Titaanivalkoinen, titaanidioksidi

[englanti titanium white, titanium oxide, titanium dioxide, anatase, brookite, rutile, cosmetic white, opaque white, tipaque, zopaque, titanic anhydride · saksa Rutilweiss, Titanweiss, Abdeckwei, Blinkwei, Titania, Titandioxid · ranska blanc de titane, blanc titane, dioxyde de titane, oxyde de titane, anhydride titanique · espanja blanco titán · katalaani katalaani blanc de titani, dixid titani · italiabianco di titanio, bianco titanio · ruotsi titandioksid · tanska titandioksid, titandioxyd, daekhvid · norja titandioksid, titandioksyd, titan hvit · islanti títandíoxíð · hollanti titaanwitt · venäjätitanowyje bielila · puola biel tytanowa]
· kreikka tito = päivä, aurinko]

Titaanidioksidi (TiO₂) [E171, PW6, CI 77891]

Hieman sinertävä valkoinen.

Titaanivalkoinen on synteettinen epäorgaaninen pigmentti (TiO₂ + CaSo₄ + BaSo₄). Se heijastaa 97.2% valosta ja on siten kirkkain yleisistä valkoisista pigmenteistä.

Titaanivalkoinen on kauppanimi titaanidioksidille (TiO₂) sekä titaanioksidin, mikrodolomiitin ja sinkkivalkoisen (ZnO) sekoitukselle. Titaanidioksidiin eivät vaikuta kuumuus, laimeat hapot tai alkalit ja sillä on myös hyvä valon- ja säänkesto. Puolittain peittävä (paras peittävyys valkoisista), hyvä värjäysvoima, permanentti. Kuuluu normaaliväreihin.

Titaanidioksidilla on kolme olomuotoa: brokiitti, rutiili ja anataasi, joista kahta jälkimmäistä käytetään pigmentteinä. Rutiilin tiheys on suurin ja se on mineraalina kovempi kuin anataasi.

Titaanivalkoista valmistetaan sulfaattiprosessilla (titaanidioksidista saostetaan ilminiitti malmista konsentoituneessa rikkihapossa), jolla valmistetaan titaanidioksidia sekä anataasista että rutiilista, ja kloridiprosessilla (1950-luvulla kehitetyn prosessin raaka-aineena on rutiilimalmi: rutiilimalmista 900 asteessa palkistämällä valmistettua titaanitetraklorisia hapetetaan).

Kaupallisesti vain pieni osa titaanidioksidista käytetään puhtaana maaleihin. Suurin osa siitä myydään yhdistelmänä, jossa se on saostettu barium- tai kalsiumsulfaattipohjaan. Bariumpohjainen titaanivalkoinen on n. 30% titaanioksidia ja 70% bariumsulfaattia.

Titaanivalkoinen on kirkas, hyvin peittävä ja kestävä pigmentti, jolla on hyvä kemikaalien, valon- ja säänkesto. Etenkin öljyvärissä se kuivuu hyvin hitaasti. Pigmentti on erittäin yleinen kaikenlaatuisissa taidemaaleissa sekä pastelleissa ja värikynissä.

Historia

Englantilainen William Gregor kuvasi mustan titaanimineraalin, ilmeniitin jo 1791, mutta vasta neljä vuotta sen jälkeen saksalainen kemisti Martin H. Klaproth huomasi mineraalissa alkuaineen, jota ei aiemmin oltu tunnettu. Hän nimesi alkuaineen vuonna 1795 titaaniksi. Hän ei onnistunut eristämään mineraalista puhdasta titaania, mutta titaanidioksidia kyllä - vaikka maaliaineena sitä ei tuolloin käytetty. Ensimmäinen kaupallinen titaanivalkoinen sisälsi 25% titaanidioksidia (TiO₂) kristallisessa muodossa ja 75% bariumsulfaattia (BaSO₄).

