بالنسبة لكربونات الكالسيوم فائقة الدقة، يُعد حجم الجسيمات، ومساحة السطح، وشكل البلورة، وامتصاص الزيت مؤشرات فنية رئيسية. تؤثر هذه العوامل بشكل مباشر على أداء المنتج. كما أن هناك مؤشرات أخرى مهمة، ولكن التحكم فيها أسهل عمومًا في الإنتاج الصناعي. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات المتخصصة، تتطلب الاستخدامات المختلفة أولويات مختلفة. لذلك، لا ينبغي التعامل مع المؤشرات بنفس الطريقة في جميع الحالات.
حجم الجسيمات والمساحة السطحية النوعية
يُعدّ تحقيق حجم جسيمات أولي يتراوح بين ٠.٠٢ و٠.١ ميكرومتر شرطًا أساسيًا لكربونات الكالسيوم فائقة الدقة. وبدون ذلك، لا يُمكن وصفها بأنها فائقة الدقة.
ومع ذلك، هذا لا يمثل سوى نصف المهمة في إنتاج كربونات الكالسيوم فائقة الدقة وعالية الجودة. في حال عدم توفر تقنيات المعالجة السطحية والتشتيت، ستتكتل الجسيمات لتشكل جسيمات ثانوية أكبر.
يمكن أن يصل حجم هذه التكتلات إلى مئات النانومترات. تُظهر صور المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) الجسيمات الأولية فقط.
بسبب تحضير العينة، لا تعكس هذه البيانات أحجام الجسيمات المتكتلة الفعلية. عادةً ما تكون مساحة سطح BET للمنتجات المتكتلة للغاية أقل.
لذلك، يُتيح الجمع بين اختبار مساحة السطح باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) واختبار مساحة السطح باستخدام تقنية BET رؤيةً أكثر شمولاً لحجم الجسيمات وشكلها وتشتتها. هناك علاقة طبيعية بين متوسط حجم الجسيمات ومساحة السطح.
يستخدم بعض الباحثين حجم الترسيب لتقدير حجم الجسيمات. لكن حجم الترسيب يتأثر بأكثر من مجرد الحجم.
تؤثر عوامل مثل جودة الحجر الجيري، والتكليس، والهضم، وظروف الكربنة على الحجم النهائي. كما أن لكربونات الكالسيوم أشكالًا بلورية متنوعة. حتى داخل الشكل الواحد، تختلف الأشكال وغالبًا ما تكون غير منتظمة. لذا، يُعقّد شكل البلورة نتائج حجم الترسيب.
حتى داخل نفس الشكل، تختلف الأشكال وغالبًا ما تكون غير منتظمة. لذا، يُعقّد شكل البلورة نتائج حجم الترسيب. إن استخدام حجم الترسيب وحده لتحديد حجم الجسيمات ليس علميًا، وغالبًا ما يكون غير دقيق. لتقليل التكتل، عادةً ما تخضع كربونات الكالسيوم فائقة الدقة لتعديل سطحها.
هذا لا يُعزز نشاط السطح فحسب، بل يُساعد أيضًا على منع تكتل الجسيمات. بالنسبة للمنتجات المتخصصة، يختلف شكل البلورات وحجم الجسيمات وعامل معالجة السطح، وحتى تقنيات المعالجة. الخبرة والمعرفة التقنية عاملان أساسيان أثناء المعالجة. لذا، يُعدّ استخدام معيار واحد لتقييم جميع أنواع كربونات الكالسيوم فائقة الدقة أمرًا بالغ الصعوبة.
شكل الكريستال
يُعدّ شكل البلورة أيضًا مؤشرًا تقنيًا بالغ الأهمية لكربونات الكالسيوم فائقة الدقة. كربونات الكالسيوم الخفيفة القياسية لها شكل مغزلي.
يُستخدم في بولي كلوريد الفينيل (PVC)، ويُسبب إجهادًا وتبييضًا في الأغشية البلاستيكية. يختلف شكل بلورات كربونات الكالسيوم فائقة النعومة باختلاف التطبيقات. بالنسبة للبلاستيك، يُفضل أن يكون بسيط البنية، وحجم التعبئة صغيرًا، وامتصاص الزيت منخفضًا. الأشكال المكعبة أو الكروية مثالية.
كربونات الكالسيوم فائقة النعومة، بحجم جسيمات 0.072 ميكرومتر، تُحسّن أداء بلاستيك البولي فينيل كلوريد (PVC). فهي تُحسّن نعومة السطح ولمعانه وعزله الكهربائي.
في مركبات الكابلات اللينة، حتى مع جرعة حشو مزدوجة، يبقى الأداء ضمن المعايير الوطنية. أما في الأغشية البلاستيكية، فيُقلل من التبييض ويزيد من الاستطالة في درجات الحرارة المنخفضة.
ومع ذلك، في المواد البلاستيكية الصلبة كالأبواب والمقاطع، يزيد هذا من قوة تحمل الصدمات. يمكن أن تصل مقاومة الصدمات المحززة إلى 49.1 كيلوجول/متر مربع. أما بالنسبة للمطاط، فإن الأشكال الشبيهة بالسلسلة توفر أفضل تقوية.
يتشكل كربونات الكالسيوم على شكل سلسلة من خلال اصطفاف العديد من الجسيمات في اتجاه واحد. يتميز هذا الهيكل بثبات مكاني وينتشر جيدًا في المطاط.
أثناء الخلط، تنكسر السلاسل، كاشفةً عن الأسطح النشطة. تلتصق هذه الأسطح بإحكام بالسلاسل المطاطية، مما يعزز قوتها.
