Aluminiumoxidtrihydrat i maling og belægninger

Efterspørgslen efter aluminiumoxidtrihydrat, der bruges i maling og belægninger, forventes at drive markedsvæksten i prognoseperioden på grund af stigende bygge- og bilindustrier samt strenge brandsikkerhedsbestemmelser, der driver denne efterspørgsel efter aluminiumoxidtrihydrat.

Aluminiumoxidtrihydrat har lav akut toksicitet og biotilgængelighed, men kronisk brug kan føre til hypercalcæmi (Poisindex 1998).

Opløselighed

Aluminiumoxidtrihydrat er et hvidt pulver med lav opløselighed i både vand og ethanol, men en amfoterisk egenskab, hvilket betyder, at det binder sig til både syrer og baser. Fortyndet svovlsyre og saltsyre opløses godt, mens det forbliver uopløseligt i salpetersyre; dets smeltepunkt gør det velegnet til højtemperaturanvendelser som keramik og emaljer, mens aluminiummetalproduktion samt som flammehæmmende fyldstof i polymerkompositter bruger det i vid udstrækning.

Det globale marked for aluminiumoxidtrihydrat anslås at nå op på mere end 100 millioner tons i 2019 og vokse med en gennemsnitlig sammensat årlig vækstrate på ca. 7%. Det er opdelt i anvendelser, produkttyper, slutanvendelsesindustrier og slutanvendelser, hvor slutanvendelser af plast tegner sig for den største markedsandel på grund af stigende forbrug i bygge-, bil- og el- og elektroniksektoren - hovedsageligt delvist på grund af krav om reduktion af kulstofemissioner, der driver udskiftning af metalkomponenter med plastkomponenter i bilkomponenter.

Aluminiumoxidtrihydrat er et ekstremt nyttigt stof med mange anvendelsesmuligheder, fra blækpigment og papirfyldstof, adsorption, smøremidler og ildfaste materialer, fremstilling af aluminiumoxidmetal og som et analytisk reagens. Det produceres ved at opløse bauxit i natriumhydroxid ved hjælp af Bayer-processen og efterfølgende adskille det fra faste stoffer ved opvarmning; men denne energikrævende procedure giver anledning til miljømæssige bekymringer.

Indåndingseksponering for aluminiumoxidtrihydrat er blevet forbundet med luftvejslidelser hos arbejdere, der håndterer det (Ueda et al., 1958; Edling, 1961). Lungefibrose er også blevet rapporteret efter indåndingseksponering med fintmalet pyrofosfatstøv og andre former for aluminium (Park et al. 1996 citeret i ATSDR 1999).

Udfældet aluminiumoxidtrihydrat var markedslederen og udgjorde mere end 40% af det globale marked for aluminiumoxidtrihydrat i 2019. Det giver mange fordele i forhold til malet aluminiumoxidtrihydrat, herunder lavere viskositet i polyester SMC-applikationer og bedre flammehæmmende egenskaber. Desuden kan udfældet aluminiumoxidtrihydrat være billigere at købe, fordi den fysisk absorberede fugt fordamper ved opvarmning sammenlignet med nedbrudte aluminiumoxidtrihydratpartikler; hvilket gør denne form velegnet til anvendelser, der kræver hurtig hærdning med øget slagfasthed og hurtige hærdetidsrammer.

Toksicitet

Aluminiumoxidtrihydrat bruges til fremstilling af aluminiumforbindelser som f.eks. kalcineret aluminiumoxid, polyaluminiumklorid, aluminiumsulfat, aluminiumoxidnitrat og zeolit. Desuden fungerer det som flammehæmmende materiale og røgdæmpende middel samt varmeisolerende materiale. Antimon er blevet forbudt af EU. Cadmium er et effektivt alternativ, der har overlegne brandhæmmende egenskaber og er kompatibelt med mange organiske opløsningsmidler. ATH kan nemt tilsættes polyuretan-, latex- og neoprenskumsystemer, vinylvægbeklædning og gulvbelægning samt isolering af gummitråde og -kabler som et hvidt pulver med fremragende varmeledningsevne og flammehæmmende egenskaber. Opløseligt i vand, alkohol og olieprodukter; kan vaskes af med sæbevand eller sure opløsninger; meget stabilt ved høje temperaturer og slidstærkt.

