Wykład oparty o wyniki badań kilku rodzajów bieli tytanowej dostępnej na polskim rynku. Omówiono podstawowe różnice między przebadanymi bielami tytanowymi, ich wpływ na relację ceny do jakości wyrobu w odniesieniu do krycia, zdolności do rozjaśniania past pigmentowych oraz odporności na światło. Przedstawiono również oznaczone różnice w dyspergowalności bieli tytanowych i wynikających z tej właściwości możliwości sterowania wydajnością produkcji i kosztu wytworzenia wyrobów. Zwrócono szczególną uwagę na konieczne zmiany zapotrzebowania dyspergatorów w recepturach.

ABSTRAKT.

Wykład oparty o wyniki badań kilku rodzajów bieli tytanowej dostępnej na polskim rynku.
Omówiono podstawowe różnice między przebadanymi bielami tytanowymi, ich wpływ na relację ceny do jakości wyrobu w odniesieniu do krycia, zdolności do rozjaśniania past pigmentowych oraz odporności na światło. Przedstawiono również oznaczone różnice w dyspergowalności bieli tytanowych i wynikających z tej właściwości możliwości sterowania wydajnością produkcji i kosztu wytworzenia wyrobów. Zwrócono szczególną uwagę na konieczne zmiany zapotrzebowania dyspergatorów w recepturach.

ABSTRACT.

Titanium dioxide. But what? The lecture is based on the results of several types of titanium dioxide available on the Polish market. Discusses the fundamental differences between the titanium dioxide have been tested, and their effect on the relation of price to quality product in relation to opacity, the ability to brighten the pigment pastes and resistance to light. Also shows marked differences in dispersibility of titanium dioxide and arising out of the performance characteristics of the control possibilities of production and manufacturing cost. Special attention was paid to the.

Czytając referat oglądaj prezentację z pdf-u zamieszczonego na końcu artykułu.

Wstęp
Biel tytanowa jest najdroższym składnikiem farb i tynków dyspersyjnych. Jej ilość w recepturze w nadzwyczaj znaczący sposób wpływa na koszt wyrobu. Dlatego dokładne poznanie jej właściwości jest konieczne dla optymalnego stosowania w różnych układach. Bardzo ważne jest odpowiednie zdyspergowanie bieli tytanowej dla uzyskania jej pełnej efektywności działania. W niniejszym referacie zostały omówione wyniki badań pięciu bieli tytanowych rutylowych otrzymywanych metodą siarczanową oraz jednej rutylowej otrzymywaną metodą chlorkową. Porównano krycie, białość i zażółcenie, odporność powłok na światło, zdolność do rozjaśniania oraz zapotrzebowanie na dyspergatory.

Dyspergowanie
Powszechnie stosowane podmienianie w recepturach jednej bieli tytanowej przez drugą, zazwyczaj tańszą jest oczywiście możliwe. Musi być jednak poprzedzone odpowiednimi badaniami, które pokażą, czy rzeczywiście tania w zakupie biel tytanowa jest tania w danym układzie. Może się okazać, że aby uzyskać takie same właściwości powłoki na nowej bieli tytanowej trzeba zastosować jej więcej. Jeżeli biel tytanowa jest wysokiej jakości może być z kolei możliwość zastosowania mniejszej ilości przy tym samym kryciu, białości, itp. Niezwykle rzadko zwraca się uwagę na konieczność zmiany układu dyspergatorów przy zmianie bieli tytanowej. Procedura doboru dodatków dyspergująco- mostkujących musi być stosowana zawsze, gdy zmienia się ilość, rodzaj lub uziarnienie napełniaczy i pigmentów. Od prawidłowego doboru dyspergatorów i odpowiedniego zdyspergowania bieli tytanowej (również i napełniaczy) zależy jej efektywność działania. Niewłaściwie dobrane dyspergatory oraz niewłaściwy proces dyspergowania jest odpowiedzialny za słabe krycie, mimo zastosowania sporej ilości bieli w recepturze oraz za zmiany odcienia koloru w czasie mieszania (tzw. problem „rozwoju koloru”).

Prawidłowo zdyspergowana biel tytanowa może być oceniana pod kątem skuteczności działania oraz stanowi podstawę do przeprowadzenia analizy ekonomicznej jej stosowania. Podmiana bieli tytanowej skutkuje praktycznie zawsze zmianą ilości dyspergatorów zwanej przez Spektrochem zapotrzebowaniem na dyspergatory.Farby do badań
Przygotowano w laboratorium farby dyspersyjne w oparciu o dyspersję polimerową Axilat 8202MB (Momentive), napełniacz P-20 (Piotrowice) oraz biele tytanowe rutylowe: Tytanpol (Grupa Azoty Police): R- 001, R-003, R-211, R-213, Pretiox RGU (Precheza) oraz chlorkową TiPure R-706 (DuPont). Farby do badań posiadały SOP 85%, suchą pozostałość ±55% m/m, a udział bieli tytanowej wynosił 23% w SOP-ie.

Jako dyspergatory zastosowano: dyspergator I- stopnia Polifos (Luvena), dyspergator II-stopnia Tensol DDM (Tensis) – dodatek dyspergująco- mostkujący. Dobór dyspergatorów przeprowadzono autorską metodą opracowaną w Spektrochemie. Dodatkiem reologicznym był alkalizowany roztwór Natrosolu 250HBR (Ashland), jako biocydu użyto mieszany MIT/BIT Acticide MBS (Thor), zaś jako odpieniacza Romis 103 (Rowis System).

Metodyka badawcza
Farby przygotowano technologią Spektrochemu, pozostawiono na 3-5 dni, wymieszano i otrzymano powłoki do badań. Kondycjonowanie powłok 14 dni. Metodyka badawcza zastosowana do oceny farb:
- zapotrzebowanie na dyspergatory: autorska metoda badawcza Spektrochemu (udostępniana podczas szkoleń warsztatowych dla technologów);
–krycie jakościowe: PN-86/C-81536 metoda C (z modyfikacją Spektro;chemu);
–krycie ilościowe: autorska metoda badawcza Spektrochemu;
–wydajność przy pełnym kryciu: PN-EN ISO 6504-3:2008. Jako pełne krycie przyjęto współczynnik kontrastu 0,995;
–białość: PN-C-81914:1998 pkt. 3.5.5 (wzór Taubego);
–zażółcenie: PN-86/C-04404/16;
–odporność na działanie światła: autorska metoda badawcza Spektrochemu (prawidłowa metoda oznaczania odporności na światło, a nie promieniowanie UV, występujące na Ziemi w znikomym stopniu).Wyniki badań
W Tabeli 1 zestawiono zapotrzebowanie na dyspergatory, wyniki oznaczeń krycia ilościowego i jakościowego, wydajności przy pełnym kryciu, białość, zażółcenie oraz odporność na działanie światła.

Tabela 1. Wyniki badań farb z różnymi bielami tytanowymi


Z Tabeli 1 wynika, że najlepsze krycie ilościowe (najniższe zużycie) i jednocześnie najlepszą wydajność podczas malowania do pełnego pokrycia podłoża posiada farba sporządzona na bieli tytanowej Tytanpol R-211. Powłoka z tej farby posiada jednak najwyższy stopień zażółcenia zarówno przed jak i po działaniu światła.Najniższe krycie uzyskano przy farbie z bielą chlorkową TiPure R-706. Powłoki tej farby posiadają jednak najniższe zażółcenie i najwyższą białość. Powłoki pozostałych farb posiadają białość i zażółcenie na podobnym poziomie, poza farbą na bieli Tytanpol R-213, która posiada nieco niższe zażółcenie i wyższą białość od pozostałych.

Najniższe zużycie dyspergatorów (w stosunku do farby bazowej na bieli Tytanpol R-001) wykazują farby sporządzone na bielach tytanowych Tytanpol R-003 i TiPure R-706 (obniżenie ilości dyspergatora II-stopnia o 66%) i Tytanpol R-213 oraz Pretiox RGU (obniżenie ilości dyspergatora II-stopnia o 33%).

Farby sporządzone na bielach tytanowych Tytanpol R-003 i Pretiox RGU wymagają również obniżenia o połowę ilości stosowanego Polifosu, co jest bardzo dużą zaletą. Polifos jako silny elektrolit powoduje koagulacje dyspersji polimerowych, zatem im jest go mniej w recepturze i farbie, tym lepiej dla stabilności wyrobu.

Farba sporządzona na bieli tytanowej Tytanpol R- 213 wymaga użycia dyspergatora II-stopnia o 33% więcej w stosunku do farby na bieli tytanowej Tytanpol R-001.

Kalkulacje wsadu surowcowego
Koszt surowcowy wytworzenia farby podstawowej z użyciem bieli Tytanpol R-001 wynosił 2,37 zł/litr. W wyniku podmiany na inne rodzaje bieli tytanowych i jednoczesne modyfikacje zapotrzebowania na dyspergatory uzyskano zróżnicowane koszty surowcowe pozostałych farb. Na wykresie 1 przedstawiono wpływ zastosowania innego rodzaju bieli tytanowej wraz z wpływem dobranych ilości dyspergatorów na cenę wsadu surowcowego dla poszczególnych farb.

Wykres 1. Koszt wsadu surowcowego farb uwzględniający zmianę bieli tytanowej i zmianę ilości dyspergatorów



Wykres 2. Koszt pomalowania 100 m2 podłoża do pełnego pokrycia (współczynnik kontrastu = 0,995)



Z wykresów wynika jasno, że najbardziej optymalną w badanym układzie jest biel tytanowa Tytanpol R-003, R-211, R-213 i Pretiox RGU. Farba przygotowana z użyciem bieli Tytanpol R-211 posiada najwyższy koszt wsadu surowcowego. Wynika on z konieczności zastosowania dużej ilości dyspergatora II-stopnia, lecz dzięki wysokiej wydajności i doskonałemu kryciu koszt malowania jest jednym z najniższych.

Na koszt wsadu surowcowego farb główny wpływ mają dobrane ilości dyspergatorów, które są odpowiedzialne za efektywność bieli tytanowej. Wysoka cena bieli tytanowej TiPure R-706 jest rekompensowana przez niskie zapotrzebowanie na dyspergatory, przez co farby na bieli tytanowej Tytanpol R-001 i TiPure R-706 posiadają bardzo zbliżoną cenę. Przez niskie krycie i zatem niską wydajność farba na bieli tytanowej TiPure R-706 jest najdroższą w kosztach wsadu i w kosztach malowania.

Podsumowanie i wnioski
Poznawanie właściwości bieli tytanowych dostępnych na rynku można prowadzić przedstawionymi metodami opracowanymi w Spektrochemie. Pozwalają one na dokładne i szybkie określenie charakterystyki optycznej powłok z użyciem różnych bieli tytanowych. Prawidłowe dobranie dyspergatorów oraz prowadzenie procesu dyspergowania pozwala na uzyskanie odpowiedniej efektywności działania bieli tytanowej.

Zaprezentowane w niniejszym referacie wyniki badań odnoszą się do danego układu. Stosując inne surowce (napełniacze, dyspersję polimerową, dyspergatory) można uzyskać inne wyniki. Stąd przedstawione tu metodyki odnoszą się nie tylko do badania efektywności działania bieli tytanowej, ale również do oceny dyspergatorów, napełniaczy, dyspersji polimerowej.

Artur PAŁASZ, Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Farb, Klejów i Polimerów „SPEKTROCHEM”, Tarnobrzeg

Pobierz pdf prezentacji:
Biel tytanowa. Ale jaka?
__________
Materiał z seminarium: OPTYMALIZACJA JAKOŚCIOWA I CENOWA TECHNOLOGII WYTWARZANIA WODOROZCIEŃCZALNYCH FARB I TYNKÓW DYSPERSYJNYCH • CZELADŹ 20 XI 2014

Autor: Spektrochem Paint R&D and Testing Laboratory - zobacz wizytówkę firmy