Nu toți candidații pentru înlocuirea TiO2 sunt capabili să producă alb pur, dar nici cei care au o albă bună nu pot concura cu TiO2 în zona de opacitate sau capacitate de acoperire. Opacitatea sau capacitatea colorantului de a împrăștia lumina este legată de doi parametri. Primul este indicele de refracție (R.I.). In clasele rutil de TiO2, care sunt fabricate cu ajutorul tehnologiei de clorură, cea mai mare printre pigmenți albi indicele de refracție R.l. (2.75).
Cu toate acestea, după cum a remarcat Peter Krinsky, manager de marketing în domeniul materialelor plastice, la Millennium Inorganic Chemicals, opacitatea este de asemenea afectată de dimensiunea particulelor și distribuția dimensiunilor particulelor. El spune că mărimea optimă a particulelor capabilă să împrăștie lumina este jumătate din lungimea undei luminoase a părții vizibile a spectrului sau de aproximativ 0,2 microni. Aceasta este valoarea medie a mărimii particulelor coloranților cu TiO2, care sunt utilizați în industria plasticului. În plus, progresele în controlul dimensiunii particulelor au făcut posibilă obținerea unei distribuții foarte mici a dimensiunilor particulelor pentru ultimele grade de colorant rutil.
Una dintre problemele pe care experții au pentru coloranti pentru mase plastice nu există un consens, este întrebarea cum să descrie mecanismul de conținut maxim de TiO2. Bill Kearns, specialist tehnic de la M.A. Hanna Color este reprezentantul uneia dintre școlile de gândire, a căror opinie se reduce la faptul că, așa cum spune el, TiO2 poate fi un material de umplutură prin separarea particulelor tipice de coloranți de 0,2 microni de particule mai mari de materiale mai puțin costisitoare. Este raportat că această abordare „distanța ei înșiși“ a fost eficace atunci când se lucrează cu acoperiri, dar în domeniul maselor plastice este o chestiune de dispută. Diferența decisivă aici, evident, este că, în cazul acoperirilor subțiri, fracția de volum a colorantului TiO2 poate depăși 50%, iar în materiale plastice această valoare este mult mai mică.
Victor Mimo, vicepreședinte tehnic al companiei Ampacet Corp. constată că într-un concentrat alb care conține 50% în greutate TiO2, fracția de volum a colorantului este de numai 12-14%. "Cu astfel de fracții de volum mici, particulele de TiO2 sunt deja separate unul de celălalt, astfel încât distanțierele nu pot crește opacitatea și nu o pot afecta".
Această viziune este susținută de Bill Lashuey, managerul de servicii sanitare din Millennium. „Datorită concentrației scăzute finală de 2-4% în greutate, cu crearea multor aplicatii de film, adăugarea unei cantități suficiente de material de umplutură pentru a distanțării fizic deja particule de TiO2 larg dispersate afectează în mod negativ proprietățile fizice ale filmului și crește costul acestuia.“ El adaugă faptul că materialele de umplere pot avea un efect mai pozitiv atunci când sunt utilizate în folii mai grele și în piesele turnate, unde opacitatea crește datorită grosimii produsului.
Cel mai mare interes pentru umpluturi de TiO2 este centrat în jurul carbonatul de calciu fin divizat și argile caolin calcinate datorită prețului lor scăzut, care este mai mică cu 60-90% decât prețul de TiO2 (vezi. Tabelul 1). Jack Goldhammer, vicepreședinte de vânzări pentru furnizorul de materiale anorganice Omya Inc. spune că o prescurtată tipică de film alb de 45% TiO2, 30% carbonat de calciu și 25% poliolefină poate economisi 15%. El observă că majoritatea consumatorilor folosesc peste grade fin măcinate de carbonat de calciu cu o dimensiune medie a particulelor de 0,5-1,0 microni. Timbrele cu măcinare mai groasă pot costa chiar mai puțin, dar pot avea un efect negativ asupra proprietăților filmului.
Engelhard Corp. a făcut o treabă excelentă de a evalua două dintre argilele speciale folosite ca agenți de umplere a TiO2 în concentratele de coloranți. ASP 170 este o caolină apoasă fin dispersată (0,4 microni), despre care se spune că asigură distanțarea eficientă a particulelor de TiO2 pentru a menține culoarea și opacitatea excelente. Ultrex 96 este un caolin special calcinat, cu o dimensiune medie a particulelor de 0,9 microni. Este raportat că această marcă are cea mai mare strălucire (luminozitatea a 96 GE) dintre toate materialele de umplutură pe bază de caolin. Aceste două vopsele costă aproximativ 20% și, respectiv, 40% mai mult TiO2.
