TiO2- valkoisista valkoisin

Puhdas titaanidioksidi on hienojakoinen valkoinen jauhe, joka antaa kirkkaan valkoisen pigmentin.

Titaanidioksidia on käytetty jo vuosisadan ajan erilaisissa teollisuus- ja kulutustuotteissa, kuten maaleissa, päällysteissä, liimoissa, paperissa, muovissa ja kumissa, painoväreissä, päällystetyissä kankaissa ja tekstiileissä sekä keramiikassa, lattianpäällysteissä, kattomateriaaleissa, kosmetiikassa, hammastahnassa, saippuassa, vedenkäsittelyaineissa, lääkkeissä, elintarvikeväreissä, autoteollisuuden tuotteissa, aurinkovoiteessa ja katalyyttinä.

Titaanidioksidia esiintyy kolmessa eri kidemuodossa: tetragonisena rutiilina ja anataasina sekä harvinaisena rombisena brookiittina. Termodynaamisesti rutiili on vakain kidemuoto; jos anataasia lämmitetään yli 700 °C lämpötilaan, sen kiderakenne muuttuu pysyvästi rutiiliksi. Rutiili on titaanidioksidin kidemuodoista tihein ja kovin. Sen tiheys on 4,21 g/cm3 ja kovuus Mohsin asteikolla 6,5–7,0 kun anataasin tiheys on 4,06 g/cm3 ja kovuus 5,5.

Titaanidioksidia tuotetaan kahdessa päämuodossa. Ensisijainen muoto, joka käsittää yli 98 prosenttia kokonaistuotannosta, on pigmenttipitoinen titaanidioksidi. Sitä käytetään pigmenttinä sen erinomaisen ​​valonsirontaominaisuuksien ansiosta sovelluksissa, jotka vaativat valkoista opasiteettia ja kirkkautta. Toinen titaanidioksidin tuotantomuoto on nk. ultrafine (nanomateriaali). Sitä käytetään kun tavoitellaan läpinäkyvyyttä tai esimerkiksi kosmeettisissa auringonsuojatuotteissa pyrittäessä maksimaaliseen ultraviolettivalon absorptioon.

Pigmentti-titaanidioksidia käytetään useissa sovelluksissa, jotka vaativat korkeaa opasiteettia ja kirkkautta. Itse asiassa useimmat valkoiset, pastellinväriset ja jopa värisävyltään tummat pinnat ja kohteet sisältävät titaanidioksidia. Pigmentti-titaanidioksidia käytetään useissa eri sovelluksissa, mukaan lukien:

Maalit ja pinnoitteet: TiO2 on noin 60% osuudella tärkein lakkojen, maalien ja painomusteiden valmistuksessa käytettävä pigmentti. Se tarjoaa opasiteettia ja kestävyyttä samalla kun sen avulla varmistetaan maalin pitkäikäisyys ja maalatun pinnan suojaavuus.

Muovit, liimat ja kumi: Titaanidioksidi voi auttaa minimoimaan muovissa ja muissa materiaaleissa valolle altistumisen seurauksena tapahtuvaa haurastumista, haalistumista ja halkeilua.

Titaniumoksidia tuotetaan tällä hetkellä noin seitsemän miljoonaa tonnia vuodessa. Maailmanmarkkinahinta tonnilta on noussut keskimäärin noin 50 prosenttia viime vuosina - korkeimmille laaduille se lähes kaksinkertaistui.

TiO2 ominaisuudet

TiO2 on rakenteeltaan erittäin hienoa. Pigmentin yksittäiset hiukkaset ovat vain noin 200-400 nanometriä. Niiden tärkein ominaisuus on kyky hajottaa tulevaa valoa niiden taipuisuuden, taittavuuden ja heijastuskyvyn ansiosta. Valon aaltomainen luonne saa aikaan valon sirottautumisen kuulamaisesti 2-3 kertaa hiukkasta suuremmalle alueelle jokaisesta hiukkasesta. Jos kahden hiukkasen välinen etäisyys on niin pieni, että hiukkasten heijastumat osuvat toistensa päälle, on kahdesta hiukkasesta heijastuva valon määrä tuskin yhden hiukkasen heijastumaa suurempi.