Malet aluminium kan udskilles gennem urinen, hvor mindre end 10% absorberes (Gorsky et al. 1979), og det meste behandles gennem levermetabolisme og elimineres via leversekretion (Kaehny et al. 1977). I modsætning hertil optages aluminiumoxidtrihydrat hurtigt fra tarmen til urinen via hurtig absorption fra kilden (Lansdown 1973 citeret af ATSDR 1999), og der sker kun minimal systemisk absorption (ATSDR 1999). Biotilgængeligheden afhænger både af administrationsformen og af tilstedeværelsen af kompleksdannende stoffer som f.eks. calciumcitrat, der øger optagelsen gennem kompleksdannelse (for eksempel). Calciumcitrat kan forbedre absorptionen ved at skabe absorberbare komplekser, der øger absorptionshastigheden dramatisk og dermed øger biotilgængeligheden dramatisk; calciumcitrat i kosten forbedrer absorptionen gennem kompleksdannelse.

Selvom der findes kroniske kræftfremkaldende data for andre aluminiumforbindelser, giver dette ikke nok data til vurdering af eksponering af mennesker ved hud- eller indåndingseksponering for aluminiumoxidtrihydrat. Derfor blev der valgt et fareindeks på 1 for oral eksponering.

Underudvalgets medlemmer fastslog, at det var usandsynligt, at aluminiumoxidtrihydrat ville udgøre en betydelig ikke-cancerrisiko via dermal eksponering, baseret på dets vandgennemtrængelighed, den højeste forventede påføringshastighed på 7,5 mg/cm2, ligning 1 fra kapitel 3 og dermale RfD-værdier som fastlagt i kapitel 3. Dette førte til, at de nåede frem til 1,5 mg/kg-dag som deres konklusion.

Biotilgængelighed

Aluminiumoxidtrihydrat (Al3O4) er et inert hvidt pulver eller granulat med fremragende termisk stabilitet og lavt vandindhold, hvilket gør det velegnet til brug som klæbemateriale i flere industrier. Asbest kan bruges som flammehæmmer, brandhæmmer og røghæmmer i plast, gummi, tekstiler, tråd- og kabelisolering, vinylvæg- og gulvbelægninger og epoxysystemer; derudover kan det også bruges som blegemiddel i papirindustrien. Produktionen af flammehæmmende og røgdæmpende materialer foregår via Bayer-processen med nedbrydning af bauxit, hvor vand over 180 grader Celsius fjernes for at afkøle overfladen og blokere for iltindtrængning, hvilket giver dette materiale dets flammehæmmende og røgdæmpende egenskaber. Flammehæmmende materialer kan bruges i stedet for antimon til vinyl som en ikke-giftig erstatning med lav røgudvikling samt som et vigtigt råmateriale i produkter som polyuretanskumsystemer, kabelisoleringer og termoplast.

Slidstærke kvaliteter af aluminiumoxidtrihydrat bruges i vid udstrækning som fyldstoffer og forlængere i maling, klæbemidler, fugemasser og plast for at øge styrke, holdbarhed og udseende. Aluminiumoxidtrihydrat er også en integreret del af faste overfladematerialer, der bruges i bordplader og badeværelsesinventar; dets renhed og udfældningsforhold bestemmer dets morfologi - blokagtige partikler med lavere viskositet kan give efter for lavere viskositet, mens pladeformede korn øger viskositeten.

