塗料用二酸化チタン: なぜ TiO₂ が塗料配合の主要原料なのか?

長年にわたって塗料の配合を扱ったり、コーティングの原材料を調達したりしてきた人は、興味深いことに気づいたかもしれません。

多くの原材料の価格や性能は必ずしも最終コーティングに直ちに影響を与えるわけではありませんが、二酸化チタン (TiO₂) は多くの場合異なります。

それは製剤中の最大の成分ではないかもしれませんが、次のことに顕著な影響を与えます。白色度、隠蔽力、色彩性能、耐候性、全体的な外観.

特に白色塗料、明るい色の塗料、建築用塗料、工業用塗料、高級粉体塗料では、二酸化チタンは通常、最も重要な白色顔料の 1 つです。{0}

しかし、実際の製品では、二酸化チタンは単に「白ければ白いほど良い」というわけではありません。また、最安値の製品が必ずしも最も経済的な選択肢であるとも限りません。-

本当に重要なのは、TiO₂ ができるかどうかです。コーティングシステム内で適切に分散し、十分な隠蔽力を提供し、必要な耐候性とコスト目標を満たします。.

これが理由です塗料中の二酸化チタン は、コーティング配合者や原材料購入チームにとって依然として重要なトピックです。

簡単に言えば、二酸化チタンは主に次の目的で使用されます。高性能白色顔料-.

最も重要な利点の 1 つは、高い屈折率により可視光を効果的に散乱できることです。これにより、コーティングに明るい白色の外観が与えられ、隠蔽力が向上します。

「この白いペイントは十分に白く見えますか?」などの質問に対する答えはそのためです。 「基板をきちんとカバーできますか？」多くの場合、使用される二酸化チタンの品質と性能に密接に関係しています。

二酸化チタンは、白色塗料に加えて、淡色の塗料にも広く使用されています。{0}}

一般的なアプリケーションには次のものがあります。

• 建築用塗料
• 内外壁塗装
• 工業用塗料
• 粉体塗装
• 自動車用コーティング
• 木材コーティング
• 保護コーティング
• プラスチックコーティング
• インクおよびその他の表面コーティング

したがって、二酸化チタンを購入する際には、純度だけを尋ねるのは十分ではありません。最終的なアプリケーション環境も考慮する必要があります。

塗料メーカーにとって、隠蔽力は非常に実用的な性能要素です。

白い壁のペイントでは隠ぺい力が不十分だとします。元の下地の色を完全にカバーするには、アプリケーターでさらにコートを塗布する必要がある場合があります。

つまり、塗料の消費量、労力、塗装時間が長くなります。

高品質の二酸化チタンは、その強力な光散乱能力によりコーティングの不透明度を向上させます。-

特に白色および明るい色のコーティングでは、良質な TiO₂ が次のバランスを改善するのに役立ちます。{0}

白色度+不透明度+着色力

ただし、見落とされがちな重要な点があります。

隠ぺい力は二酸化チタンの添加量だけで決まるわけではありません。

粒子サイズ、粒子サイズ分布、分散、表面処理、およびコーティング全体の配合はすべて、最終的な隠蔽性能に影響を与える可能性があります。

したがって、分散の問題を解決せずに単に TiO2 の配合量を増やすだけでは、不透明度の比例的な改善が得られずにコストが増加する可能性があります。

これは、TiO₂ を調達する際に最もよくある質問の 1 つです。

コーティング業界で一般的に使用される 2 つの主な結晶形は次のとおりです。

ルチル二酸化チタン

そして

アナターゼ二酸化チタン.

どちらも化学的にはTiO₂ですが、結晶構造が異なるため、実用的な性能が異なります。

ルチル二酸化チタン

ルチルは一般に屈折率が高いため、隠蔽力と光学特性の点で優れた性能を発揮します。

また、通常は耐候性も優れているため、屋外の建築用コーティング、工業用コーティング、および長期間屋外条件にさらされるその他の用途に一般的に選択されています。

アナターゼ二酸化チタン

アナターゼは良好な白色度を提供し、特定の用途ではコスト上の利点をもたらす可能性があります。これは、一部の内装用塗料、コスト重視のコーティング、および高い耐候性が主な要件ではないその他の用途でも引き続き関連性があります。-

