二酸化チタン（Tio₂）は、塗料業界で非常に重要で広く使用されている成分として浮上しています。そのユニークな特性は、さまざまな種類の塗料の定番となった多くの利点をもたらしました。これらの利点を理解することは、メーカーと消費者の両方にとって同様に重要です。この記事では、二酸化チタンが塗料の領域にもたらすさまざまな利点を深く掘り下げ、これらの利点を支える物理的および化学的特性を調査し、その影響を説明するための現実世界の例とデータを提供します。
二酸化チタンは、屈折率が高い白い無機化合物です。その屈折率は通常、2.5〜2.7前後であり、これは塗料で一般的に使用される他の多くの物質のそれよりも大幅に高くなっています。この高い屈折率は、光を散乱させて反射する優れた能力を持っていることを意味します。光が二酸化チタンを含む塗料でコーティングされた表面に当たると、Tio粒子は光をさまざまな方向に跳ね返し、明るく不透明な外観を生み出します。たとえば、[研究所名]によって実施された研究では、濃度の高い濃度のチタンを持つ塗料は、濃度が低いものと比較してより白く反射的な仕上げを示すことがわかった。データは、20％の二酸化チタンを重量で持つ塗料の反射率は可視光スペクトルで約80％であることが示され、一方、二酸化チタンチタンのみの塗料のみの反射率値は約60％でした。
二酸化チタンのもう1つの重要な特性は、その高い化学的安定性です。通常の環境条件下では、酸や塩基を含むほとんどの化学物質に耐性があります。これにより、水分、汚染物質、日光などのさまざまな環境要因にさらされると予想される塗料にとって理想的な成分になります。高レベルの汚染を持つ工業地域で5年間にわたって実施された長期暴露試験では、二酸化チタンを含む塗料は、それなしのものと比較して劣化の最小限の兆候を示しました。二酸化チタンのない塗料サンプルは、わずか2年後に目に見える変色と接着の喪失を示しましたが、二酸化チタンのサンプルは5年間にわたって完全性と外観を維持しました。
塗料に二酸化チタンを使用することの最も顕著な利点の1つは、不透明度とカバレッジを強化する能力です。不透明度とは、塗装された表面がその下にあるものを隠す程度を指します。屈折率が高いため、光散乱特性が高いため、二酸化チタン粒子は、塗装中の基板のビューを効果的にブロックします。これは、完全に覆われた不透明な仕上げを実現するために必要な塗料のコートが少ないことを意味します。たとえば、大規模な工業用建物の絵画プロジェクトでは、二酸化チタンを備えた塗料を使用することで、画家はわずか2コートで完全なカバレッジを達成することができましたが、二酸化チタンのない同様の塗料は、同じレベルの不透明度に達するために少なくとも3コートを必要としました。これにより、時間を節約するだけでなく、必要な塗料の量も減らし、コスト削減になります。業界の推定によると、塗料で二酸化チタンを使用すると、必要なコートの数を最大30％減らすことができ、塗料消費量と関連コストの大幅な削減につながります。
さらに、二酸化チタンによって提供される強化されたカバレッジは、基質が不均一な表面を持っている、または不完全性がある状況で特に有益です。 Tio-粒子の光散乱能力は、塗装された表面の外観を均一にするのに役立ち、根本的な不規則性にもかかわらず滑らかで均一に見えます。壁にいくつかの小さな亀裂と隆起がある家の改修プロジェクトでは、二酸化チタンを添えた塗料を使用すると、塗料を使用しないと比較して、はるかに美的に心地よい仕上げになりました。二酸化チタンを含む塗料は、欠陥を効果的に覆い、壁に清潔で一貫した外観を与えることができました。
二酸化チタンは、塗料の色の明るさと活気を高める上で重要な役割を果たします。顔料と組み合わせて使用すると、色の\ 'Enhancer \'の一種として機能します。二酸化チタンの高い屈折性指数は、光を顔料とより激しく相互作用させ、色をより鮮やかで強烈に見せます。たとえば、さまざまな色の塗料の一連のテストでは、二酸化チタンを赤い色素ベースの塗料に加えた場合、結果として得られる色は、二酸化チタンのない同じ塗料と比較してはるかに明るく鮮やかな赤であることが観察されました。色の強度は比色計を使用して測定され、結果は、二酸化チタンの塗料がそれなしで塗料よりも約20％高い色の強度値を持っていることを示しました。
既存の色を強化することに加えて、二酸化チタンはパステルと明るい色の幅広い範囲を作成するのにも役立ちます。その白い不透明な性質により、より強い顔料の希釈が可能になり、より柔らかく、より繊細な色合いが得られます。これは、柔らかくて和らげるカラーパレットがしばしば望まれるインテリアデザインアプリケーションで特に役立ちます。たとえば、ホテルの部屋の改修プロジェクトでは、塗料の処方に二酸化チタンを使用することで、部屋に穏やかで魅力的な雰囲気を与えた壁にさまざまなパステルカラーを作成することができました。二酸化チタンを使用しないと、このような正確で魅力的なパステルシェードを達成することはより困難でした。
