二酸化チタンは重要な白色顔料であり、アナターゼとルチルに分けられます。二酸化チタンは、鉛白、亜鉛華、亜鉛バリウム白などの従来の白色顔料と比較して、屈折率が高く、無彩色力が強く、隠ぺい力が大きく、無害であるなど多くの優れた性質を有しており、非常に優れた白色顔料として知られています。 。塗料、プラスチック、化学繊維、セラミックスなどの産業で使用されます。中でもコーティング量は非常に多く、二酸化チタンの総量の約60％を占めています。では、二酸化チタンはコーティングにどのように使用されるのでしょうか?
1. コーティングにおける二酸化チタンの役割
塗料は主に塗膜形成物質、顔料、溶剤、添加剤の4つの部分で構成されています。塗料中の顔料には一定の隠ぺい力があります。塗装対象物の本来の色をカバーするだけでなく、塗装に明るい色を与えることもできます。明るく美しい装飾効果を実現します。同時に、顔料は硬化剤および基材と密接に統合され、塗膜の機械的強度と密着性を高め、ひび割れや脱落を防ぎ、塗膜の厚さを増し、紫外線や湿気の浸透を防ぎ、塗膜の品質を向上させることができます。フィルムの耐老化性と耐久性により、コーティングフィルムと保護対象物の耐用年数が延長されます。
顔料の中でも白色顔料が多く使われています。塗料中の白色顔料の性能要件は次のとおりです。 ① 白色度が良好であること。 ② 研削性と濡れ性が良好。 ③耐候性が良い。 ④ 良好な化学的安定性。 ⑤粒子径が小さく、カバー力と除去力が優れています。高い色の濃さ、良好な不透明性と光沢。
二酸化チタンは、コーティングに一般的に使用される白色顔料です。無機顔料の生産量は70％以上を占め、白色顔料の消費量の95.5％を占めています。現在、世界の二酸化チタンの約 60% がさまざまなコーティング、特にルチル型二酸化チタンの製造に使用されており、そのほとんどがコーティング産業で消費されています。二酸化チタンで作られたコーティングは、明るい色、高い隠蔽力、強力な着色力、低用量、そして多くの種類を備えています。メディウムの安定性を保護し、塗膜の機械的強度と密着性を高め、ひび割れを防ぎ、紫外線から保護します。湿気の浸透を防ぎ、塗膜の寿命を延ばします。カラフルなパターンペイントのほぼすべてのパターンのカラーマッチングは、二酸化チタンと切り離すことができません。
用途が異なるコーティングの種類が異なれば、二酸化チタンに対する要件も異なります。たとえば、粉体塗装には分散性の良いルチル型二酸化チタンを使用する必要があります。アナターゼ型二酸化チタンは、色消し力が低く、光化学活性が強いです。粉体塗装に使用すると塗膜が黄変しやすくなります。硫酸法で製造されるルチル型二酸化チタンは、価格が手頃、分散性が良く、隠蔽力が高く、無彩色力があるという利点があり、屋内粉体塗料に非常に適しています。屋外用粉体塗料用の二酸化チタンには、優れた分散性、隠蔽力、無彩色力に加えて、優れた耐候性も求められます。そのため、屋外用粉体塗料には塩素化法で製造されたルチル型二酸化チタンが使用されるのが一般的です。
2. 二酸化チタンの主要な品質変動がコーティングに及ぼす影響の分析
1）白色度
コーティングの白色顔料として、二酸化チタンの白色度は非常に重要であり、コーティングに必要な重要な品質指標の 1 つです。二酸化チタンの白色度が悪いと塗膜の外観に直接影響します。二酸化チタン、特にルチル型二酸化チタンは不純物に非常に敏感であるため、二酸化チタンの白さに影響を与える主な要因は有害な不純物の含有量です。
したがって、たとえ微量の不純物であっても、二酸化チタンの白色度に大きな影響を与えます。塩化物法で製造された二酸化チタンの白色度は、多くの場合、硫酸法で製造された二酸化チタンよりも優れています。これは、塩化法で二酸化チタンを製造する際に使用される原料の四塩化チタンは蒸留・精製されており不純物が少ないのに対し、硫酸法で使用される二酸化チタンは原料中に不純物が多く含まれており、洗浄や漂白などの技術的手法でしか不純物を除去することができないためです。
2）カバー力
隠蔽力は、平方センチメートル当たりのコーティングされる対象物の表面積です。同じ面積を完全に覆う場合、使用する二酸化チタンの隠ぺい力が高いほど塗膜を薄くすることができ、塗布量が少なくて済むため二酸化チタンの使用量も少なくなります。二酸化チタンの被覆力が低下し、同じ被覆効果を達成するために必要な二酸化チタンの量が増加すると、製造コストが増加し、二酸化チタンの用量の増加によりコーティング中に二酸化チタンが添加されることになる。均一に分散することが難しく凝集が起こり、塗料の被覆効果にも影響を及ぼします。
3）耐候性
コーティング、特に屋外表面コーティングには二酸化チタンの耐候性に対する高い要件があり、高耐候性または超高耐候性二酸化チタンが必要です。耐候性の低い二酸化チタンを使用すると、塗膜の褪色、変色、粉化、ひび割れ、剥離などが発生します。ルチル型二酸化チタンはアナターゼ型二酸化チタンに比べて結晶構造が近く、光化学活性が低い。そのため、アナターゼ型二酸化チタンに比べて耐候性が非常に優れています。したがって、コーティングに使用される二酸化チタンは基本的にルチル型二酸化チタンです。二酸化チタンの耐候性を向上させる主な方法は、無機表面処理、すなわち二酸化チタン粒子の表面を無機酸化物または酸化物水和物の一層以上の層で被覆することである。
4）分散
二酸化チタンは、比表面積が大きく、表面エネルギーが高い超微粒子です。粒子間で凝集しやすく、塗膜中で安定に分散しにくい。二酸化チタンの分散不良は、コーティングの無彩色力、隠蔽力、表面光沢などの光学特性に直接影響を与え、さらに貯蔵安定性、流動性、レベリング、コーティングの耐久性、コーティングの耐食性にも影響します。また、塗料製造工程の総エネルギー消費量の大半を占める粉砕・分散作業のエネルギー消費量が多く、器具や設備の損失も大きいため、塗料の生産コストにも影響を及ぼします。
