آخرین تحولات در مورد TiO2 در صنعت ، جهت رنگی کردن پلیمرها

مسائل نظارتی می‌تواند منجر به تغییر روش رنگ‌دانه اصلی، دی‌اکسید تیتانیوم مورداستفاده در پلاستیک شود. ازلحاظ تاریخی، این ماده انتخابی برای رنگ‌آمیزی محصولات سفید بوده است؛ از قاب پنجره PVC تا لوله و اتصالات (سیستم لوله‌کشی). اما ناظران اروپایی اخیراً TiO2 را هدف قرار داده‌اند آن را بالقوه سرطان‌زا برچسب‌گذاری کرده‌اند به این معنی که ممکن است در آینده رنگدانه‌های سفید جایگزین، بیش‌تر مورداستفاده قرار گیرند.

عرضه بسیار محدود

در حال حاضر مشکل اصلی برای کاربران TiO2، عرضه کم آن است که درنتیجه افزایش قیمت‌ها را به دنبال دارد. کاربران TiO2 به بالا رفتن قیمت عادت کردند. افزایش قیمت برای چندین ماه اتفاق افتاده است و ممکن است هنوز ادامه یابد. به گفته‌ Reg adams consultant علت آن ناشی از افزایش هزینه مواد اولیه TiO2 است. او به ناآرامی‌های مدنی اشاره می‌کند که باعث تعطیلی دوماهه بزرگ‌ترین تأمین‌کننده دنیا، Rio Tinto در آفریقای جنوبی و کمبود عرضه روتایل Iluka کشور سیرالالئون با تهدید تعطیلی دوساله شد. علاوه بر این هزینه کلرین برای تولیدکنندگان ایالات‌متحده با روش کلرید در حال افزایش است. تولیدکنندگان روش سولفات خصوصاً در آسیا مجبور به پرداخت بیش‌تر برای اسید سولفوریک هستند. افزایش نرخ حمل‌ونقل کانتینری اقیانوسی در بسیاری از مسیرهای حمل‌ونقل هنوز عامل بغرنج دیگری هستند. Adams در اکتبر 2021 اظهار داشت: افزایش تقاضا عرضه محدود را به وجود آورده است. تقاضا برای پلاستیک‌های بسته‌بندی به دلیل عوامل مرتبط با قرنطینه همه‌گیر در سال 2020 افزایش‌یافته است و سبب خرده‌فروشی آنلاین بیش‌تر شد که در سال 2021 باصلابت باقی ماند. این تقاضا برای TiO2 و بسیاری از دیگر رنگ‌دانه‌های پلاستیکی افزایش‌یافته است. Gerry Colamarino مدیرعاملConsulting  TiPMC بیان کرد: بازار در سه‌ماهه آخر (Q4) سال 2021 به دنبال کمک برای ذخیره‌سازی مجدد بود اما سؤال این است که آیا محتمل بود؟ تأمین‌کنندگان چینی با ظرفیت کامل هستند اما مجبور به کاهش تولید شدند. فشار محیط‌زیست توان موجود را محدود می‌کند. زمینه برای افزایش روشمند (اصولی) قیمت‌ها فراهم‌شده است.

