لقد مكن التقدم في تقنيات معالجة كربونات الكالسيوم من التطور من مادة حشو تقليدية إلى مادة معدلة. يسمح هذا التطور بخفض تكلفة المنتجات مع تعزيز خصائصها في نفس الوقت. بعضها فريد من نوعه بالنسبة لكربونات الكالسيوم. يمكن لتقنية الرغوة الدقيقة الجديدة وكربونات الكالسيوم المجوفة تقليل الوزن. إنها تصنع مركبات كربونات الكالسيوم الأخف وزناً. وهي جاهزة للإنتاج الصناعي.
يمكننا أن نتوقع بثقة أنه في المستقبل، سوف يصبح كربونات الكالسيوم البلاستيكية مركب إن المواد الجديدة سوف تعيد تعريف الإطار التقليدي المتمثل في "تخفيضين وتحسين واحد" ـ أي خفض التكاليف والكثافة مع تحسين الأداء. وسوف يتحول كربونات الكالسيوم من مجرد مادة حشو إلى مادة معدلة ثورية.
لا تؤدي المواد المركبة التقليدية المصنوعة من كربونات الكالسيوم البلاستيكية إلى تقليل جميع خصائص المادة فحسب. بل يمكنها أيضًا تعزيز سمات مختلفة مع التسبب في بعض التدهور في الأداء. ستستكشف هذه المقالة على وجه التحديد التأثيرات الإيجابية والسلبية لكربونات الكالسيوم كمعدِّل. إنها توجهنا في التعرف على تطور تعديل كربونات الكالسيوم في الأبحاث المستقبلية.
التأثيرات التعديلية الإيجابية لكربونات الكالسيوم
1 الفوائد البيئية لكربونات الكالسيوم
1.1 الحفاظ على الموارد البترولية
التأثير المحسوب لكربونات الكالسيوم في التغليف البلاستيكي
باستخدام كربونات الكالسيوم 30% في مادة البولي إيثيلين، يمكن توفير 3 ملايين طن من الأكياس البلاستيكية 900 ألف طن من الراتينج البترولي و2.7 مليون طن من النفط.
1.2 الأداء الصديق للبيئة
إن إضافة كربونات الكالسيوم إلى أكياس القمامة البلاستيكية المخصصة للحرق يمكن أن يعزز كفاءة الاحتراق ويقلل بشكل كبير من وقت الحرق. فعند حرقها، تتمدد كربونات الكالسيوم داخل الفيلم البلاستيكي، مما يخلق العديد من الثقوب الصغيرة التي تزيد من مساحة السطح المتاحة للاحتراق. وتعمل هذه الظاهرة على تسريع عملية الاحتراق. على سبيل المثال، يتم تقليل وقت حرق الفيلم البلاستيكي المصنوع من البولي إيثيلين المحتوي على كربونات الكالسيوم 30% من 12 ثانية (للبلاستيك الخالص) إلى 4 ثوانٍ فقط.
كما تعمل الأغشية البلاستيكية المملوءة بكربونات الكالسيوم على تعزيز الاحتراق الكامل. وهذا يقلل من الدخان الأسود الناتج عن تأثير فتيل كربونات الكالسيوم. وتساعد قلوية كربونات الكالسيوم على امتصاص الغازات الحمضية. وهذا يقلل من الدخان السام وخطر الأمطار الحمضية.
في اليابان، تنص اللوائح على أن أكياس القمامة البلاستيكية المستخدمة في الحرق يجب أن تحتوي على كربونات الكالسيوم 30% على الأقل. وبعيدًا عن سرعة الاحتراق المعززة، فإن الأكياس المملوءة بكربونات الكالسيوم تولد حرارة أقل، ولا تنتج قطرات أو دخانًا أسود، وتخفف من التلوث الثانوي، ولا تضر بمحارق النفايات.
2. التأثيرات التعديلية الشائعة لكربونات الكالسيوم
2.1 تحسين صلابة المواد المركبة
يعمل كربونات الكالسيوم على تعزيز قوة الانحناء ومعامل الانحناء والصلابة ومقاومة التآكل للمواد المركبة. في الأفلام البلاستيكية، تعمل الصلابة المتزايدة على تحسين الصلابة بشكل كبير، مما يسهل التجعيد المسطح والسلامة الهيكلية الشاملة.