したがって、「ルチルは常にアナターゼよりも優れている」と言うのは単純すぎます。

より正確に見る方法は次のとおりです。

用途に応じて、異なるグレードの TiO₂ が必要になります。

製品が長期間屋外にさらされることを目的としている場合は、通常、耐候性を主に考慮する必要があります。{0}コーティングが主に屋内使用であり、コストが重視される場合は、アナターゼが依然として合理的な選択肢となる可能性があります。

二酸化チタンを購入する場合、多くのコーティング会社は次のような質問に重点を置いています。

「白さはどれくらいですか？」

「TiO₂含有量はどのくらいですか?」

「値段はいくらですか？」

しかし、製品が実際の生産に入ると、別の問題が発生することがよくあります。

このバッチが前のバッチほど分散しないのはなぜですか?

二酸化チタン粒子が凝集すると、以下に影響を与える可能性があります。

• 白さ
• 隠蔽力
• 光沢
• レベリング
• 保存安定性
• 最終的なコーティングの外観

そこで、実用化に向けて、塗料中の二酸化チタン、分散性能は非常に重要です。

優れた二酸化チタン製品は、適切な粒子サイズを備えているだけでなく、適切な表面処理と特定の樹脂系との良好な相溶性も備えている必要があります。

これは、水性塗料、-水系塗料、-特定の高性能工業用塗料では特に重要です。

市場に出回っているコーティング グレードの二酸化チタン製品の多くは、表面処理が施されています。{0}

一般的な表面処理システムには、アルミニウムやシリコンなどの材料をベースとした無機処理と、特定の用途向けに設計された有機処理が含まれます。

主な目的の 1 つは、コーティング システムの TiO₂ 性能を向上させることであり、これには以下が含まれます。

• 分散
• 濡れ
• 安定性
• 耐候性
• 樹脂との相溶性

用途に応じて、表面処理の要件も異なります。-

たとえば、屋外の建築用コーティングでは耐候性がより重視される場合がありますが、特定の工業用コーティングでは分散、光沢、および処理性能がより重視される場合があります。

したがって、すべてルチル二酸化チタンと表示されている製品であっても、実際の配合では性能が異なる場合があります。

塗膜が太陽光、雨、温度変化などの屋外条件に長期間さらされる場合、耐候性が特に重要になります。

紫外線はコーティング膜に継続的に影響を及ぼし、最終的には色の変化、チョーキング、光沢の損失などの問題を引き起こす可能性があります。

このため、建築用外装コーティング、工業用保護コーティング、自動車用コーティング、およびその他のエンジニアリングコーティングでは、二酸化チタンの耐候性性能に細心の注意を払うことがよくあります。

ルチル二酸化チタンは結晶構造がより安定しているため、屋外での長期間の耐久性が必要なコーティング システムには、一般的にアナターゼよりも適しています。-

もちろん、コーティングの全体的な耐候性は TiO2 だけで決まるわけではありません。

樹脂、添加剤、顔料系、膜厚、塗布条件、実際の環境がすべて最終結果に影響します。

したがって、TiO2 を調達する場合は、単一の仕様に焦点を当てるのではなく、完全な配合の一部として顔料を評価する方が良いでしょう。

単純な質問のように聞こえるかもしれませんが、これはよくある定式化の罠です。

次のように推測する人もいます。

「TiO₂は白色度と隠ぺい力を向上させるので、もっと添加する方が良いはずです。」

実際には、必ずしもそうではありません。

二酸化チタンが一定の濃度に達すると、それ以上増加しても隠蔽力が比例的に向上しない可能性があります。

理由の 1 つは、顔料濃度が増加するにつれて顔料粒子間の間隔と相互作用が変化し、最終的に光散乱効率が低下する可能性があることです。

同時に、二酸化チタンは塗料配合物の原材料コストのかなりの部分を占めることがよくあります。

したがって、策定者は通常、次のことに重点を置きます。

適切な TiO₂ 配合量で必要な不透明度と白色度を達成するにはどうすればよいでしょうか?