روش سولفات

Tomaž Pevcin مدیر فروش Cinkarna، تأمین‌کننده‌ TiO2 تمایلات مشابهی را ابراز کرد. Cinkarna از روش تولید سولفات استفاده می‌کند و Pevcin می‌گوید که قیمت گوگرد در کم‌تر از یک سال 250% افزایش‌یافته است. این افزایش‌ها تاکنون در قیمت TiO2 منعکس‌شده است اما او مشکوک است که ممکن است قطع ارتباط در آینده نزدیک وجود داشته باشد. بیش‌تر محصولات Cinkarna در رنگ و پوشش‌ها استفاده می‌شود، بازاری که در دوران همه‌گیری مجنون گشت و مردم بیش‌تر به تزئینات خانه می‌پرداختند. بااین‌حال تصویر از دید شرکت در حال تغییر به توسعه گرید‌هایی برای پلاستیک‌ها است. در حال حاضر دارای گریدی برای کالاهای با دوام کم است اما انتظار دارد یک گرید برای کالاهای بادوام طی یک سال عرضه شود. تأمین‌کننده‌ دیگری که بسیار به فرآیند سولفات در مقیاس بزرگ متکی بوده گروه LB (Lomon Billions سابق) است. سومین تأمین‌کننده بزرگ جهان در زمینه رنگ‌دانه TiO2 بوده که تولید سالانه آن در 5 کارخانه تولیدی در چین بیش از یک میلیون تن است. اخیراً نام تجاری رنگ‌دانه‌های TiO2 خود را ساده‌سازی کرد: در حال حاضر دارای نام تجاری  Xuelian در چین و جاهای دیگر است (نام تجاری Lomon را حذف کرده است). ظرفیت تولید فرآیند کلرید را افزایش داده است که اکنون در حدود 300000 تن در سال است. زمانی که تولید خط بعدی آن در سال 2022 آغاز شود 100000 تن دیگر در سال رشد خواهد کرد. افزایش در جاهای دیگر ظرفیت کل کلرید را تا نیمه دهه 2020 به 700000 تن در سال می‌رساند. مطابق گفته‌ Julie Reid مدیر بازاریابی گروه LB، افزایش ظرفیت کلرید به گروه LB کمک می‌کند محدوده محصولات فرآیند کلرید خود را افزایش دهند. اضافات اخیر هدف پوشش‌ها و لمینیت‌های کاغذی قرار می‌گیرند اما گرید‌ها برای پلاستیک‌های درحال‌توسعه هستند؛ ازجمله یک رنگ‌دانه باقابلیت مقاومت در برابر اثرات آب و هوایی که انتظار می‌رود در عرض دو سال به‌صورت تجاری در دسترس باشد.

فشار تنظیمی

چیزی که احتمالاً تأمین‌کنندگان TiO2 تحت نظارت خواهند داشت این است که چگونه تقاضا توسط قوانین جدید اتحادیه اروپا تحت تأثیر قرار می‌گیرد. قانونی که از اکتبر 2021 اجرایی شد، اجباری کردن برچسب هشدار بر روی محصولات با بیش از 1% TiO2. این شامل مستربچ و نه کیسه‌های مملو از TiO2 است، به دلیل طبقه‌بندی به‌عنوان مواد سرطان‌زا احتمالی (دسته 2). این موضوع به‌شدت توسط صنعت TMDA مورد اعتراض قرارگرفته است که اظهار داشت: طبقه‌بندی با حجم وسیعی از شواهد علمی مرتبط نیست که در حال حاضر نشان می‌دهد TiO2 باعث سرطان در انسان نمی‌شود. امسال احتمال دارد که TiO2 به‌عنوان افزودنی مواد غذایی در اتحادیه اروپا ممنوع شود، مگر این‌که تا پایان سال اعتراضی توسط شورا یا پارلمان اروپا به تصویب برسد.

