สารเคลือบ "ไททาเนียมไดออกไซด์"

สารเคลือบ "ไททาเนียมไดออกไซด์"

การเคลือบสารไททาเนียมเป็นหนึ่งนวัตกรรมที่ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยร่วมกับบริษัทโตนิเทคร่วมคิดค้นและพัฒนาจนมาเป็น นีโอการ์ดฟิล์ม ฟิล์มป้องกันเชื้อโรคเชื้อราในอากาศ ในบทความนี้เราจะมาให้ความรู้เกี่ยวกับการเคลือบสารไททาเนียมค่ะ ว่าสารไทเทเนียมนั้นมีส่วนประกอบอยู่ที่ผลิตภัณฑ์อะไรแล้วบ้าง และสารไททาเนียมนั้นปลอดภัยหรือไม่

ไททาเนียมไดออกไซด์ (Titanium dioxide:TiO2) เป็นสารประกอบออกไซด์ของโลหะไททาเนียม ที่ถูกนำมาใช้มากในอุตสาหกรรมด้านต่างๆ เนื่องจากมีความเสถียรสูง ไม่เป็นพิษ และราคาถูก มีชื่อทางการค้า คือ ไททาเนียมไดออกไซด์ (Titaniumdioxide) ไททานิกแอนไฮไดร (Titanic anhydride) และไททาเนีย (Titania)

ประโยชน์ไททาเนียมไดออกไซด์
ปัจจุบันไททาเนียมไดออกไซด์ที่นิยมนำมาใช้ประโยชน์มาก มักใช้ในรูปของผลึกแบบ รูไทล์ (rutile) ที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมในด้านต่างๆ ซึ่งพบมากในธรรมชาติ ส่วนชนิดอนาเทส (anatase) นิยมใช้ในกระบวนการใช้แสงขั้นสูง การนำมาใช้ประโยชน์เกี่ยวข้องกับด้านต่างๆ ได้แก่

1.ใช้สำหรับสารให้สี

2. ใช้เป็นสารเคลือบผลิตภัณฑ์
มักใช้เป็นสารเคลือบในอุตสาหกรรมต่างๆ อาทิ อุตสาหกรรมพลาสติก อุตสาหกรรมแก้ว กระจก อุตสาหกรรมผลิตกระเบื้อง การผลิตสุขภัณฑ์ การผลิตเซรามิก อุตสาหกรรมโลหะสำหรับการเคลือบผิวโลหะ อุตสาหกรรมกระดาษสำหรับการเคลือบกระดาษเพื่อลดการทะลุผ่านของแสง ด้วยคุณสมบัติที่สามารถยึดเกาะ และเคลือบติดผิวได้ง่าย มีความทนทานต่อการกัดกร่อน รวมถึงคุณสมบัติที่กล่าวในข้างต้น นอกจากนั้น การใช้ไททาเนียมไดออกไซด์สำหรับเคลือบผิวผลิตภัณฑ์สามารถช่วยลดต้นทุนการผลิต และลดน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ได้อีกทาง

3. เป็นสารกึ่งตัวนำผลิตกระแสไฟฟ้า
การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์นิยมใช้ไททาเนียมไดออกไซด์เป็นส่วนประกอบ ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า

4. ใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับวงจรไฟฟ้ามักใช้ไททาเนียมไดออกไซด์เป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้า ด้วยคุณสมบัติมีค่าคงที่ทางไฟฟ้า และค่าความต้านทานไฟฟ้าสูง

5. ใช้เป็นส่วนผสมในเครื่องสำอาง
เครื่องสำอางบางยี่ห้อมีการใช้ไททาเนียมไดออกไซด์เป็นส่วนผสมสำหรับทำหน้าที่ให้ผงละเอียดสีขาว มีคุณสมบัติทึบแสง สามารถสะท้อน และหักเหแสงได้สูง และสะท้อนรังสียูวีได้ดี ไม่เป็นอันตรายต่อผิว ผลิตภัณฑ์ที่พบใช้เป็นส่วนผสมมาก ได้แก่ ครีมบำรุงผิว ครีมกันแดด แป้งรองพื้น และทาทับ เป็นต้น 

