,承包商能够在平季完成更多工作,而无需提高环境和混凝土温度,从而降低能源消耗,”他指出。然而,聚天冬氨酸的更快工作时间会带来挑战,特别是对于不熟悉聚天冬氨酸的经验不足的承包商而言。Reinstadtler 说:“作为一种解决方法,他们可能会在寒冷天气工作中使用更长的工作时间聚天冬氨酸涂层,并将环境温度调得更高,以获得更快的固化速度。” 因此,创新领域之一是设计新的聚天冬氨酸树脂,即使在寒冷的天气下,它也能提供更长的工作时间和更快的恢复服务时间。

许多其他行业也有减少能源消耗的机会。据 Iyer 介绍,陶氏已开发出用于金属罐的 CANVERA™ 聚烯烃分散体,与传统的环氧丙烯酸涂料相比,它具有显着的可持续性优势。“与传统的基于 BPA 的环氧丙烯酸树脂相比,每 1000 罐涂有 CANVERA 聚烯烃分散体的罐头的全球变暖潜能值相对降低 20%,”他说。同时,该公司的 ROPAQUE™ 不透明聚合物和 EVOQUE™ 预复合聚合物减少了建筑涂料中对二氧化钛 (TiO 2 ) 增量剂的需求。虽然二氧化钛2Iyer 解释说,它擅长赋予遮盖力和增亮效果,它需要大量的水和能量来开采和提纯以使其适用于油漆。陶氏的两种技术的组合可以部分取代的TiO 2在涂料和利用剩余的TiO 2更加有效。“我们对 ROPAQUE 不透明聚合物的生命周期分析和报告的有关 TiO 2 的行业信息表明,典型的 ROPAQUE 不透明聚合物的碳足迹几乎是 TiO 2报告的每公斤‘干’碳足迹的一半。因此,部分替代并更有效地使用 TiO 2为减少选定涂料在其生命周期中的碳足迹提供了很大的机会,”Iyer 断言。

另外,Ryan 指出涂层的最终效率是长生命周期。“重新喷漆过程耗时、昂贵,并且使用更多的材料,导致更大的能源消耗。涂层需要保持其性能特性和美感,”他说。据瑞安称,该公司的复合无机颜料 (CICP) 具有惰性和耐用性,具有出色的耐候性。虽然生产它们需要高温煅烧,但他坚信制造颜料所需的能源投资与由于用这些颜料配制的油漆和涂料的使用寿命长而实现的总体能源使用量的减少相平衡。

展望未来,Luthra 指出,油漆和涂料行业将面临挑战,以满足日益循环经济的需求。“可回收性和在涂料原材料中更多地使用可再生成分是业内每个人都面临的持续挑战。然而,随着对该领域的关注和承诺的增加,创新肯定会随之而来,并有助于推动全球涂料行业的增长,”他总结道。

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