جایگزین‌های TiO2

برای شرکت‌هایی که جایگزین‌های TiO2 را در نظر می‌گیرند یا حداقل راهی برای گسترش آن است، دیگر مواد معدنی وجود دارند که می‌توانند استفاده شوند. شرکت فنلاندی FP-Pigments از یک فناوری اختصاصی برای رنگدانه‌های کدر (مات) FP استفاده می‌کند که TiO2 را در کلسیم کربنات رسوبی با خلوص بالا کپسوله می‌کند. اخیراً یک مطالعه را تکمیل کرده است که پتانسیل استفاده از رنگ‌دانه FP-550 برای بهبود عملکرد نوری مستربچ‌های TiO2 را بررسی می‌کند. در این مطالعه از رنگ‌دانه برای تولید مستربچ 60% TiO2 استفاده شد که سطح نرمال TiO2 55% و مقدار LDPE 20% بود. 25% باقی‌مانده از FP-550 (حاوی 20% با فاصله بهینه TiO2 کپسوله شده است). این با یک مستربچ معین حاوی 60% TiO2 و 40% LDPE مقایسه شد و همچنین مستربچ سوم که نیمی از LDPE که با کلسیم کربنات جایگزین می‌شود. رنگ و شفافیت نتایج هر سه در فیلم‌های دمشی و پلاک‌های قالب‌گیری تزریقی حاوی 5 و 2% مستربچ در LDPE مقایسه شد. در فیلم‌ها مستربچ حاوی FP-550 نتایجی را نشان داد که گفته شد حداقل معادل استاندارد و به‌طور قابل‌توجهی (بیش از دو واحد از نسبت کنتراست) نسبت به مستربچ TiO2/CaCo3 بهتر است. نتایج مقادیر L* با اندازه‌گیری‌های ماتی مطابقت داشت، با استفاده از مستربچ FP-550 کارایی عالی را نشان داد. مقادیر b* نشان داد که FP-550 کمی آبی‌تر است درحالی‌که مقادیر a* مشابه باقی ماند. برای پلاک‌های تزریق‌شده مستربچ حاوی رنگ‌دانه مات FPP-550 نتایجی بهتر از استاندارد را به دست داد درحالی‌که جایگزینی CaCo3 منجر به نتایج L* ضعیف‌تر شد. به گفته‌ Andy white مدیر واحد تجاری رنگ و پلاستیک دلیل این جایگزینی به علت فاصله منحصربه‌فرد TiO2 در داخل ماتریس ذرات FP-Pigment است. این فناوری در فرمولاسیون لوله‌ها نیز استفاده‌شده است که در ادامه به آن پرداخته می‌شود. Omya اخیراً OmpaPET خانواده کربنات کلسیم عامل‌دار را برای استفاده به‌عنوان مات‌کننده در بطری‌های PET مات سفید یا فیلم BOPET راه‌اندازی کرده است. Karsten Schulz مدیر توسعه کسب‌وکار پلیمرها گفت: ماتی بالایی با OmyaPET را می‌توان به دست آورد اما زمان که 100% سدگری نور موردنیاز باشد مقداری TiO2 موردنیاز است. در بطری‌های تک لایه شیر استفاده از TiO2 10% رایج است و Omya نشان داد که 70% از TiO2 را می‌توان با OmyaPET جایگزین کرد. تأمین‌کننده دیگر کربنات کلسیم Reverté محصولی را برای تکمیل TiO2 ارائه می‌دهد. اخیراً یک گرید جدید برای ساخت مستربچ سفید معرفی کرده است. Calcipore 80T AL برای ارائه بهره‌وری بالا و سطح پرکننده در مستربچ طراحی‌شده است. همچنین می‌تواند به کاهش سطوح TiO2 در مستربچ سفید کمک کند.

TiO2 "هوشمند" برای فرمولاسیون‌های لوله پایدار

در کنفرانس اخیر لوله‌های پلاستیکی 20’ (PPXX) در هلند، Andy White از FP-Pigments توضیح داد که چگونه رنگ‌دانه مات‌کننده FP-550 شرکت می‌تواند به‌عنوان جزئی جایگزین برای دی‌اکسید تیتانیوم در فرمولاسیون‌های لوله استفاده شود. "هنگام جایگزینی 10 تا 35 % از TiO2 در فرمولاسیون لوله PVC، مورفولوژی منحصربه‌فرد ذره و عاملیت، تولیدکننده را برای بهینه‌سازی بهتر فرمولاسیون قادر می‌سازد و کارایی کلی PVC را افزایش می‌دهد" (مطابق مقاله نوشته‌شده او با همکارش Paul Dietz). آن‌ها بیان کردند که کلید کارایی مات‌کننده ضریب شکست 9/1 آن بود که به آن امکان تفرق نور ذاتی می‌دهد. جایگزینی بخشی از TiO2 با رنگ‌دانه مات‌کننده میانگین فاصله بین ذرات TiO2 را از طریق اثر رقیق‌سازی افزایش می‌دهد (جایگزین کردن حجم با فاصله بهینه ذرات TiO2). این کمک می‌کند تا نور به‌طور مؤثرتری متفرق شود و سطح ظاهری را بهبود بخشد. نویسندگان گفتند که جایگزینی مقداری TiO2 با FP-550 منجر به راندمان هزینه بیش‌تر شد، همچنین رنگ‌دانه مات معمولاً ارزان‌تر است. white افزود که تولید FP-550 منجر به حدود نیمی انتشارات دی‌اکسید کربن از TiO2 می‌شود بنابراین پایدارتر نیز بود.

منبع:

www.pipeandprofile.com