2.2 تحسين الاستقرار الأبعادي للمواد المركبة
يساهم كربونات الكالسيوم في تحسين الاستقرار البعدي من خلال تقليل الانكماش والانحناء، وخفض معامل التمدد الخطي، وتقليل الزحف، وتعزيز التماثل الخواص. إن إدراج كربونات الكالسيوم في المركبات يعزز الاستقرار البعدي بشكل كبير.
2.3 تحسين مقاومة الحرارة في المواد المركبة
يعمل كربونات الكالسيوم على تعزيز الاستقرار الحراري للمواد المركبة من خلال امتصاص المواد التي تعزز التحلل. على سبيل المثال، تظهر مركبات PBAT/كربونات الكالسيوم استقرارًا حراريًا أكبر بكثير مقارنة بـ PBAT النقي. بالإضافة إلى ذلك، فإن دمج كربونات الكالسيوم الخفيفة في منتجات PVC يمتص بشكل فعال كلوريد الهيدروجين الناتج أثناء التحلل، مما يعزز بشكل كبير الاستقرار الحراري لمعالجة PVC.
2.4 تعزيز مقاومة التمزق للأفلام
غالبًا ما تتمتع الأغشية البلاستيكية النموذجية بقوة طولية عالية ولكنها تتمتع بقوة عرضية منخفضة، وخاصة في مواد مثل أفلام البوليستر الأليفاتية PBS وPLA وPHA. يمكن أن يؤدي إضافة كربونات الكالسيوم إلى تحسين الخواص المتساوية لهذه المواد المركبة، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة التمزق بشكل كبير.
3. خصائص خاصة معدلة لكربونات الكالسيوم
3.1 التأثيرات على خصائص الشد والتأثير
إن تأثير كربونات الكالسيوم على قوة الشد وقوة التأثير في الأفلام البلاستيكية ليس عالميًا؛ فهو يتأثر بعوامل مثل حجم الجسيمات ومعالجة السطح.
تأثير حجم الجسيمات: تنتج أحجام الجسيمات المختلفة من كربونات الكالسيوم تأثيرات تعديل متفاوتة على البلاستيك، كما هو موضح في الجدول 1. بشكل عام، تُستخدم أحجام الجسيمات التي تقل عن 1000 شبكة للتعديل التدريجي. يمكن لأحجام الجسيمات بين 1000 و3000 شبكة، مع كمية إضافة أقل من 10%، تحقيق بعض تأثيرات التعديل. في المقابل، يُظهر كربونات الكالسيوم بأحجام جزيئات أعلى من 5000 شبكة، والمصنف على أنه كربونات كالسيوم وظيفية، تأثيرات تعديل كبيرة ويمكنه تحسين كل من قوة الشد وقوة التأثير. على الرغم من أن كربونات الكالسيوم النانوية لها حجم جسيمات أدق، إلا أن صعوبتها الحالية في التشتت تحد من فعاليتها، مما يحد من نتائج التعديل المماثلة لكربونات الكالسيوم بحجم 8000 شبكة.
الجدول 1: تأثير كربونات الكالسيوم الثقيلة ذات أحجام الجسيمات المختلفة على أداء المواد المركبة من البولي بروبلين
| حجم شبكة كربونات الكالسيوم الثقيلة المعالجة بعامل الاقتران (30%) | 2000 | 1250 | 800 | 500 |
| مؤشر تدفق الذوبان (جم/10 دقيقة) | 4.0 | 5.0 | 5.6 | 5.5 |
| قوة الشد (ميجا باسكال) | 19.3 | 18.4 | 18.7 | 18.1 |
| الاستطالة عند الانكسار (%) | 422 | 420 | 341 | 367 |
| قوة الانحناء (ميجا باسكال) | 28 | 28.6 | 28.2 | 28.4 |
| معامل الانثناء (ميجا باسكال) | 1287 | 1291 | 1303 | 1294 |
| قوة تأثير الإيزود (جول/م) | 113 | 89 | 86 | 78 |
كما هو موضح في الجدول 1، فإن أحجام الجسيمات الدقيقة لكربونات الكالسيوم تؤدي إلى زيادة قوة التأثير وقوة الشد والاستطالة عند الكسر، في حين تظل قوة الانحناء ومعامل الانحناء دون تغيير نسبيًا. ومع ذلك، تقل سيولة المادة المركبة مع أحجام الجسيمات الدقيقة.
