Диоксид титана: важнейший ингредиент для производства сверхстойких покрытий на современном рынке, в условиях высокой конкуренции
Производители красок и разработчики рецептур, создающие высокостойкие покрытия для промышленного применения, сегодня испытывают сильнейшее давление со стороны конкурентов.
С одной стороны, их клиентам требуются высококачественные покрытия, обеспечивающие максимальную защиту от суровых погодных условий, которые встречаются всё чаще, например, от резкого перепада температур, активного ультрафиолетового излучения и других суровых условий. В то же время, многие критически важные области применения также требуют большей эффективности за счет более долговечных и износоустойчивых покрытий, которые увеличивают срок службы изделия до повторного нанесения покрытия и сокращают материальные и трудовые затраты.
Эти проблемы усугубляются тем фактом, что разработчики рецептур одновременно должны помочь компаниям найти способы достижения амбициозных целей в области экологически безопасного и рассчитанного на долгосрочную перспективу социально-экономического развития. После того, как Европарламент и страны-члены ЕС приняли нормы безопасности и установили жесткие сроки для сокращения выбросов углерода, во всех секторах экономики, включая строительство, транспорт и производство, прошла волна мероприятий и инноваций, призванных найти новые способы достижения сокращения выбросов углекислого газа к 2050 году. Эти обстоятельства подчеркивают важность применения высокостойких покрытий, которые могут лучше защитить имущество компании, продлить срок службы, снизить затраты на техническое обслуживание и создать усовершенствования, ведущие к более экологически безопасным решениям.
Разработчикам красок нужны сверхстойкие покрытия, которые помогут их клиентам достичь целей по стоимости, качеству и экологичности в наиболее требовательных и критических областях применения. Важно, чтобы разработчики должным образом оценивали степень синергии, при которой все ингредиенты работают вместе для достижения оптимального уровня качества краски. Таким образом, полное понимание роли диоксида титана (TiO2) и его влияния на другие ключевые ингредиенты сверхстойких покрытий имеет важное значение для удовлетворения этих растущих потребностей клиентов. Понимая это, разработчики рецептур смогут избежать типовых ошибок, которые могут отразиться на качестве их продуктов, и быть уверены, что их продукция обладает высочайшим уровнем надежности, что ведет к повышению производительности, долговечности и душевному спокойствию.
Комплексная природа износостойкости
Создать рецептуру очень стойкой краски совсем не просто. Одним из секретов достижения превосходной износостойкости является химический состав связующего; при этом большое значение имеют виды связующих, обладающих превосходной устойчивостью к атмосферным воздействиям и отличными эксплуатационными характеристиками. Хотя это совсем не новость для разработчиков рецептур, но многие недооценивают, насколько эффективность этого важного и дорогостоящего ингредиента может быть снижена без правильного выбора других ингредиентов, таких как диоксид титана (TiO2).
Диоксид титана (TiO2) является вторым (после связующего) по важности компонентом, который влияет на качество износостойкости покрытия. Диоксид титана (TiO2) оказывает два противоположных эффекта на стойкость краски, оба они связаны с его очень высокой эффективностью поглощения УФ-излучения.
Первый эффект связан с тем, что происходит, когда связующее подвергается воздействию высокой энергии ультрафиолетового излучения. Большинство связующих подвергается деструкции из-за поглощения фотонов ультрафиолетового света. Эти фотоны обладают достаточной энергией, чтобы разорвать химические связи в связующем и вызвать изменения как во внешнем виде, так и физических характеристик (например, отслаивание). Один из вариантов, которым пользуются разработчики рецептур, чтобы уменьшить ущерб от ультрафиолетового излучения, – добавление в краску поглотителя ультрафиолетового света. Недостатком может стать высокая стоимость этих материалов, поэтому их добавляют в краски настолько, насколько позволяет бюджет.