في المطاط، تكون قوة التعزيز حسب الشكل: سلسلة > إبرة > كرة > مكعب. بالنسبة للحبر، تُفضّل الأشكال المكعبة نظرًا لخصائصها. في الأحبار الراتنجية، يُفترض أن يُعطي كربونات الكالسيوم فائقة النعومة لمعانًا وشفافيةً وانسيابيةً.
تُوفر البلورات المكعبة أفضل أداء لمعان. يُستخدم عادةً كربونات الكالسيوم المترسبة في طلاء الورق. وهي ليست فائقة الدقة؛ إذ يتراوح حجمها بين ٠٫١ و١ ميكرومتر. ومع ذلك، يُؤخذ شكل البلورة في الاعتبار.
تتطلب طلاءات الورق عتامة جيدة، وسطوعًا، ولزوجة عالية، وامتصاصًا جيدًا للحبر. تشمل الأشكال البلورية المثالية الأشكال الشبيهة بالصفائح والأشكال المكعبة. باختصار، يجب ألا يقتصر حجم كربونات الكالسيوم فائقة الدقة على متطلبات الحجم (0.02-0.1 ميكرومتر)
ولكن يمكن أيضًا تصميمها في شكل بلوري بناءً على الاستخدام لإنشاء منتجات جاهزة للسوق.
قيمة امتصاص الزيت
تؤثر قدرة امتصاص الزيت لكربونات الكالسيوم فائقة النعومة بشكل كبير على أداء تطبيقاتها، لا سيما في البلاستيك والطلاءات والأحبار.
يؤدي امتصاص الزيت العالي إلى استهلاك كمية أكبر من المواد الملينة الموجودة في البلاستيك.
في الطلاءات والأحبار، يزيد اللزوجة. لذلك، يجب أن يبقى امتصاص الزيت منخفضًا. تؤثر عوامل عديدة على امتصاص الزيت، تتجاوز الخصائص الفيزيائية للمادة.
من بينها، يُعد حجم الجسيمات عاملاً رئيسياً. لذلك، يجب أولاً ضمان حجم جسيمات دقيق وتوزيع جيد.
ويجب أن يكون لها أيضًا مساحة سطح تتناسب مع حجم جسيماتها.
عندها فقط يُؤخذ تقليل امتصاص الزيت في الاعتبار. إذا كان التشتت ضعيفًا وتكتل الجسيمات بشدة، تكون مساحة السطح منخفضة جدًا.
حتى مع انخفاض امتصاص الزيت، فإن هذه المواد لها قيمة عملية قليلة.
المحتوى الرئيسي
لا ينبغي تقييد المحتوى الرئيسي لكربونات الكالسيوم فائقة الدقة (CaO) بشكل صارم ضمن نطاق معين. في معظم الحالات، تُستخدم كربونات الكالسيوم فائقة الدقة كحشو وظيفي، مما يؤثر على الخصائص الفيزيائية أكثر من الكيميائية.
ضمن نطاق معقول، يظل محتوى أكسيد الكالسيوم كافيًا لتلبية متطلبات الأداء. لإنتاج كربونات الكالسيوم بأشكال بلورية متنوعة، وتشتت جيد، ونشاط سطحي عالٍ، غالبًا ما تُستخدم إضافات مثل المُعدِّلات والمشتِّتات والمواد الخافضة للتوتر السطحي.
هذه "الشوائب" المضافة عمدًا لا تُضرّ بأداء المنتج، بل تُحسّنه أحيانًا. مع ذلك، قد تُقلّل من محتوى أكسيد الكالسيوم المُقاس في المنتج النهائي. وبالطبع، يجب مراقبة العناصر الضارة، مثل الحديد والمنغنيز، بدقة.
سواءً أُدخلت من المواد الخام أو أثناء المعالجة، فإنها تؤثر على اللون وتُسرّع تدهور الراتنج وشيخوخة المنتج. يجب تجنبها تمامًا. تؤثر شوائب أخرى، مثل السيليكون والألمنيوم والمغنيسيوم، على بياض المنتج وقد تُعيق كفاءة المعالجة.
لذلك، يجب اختيار المواد الخام، مثل الحجر الجيري، ومراقبتها بعناية. لذا، قد تُعيق الحدود الصارمة جدًا لمحتوى أكسيد الكالسيوم (CaO)، تطوير منتجات متخصصة من كربونات الكالسيوم فائقة الدقة. يُعدّ اختيار مجموعة متوازنة من المنتجات خيارًا عمليًا أكثر. ملخص: يتمثل التوجه الرئيسي لكربونات الكالسيوم فائقة الدقة في التخصص، وتطوير المنتجات على نطاق واسع، والتنوع، والوظائف.
من الخطأ افتراض أن حجم الجسيمات الذي يتراوح بين 0.02 و0.1 ميكرومتر وحده يجعله مناسبًا لجميع الصناعات، مثل المطاط والبلاستيك والحبر والطلاء والورق. تتطلب التطبيقات متطلبات محددة لحجم الجسيمات، وشكل البلورة، ومساحة السطح، وامتصاص الزيت، والمحتوى الرئيسي. لذلك، لا يمكن تطبيق معيار عالمي واحد على جميع منتجات كربونات الكالسيوم فائقة الدقة المتخصصة.
نبذة عن شركة Epic Powder Machinery
مسحوق ملحمي تقدم شركة "ماشينري" حلولاً متطورة لمعالجة المساحيق فائقة الدقة. نساعد عملاءنا على تحقيق نتائج عالية الأداء ومخصصة في مجالات البلاستيك والمطاط والطلاء وغيرها.