تأثير المعالجة السطحية: إن المعالجة الصحيحة لسطح كربونات الكالسيوم بأحجام جزيئات مناسبة يمكن أن تعزز بشكل كبير من قوة الشد والصدمات للمواد المركبة. ومؤخرًا، أدت التطورات في نظرية المركبات العضوية/غير العضوية إلى تحويل كربونات الكالسيوم من مادة حشو بسيطة إلى مادة حشو وظيفية جديدة. على سبيل المثال، يمكن أن تتضاعف قوة التأثير المحززة لمركب البولي بروبيلين المتجانس (PP)/كربونات الكالسيوم مقارنة بالبلاستيك الأساسي.
3.2 إخماد الدخان أثناء الاحتراق
يتميز كربونات الكالسيوم بقدرات ممتازة على إخماد الدخان. ويرجع ذلك إلى قدرته على التفاعل مع هاليدات الهيدروجين في الدخان، وتكوين كلوريد الكالسيوم المستقر (CaCl₂). وبالتالي، يمكن استخدامه كمخمد للدخان في أي بوليمر ينتج هاليدات الهيدروجين أثناء الاحتراق، بما في ذلك كلوريد الفينيل، والبولي إيثيلين المكلور سلفونات، والمطاط الكلوروبرين.
نظرًا لأن الاحتراق عبارة عن تفاعل غير متجانس بين المواد الصلبة والغازات يحدث على سطح الجسيمات الصلبة، فإن حجم جسيمات كربونات الكالسيوم يلعب دورًا حاسمًا في فعالية إخماد الدخان. تمتلك الجسيمات الدقيقة مساحة سطحية محددة أكبر بشكل ملحوظ، مما يعزز تأثير إخماد الدخان.
3.3 عامل مضاد للالتصاق
تظهر الأفلام الأنبوبية المنفوخة المحتوية على كربونات الكالسيوم خصائص فتح ممتازة وتقاوم الالتصاق أثناء التجعيد. وفي هذا السياق، تعمل كربونات الكالسيوم بشكل فعال كعامل مضاد للالتصاق.
3.4 زيادة التوصيل الحراري
تعمل إضافة كربونات الكالسيوم على تعزيز التوصيل الحراري للفيلم. تبرد فقاعة الفيلم المنفوخ بشكل أسرع. وهذا يعزز الإنتاج ويزيد من إنتاج الطارد. باستخدام كربونات الكالسيوم الخفيفة 25% في صفائح PVC كمثال، يستغرق تسخينها إلى 200 درجة مئوية 3.5 ثانية فقط. تستغرق صفائح PVC النقية 10.8 ثانية. تزداد التوصيل الحراري بمقدار 3 مرات.
3.5 تحسين السيولة
يمكن لكربونات الكالسيوم تحسين سيولة النظام المركب، وتقليل لزوجة الذوبان وعزم الدوران للطارد، وزيادة إنتاج الطارد، وتحسين كفاءة الإنتاج. الأنواع المختلفة من كربونات الكالسيوم لها تأثيرات مختلفة على التدفق. ترتيب سيولة المادة المركبة المحددة هو كربونات الكالسيوم الكالسيتية الكبيرة> كربونات الكالسيوم الرخامية، كربونات الكالسيوم الدولوميتية> كربونات الكالسيوم الكالسيتية الصغيرة> كربونات الكالسيوم الخفيفة.
3.6 أداء مطابقة الألوان
استبدال بعض الصبغات البيضاء: يمكن لكربونات الكالسيوم عالية البياض أن تحل محل بعض الصبغات البيضاء مثل ثاني أكسيد التيتانيوم، وبالتالي توفير محتوى ثاني أكسيد التيتانيوم الباهظ الثمن. كربونات الكالسيوم عالية الكالسيت هي الخيار الأول بسبب بياضها العالي وقوة الإخفاء العالية. والسبب وراء إمكانية استخدام كربونات الكالسيوم كصبغة بيضاء هو في الأساس لأنها تتمتع بقوة إخفاء معينة. تشير قوة إخفاء الطلاء إلى الحد الأدنى من كمية الطلاء المطلوبة لتطبيق الطلاء بالتساوي على سطح الجسم بحيث لا يظهر اللون الأساسي بعد الآن. يتم التعبير عنها بوحدة جرام/م².
