COVID-19大流行使微生物和清洁度成为人们关注的焦点,使人们对抗菌涂料产生了前所未有的兴趣。然而,为该行业带来新的创新并非没有挑战,需要不断开发新的工具和程序,可以无缝地无形地融入到涂料中。

微生物随处可见。这些小而活的有机体,包括细菌、霉菌、真菌、藻类和病毒,可以在不同的环境中迅速繁殖,使它们在自然界中难以控制。它们经常出现在不受欢迎的位置(图1),在那里它们会导致疾病、食品腐败、表面污渍、异味和由于污染或降解而缩短产品寿命。

易受微生物生长影响的表面的例子。
图1”易受微生物生长影响的表面的例子。

有许多治疗方法是专门设计来帮助减少微生物的生长和传播的,其中许多是针对特定环境量身定制的。然而,需要注意的是,标准清洁产品,甚至是表面消毒剂,在干燥后的残留活性往往有限,特别是在台面和电话等日常反复使用的高接触物品上。此外,并非所有的抗菌剂都适用于所有类型的微生物。

应对这些挑战的一种方法是实施普遍的终生预防措施,这些措施永远不会磨损和抑制污染物的增长,有助于更长久地保持表面清洁和新鲜。这类抗菌技术可以在某些产品的生产过程中被植入,或者潜在地以表面附着的抗菌涂层的形式添加,作为屏障,使该技术能够有效地攻击和减少微生物种群。这种“一直在”的保护为24小时残留清洁产品提供了完美的补充,在日常清洁过程中,旨在杀死99.9%的表面细菌。这有助于在住宅、医疗保健和专业环境中更长时间地保持表面清洁。24/7的产品保护和24小时的残留清洁产品的结合使用发挥了不可或缺的作用,创建了一个全面的预防措施体系,以帮助提高整体环境的清洁度。

未来之路

从2021年到2028年,全球抗菌涂料行业预计将以188BET竞彩13%的复合增长率增长,1这在很大程度上是由于COVID-19大流行引发了对该技术应用于涂料的迅速兴趣。这次大流行使消费者更加意识到,不仅在家庭和工作场所,而且在学校和医院等清洁至关重要的建筑中,都需要抗菌功能。现在有64%的成年人愿意花更多钱购买内置抗菌产品保护功能的产品,2涂料开发商敏锐地意识到,总有一天,客户会把安全气囊作为标准,就像安全气囊已经成为现代汽车的标准一样。涂料中的抗菌能力将很快成为一种预期,而不是“有就好”的东西,建筑行业的建筑规范将成为需求。随着世界从COVID-19大流行中恢复过来,尽早投资于这项技术的前瞻性公司将受益于机会,使自己成为市场领导者,并保持领先地位。

为当今世界开发交钥匙解决方案

公司开始认识到有必要实施一种快速和具有成本效益的整体方法,以帮助加快在给定的时间内创造成功的产品。在全球范围内,研究人员和工程师都在努力创新,以推动他们公司的持续成功。在涂料行业,这188BET竞彩导致了新的或改进的工艺的发展,如混合、加热和UV固化工艺,以及从纺织品填充和浸渍到粉末和喷涂的应用方法。这些实践使开发人员能够创建新的配方,将具有抗菌保护等特性的添加剂用于一系列不同的产品,扩大了涂料的范围,而不仅仅是油漆。

研究和开发只是在涂料应用中建立抗菌功能的一部分。同样重要的是,要评价所采取的办法在安全和适用条例方面的短期和长期后果。在监管环境中游走可能是相当具有挑战性的,公司通常需要大量的支持,以明确确保避免任何代价高昂的违规或虚假的产品声明。市场上的每一种抗菌涂料都必须在多个地区遵守所有相关法规——从生产和测试到营销和分销,以保护制造商和消费者。由于每个司法管辖区处理抗微生物药物的方式不同,这一情况进一步复杂化;一些国家将其列为化学物质,另一些国家则将其列为杀虫剂或生物杀菌添加剂。

当前涂层技术和工艺的关键考虑因素

一旦安全性和法规符合性得到保证,就可以开始寻找将抗菌添加剂纳入生产过程的方法。实现这一目标的一种方法是简单地添加抗菌剂,但这有许多挑战,包括材料的形式和外观,以及处理(图2)。