Indånding og indtagelse af aluminiumoxidtrihydrat kan have skadelige helbredseffekter. For at imødegå denne risiko har Agency for Toxic Substances and Disease Registry fastsat et mellemvarigt oralt minimalt risikoniveau (MRL) på 2,0 mg aluminium/kg dagligt i sin analyse af det minimale risikoniveau; desuden har det fastsat et minimalt risikoniveau for lungerne (LMRL) på 15 mg/m3 aluminiumstøv som en MRL/LMRL-kombinationstærskelværdi.

Bil- og byggeindustriens øgede forbrug af plast giver næring til væksten på det globale marked for aluminiumoxidtrihydrat. Forordninger, der er designet til at reducere køretøjernes vægt for at forbedre brændstofeffektiviteten og kulstofemissionerne, har yderligere fremmet brugen af plast som et alternativt materiale til metal.

Markedet kan opdeles efter slutbrug i plast, byggeri og anlæg, maling og belægning samt andre anvendelser. Plast har i øjeblikket den største andel af dette marked efterfulgt af bygge- og anlægssegmentet og maling- og belægningssegmentet. Plast forventes at opleve den hurtigste vækst på grund af stigende forbrugerbevidsthed og regler, der kræver reduktion af bilernes vægt.

Sikkerhed

Den årlige produktion af aluminiumoxidtrihydrat (ATH) bruges hovedsageligt som flammehæmmer. Når ATH integreres i polymermolekyler, skaber det en kemisk barriere, som forsinker brandspredning ved at afgive vanddamp, der fortyndes i atmosfæren for at hjælpe med at reducere forbrændingen og stoppe dens spredning. Desuden indeholder gummi ofte dette stof for at forbedre de fysiske egenskaber.

Aluminiumoxidtrihydrat absorberes muligvis ikke så let af kroppen på grund af begrænsede opløselighedsdata; sådanne oplysninger kan dog ikke ekstrapoleres kvantitativt til biotilgængelighed, da der kan være ukendte påvirkninger som f.eks. kost, der påvirker absorptionen.

Ved indtagelse udskilles aluminiumoxidtrihydrat (ATH) gennem afføringen uden at blive absorberet systemisk. Selvom det ikke irriterer, når det indåndes som fine støvpartikler, kan langvarig eksponering forårsage irritation af luftvejene og bør undgås for at undgå negative sundhedsvirkninger.

På grund af sin lave toksicitet udgør aluminiumoxidtrihydrat ikke nogen væsentlig miljøfare. Det forurener ikke jord eller vandkilder, men forkert håndtering og bortskaffelse kan frigive store støvpartikler, som kan irritere øjne, næse og hals.

Alumina trihydrats termiske stabilitet gør det velegnet til anvendelser, der kræver højere temperaturer, herunder brug som syreneutraliserende middel til at bufre maveindholdets pH-niveau. Produktionen sker via Bayer-processen, hvor bauxit opløses i natriumhydroxid under høje temperaturer.

Agency of Toxic Substances and Disease Registry har fastsat en oral referencedosis (RfD) på 1,5 mg aluminium/kg dagligt for aluminiumoxidtrihydrat. Denne RfD blev beregnet ud fra den antagelse, at et barn udsættes for aluminiumoxidtrihydrat ved at sutte på 50 cm2 stof, der er belagt med det, i to år og en time om dagen, i to år og en time/dag. Risikoen for mundhulekræft blev estimeret ved hjælp af en kombination af risikoestimater for hudfibrosarkom, lunge- og tyktarmskræft for rotter og mus udsat for aluminiumoxidtrihydrat. Disse estimater blev derefter ganget med en sammensat usikkerhedsfaktor på 300 (10 for ekstrapolering mellem arter og 10 for variabilitet inden for arter; se Tabel 6-3 i afsnittet om kvantitativ toksicitetsvurdering). Det kræftfareindeks, der blev genereret fra denne proces, blev derefter divideret med RfD for at opnå orale RfC-værdier.