يظهر في الجدول 2 قوة إخفاء الألوان المختلفة في الطلاءات:
الجدول 2: قوة إخفاء بعض الصبغات العضوية وغير العضوية
| اسم الصبغة | قوة التغطية (جم/سم3) |
| بارا أحمر (لون فاتح) | 18.1-16.3 |
| بارا الأحمر (لون غامق) | 17.1-15.0 |
| البحيرة الحمراء ج | 23.8-18.8 |
| الليثول الأحمر (بحيرة با) | 33.7-21.7 |
| الليثول الأحمر (بحيرة الكالسيوم) | 49.0-33.7 |
| ليثول روبي | 33.9 |
| بحيرة يانكي القرمزية | 88.5 |
| الرودامين Y (راسب التنغستات) | 25.1 |
| رودامين ب (راسب الفوسفوتنغستات) | 16.1 |
| تولويدين كستنائي أحمر | 34.8-37.7 |
| أحمر مقاوم للضوء BL | 12.4 |
| ثاني أكسيد التيتانيوم | 18.4 |
| (نوع الروتيل، نوع الأناتاز) | 19.5 |
| أكسيد الزنك | 24.8 |
| كبريتات الباريوم | 30.6 |
| كربونات الكالسيوم | 31.4 |
| هانزا الأصفر G | 54.9 |
| هانزا اصفر 10ج | 58.8 |
| برتقالي دائم | 29.6 |
| الأخضر الملكيت | 5.4 |
| الصباغ الأخضر ب | 2.7 |
| الأزرق المالاكيت (رواسب الفوسفوتنغستات) | 7.7 |
| الأزرق الملكيت | 68.5 |
| البنفسج الميثيل (راسب الفوسفوتنغستات) | 7.6 |
| البنفسج الميثيل (مادة راسب التانين) | 4.9 |
| ضوء الشمس البنفسجي السريع | 10.2 |
| الفثالوسيانين الأزرق | 4.5 |
| ملاط الزنك والباريوم (مسحوق الرصاص) | 23.6 |
| ملاط الرصاص (كبريتات الرصاص الأساسية) | 26.9 |
| ثالث أكسيد الأنتيمون | 22.7 |
| التلك | 32.2 |
ترتبط قدرة المادة على الإخفاء ارتباطًا وثيقًا بمؤشر الانكسار الخاص بها. وبشكل عام، يؤدي ارتفاع مؤشر الانكسار إلى زيادة قدرة الإخفاء ولون أبيض أكثر كثافة. تم تفصيل مؤشر الانكسار للمواد البيضاء المختلفة في الجدول 3.
الجدول 3: معامل الانكسار للمواد البيضاء المختلفة
| المواد البيضاء | رقم مؤشر الصبغة | معامل الانكسار |
| ثاني أكسيد التيتانيوم (نوع الروتيل) | ملاط الصباغ 6 | 2.70 |
| مسحوق التيتانيوم (نوع الأناتاز) | ملاط الصباغ 6 | 2.55 |
| أكسيد الزركونيوم | ملاط الصباغ 12 | 2.40 |
| كبريتيد الزنك | 2.37 | |
| ثالث أكسيد الأنتيمون | ملاط الصباغ 11 | 2.19 |
| أكسيد الزنك | ملاط الصباغ 4 | 2.00 |
| ليثوبون (مسحوق الزنك والباريوم) | ملاط ملون 21 | 2.10 |
| كبريتات الباريوم | ملاط الصباغ 18 | 1.64 |
| كربونات الكالسيوم | ملاط الصباغ 27 | 1.58 |
| التلك | رقم مؤشر الصبغة | 1.54 |
التأثير على التلوين يؤثر اللون الأبيض الطبيعي لكربونات الكالسيوم على قدرتها على مطابقة الألوان الزاهية، مما يجعل من الصعب تحقيق مجموعات الألوان الزاهية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تعقيد مطابقة الألوان السوداء الخاصة.