太陽からの紫外線（UV）放射への曝露は、塗料が時間の経過とともに劣化する可能性のある主要な要因の1つです。ただし、二酸化チタンは紫外線から大きな保護を提供します。紫外線が二酸化チタンを含む塗料表面に当たると、ティオ粒子は紫外線を吸収して散らし、ペイントフィルムの奥深くに浸透し、バインダーと顔料に損傷を与えます。屋外塗料の耐久性に関する研究では、二酸化チタンの塗料は、それなしの塗料と比較してはるかに長い寿命があることがわかりました。 5年間の連続した屋外曝露の後、二酸化チタンのない塗料は著しい退色と割れを示し、一方、二酸化チタンを含む塗料はその色と完全性を大部分維持しました。二酸化チタンによって提供されるUV保護は、特定の製剤と環境条件に応じて、場合によっては塗料の耐用年数を最大50％延長することができます。
このUV抵抗は、塗装された表面の全体的な耐久性にも寄与します。耐久性のある塗装面は、UV損傷だけでなく、水分、耐摩耗性、温度変化などの他の環境要因にも耐性があります。二酸化チタンの化学的安定性は、そのUV保護機能と組み合わされており、外部、フェンス、屋外の家具の構築などの屋外用途で使用される塗料に最適です。たとえば、二酸化チタンを含む塗料で塗られた木製のフェンスは、雨、雪、強い日光などの過酷な気象条件にさらされた後でも、10年以上にわたってその外観と構造の完全性を保持することがわかりました。対照的に、二酸化チタンのない塗料で塗られたフェンスは、5年以内に劣化の兆候を示し始めました。
二酸化チタンは当初、塗装製剤に追加するための高価な成分のように見えるかもしれませんが、実際には長期的には費用対効果が高いことが証明されています。前述のように、二酸化チタンによって提供される不透明度とカバレッジの強化は、望ましい仕上げを達成するために必要な塗料のコートが少ないことを意味します。これにより、消費される塗料の量が直接減少し、塗料材料のコストが低くなります。たとえば、商業ビルの大規模な塗装プロジェクトでは、必要なコートの数が減ったため、同様の塗料の代わりに二酸化チタンの塗料を使用して塗料コストを約20％節約しました。
さらに、紫外線耐性と耐久性のために、二酸化チタンを含む塗料の延長寿命もコスト削減に貢献しています。塗料を頻繁に塗り直す必要はないため、塗り直しに関連する人件費は大幅に削減されます。家が外観を維持するために定期的に塗装されている住宅地では、二酸化チタンで塗料を使用すると、塗料を使用しないと比較して、塗り直しまでの時間を最大3年延長できます。これは、住宅所有者が塗料のコストと長期的に画家を雇うコストの両方を節約できることを意味します。
近年、環境上の懸念が塗料業界でますます重要になっています。二酸化チタンにもいくつかの肯定的な側面があります。第一に、その高い化学物質の安定性は、その使用または廃棄中に有害物質を環境に浸出させる可能性が低いことを意味します。たとえば、毒性金属や化学物質を時間の経過とともに放出する可能性のある他のいくつかの色素と比較して、二酸化チタンは不活性のままであり、重大な環境の脅威をもたらしません。
第二に、二酸化チタンの使用は、建物の省エネに貢献する可能性があります。二酸化チタンを含む塗料の高い反射率は、それがかなりの量の日光を反映し、建物によって吸収される熱の量を減らすことができることを意味します。これにより、夏の数ヶ月の冷却コストが削減される可能性があります。エネルギー効率の高い建物に関する研究では、二酸化チタンを含む塗料で塗装された外壁のある建物の冷却コストは、通常の塗料を備えた建物の建物よりも約10％低いことがわかりました。これは、コスト削減の面で建物の所有者に利益をもたらすだけでなく、冷却に必要なエネルギー消費を減らすことにより、環境にプラスの影響を与えます。
結論として、塗料で二酸化チタンを使用すると、多くの利点があります。不透明度とカバレッジの向上から、色の明るさと活気の改善、UV耐性と耐久性を提供し、長期的には費用対効果が高いこと、さらには環境への影響があるとさえ、二酸化チタンは塗料業界の貴重な成分であることが証明されています。メーカーは、消費者の多様なニーズを満たす高品質の塗料を生産するためのユニークな特性から利益を得ることができますが、消費者は長持ちし、活気があり、エネルギー効率の良い塗装表面の美的で実用的な利点を享受できます。研究と技術が進歩し続けるにつれて、塗料中の二酸化チタンの用途と利点は、拡大と進化のみを続ける可能性があります。