*ไทเทเนียมไดออกไซด์ต้องผ่านกระบวนการทางเคมีจึงจะนำสารปนเปื้อนออกได้ เหลือไว้แต่ไทเทเนียมไดออกไซด์บริสุทธิ์    ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารสีที่มีสีขาวมีประโยชน์สำหรับการใช้งานได้หลากหลาย เนื่องจากมันไม่มีกลิ่นและมีความสามารถในการดูดซับ  แร่ชนิดนี้พบได้ในหลายผลิตภัณฑ์ตั้งแต่สีทาบ้านไปถึงอาหารและเครื่องสำอาง  ในกลุ่มเครื่องสำอางใช้เพื่อหลายวัตถุประสงค์  ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารสีที่มีสีขาว  เป็นตัวที่ทำให้เกิดการทึบแสง และเป็นตัวป้องกันแสงแดด  ไทเทเนียมไดออกไซด์ถูกจัดอยู่ในกลุ่มของสารสีที่ปลอดภัย  ไม่ใช่สารที่อยู่ในกลุ่มของสารก่อมะเร็ง, ไม่ใช่สารที่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์และไม่ใช่สารที่ทำให้ตัวอ่อนในครรภ์เกิดความผิดปกติ  หรือสารที่มีพิษ ด้วยเหตุนี้จึงสรุปได้ว่าไทเทเนียมไดออกไซด์ไม่ใช่สารที่มีพิษ โดยทั่วไปมีความปลอดภัยในการใช้กับอาหาร  ยา  สี และเครื่องสำอาง


6. ใช้ในด้านการบำบัดมลพิษ
6.1 ใช้เป็นสารดูดซับ โดยใช้งานในด้านการบำบัดมลพิษทางอากาศ และมลพิษทางน้ำ ทำหน้าที่เป็นสารตัวดูดซับมลพิษ
6.2 ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสังเคราะห์แสง
ไททาเนียมไดออกไซด์เมื่อได้รับแสง และความร้อน จะแตกตัวให้สาร และรังสีที่มีคุณสมบัติหลายประการที่สามารถกำจัดของเสียหรือมลพิษในน้ำ และอากาศ รวมถึงการกำจัด และต้านเชื้อจุลินทรีย์ โดยมีกลไก ดังนี้

– สำหรับการต้านเชื้อจุลินทรีย์ เมื่อแผ่นนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ได้รับแสงจะปลดปล่อยไฮดรอกซิล แรดิคัล (OH+) และซุปเปอร์ออกไซด์ไอออน (O2-) ออกมาสู่อากาศ และอะตอมดังกล่าวจะเข้าดึงอะตอมไฮโดรเจน และคาร์บอนจากผนังเซลล์ของเชื้อจุลินทรีย์ รวมถึงสารอินทรีย์ที่ทำให้เกิดกลิ่นทำให้จุลินทรีย์ และสารมลพิษต่างๆสลายตัวไป

– สำหรับการบำบัดมลพิษทางอากาศ เช่น การกำจัดก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NOx) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) และสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ด้วยการผ่านแสงอุลตร้าไวโอเลตในช่วงคลื่น 300-400 นาโนเมตร จะทำให้เกิดอนุภาคข้างต้นเข้าทำปฏิกิริยากับสารมลพิษดังกล่าวทำให้กลายเป็นกรดไนตริก และกรดซัลฟูริก ส่วนสารอินทรีย์ระเหยง่ายจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสรา้งกลายเป็นสารอื่นที่มีความเป็นอันตรายน้อยลง

– สำหรับบำบัดมลพิษในน้ำ ด้วยการให้แสงแก่แผ่นตัวกลางนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ที่แขวนอยู่ในน้ำ เมื่อได้รับแสงจะเกิดการปลดปล่อยอนุภาคดังที่กล่าวข้างต้นเข้าทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ที่แขวนลอยในน้ำกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

สารเคลือบ "ไททาเนียมไดออกไซด์" จะมีอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตต่อเมื่อเรารับประทานเข้าไป จากการศึกษาในประเทศสหรัฐอเมริกา พบว่า หนูที่ดื่มน้ำที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ถูกทำให้มีอนุภาคขนาดเล็กหรืออนุภาค
ขนาดนาโน จะเริ่มมีความเสียหายเกิดข้ึนที่สารพนธุ์กรรม ในวันที่ห้าของการดื่มน้ำ เนื่องด้วยนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์
มีขนาดเลกมากจึ่งสามารถเข้า สู่เซลลได์ โดยง่ายและถูกสะสมไว้ในร่างกายและมีผลรบกวนกระบวนการต่างๆ ภายในเซลล์ซึ่งอาจก่อใหเกิดมะเร็งไดในอนาคต สารไททาเนียมออกไซด์ จึ่งไม่นิยมมาผสมอยู่ในอาหาร ยาสีฟัน หรือ ผลิตภัณฑ์ที่ต้องรับประทานเข้าสู่ร่ายกายโดยตรง

ขอขอบคุณแหล่งข้อมูลจาก

http://www.nci.go.th/th/Knowledge/download/TiO2.pdf

http://www.chemtrack.org/News-Detail.asp?TID=5&ID=3

http://nict.sc.chula.ac.th/site/index.php/technology/risk/nanomaterial/titanium/titanium-dioxide

A review of the scientific literature on the safety of nanoparticulate titanium dioxide or zinc oxide in sunscreens, 2009
http://www.tga.gov.au/pdf/sunscreens-nanoparticles-2009.pdf