التأثير على الضوء الملون بالإضافة إلى لونه الأبيض الطبيعي، يمكن لكربونات الكالسيوم أن تظهر ألوانًا مختلفة من الضوء، مما يؤثر على نقاء اللون. يشير الضوء الملون إلى الألوان الإضافية التي يعرضها الجسم إلى جانب لونه الرئيسي. على سبيل المثال، توجد الألوان التكميلية في طرفي متقابلين من طيف الألوان؛ الأزرق، على سبيل المثال، يكمله الأصفر. يمكن أن يؤدي خلط هذه الألوان إلى إنتاج ضوء أبيض، وهي طريقة فعالة لتحييد الضوء الملون.
يختلف اللون الأساسي المنبعث من كربونات الكالسيوم حسب المنشأ. على سبيل المثال:
- كربونات الكالسيوم من سيتشوان لها قاعدة ذات لون أزرق.
- كربونات الكالسيوم من قوانغشي لها لون أساسي أحمر.
- كربونات الكالسيوم من جيانجشي لديها أيضا اللون الأزرق الأساسي.
عند مطابقة الألوان، يجب أن يتوافق ضوء لون كربونات الكالسيوم مع لون اللون الأساسي. على سبيل المثال، يمكن لكربونات الكالسيوم ذات الصبغة الزرقاء أن تعاكس قوة تلوين الصبغات الصفراء. كما تُستخدم عادةً لتحييد ضوء اللون الأصفر في المنتجات.
تحسين اللابؤرية في المنتجات البلاستيكية: في حين أن إضافة كربونات الكالسيوم لا تعزز لمعان المنتجات البلاستيكية، إلا أنها تقلل اللمعان بشكل فعال، مما يوفر تأثير التلميع.
3.7 زيادة التهوية
تخلق الأغشية البلاستيكية المملوءة بكربونات الكالسيوم مسامًا صغيرة أثناء التمدد، مما يسمح بمرور بخار الماء مع منع تسرب الماء السائل. هذه الخاصية تجعلها مناسبة لإنتاج منتجات بلاستيكية قابلة للتنفس. للحصول على نتائج مثالية، يجب استخدام كربونات الكالسيوم فقط بحجم جسيمات 3000 شبكة أو أدق، مع توزيع ضيق لحجم الجسيمات.
3.8 تعزيز أداء تحلل المنتجات
عندما يتم دفن الأكياس البلاستيكية المصنوعة من البولي إيثيلين والتي تحتوي على كربونات الكالسيوم، فقد تتفاعل كربونات الكالسيوم مع ثاني أكسيد الكربون والماء لتكوين بيكربونات الكالسيوم القابلة للذوبان في الماء (Ca(HCO₃)₂)، والتي يمكن أن تترك الفيلم. تخلق هذه العملية ثقوبًا صغيرة في الفيلم، مما يزيد من مساحة السطح الملامسة للهواء والكائنات الحية الدقيقة، وبالتالي تسهيل تحلل المنتج.
3.9 الدور النووي لكربونات الكالسيوم
تلعب كربونات الكالسيوم النانوية (CaCO₃) دورًا حاسمًا في تبلور البولي بروبلين، مما يزيد من محتوى بلورات بيتا وبالتالي يعزز من صلابة البولي بروبلين في مواجهة الصدمات.
3.10 تقليل امتصاص الماء في بلاستيك PA
إن معدل امتصاص الماء للمركبات المصنوعة من البولي أميد (PA)/كربونات الكالسيوم أقل بشكل ملحوظ من معدل امتصاص راتنج PA النقي. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي دمج كربونات الكالسيوم 25% في PA6 إلى تقليل معدل امتصاص الماء للمادة المركبة بمقدار 56%.
3.11 تحسين خصائص السطح
يمكن لكربونات الكالسيوم تحسين التوتر السطحي للمواد المركبة. فهي تتمتع بخواص امتصاص رائعة. وهذا يعزز من خصائص الطلاء الكهربائي والطلاء والطباعة.