К счастью, диоксид титана (TiO2) также поглощает УФ-излучение и фактически является настолько сильным поглотителем, что практически все ультрафиолетовое излучение от солнечного света выводится после столкновения с единственной частицей диоксида титана (TiO2) размером в 0,25 микрон. Она обеспечивает защиту находящихся рядом с ней молекул связующего от ультрафиолетового излучения. Способность диоксида титана (TiO2) защищать краски в первую очередь определяется тем, насколько хорошо он диспергируется в пленке, при этом хорошая диспергируемость обеспечивает более высокую стойкость краски. Поэтому для получения износоустойчивых красок разработчики рецептур должны сотрудничать с производителем диоксида титана (TiO2), выпускающим пигмент, который легко и полностью диспергируется.
Второй аспект влияния диоксида титана (TiO2) на износостойкость связан с тем, что происходит после того, как частица диоксида титана (TiO2) поглощает фотон УФ-излучения. Поскольку энергия должна быть сохранена, энергия УФ-фотона должна быть преобразована в другую форму энергии. В подавляющем большинстве случаев поглощения УФ-излучения, энергия, которую поглощает диоксид титана (TiO2), превращается в тепло, и пленка нагревается. Однако энергия ультрафиолетового света иногда превращается в химическую энергию в виде химических радикалов. Эти радикалы образуются на поверхности диоксида титана (TiO2), при этом они достаточно подвижны, чтобы перемещаться по направлению к молекулам связующего, где они инициируют серию реакций деструкции, которые, в конечном итоге, приводят к разрушению пленки.
К счастью, скорость, с которой радикалы образуются и атакуют связующее, не одинакова для всех марок диоксида титана (TiO2). Сверхстойкие марки диоксида титана имеют на своей поверхности слой диоксида кремния, который отдельно или в сочетании с другими материалами предотвращает образование этих радикалов. Этот слой диоксида кремния наносится производителем диоксида титана (TiO2) в процессе производства пигмента. Тот факт, что разные марки диоксида титана (TiO2) имеют разную скорость образования радикалов, отражается на маркировке марок диоксида титана (TiO2) и разделении их на «недолговечные», «долговечные» или «сверхстойкие». Обратите внимание, что эти обозначения не относятся к самому пигменту – диоксид титана (TiO2) сам по себе является термодинамически стабильным – а скорее к тому влиянию, которое марка диоксида титана (TiO2) оказывает на долговечность пленки.
Как разработчики рецептур красок могут выбрать правильный сверхстойкий пигмент
Поскольку потребители и регулирующие органы предъявляют всё больше требований к архитектурным краскам, которые они применяют, производители пигментов ответили тем же. Долговечные пигменты предлагаются в двух категориях. В первую входит более традиционная марка, такая как Ti-Pure™ R-960, производства компании «Кемурс» (Chemours), которая обеспечивает надежную и стабильную эксплуатацию на протяжении более 50 лет. Долговечность покрытий на основе традиционных марок достигается за счет значительного замедления скорости образования радикалов. Составители рецептур красок обычно хорошо знакомы с этой маркой и показателями устойчивости, которые она обеспечивает покрытию.
Вторая категория сверхстойких пигментов – это более современные марки, такая как Ti-Pure™ TS-6200, производства компании «Кемурс» (Chemours), которые, помимо замедления скорости образования радикалов, также несут в себе дополнительные преимущества более легкой и более полной диспергируемости. Как уже упоминалось выше, хорошо диспергированные частицы диоксида титана (TiO2) обеспечивают наилучшую защиту связующего от разрушающего действия УФ-излучения.
Эта двойная стратегия – лучшая диспергируемость и более низкая скорость образования радикалов – обеспечивает более высокий уровень стойкости покрытия, особенно в отношении сохранения блеска. Такие марки также обладают преимуществом, что они быстрее и легче перерабатываются, поскольку они разработаны таким образом, чтобы легко и полностью диспергироваться. В целом, более современные сверхпрочные марки диоксида титана (TiO2) получают широкое распространение в отрасли. Это особенно актуально для применений, требующих сохранения блеска, поскольку при прочих равных условиях хорошо диспергированные частицы диоксида титана (TiO2) имеют более высокий блеск (и сохранение блеска), чем плохо диспергированные частицы.