Tiedot titaanivalkoisen massatuotannon alkamisesta vaihtelevat reippaasti. Takalan mukaan Kronos Titan Co Fredrikstad Norja aloitti anataasi-titaanidioksidin valmistamisen noin vuonna 1912, jolloin tohtori Gustav Jebsen ja professori Peder Farup keksivät titaanidioksidin valmistuksen sulfaattimenetelmällä. Titaania saatettiin kuitenkin valmistaa massatuotantona vasta noin 1916-18 (USAssa ensimmäinen kaupallinen valmistaja oli Titanium Pigment Corporation of Niagara Falls ja Norjassa Titan Co AS; molemmat vuonna 1916).

Parempi, puhtaan valkoinen laatu onnistuttu tekemään 1918 (Norja, USA) (jotkut lähteet mainitsevat tämän paremman muodon kehittäjiksi nimenomaan norjalaiset Jebsenin ja Farupin ja vuodet vaihtelevat 1912-1915 välillä...) Teknillinen aikakauslehti uutisoi titaanivalkoisesta otsikolla Norjassa keksitty uusi väriaine Titanivalkoinen. numerossaan 3, vuonna 1920. Sen mukaan titaanivalkoisen valmistus oli tuolloin jo verrattain mittavaa: Titan A. S:n tehdas tuottaa vuosittain 3,000 tonnia väriä. (Samassa uutisessa mainitaan, että Jebsen ja Farub (virheellisesti lehtijutussa Torup) aloittivat kokeensa jo 1909.)

Philadephialainen F. Weber Co. alkoi valmistaa valkoista titaanipigmenttiä 1921.

Oli miten oli, titaanivalkoisen käyttö yleistyi vasta 1930-luvulla - vielä 1920-luvulla sen hinta oli kova. Tästä huolimatta titaanivalkoista alettiin mainostaa Suomessa 1920-luvulla - peittävänä ja maalituotteen laatua parantavana pigmenttinä - ja sen ensimmäinen maahantuoja oli Suomalainen Osakeyhtiö G. Hartmannin Koneliike. Jo vuoteen 1929 mennessä titaanivalkoinen oli saanut jalansijaa maissa, joissa valkoisen lyijyn käyttöä oli rajoitettu; vuoteen 1945 titaanivalkoinen oli valloittanut 80% markkinaosuuden valkoisista pigmenteistä.

Ensimmäinen puhdas titaanidioksidi oli anataasia, mutta anataasipohjaiset titaanivalkoiset kellastuivat ja liituuntuivat helposti. Rutiilimuodon kehittäminen alkoi 1938 ja ensimmäinen rutiilititaanivalkoinen tuli markkinoille 1941 (1940-1942). Puhtaampi muoto tuli markkinoille toisen maailmansodan jälkeen. Järvelän Maalarin aine- ja ammattioppi -kirjassa vuodelta 1956 huomautetaan, että sodan jälkeen bariumsulfaatti korvattiin dolomiittijauheella.

Suomalaisen titaanivalkoisen raaka-ainetta saatiin mm. 1930-luvun loppupuolella Vuolijoen kunnasta Kajaanin läheltä löydetystä ilmeniittiesiintymästä. Titaanivalkoista Suomessa valmisti ensimmäisenä 1933 perustettu Suomen Sinkkivalko Oy, joka mainosti titaanivalkoistaan mm. Maalarilehdessä 3/1957. Samana vuonna, kun Suomen Sinkkivalko Oy mainosti omaa titaanivalkoistaan, perustettiin Poriin Kemira Pigments Oy:n Vuorikemia Oy (sulautettiin vuonna 1968 Rikkihappo Oy:hyn - Rikkihappo Oy Vuorikemian tehtaat), jonka pääasiallinen tarkoitus oli valmistaa titaaidioksidipigmenttejä. Tehtaan tuotanto alkoi 1961 British Titan Products Ltd:n ilmeniitti-rikkihappo-valmistusmenetelmän mukaan ja pian titaanivalkoista vietiin Suomesta myös ulkomaille. Suomessa suurin asiakas oli Tikkurilan Oy Schildt & Hallberg Ab, joka tarvitsi raakapigmenttiä maalien valmistukseen. 1970-luvulla Vuorikemian tehtaat oli pohjoismaiden suurin titaanidioksidin valmistaja. Kemira valmistaa Porissa edelleen titaanidioksidia.