3.12 تأثير كربونات الكالسيوم على الرغوة
يعتبر تأثير كربونات الكالسيوم على أداء الرغوة للمواد البلاستيكية معقدًا ويعتمد على حجم الجسيمات والكمية المستخدمة:
حجم كربونات الكالسيوم: عندما يتوافق حجم جسيمات كربونات الكالسيوم مع عامل الرغوة، فيمكنه أن يعمل كعامل نووي. تؤثر هذه العملية بشكل إيجابي على الرغوة. حجم الجسيمات المثالي أقل من 5 ميكرومتر ويجب تجنب التكتل. إذا تجاوز حجم الجسيمات 10 ميكرومتر أو كان ناعمًا جدًا وتكتل، فقد يؤثر سلبًا على الرغوة. يوصى باستخدام كربونات الكالسيوم بحجم 3000 شبكة (حوالي 4 ميكرومتر) لضمان حجم أقل من 5 ميكرومتر دون تكتل.
تشمل الآليات التي يعمل بها كربونات الكالسيوم على تعزيز الرغوة ما يلي:
العمل كعامل نووي عن طريق امتصاص الغاز الرغوي لإنشاء نوى الفقاعات، وبالتالي التحكم في عدد المسام وتحسين حجمها.
توفير صلابة تعمل على إبطاء تشوه وحركة المصهور، مما يساعد على منع التوسع السريع للمسام ويسمح بأحجام مسام أدق. يمكن لكربونات الكالسيوم النانوية حتى توليد بلاستيك رغوي مسام صغير بسبب الحجم الصغير لعامل التبلور.
كمية كربونات الكالسيوم المضافة: تتراوح كمية الملء المثالية لكربونات الكالسيوم لتعزيز جودة الرغوة عادةً من 10% إلى 30%. إذا تمت إضافة كمية قليلة جدًا، فلن تكون هناك نقاط تكوين كافية، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الرغوة. وعلى العكس من ذلك، إذا تم استخدام كمية كبيرة جدًا، مع إنشاء المزيد من نقاط التكوين، فقد تنخفض قوة الذوبان بشكل مفرط. ويؤدي هذا إلى العديد من الفقاعات المكسورة وانخفاض نسبة الرغوة.
قابلية تشتت كربونات الكالسيوم: يعد توزيع كربونات الكالسيوم بالتساوي أمرًا ضروريًا لتعزيز جودة الرغوة. يضمن توزيع كربونات الكالسيوم بالتساوي عدم التكتل. إذا كان حجم الجسيمات في حدود 5 ميكرومتر، فسوف تعمل بشكل فعال كعامل نووي دون التأثير سلبًا على الرغوة.
محتوى الماء في كربونات الكالسيوم: إذا كان محتوى الماء في المسحوق غير العضوي أقل من 0.5%، فسيكون له تأثير ضئيل على الرغوة.
خصائص أخرى: يساهم كربونات الكالسيوم أيضًا في تحسين مقاومة التآكل والصلابة في المواد المركبة.
التعديلات السلبية للحشوات
1. زيادة كثافة المواد المركبة
تؤدي إضافة كربونات الكالسيوم إلى الراتينج إلى زيادة سريعة في كثافة المادة المركبة. بالنسبة للمنتجات المباعة حسب الوزن أو الطول أو المساحة، يمكن أن تعوض هذه الكثافة المتزايدة بعض مزايا التكلفة. يختلف مدى زيادة الوزن بين أنواع مختلفة من كربونات الكالسيوم، مع ترتيب الكثافة المحددة على النحو التالي:
كربونات الكالسيوم الخفيفة < كربونات الكالسيوم الكالسيتية الكبيرة < كربونات الكالسيوم الرخامية < كربونات الكالسيوم الدولوميتية < كربونات الكالسيوم الكالسيتية الصغيرة.
كيفية تقليل كثافة البلاستيك المركب من كربونات الكالسيوم:
1.1 تمديد المنتج لإنقاص الوزن:
يؤدي التمدد إلى خلق فجوات تشوه بين البلاستيك وكربونات الكالسيوم، مما يقلل بشكل طفيف من الكثافة الكلية. على سبيل المثال، تبلغ كثافة فيلم البولي إيثيلين الممتد المملوء بكربونات الكالسيوم 30% 1.1 جم/سم3، مقارنة بـ 1.2 جم/سم3 للنسخة غير الممتدة. تنطبق هذه التقنية على منتجات بلاستيكية مختلفة مثل الأسلاك المسطحة والفيلم المنفوخ وشريط الربط والفيلم الممزق.