При поиске покрытия, которое может обеспечить все преимущества, описанные выше, разработчики рецептур могут выбирать ингредиенты при разработке нового сверхстойкого покрытия или модификации старого. Первый выбор – это правильный выбор связующего, а в сверхстойких красках должно использоваться очень прочное связующее. Поскольку такие связующие, как правило, имеют относительно высокую стоимость по сравнению с их аналогами с низкой стойкостью, важно, чтобы разработчик рецептур выбирал другие ингредиенты таким образом, чтобы максимально использовать физико-механические свойства и ценность связующего. Выбор подходящей сверхстойкой марки диоксида титана (TiO2) становится важным аспектом такого решения, и в этом отношении разработчики рецептур имеют возможность использовать знакомые традиционные марки диоксида титана (TiO2) или новые, более совершенные марки диоксида титана (TiO2), сочетающие в себе низкие скорости образования радикалов и высокую степень диспергируемости.
Высокая стойкость покрытий и путь к более экологически безопасным решениям
Клиенты все чаще обращаются к разработчикам красок за продукцией, которая поможет им достичь своих целей в области экологически безопасного и перспективного социально-экономического развития. Один из вариантов – производить более эффективные и долговечные продукты, требующие меньше материала для достижения максимальных результатов и максимального охвата, а также увеличивать срок службы применения, тем самым в долгосрочной перспективе сокращая затраты на техническое обслуживание.
Будь то давление со стороны регулирующих органов, клиентов или состояния окружающей среды, спрос на сверхстойкие покрытия продолжает расти. Когда Вы осознаете, насколько важен Ваш выбор марки диоксида титана (TiO2) для качественного производственного процесса и эксплуатационных качеств рецептуры, это поможет Вам извлечь максимальную пользу из продукта.
Использование системного подхода для дости жения оптимальных результатов
Приобретение высокостойких покрытий – сложный процесс, требующий пристального внимания к материалам и процессам, используемым при производстве красок. Для этого необходим системный подход – все компоненты краски должны быть оптимизированы. Стоит разработчику сэкономить на чем- то, и он рискует получить продукт низкого качества, потратив время, деньги и энергию.
Возможно, наиболее важным компонентом этого системного подхода является выбор правильного поставщика диоксида титана (TiO2). Его технический опыт и готовность к сотрудничеству настолько же важны, как и сами материалы. Очень важно сотрудничать с поставщиком диоксида титана (TiO2), который может удовлетворить Ваши конкретные потребности в разработке рецептур и обеспечить эксплуатационную эффективность, которая соответствует ожиданиям клиентов и применений, при разработке краски с оптимальной производственной эффективностью.
Правильный партнер также должен иметь возможность поставлять диоксид титана (TiO2) самого высокого качества. Компания «Кемурс» (Chemours) занимается этим уже почти столетие. С нашей мощной командой технических экспертов мы стояли во главе почти каждой инновационной разработки диоксида титана (TiO2) с момента возникновения этого рынка. Мы по-прежнему продолжаем применять проверенный научный подход и уделяем пристальное внимание каждому проекту, работаем в тесном сотрудничестве с нашими клиентами, что позволяет нам решать постоянно меняющийся набор задач и удовлетворять постоянно меняющийся набор требований клиентов. В наши дни, в нынешних условиях ведения бизнеса и нормативных требований, разработчикам рецептур и производителям красок необходимо использовать все преимущества и доступ к серьезным научным данным, которые помогут им оставаться впереди всех. Мы рады быть с ними на каждом этапе этого пути.
Майк Диболд, технический сотрудник компании «Кемурс» (Chemours), и Стивен Де Бакер, менеджер по инновациям в регионе Европа, Ближний Восток и Африка, компания «Кемурс» (Chemours)
ООО «Кемур Кемикалс Рус»
+7 (495) 797 37 51
www.chemours.com