Rezultate interesante s-au obținut atunci când aceste coloranți au fost evaluate ca o înlocuire parțială în concentrate tipice de 50% -TiO2 alb de LLDPE. Atunci când se utilizează în piesele turnate prin injecție, înlocuirea a 10% TiO2 Ultrex 96 permite menținerea atât a culorii cât și a opacității (Tabelul 2). Chiar și cu o înlocuire de 20%, se obține o culoare foarte bună, cu o ușoară scădere a opacității. ASP 170 asigură o bună colorare la concentrații scăzute de substituție (5%), dar nu dă la fel de multă opacitate ca Ultrex 96.
În domeniul producției de film de extrudare prin suflare, de la 5% până la 10% din substituția TiO2, ASP 170 permite menținerea culorii și opacității egale cu cea la concentrația completă de TiO2. La o substituție de 20%, filmul rezultat are o culoare excelentă și doar o ușoară scădere a opacității.
Engelhard relatează, de asemenea, că Ultrex 96 poate înlocui până la 20% din TiO2 7 kilograme pe oră, care se utilizează la fabricarea căptușelii din PVC alb. Este raportat că albitatea inițială este aceeași sau chiar puțin mai bună decât utilizarea TiO2 pură. Initial TiO2 date galbenului este o probă de control, la un grad de substituție de 10%, în timp ce și accelerată, și un test real de rezistență la condițiile atmosferice indică faptul că Ultrex 96 la 10% substituție oferă performanțe mai bune decât TiO2 proba de control.
David Skelhorn, materiale anorganice furnizor CTO ECC International, cu toate acestea, avertizează, susținând că creatorii formulărilor trebuie amintit că „caolin argilă și carbonat de calciu nu asigură gradul de stabilitate la razele UV, care prin natura are un TiO2“.
Diferite grade de TiO2
Nu toate gradele TiO2 sunt aceleași. În rutilul TiO2, indicele de refracție este de 2,75, comparativ cu 2,55 anataza TiO2, care este produs folosind o tehnologie mai veche de sulfat. Deși anataza este de obicei puțin mai ieftină decât cea a rutilului, este cu aproximativ 20% mai puțin eficientă pentru a conferi opacitate plasticului.
Nu se recomandă amestecarea brandurilor de rutil și anatază TiO2 pentru a reduce costurile. Potrivit lui John Prichard, managerul de materiale plastice de la DuPont. în plus față de reducerea anatasei de opacitate poate crea și probleme cu colorarea. Dar, de asemenea, constată că, pe de altă parte, anataza TiO2 este cu adevărat necesară în anumite formulări. De exemplu, brandurile anatase nu suprimă agenții fluorescenți de albire atât de puternic ca mărcile de rutilă. Un alt exemplu de utilizare a coloranților de anatază este amestecul principal de poliolefine pentru acoperirile de extrudare din peliculă.
Utilizarea clase mai ieftine de rutil TiO2 „spectru larg“, care nu sunt pur albe, TiO2 este, de asemenea, o variantă de substituție parțială. Acest produs este importat din Ucraina prin KT Export / Import. Acesta este numit Titan 2. Acest grad de 0,3 microni este estimat de unii furnizori de coloranți masterbatch și destinatari. Prețul pieței este de 78-82 de euro pe kilogram. KT se spune că este capabil să asigure o albă bună și o opacitate acceptabilă atunci când este substituită într-o rețetă de 15% (sau mai mult pentru aplicații în care aceste proprietăți nu sunt critice) de TiO2 standard.
O altă "TiO2 alternativă" este rutilul sintetic TiO2 de la Hitox Corp. Culoarea Hitox a pielii de bivoli are particule puțin mai mari și mai puțin obișnuite decât TiT2 tipic rutil. Costul este de 68 de kilograme și poate înlocui până la 45% din TiO2 standard în produsele care necesită opacitate, dar care nu ar trebui să fie pur alb.