Suomessa myytiin titaanivalkoista valko-, vihreä- ja punaleimalla, joista valkoleimassa titaanidioksidipitoisuus oli suurin ja punaleimassa pienin.

Titaanidioksidia ehdotettiin taiteilijapigmentiksi hyvin pian sen kaupalliseen tuotantoon tulon jälkeen. Maalauksissa titaanioksidia ei ole ilman muutamia mahdollisia poikkeuksia esiintynyt ennen vuotta 1920 ja senkin jälkeen kesti vielä muutamia vuosia, ennenkuin pigmentti yleistyi taiteilijakäytössä.

Nimiä

Permalbaon philadelphialaisen F. Weber Co.:n vuonna 1921 rekisteröimä titaanivalkomaali: 78% pigmenttiä ja 22% öljyä.

Titaanipigmentti (titanium pigment) koostuu titaanivalkoisesta (25%) ja jostakin muusta täytepigmentistä (yleensä blanc fixe) (75%). Litoponin kaltainen koostumus, peittävä ja permanentti.

Titanoitu kipsi (Titanated gypsum) sisältää 50% titaanioksidia (TiO₂) ja 50% kalsiumsulfaattia (CaSO₄). Ollut markkinoilla vuodesta 1952, yleisesti käytetty.

Titanolith on pohjustusmaalin, titaanivalkoisen ja litoponin yhdistelmän yksi liikemerkki.

Titanox titaanivalkoisen nimi USAssa.

Käyttö

Nykyään titaanivalkoinen on kaikkein eniten valmistettu ja käytetyin pigmentti: yli puolet kaikista maailman myydyistä pigmenteistä on titaanivalkoista! Vuonna 1999 kaikista maailmassa myydystä pigmenteistä noin 68% oli titaanidioksidia (mitattu painossa).

Käytetään öljy-, alkydi- akryyli-, guassi-, tempera- ja vesiväreissä sekä pastelleissa. Ei sovellu kalkkimaalaukseen. Valkoista käytetään myös kosmetiikkateollisuudessa (saippuat, meikit, hammastahna...) ja paperin valkaisussa. Myös kontaktilinssien väriaineena. Titaanivalkoinen on myös useiden korjauslakkojen väri.

EEC:n hyväksymä valkoinen elintarvikeväri (ei sallittu Saksassa). Titaanivalkoista elintarvikeväriä voi löytää lääkkeistä ja sen tyyppisistä pilleri- ja kapselivalmisteista, raejuustoista, mozzarealla-juustoista, erilaisista kastikkeissa (joissa se lisää kastikkeiden läpinäkyvyyttä) sekä karkeissa (raitakarkeissa erottamassa kahta eri väriä toisistaan).

Muuta

Titaani esiintyy luonnossa pääasiassa titaanioksidina: rutiilina, anataasina tai brookiittina. Vain rutiililla ja anataasilla on käyttöä pigmenttinä. Rutiililla on anataasia parempi lämmönkesto; rutiililla on suurempi peittävyys ja sitä käytetään kaikentyyppisissä maaleissa, anataasi on valkoisempaa, mutta liituuntuu helposti - sitä käytetään mm. sisämaaleissa ja mm. kumin, muovin, paperin ja keramiikan väritykseen. Anataasi muuttuu 700 asteessa rutiiliksi. Titaniitti on kalsiumtitaanisilikaattia. Luonnosta löytyvänä titaani sisältää usein rautaa.