このため、分散技術と顔料の体積濃度が塗料の配合において重要な考慮事項となります。

二酸化チタンには非常に幅広い用途があります。

建築用コーティング

これは主要な応用分野の 1 つです。

屋内外の白壁塗装には TiO₂ を使用する場合があります。

外装コーティングは一般に、耐候性と長期的な色の安定性をより重視します。{0}}

工業用コーティング

二酸化チタンは、産業用機器、鉄鋼構造物、機械、およびさまざまな金属表面のコーティングにも一般的に使用されています。

これらの用途では、メーカーは色や隠蔽力と耐食性、耐候性、機械的性能のバランスを取る必要がある場合があります。

粉体塗装

白および明るい色の粉体塗装では、二酸化チタンは強い白色度と隠ぺい力を提供します。{0}

粉体塗装配合物内でのその分散も、最終的な塗装の外観に影響を与える可能性があります。

自動車用コーティング

自動車用コーティングには、高レベルの色の一貫性、光沢、耐候性が要求されるため、TiO₂ の品質とバッチの一貫性が特に重要になります。

木材および家具のコーティング

白木の塗料、家具の塗料、その他の装飾塗料にも、配合要件に従って二酸化チタンが使用される場合があります。

探しているなら塗料用二酸化チタン, 価格表のみに基づいてサプライヤーを比較しないでください。

少なくとも、次の要素を検討する価値があります。

二酸化チタン含有量

これは基本的な仕様ですが、重要なのはそれだけではありません。

結晶形態

ルチルかアナターゼかを確認し、最終用途に適合するか判断してください。

白さ

これはコーティングの外観に直接影響します。

隠蔽力

これは、白や明るい色の塗料の場合に特に重要です。{0}}

着色力

カラー マッチング システムでは、着色の強さも重要です。{0}

粒子サイズと粒子サイズ分布

適切な粒子サイズは、光学性能と分散に貢献します。

表面処理

表面処理の違いは、分散性、耐候性、樹脂との相溶性に影響を与える可能性があります。

分散

可能な限り、理論上の仕様のみに依存するのではなく、実際の配合試験を通じて分散を評価してください。

バッチの一貫性

長期にわたる一括購入の場合、多くの場合、単一注文の最低価格よりもバッチ間の一貫性が重要です。{1}{2}

塗料メーカーにとって、これは非常に現実的な考慮事項です。

サプライヤー A が二酸化チタンを低価格で提供しているが、その製品はより高い添加量が必要であり、分散性も劣っていると仮定します。メーカーは最終的にはさらに分散剤や配合の調整が必要になる可能性があります。

サプライヤー B は、より高価な TiO₂ を提供する可能性がありますが、その優れた隠蔽力と分散により、負荷が低くなり、より安定した生産が可能になります。{0}

では、実際にはどちらが安いのでしょうか？

TiO₂ の 1 トンあたりの価格を単純に比較するだけでは、それに答えることはできません。

より実用的な計算は次のとおりです。

TiO₂ 価格 × 実際の投与量 + 分散および処理コスト + 最終製品の性能に関連する全体的な配合コスト。

これにより、コーティング グレードの二酸化チタンのサプライヤーを比較するための、より現実的な基礎が得られます。{0}

結論

実際のコーティング業界の観点から見ると、二酸化チタンの価値は単に「塗料を白くする」ことをはるかに超えています。{0}

コーティングに影響を与える可能性があります隠蔽力、白色度、発色性、分散性、耐候性、仕上がり外観.

コーティング製品が異なれば、TiO₂ 要件も大きく異なります。

内壁ペイントでは、白​​さ、不透明度、コストが重視される場合があります。建築用の外装塗装では通常、耐候性がより重視されます。工業用コーティングでは、分散、安定性、長期的な性能が優先される場合があります。-

したがって、二酸化チタンを選択する際の最良の質問は、単に次のようなものではありません。

「どの TiO₂ が一番白いですか?」

もっと良い質問は次のとおりです。

「私の塗料配合に最も適した TiO₂ はどれですか?」

これは評価する際の最も重要な考慮事項の 1 つです塗料中の二酸化チタン.

塗料メーカーにとって、真に適切な TiO₂ 製品は、以下の実際的なバランスを提供する必要があります。性能、加工安定性、配合コスト.

コーティング グレードの二酸化チタンを調達する場合は、大量注文する前に小規模な配合テストを実施することをお勧めします。{0}通常、実際の樹脂と配合システムの異なるグレードを比較することは、仕様と価格だけを比較するよりもはるかに信頼性が高くなります。