1.2 رغوة المنتج الدقيقة لإنقاص الوزن:
إن استخدام الرطوبة التي يمتصها الحشو في الرغوة الدقيقة يمكن أن يقلل بشكل كبير من الكثافة دون المساس بالأداء. على سبيل المثال، يمكن لمادة كربونات الكالسيوم المركبة خفيفة الوزن 50% تحقيق كثافة لا تقل عن 0.7 جم/سم³ عند استخدامها لإنتاج الأفلام، وهو ما يمثل انخفاضًا بنسبة 45%.
1.3 الحشوة المجوفة لإنقاص الوزن:
إن استخدام تقنية تفريغ المسحوق غير العضوي البسيطة والفعّالة من حيث التكلفة يسمح بإنتاج منتجات كربونات الكالسيوم المجوفة، مما يقلل الكثافة بشكل كبير. ويمكن تقليل كثافة هذه المنتجات المجوفة إلى ما يقرب من 0.7 جم/سم3.
2. تقليل اللمعان في المواد المركبة
تؤثر طريقة المعالجة ونوع كربونات الكالسيوم على لمعان سطح المنتجات المركبة. يكون ترتيب اللمعان للمواد المركبة المختلفة على النحو التالي:
- عملية رطبة > عملية جافة
- كربونات الكالسيوم الخفيفة > كربونات الكالسيوم الكالسيتية الكبيرة > كربونات الكالسيوم الرخامية > كربونات الكالسيوم الكالسيتية الصغيرة > كربونات الكالسيوم الدولوميتية.
3. تقليل الشفافية في المواد المركبة
تتميز كربونات الكالسيوم بمؤشر انكسار يختلف بشكل كبير عن مؤشر الانكسار للراتنجات الشائعة مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين. ونتيجة لذلك، يمكن لحشوات كربونات الكالسيوم ذات الحجم التقليدي أن تؤثر سلبًا على شفافية الأفلام. فقط كربونات الكالسيوم النانوية، بحجم أقل من 200 نانومتر، يمكنها الحفاظ على شفافية المركب. يمكن للموجات الضوئية تجاوز مثل هذه الجسيمات الصغيرة بفعالية.
4. تقليل الاستطالة عند الكسر في المواد المركبة
إن الصلابة العالية لكربونات الكالسيوم يمكن أن تقلل من قابلية اللدائن الأصلية للمادة المركبة. وتعمل هذه الصلابة المتزايدة على تقليل حركة السلاسل الجزيئية الكبيرة، مما يؤدي إلى انخفاض الاستطالة عند الكسر للمنتج النهائي.
5. انخفاض في قوة الشد وقوة التأثير
في كثير من الحالات، قد يؤدي إضافة كربونات الكالسيوم إلى انخفاض قوة الشد وقوة التأثير في المادة المركبة. وينطبق هذا بشكل خاص إذا كانت جزيئات كربونات الكالسيوم كبيرة جدًا أو إذا كانت المعالجة السطحية لكربونات الكالسيوم غير كافية. وغالبًا ما يُرى الانخفاض الأكثر وضوحًا في قوة الشد.
6. زيادة ظاهرة تبييض الأسنان بسبب التوتر
عند إضافة كمية كبيرة من كربونات الكالسيوم إلى الراتينج، فقد يتسبب ذلك في ظهور فجوات وخطوط فضية عند شد المنتج. وهذا يؤدي إلى تفاقم تبييض الراتينج الناتج عن الإجهاد.
7. تسريع شيخوخة المنتج
يمكن لجميع مواد المسحوق غير العضوية، بما في ذلك كربونات الكالسيوم، تسريع شيخوخة المواد المركبة، مما يؤدي إلى انخفاض في عمر المنتجات وأدائها.
8. انخفاض قوة الترابط بين المواد
يمكن أن يؤدي استخدام كربونات الكالسيوم إلى تقليل قوة ربط الأفلام، مثل تقليل قوة الختم الحراري، ويمكن أن يقلل أيضًا من قوة لحام الأنابيب.