2019年10月,欧盟委员会将二氧化钛(TiO2)列为疑似吸入致癌物质:TiO2现在是2类致癌物质。因此,自2021年10月1日起,在含有至少1%粒径≤10µm的TiO2颗粒的粉末混合物(“TiO2细尘”)上贴上警告通知,告知用户可能形成可吸入粉尘或液滴,具有法律约束力(EUH211/EUH212)。因此,粉末涂料行业担心它将失去TiO2的绿色标签。NEUMAN&ESSER开发了一种解决方案,可以在没有警告标签的情况下使用含有TiO2的粉末涂料
如今,TiO2的最大应用领域是作为涂料行业的白色颜料。TiO2在生产白色和浅色粉末涂料方面没有技术替代品。在RAL系统的2.328种颜色中,只有119种不含TiO2。因此,人们担心许多粉末涂料将因此失去其环境标签。该标签源于粉末涂料的众多优点:它们无溶剂、生态高效,其火灾和爆炸危险性明显低于溶剂型液体涂料。除了对粉末涂料的绿色形象造成损害外,新立法还将导致处置成本上升,因为它将要求将粉末涂料作为危险废物处理。
因此,NEUMAN&ESSER提出了一种解决方案,可以在不需要警告标签的情况下使用含有TiO2的粉末涂料。该公司开发了一种工艺,可以将粉末涂料中粒径≤10µm的二氧化钛颗粒含量降低到1%以下。这种新的二氧化钛还原系统被称为“NEATiReX”。NEATiReX既可以在线安装在粉末涂层研磨系统中,也可以作为单独的工艺步骤离线安装。
该系统的工作原理如下。研磨后的粉末涂层通过旋转阀添加到NETiReX中,并在系统内气动运输。进气温度可通过空气冷却器降至2°C,以控制还原过程的有效性。在NEATiReX中,一种专门开发的工艺降低了粉末涂料中TiO2细粉的含量。然后将TiO2粉尘和成品粉末涂料分开排放。运输所需的空气通过过滤器离开系统,以确保环保运行。还可以将排放的空气返回到系统中以提高效率。在TiO2还原完成后,添加最终粉末中所需的混合后添加剂。为了给这些添加剂供料,使用了NEUMAN&ESSER添加剂配料和分散系统NEAddiX。最后,用NEACompaX压实TiO2细粉。整个NEATiReX系统的尺寸为3m x 3m x 5m
设计过程使用计算流体动力学(CFD)进行。第一个设计概念被用作输入几何,然后对其进行分析和改进,重点是导流和能效。使用TiO2含量约为40%的两种不同配方(A&B)的白色粉末涂料对最终系统进行了广泛测试。
在试验中,研究了粉尘负荷和工艺温度对还原过程的影响。粉尘负荷在155 g/m³和1009 g/m³之间变化,测试选择了5°C和35°C两个工艺温度。测试的目标是使最终产品中的TiO2细尘含量低于1%。结果如下图所示:产品流的粉尘负荷越高,最终粉末涂料产品中的TiO2细粉尘含量越低。在35°C的工艺温度下,TiO2细尘含量不能保持在1%以下。在5°C的工艺温度下,在329 g/m³至1009 g/m³的粉尘负荷下,两种产品的TiO2细粉尘含量均低于1%的理想值。
最有效的操作范围是在5°C的工艺温度下,粉尘负荷在840 g/m³至1050 g/m³之间。在这个粉尘负荷范围内,比能耗在2到9千瓦时/吨之间。产品B的比能耗是粗产品A的两倍。这表明粗产品的还原过程效率更高