TiO2-hiukkaset agglomeroituvat eli tarttuvat yhteen helposti. Lisäksi useimpien vesipohjaisten lakkojen ja maalien pH-arvo on lähellä titaanidioksidin isoelektristä pistettä, joka lisää taipumusta entisestään. Desagglomerointi ja sen jälkeinen stabilointi dispersio-aineiden avulla on tarpeen. Yksittäiset hiukkaset on homogenisoitava optimaalisella etäisyydellä toisistaan, jotta saadaan mahdollisimman suuri valonsironta.

TiO2:n tyypilliset käyttötavat

Titaanidioksidipigmenttipastat ovat kysytyimpiä tehtaissa ja vähittäismyyntipisteiden sävytysjärjestelmissä käytettyjä pigmenttivalmisteita. Tiivistetahnojen TiO2-pitoisuus on parhaimmillaan 60-80 prosenttia. Ne valmistetaan liuottimien avulla ja jauhetaan tehtaalla mahdollisimman hienoksi.

Sisä- ja ulkoseinien emulsiomaalit sisältävät täyteaineita, kuten kalsiumkarbonaattia, talkkia tai savea sekä titaanidioksidia. Liukenemisprosessissa nesteen viskositeettia kasvatetaan useimmiten lisäämällä joukkoon sakeutusainetta. TiO2 ja kaikki täyteaineet lisätään pinnan päälle ja jauheet sekoitetaan nesteeseen.

Yksi toimialan trendeistä on luopua jauheiden tuotannosta ja käyttää näiden sijasta “slurryä”. Etuna on, että kaikki jauhekomponentit hajotetaan yksittäin optimaalisissa olosuhteissa sen sijaan, että laatu vaarannetaan lisäämällä kaikki komponentit samaan aikaan samoin edellytyksin. Vellit tuotetaan tyypillisesti lopputuotetta valmistavan tahon tuotantolaitoksessa, jotta ne olisivat riippumattomia yhdestä toimittajasta ja liikesalaisuuksiksi luokiteltavat reseptit säilyvät talon sisällä. Vellit varastoidaan ja lopputuotteet sekoitetaan nestemäisistä slurreista.

Velli voi sisältää useampia kuin vain yhtä jauhemuotoista ainetta. Mikäli se sisältää useampia jauheita, sitä kutsutaan välituotteeksi. TiO2-välituotetta vahvistetaan tyypillisesti väliaineella kuten hienolla savella. Savi varmistaa yksittäisten TiO2-hiukkasten suuntauksen, optimaalisen jakautumisen ja vakauttamisen.

TiO2 ja kestävä kehitys

Eri ominaisuuksiensa vuoksi titaanidioksidin on todettu olevan hyödyllinen monissa erilaisissa ympäristöystävällisissä sovelluksissa. Ulkomaaleissa titaanidioksidin valkoiset, valoa heijastavat ominaisuudet voivat johtaa huomattaviin energiansäästöihin lämpimillä ja  trooppisilla ilmastovyöhykkeillä, sillä se vähentää ilmastoinnin tarvetta.

Peittävyytensä ansiosta titaanidioksidipohjaiset pinnoitteet eivät edellytä useita paksuja kerroksia, mikä parantaa resurssitehokkuutta ja vähentää syntyvän jätteen määrää.

Titaanidioksidia voidaan lisätä fotokatalyytin ominaisuudessa myös maaleihin, sementteihin, ikkunoihin ja laattoihin hajottamaan ympäristönsaastuttajia. Nanomateriaalina sitä voidaan käyttää myös ratkaisevana DeNOx-katalysaattorina autojen, kuorma-autojen ja voimalaitosten pakokaasujärjestelmissä, mikä minimoi niiden ympäristövaikutuksia.

Tutkijat löytävät titaanioksidille jatkuvasti uusia mahdollisia käyttötapoja. Sitä voidaan käyttää muun muassa puhtaan energian tuotantoon: TiO2 voi suorittaa hydrolyysin (hajottaa veden vedeksi ja hapeksi), ja prosessissa syntynyttä vetyä voidaan käyttää polttoaineena.

Algol Chemicalsin pigmenttiportfolioon kuuluva titaanidioksidi on peräisin yhdeltä titaanidioksidin johtavilta tuottajilta, Boom Ltd:ltä. Boom tunnetaan erinomaisesta laadustaan ja kilpailukykyisestä hinnastaan. He ovat vakuuttaneet meidät käyttämällään länsimaisella teknologiallaan, pitkäjänteisellä kumppanuudellamme, tekemillämme tehdasauditoinneilla sekä kiinnostuksellaan kestävää kehitystä kohtaan. Titaanidioksidia on saatavilla eri laatuina eri sovelluksiin.