目前的涂装工艺采用粉末或预分散。
图2”目前的涂装工艺采用粉末或预分散。

粉状或预分散抗菌剂通常对水分敏感,容易结块,这限制了它们的货架和储存寿命。随着时间的推移,分散物有沉淀的趋势(图3),减少了生产过程中有效成分的数量。然而,这可以通过高剪切混合,然后不断搅拌,一旦粉末或分散已添加到涂层。同样的道理,如果添加剂在混合物中过于饱和,聚合和沉淀会导致不良的美观和缩短涂层的保质期。当使用薄或高光泽的涂料时,这可能是一个更大的挑战。

从左到右:液体,分散,粉末和交钥匙涂层(上)。72小时后开始发生降水和团聚(下);交钥匙涂层容易混合,保持稳定较长时间,提高货架寿命和加工性。
图3»从左到右:液体,分散,粉末和交钥匙涂层(上)。72小时后开始发生降水和团聚(下);交钥匙涂层容易混合,保持稳定较长时间,提高货架寿命和加工性。

更复杂的是,生产现场的有限容量混合器的可用性可能意味着这些步骤没有达到应有的效率,最终导致材料浪费和不符合监管机构要求的不利结果,这对公司来说可能是非常昂贵的。188金宝搏bet官网相比之下,使用保质期较长、易于储存和处理的完全综合抗菌素,使生产过程更加稳健。这还可以使混合不同的组件更快、更便宜,并且是一种相对直接的方法,可以使用现场已经存在的常见工业级混合器轻松地调整为更标准化的工作流(图4)。

涂料中全面集成抗菌技术的改进工艺。
图4»涂料中全面集成抗菌技术的改进工艺。

确保兼容性

一旦建立了生产工艺,注意力就转向为特定的应用选择最合适的抗菌化学物质。必须完全了解每种技术的特性,以及它们与混合物的其他成分的潜在兼容性(图5)。在概述和创建允许开发人员快速做出决策的过程和工具之前,需要询问有关系统和化学类型的关键问题。

不正确的抗菌药物选择会导致视觉缺陷。左图:聚氨酯化学物与不相容的抗菌素混合,干燥后导致视觉缺陷。右图:交钥匙涂料与多种化学物质兼容,对视觉影响最小。
图5»不正确的抗菌药物选择会导致视觉缺陷。左图:聚氨酯化学物与不相容的抗菌素混合,干燥后导致视觉缺陷。右图:交钥匙涂料与多种化学物质兼容,对视觉影响最小。

许多抗菌技术都是基于金属——主要是银或锌。正因为如此,带电离子或分散剂对整个系统的电化学影响是一个重要的贡献因素。必须使用与特定成分清单和特定应用方法兼容的抗菌素,并可调整使用条件。当使用水基系统而不是溶剂基系统时,这可能更具挑战性。例如,不正确的充电会导致前者的不稳定,但后者不会,目前正在努力解决这个问题。

粘度、pH值、耐久性等技术参数必须与消费者对款式、颜色和光洁度的需求相平衡。这已经是一个经过精心调整的复杂过程,而更多技术的加入进一步增加了复杂性。与溶剂型化学试剂相比,水化学试剂在吸收一系列成分方面固有的稳定性和有效性较差,因此必须考虑完全不同的约束条件。其他成分的效果提供额外的好处,如抗磨损和阳光或稳定紫外线,也必须仔细考虑。

随着这些技术参数,粉末涂料提出了独特的处理挑战,需要仔细的抗菌选择。高的加工温度,紫外线曝晒和添加顺序是确保有效的抗菌处理的组成部分,而不会对涂层的光洁度或机械阻力产生负面影响。

展望未来

随着行业展望未来,目标是建立一个广泛的交钥匙抗菌表面解决方案组合,可以无缝和无形地添加到任何涂层。涂料制造商将受益于有效工具和流程的开发,以克服目前的生产挑战,使抗菌解决方案的包含不影响预期的美观和最终产品的性能特性。正在进行的新型抗菌疗法研究的很大一部分集中在将不同化学物质结合到更多样化的基质上的系统上,如织物、金属、乙烯基和木材。在2019冠状病毒病大流行期间,这些材料已经被引入到手机壳的有机硅涂料、屏幕保护罩的透明涂料、瓷砖的釉面涂料、门五金的粉末涂料、地板清洁的水基涂料、金属的溶剂基涂料和高光泽的聚氨酯涂料中。几乎可以肯定的是,在短短几年内,在涂料中加入抗菌剂将是一种预期,而不是可有可无的额外措施。

参考文献
Grand View Research。(2021)。全球抗菌涂料市场规模报告,2021-2028年。可从www.grandviewresearch.com/industry-analysis/antimicrobial-coatings-market上读取。

²Multi-sponsor调查。(2020)。抗菌产品研究