L’industria della plastica è il secondo maggior consumatore di biossido di titanio, rappresentando circa il 18% della domanda globale; è stato il settore in più rapida crescita per le applicazioni del biossido di titanio negli ultimi anni, con un tasso di crescita medio annuo del 6%. Tra gli oltre 500 gradi di biossido di titanio disponibili in tutto il mondo, oltre 50 sono progettati specificamente per la plastica.
I profili UPVC, un ramo importante dell’industria della plastica e un’area di applicazione chiave per il biossido di titanio, hanno registrato una crescita esplosiva in Cina negli ultimi dieci anni, espandendosi a un tasso medio annuo del 10%.
Nel 2008, la produzione nazionale di profili è stata pari a 3,8 milioni di tonnellate, consumando circa 135.000 tonnellate di biossido di titanio di qualità rutilo. Sulla base del tasso di crescita annuo del 10%, il fabbisogno di biossido di titanio del settore è aumentato a circa 150.000 tonnellate nel 2009 e ha raggiunto le 165.000 tonnellate nel 2010.
L’incorporazione del biossido di titanio nella plastica migliora la resistenza al calore, alla luce e agli agenti atmosferici dei prodotti in plastica, migliora le loro proprietà fisico-chimiche, aumenta la resistenza meccanica e ne prolunga la durata.
Inoltre, poiché la consapevolezza pubblica riguardo alla protezione dell’ambiente e al risparmio energetico continua a crescere, la tendenza a sostituire l’acciaio con la plastica sta accelerando e i prodotti in plastica svolgono un ruolo sempre più significativo nella nostra vita quotidiana.
Il biossido di titanio svolge due funzioni principali nell'industria della plastica: in primo luogo, agisce come un pigmento bianco per fornire opacità (colorazione bianca); in secondo luogo, funge da agente bloccante i raggi UV, schermando dalle radiazioni ultraviolette e garantendo un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici per i prodotti in plastica destinati all'uso esterno.
Il biossido di titanio utilizzato nella produzione di plastiche per uso generale non richiede resistenza agli agenti atmosferici; l'accento è invece posto sulle caratteristiche prestazionali dei pigmenti.
Per il biossido di titanio di grado plastico, i requisiti includono dimensioni fini delle particelle e buona disperdibilità, nonché eccellente stabilità al calore e alla luce, garantendo che non si verifichino scolorimenti durante il riscaldamento coinvolto nello stampaggio della plastica o durante la successiva esposizione del prodotto alla luce solare e all'uso.
La maggior parte dei gradi di biossido di titanio per la plastica presentano dimensioni delle particelle più fini; mentre il biossido di titanio per i rivestimenti ha tipicamente una dimensione delle particelle di 0,2–0,4 μm, la qualità per la plastica varia da 0,15 a 0,3 μm. Questa dimensione più fine produce un sottotono blu, che aiuta a mascherare il giallo delle resine che sono naturalmente giallastre o soggette a ingiallimento. Inoltre, la sostituzione del litopone con il biossido di titanio può ridurre il consumo di pigmento bianco dal 50% al 70%.
Confronto del biossido di titanio prodotto tramite due processi per applicazioni in plastica
Resta inteso che il biossido di titanio attualmente utilizzato nei prodotti di plastica domestici, in particolare quelli di fascia alta, è prevalentemente materiale importato prodotto tramite il processo del cloruro. Il biossido di titanio con processo al cloruro è superiore al biossido di titanio con processo al solfato non solo nelle proprietà superficiali come il bianco, ma anche in termini di potere coprente, disperdibilità e lavorabilità; offre vantaggi impareggiabili, in particolare per i profili in plastica UPVC per esterni che richiedono prodotti di qualità rutile realizzati tramite il processo del cloruro.
Tuttavia, a causa delle caratteristiche specifiche dei prodotti in plastica, la scelta del biossido di titanio comporta considerazioni diverse da quelle per rivestimenti, inchiostri o vernici. Le decisioni devono essere guidate principalmente dai requisiti tecnici dei prodotti in plastica stessi; ad esempio, quando si ha a che fare con prodotti specializzati in plastica, è necessario selezionare attentamente una variante di biossido di titanio adatta all'applicazione specifica per evitare di compromettere le prestazioni del prodotto.