Titandioxid: Wird gute Deckkraft per Gesetz abgeschafft?
Nachdem die französischen Behörden vorgeschlagen haben, Titandioxid als krebserregend zu klassifizieren, hat es viele Diskussionen um Alternativen gegeben. Akzo Nobel hat die Formulierung undurchsichtiger weißer Beschichtungen mit alternativen Substanzen untersucht.
Hans de Jong und Jitte Flapper von Akzo Nobel Decorative Paints haben eine theoretische Studie durchgeführt, um das Potenzial anderer Stoffe einzuschätzen, die TiO2 als Weißpigment ersetzen könnten. Das maximale theoretische Deckvermögen anderer nicht absorbierender (das heißt weißer) Materialien wurde untersucht.
Hierzu wurde der Streukoeffizient als Funktion des Partikeldurchmessers berechnet. Es wurden dann Berechnungen durchgeführt, um herauszufinden, wie dick eine Farbschicht sein muss, um dieselbe Deckkraft zu erzielen, wie eine Beschichtung, die TiO2 enthält.
Substanzen, die in der Studie ausgewertet wurden
Anorganische Pigmente wurden aus dem internationalen Farbindex ausgewählt. Das beste Pigment ohne jegliche nachteilige Kennzeichnung ist Zirkoniumdioxid mit einem Brechungsindex von 2,13. Gängige Füllmaterialien wie Calciumcarbonat (CaCO3) und Bariumsulfat (BaSO4) wurden auch untersucht, ihre Brechungsindizes (1,4-1,7 bzw. 1,6) sind aber denen der in Farben verwendeten Harze sehr ähnlich. Daher sind diese Materialien als Trübungsmittel nicht geeignet.
Tabelle 1: Auflistung der Substanzen, die in dieser Studie ausgewertet wurden:
Selbst die besten Alternativen weisen große Einschränkungen auf
Das beste Ergebnis für ein Material ohne nachteilige Kennzeichnung wurde mit Zirkoniumdioxid erzielt. Bei Verwendung dieses Materials wäre eine viermal höhere Schichtdicke erforderlich, um eine vergleichbare Deckkraft zu erreichen, wie eine mit Titandioxid pigmentierte Beschichtung. Gängige Füllmaterialien wie Calciumcarbonat oder Bariumsulfat benötigen eine Schicht, die mehr als 100 mal dicker ist.
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Das bedeutet auch, dass viermal mehr Rohstoffe verwendet werden müssen (Bindemittel und Lösungsmittel usw.). Dies alles würde unter anderem eine erhebliche Steigerung von Arbeitsaufwand, Rohstoffverbrauch, VOC-Emissionen und Endverbraucherkosten bedeuten.
Schlussfolgerung
Die theoretischen Berechnungen, die in diesem Projekt durchgeführt wurden, zeigen, dass Titandioxid bei weitem das effizienteste Trübungsmittel für Beschichtungen ist. Es gibt kein anderes Material oder andere Art der Trübung, die einer Beschichtung ausreichendes Deckvermögen verleihen würde. Die einzige andere Möglichkeit, eine vergleichbare Deckkraft zu erreichen, wäre die Erhöhung der Schichtdicke. Selbst im besten Fall wäre eine viermal dickere Schicht erforderlich.
Dies würde sowohl aus praktischer Sicht (z. B. Kosten, Arbeitsaufwand) als auch aus ökologischer Sicht (z. B. Rohstoffverbrauch, VOC-Emissionen) unannehmbare Nachteile mit sich bringen. Daher kommen Hans de Jong und Jitte Flapper zu dem Schluss, dass die Beschichtungsindustrie ohne Verwendung von Titandioxid keine undurchsichtigen weißen Beschichtungen erzeugen kann.
Der vollständige Artikel ist Teil der Oktoberausgabe des European Coatings Journal, das auch in der Datenbank European Coatings 360° zu lesen ist.