Mai mulți candidați albi
Sulfatul de bariu este folosit într-o oarecare măsură ca umplutură de TiO2, deoarece diferența de preț nu oferă astfel de avantaje ca atunci când se utilizează caolin și carbonat de calciu. J.M. Huber a introdus un nou sulfat de bariu cu tratament de suprafață, care este raportat că oferă performanțe bune atunci când TiO2 este înlocuit cu până la 50%. Acest material se numește Huberbrite Interlok, fiind utilizat de unul dintre producătorii de extrudare din PVC pentru a înlocui toate tipurile de TiO2 în rețeta sa. Produsul are o dimensiune medie a particulelor de 1,0 microni și este promisă și pentru aplicațiile cu poliolefine.
Alte alternative de coloranți albe includ litiopona (rezultatul coprecipitării sulfatului de bariu și a oxidului de zinc) și oxidul de zinc de clasa tehnică. Lithopone nu este utilizat pe scară largă în SUA, deoarece tinde să reacționeze cu anumite mărci de TiO2, ducând la mirosuri toxice. Oxidul de zinc a fost folosit anterior în perioadele de deficit de TiO2, dar utilizarea acestuia a fost semnificativ limitată de degradarea plasticului, cum ar fi polipropilena.
Ce spun constructorii
Umplerea de TiO2 nu poate fi numită o practică nouă și, deși puțini consumatori de coloranți recunosc cu ușurință, toți o fac, sau cel puțin așa spun furnizorii. Unii producători compuși sunt precași și nu vorbesc deschis despre umplerea TiO2, deoarece se tem că dacă clienții știu despre asta, ei pot cere o reducere a prețului.
Desi au precautie indică informații despre excipienții TiO2, pe care le pot utiliza, principalii producători de colorant concentrate, cum ar fi AMPACET, o divizie Div.kompanii Superconcentrate Clariant, M.A. Hanna Color, Teknor Color și WedTech indică faptul că întotdeauna tind să găsească alternative mai bune, mai ales dacă dau o opacitate moderată.
Kirns of M.A. Hanna Color a spus caolin calcinat micronizat special, cu o dimensiune a particulei de 0,9 microni poate înlocui în mod obișnuit concentrația de TiO2 de 15%, menținând în același timp o luminozitate acceptabilă (96% luminozitate GE) și doar o ușoară opacitate scădere. El observă că sulfatul de bariu fin divizat cu o dimensiune a particulei de 8,5 microni, poate fi folosit și cu aproape același grad de substituție de TiO2, dar va avea o luminozitate scăzută (93%) și costuri mai mari.
Mimo spune că în compania Ampacet Corp. umpluturile sunt considerate ca o modalitate de a reduce costurile prin minimizarea utilizării rășinii, mai degrabă decât a conținutului de TiO2. De exemplu, ca o alternativă la preamestec alb convențional de 50% TiO2 / 50% PE, AMPACET Company oferă un amestec conținând 50% TiO2, 25% carbonat de calciu și 25% PE. O altă formulare include 40% TiO2, 30% litopon și 30% rășină. Trecut spune că oferă în mod substanțial aceeași opacitate ca preamestecul de 50% TiO2, dar are un „alb mai blând și moale“, pentru că este mai puțin abraziv. Acești doi masterbatri sunt vânduți la un preț de aproximativ 7-12% sub prețul produsului standard de TiO2 50%. O altă modalitate de a obține mai mult pentru banii lor și de a salva pe costul rășinii este utilizarea unui concentrat umplut, de exemplu, 80% din TiO2, ca Consiliul de Administratie AMPACET Marketing Frank Ayenotti.
Rick Tizzard, director comercial WedTech, spune „umplut cu colorant alb, care este cel mai frecvent utilizat în producția de film, conține 50% TiO2, 20% carbonat de calciu și 30% din rășina substrat“. Varianta WedTech propusă, clasa 1022, este concepută pentru a produce pungi pentru bacanie și de obicei costă 1-2 ¢ pe kilogram mai puțin decât preamestecul standard cu 50% TiO2. Rick Tizzard observă că, deși prezența carbonatului de calciu face puțin pentru a spori opacitatea, acesta adaugă stabilitate la manșon atunci când face film extrudat suflat. Factorul compensator aici este faptul că, după cum spune el, umpluturile cu TiO2 adaugă densitate produsului finit, ceea ce poate compensa unele economii.
De asemenea, Wedtech a dezvoltat o nouă albă masterbatch, care folosește propria umplutură. Masterbatch WT-164 este proiectat să producă pachete de cravate albe și se crede că dă o bună opacitate. Compania recomandă ca o alternativă la preamestecul cu 50% -TiO2 pentru a avea o economie de aproximativ 2 ¢ per kilogram.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: