二氧化钛（TiO2 ）是生产涂料和清漆时的主要成本因素。目 前，每年生产约700万t二氧化钛。在过去几年中，全球的市场价 格（每t）平均上涨了约50％ - 高品质产品，几乎翻了一番。一种 新技术可将在线分散技术与真空膨胀方法结合起来，以便更有效 地使用TiO2。 约有60％的TiO2 用在清漆、涂料和印刷油墨的生产中，是最重要的颜料。该颜料是白甚至彩调的基础颜料。这是必然的，因为只有将未被吸收的光谱反射出来时，彩颜料才能被看见， TiO2有助于做到这一点。这占了很大一部分成本。 据计算，根据应用领域，TiO2 约占了25％~40％的制造成本。欧洲人以前是TiO2的最大消费者，但这种情况已经发生了变化。目前，亚洲（主要是中国）使用的TiO2 最多。在那里，一家工厂的乳胶漆产量相当于全德国所有涂料生产厂的总产量。 间隔距离要恰当
TiO2 颗粒非常细。该颜料的单颗粒的粒径仅为约200~400 纳米。其最重要的特性是可以使光线发生弯曲、衍射和反射 – 简而言之：它们能散射入射光。光的波形特征使得每个单独的粒子以球体的方式将光散射，该球体大约是粒子大小的两到三倍。如图1 附聚的TiO2 颗粒会阻止光散射能力 果两个粒子之间的距离足够小，使得该活性球体重叠，那么这两个粒子合在一起的光散射会略高于单个粒子的光散射（图1）。结论：粒子之间的空间太小会降低光散射效果。 TiO2颗粒会产生附聚，粘在一起。此外，大多数水性清漆和涂料的pH值接近二氧化钛的等电点 – 这进一步增加了这种趋势。 必需使用分散助剂进行解附聚和后续的稳定化处理。各个颗粒之间必须彼此保持均匀的最佳距离，以产生最大的光散射。
正确的分散
在真空膨胀下的分散方法旨在分离颗粒，破坏附聚物，并防止再出现附聚。甚至在分散附聚物的作用中断了，也需要使用分散助剂来确保分散体的稳定性。要使二氧化钛实现最佳的分散， 需要采用现代分散技术和最佳的分散助剂，并且，在同一台机器上适时提供足够的助剂量。
以前，清漆和涂料生产中一直使用高速搅拌（HSD），但是，它们只能实现相对低的剪切梯度。若要获得剪切效应，需要较高的黏度。若加工中使用ystral公司开发的“Conti-TDS”（吸粉式连续均质分散机），则不需要较高的黏度了。该装置的剪切速率可高达上千倍。用高黏度液体润湿最细的粉末 - 就像在高速搅拌中一样 - 是不合逻辑的，也是十分困难的。该新技术解决了这个问题。实现恰当的分散，需要的能量可降低70％~90％，特别是对于二氧化钛的分散，可缩短高达95％的时间。
该机器安装在加工容器的外面（图2）。因此，其工作情况与加工容器的大小和加入量无关。甚至在较低的初始液位时，也可以开始加入粉末。这样，从一开始就形成了最佳的分散条件（图 3）。不需要在开始时完全加入分散剂，而是在粉末加料过程中逐 渐加入。 缘114
高速搅拌不仅进行分散。而且还能使容器中的高黏性物质产生旋转。因此，当大量分散时，仅使用了功率中的一小部分。而采用这种新方法以后，全部功率都可以用在分散过程中 （图4）。分散区本身的体积还不足1L。所以，用于分散的比功率要高出约10.000倍。该机器在分散区产生高真空，将粉末吸入到 液体中，不会产生任何灰尘和损失。
图2 Conti-TDS适用于吨包装袋二氧化钛的添加和分散
空气含量超过预期
与任何其他粉末一样，TiO2中也含有大量空气。事实上，其总体积的75％以上都是空气。该新技术就利用了这些空气。在大气压下，粉末颗粒能彼此接触。产生的真空使空气膨胀，扩大了 颗粒之间的空间（图5）。在进入最大真空区的途中，空气会进一 步膨胀。通过这种方式，液体就可以到达所形成的所有空间中， 并完全润湿每个单独的颗粒。
图3 主要结构；液体和粉料入口；分散区和产品出口
粉末和液体并非简单地混合在一起，而是在最大湍流和最高 的真空条件下，就在分散区的剪切区域内实现机械分散。这就是 真空膨胀法不需要用润湿剂来润湿粉末的原因。因此，几乎不产 生任何泡沫，因此该系统需要较少的消泡剂。
通过该机器的离心作用，使粉末中过量的空气与分散体相分 离，并与液体一起泵入容器中。这样，形成大气泡，使空气很容 易逸出。
因为润湿过程是发生在容器外部，所以液体上方不会积聚灰 尘 – 容器内部或盖子上也不会积聚灰尘。 键盘刷
冰晶画设备
图4 墙面涂料生产中二氧化钛优化分散的工艺步骤 图5 真空膨胀；将颗粒在达到分散区的途中实现分离
制造调浆（着剂）
二氧化钛颜料浆是用于工厂调和零售点调系统最常见的颜料制剂。高浓度颜料浆含有60％~80％的TiO2 。目前，该颜料浆采用高速搅拌配制而成，并在磨机中进行研磨，以期获得最佳的细度。高速搅拌单独无法使该颜料完全解附聚。
新技术不仅要比当前的工艺速度快，而且无需砂磨也能成功。添加粉末后，可以直接获得良好的粒径分布，这和以前使用其他的研磨机所获得结果完全不同，甚至砂磨机也达不到。
传统上，最终产品的质量在很大程度上取决于TiO2的质量。 使用新型Conti-TDS设备的经验表明，即使使用标准的或较便宜的TiO2 ，也能获得较好的效果。大多数高速搅拌的配方中含有大量的润湿剂，但没有足够的分散助剂。新技术根本不需要任何润湿剂，但是，需要较多的分散剂。与先前的生产相比，获得的粒径更细，并且粒径分布更窄。并且，需要通过分散剂稳定的颜料的比表面积变大了。表面积增大20％，这说明需要增加20％以上的分散助剂才能稳定。
图6 仅需极少的分散助剂可获得良好的粒径分布；分散过程中粒径增大
涂料分散机>荀果图6展示了生产未改变时传统的高速搅拌配方的情况。开始时，就要将所有的分散助剂都加进去。如果在分散后的最初几秒内，粒径分布较小，然后随着分散的继续，粒径再次变大。这是分散助剂用量不足的表示。
图7表示了该过程中调整分散助剂用量和优化直接加料后的结果。以这种方式，可以更有效地发挥TiO2 的效果。
图7 调整分散助剂用量和优化进料后的粒径分布
填料的添加
用于内墙和外墙的乳胶涂料中除了TiO2外，还含有填料，如碳酸钙、滑石粉或粘土。在高速搅拌过程中，通常在开始时就添加增稠剂，来增加基础液体的黏度。TiO2和各种填料是直接加到物料表面上。然后这些粉末被搅入到液体中。这种方法会造成质量的明显波动。因此，自始至终都必须进行质量检查和重新调整。
使用新技术时，就不会出现这种情况。原则上，可以使用相同的配方和相同的配制顺序。这样，就可以得到稳定的质量。如果更改了工艺流程，但配方保持不变，那么就可以进一步提高质量，并能够节省35％~70％的时间。关键的一步是要延迟添加增稠剂，到整个过程结束时才添加增稠剂，或者在后续的调漆过程中添加增稠剂。因此，在分散过程中液体的黏度较低。对配方进行优化可降低原材料的成本。
有机聚合物增稠剂的剪切稳定性很差。如果搅拌时间过长， 大部分的增稠效果会在高速搅
拌中被不可逆地破坏了。采用新工艺后就不会出现这种情况。增稠剂的用量也可因此而减少20％， 并且，能够确保恒定的质量和黏度。
为了优化TiO2的分散，该工艺仅容许在最佳条件下，在开始时使用一小部分液体只分散TiO2 。在该工艺过程的早期，就
图8 用较大颗粒的填料分散二氧化钛会造成聚集，并降低 二氧化钛的效果
可实现最合理的粒径分布。 剩余填料的颗粒粒径要比TiO2颗粒大20倍。 采用混合式分散会阻止TiO2 的最佳分散，并导致二氧化钛颗粒的聚集（图8）。较小的二氧化钛颗粒就会聚集在较大填料颗粒之间的缝隙中。因为不均匀，所以不能达到最佳分布。因此，最好先将二氧化钛分散在部分液体中，然后再添加填料。
遮盖力和强度
高速搅拌只有在最佳添加量的情况下才能有效果。然而，新技术与添加量无关。即使添加量较小，也可以开始运行，因此，TiO2能够得到最好的分散。分散后，再加入剩余的液体、填料， 最后加入增稠剂。之后，不需要进行进一步的分散。以这种方式优化了其工艺
的用户可以同时获得：较好的遮盖力和较高的强度。通过降低TiO2 的比例（平均降低8％），就可以实现上文所要求的质量（图9和图10）。此外，需要较少的增稠剂、润湿剂和消 泡剂。
在含有极细复合材料或混合颜料或填料的配方中，由于分散 更为充分，所以要进一步减少 TiO2 的用量是有限的。
图9 二氧化钛减少8％，但强度相同 图10 二氧化钛减少8％，但遮盖力更高
TiO2 浆和中间制品
行业中有一种趋势是不采用共研磨生产，而以浆代替。 其优点是可以在最佳条件下单独分散各种粉状组分，而不用在相同条件一次添加所有的组分，造成质量的下降。涂料生产商通常自行生产浆，这样可不受供应商的约束，且可对机密配方进行保密。然后，他们储存浆，利用液体浆混合制备成品。
即使要保留先前的共研磨生产工艺，也建议至少要把TiO2作为浆使用。
浆包含的物质不一定仅有一种粉末。如果含有多种粉末，那么该浆就称为中间制品。对于TiO2的中间制品，最好要将TiO2与间隔剂（增量剂）结合使用。间隔剂应能增强TiO2 的效果。典型的间隔剂是极细的瓷土。这种瓷土确保了单个TiO2 颗粒的定向、最佳的分布和稳定。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议