كربونات الكالسيوم هو مادة حشو تستخدم على نطاق واسع في البلاستيك. ويأتي في شكلين رئيسيين: كربونات الكالسيوم الخفيفة (كربونات الكالسيوم المترسبة) وكربونات الكالسيوم الثقيلة. يتم إنتاج كربونات الكالسيوم الخفيفة كيميائيًا، بينما يتم تصنيع كربونات الكالسيوم الثقيلة عن طريق السحق والطحن الميكانيكي. كثافتهما متشابهة - 2.4-2.6 جم / سم مكعب للكالسيوم الخفيف و2.6-2.9 جم / سم مكعب للكالسيوم الثقيل. الفرق الرئيسي هو في كثافتهما الظاهرية، والتي تؤثر على كيفية ترسيبهما في الحجم. عادةً ما يكون حجم ترسيب الكالسيوم الخفيف أعلى من 2.5 مل / جم، بينما يتراوح الكالسيوم الثقيل من 1.2 إلى 1.9 مل / جم، اعتمادًا على شكله البلوري وتركيبه الكيميائي.
عادة ما تكون جزيئات كربونات الكالسيوم الخفيفة على شكل نواة التمر، بقطر طويل يتراوح بين 5 و12 ميكرومتر، وقطر قصير يتراوح بين 1 و3 ميكرومتر، ومتوسط حجم يتراوح بين 2 و3 ميكرومتر. وبدون معالجة سطحية، تتكتل هذه الجزيئات غالبًا في مجموعات بعد التجفيف. تقوم المعايير الوطنية بتقييم جودة الكالسيوم الخفيف بناءً على بقايا الغربال عند 125 ميكرومتر و45 ميكرومتر، وهو ما لا يعكس حجم الجسيمات وتوزيعها بشكل كامل.
أثناء سحق وطحن كربونات الكالسيوم الثقيلة، تتنوع أحجام الجسيمات، مما يؤدي إلى توزيع من صغير إلى كبير ضمن نطاق معين. يسمح لنا الفرز بالتحكم في الحد الأقصى لحجم المسحوق وتوزيع حجم الجسيمات بما يتناسب مع احتياجات حشو البلاستيك.
عند مقارنة حشوات الكالسيوم الخفيفة والثقيلة غير المعالجة:
1. فروق الناتج:
إن استبدال الكالسيوم الثقيل بالكالسيوم الخفيف قد يؤثر على طول المنتج أو مساحته. وقد يؤدي الكالسيوم الثقيل إلى تقصير أو تقليل المساحة لنفس وزن المواد الخام، مما قد يؤدي إلى انخفاض قيمة المنتج. على سبيل المثال، تظهر الاختبارات على أنابيب PVC المملوءة بالكالسيوم الثقيل فائق الدقة زيادة في الوزن بمقدار 4% مقارنة بالكالسيوم الخفيف. في أنابيب PVC الرغوية الساندويتش، تتراوح كثافة الأنابيب المملوءة بالكالسيوم الثقيل من 1.05 إلى 1.12 جم / سم مكعب، مقارنة بـ 0.96 جم / سم مكعب للكالسيوم الخفيف، مما يُظهر زيادات تتراوح من 9% إلى 17%. بدون تدابير خاصة، قد يؤثر استبدال الكالسيوم الخفيف بالكالسيوم الثقيل سلبًا على شركات المعالجة.
2. السعر:
يختلف سعر الكالسيوم الثقيل بشكل كبير حسب حجم الجسيمات وتوزيعها. على سبيل المثال، يمكن أن تختلف أسعار الكالسيوم الثقيل بحجم 1250 شبكة و800 شبكة و400 شبكة بمقدار 2 إلى 4 مرات من نفس الشركة المصنعة. الكالسيوم الخفيف متوفر على نطاق واسع وأكثر فعالية من حيث التكلفة بشكل عام. الكالسيوم الثقيل، الذي يتم نقله غالبًا من مناطق مثل قوانغشي وسيتشوان وشمال شرق الصين إلى شمال الصين والمقاطعات الساحلية، لا يوفر ميزة سعرية على الكالسيوم الخفيف، باستثناء المنتج بحجم 400 شبكة. وبالتالي، فإن الكالسيوم الثقيل ليس تنافسيًا مقارنة بالكالسيوم الخفيف، حتى لو كان الأداء والحجم قابلين للمقارنة.
3. تأثير حجم الجسيمات وتوزيعها على البلاستيك المملوء:
كلما كان أدق حجم الجسيمات كلما كان الكالسيوم الثقيل أكثر كثافة، كان أداء البلاستيك المملوء أفضل. يوفر الكالسيوم الخفيف، بحجم جزيئاته المتوسط الأدق الذي يبلغ بضعة ميكرونات، تشتتًا أفضل وأداءً متفوقًا في البلاستيك مقارنة بالكالسيوم الثقيل الأكثر خشونة. لمضاهاة أداء الكالسيوم الخفيف في المنتجات البلاستيكية، يجب أن يكون الكالسيوم الثقيل بحجم جزيئات صغير.
4. أداء المعالجة:
تتميز مادة PVC المملوءة بالكالسيوم الثقيل بسيولة معالجة أفضل من تلك المملوءة بالكالسيوم الخفيف. ويكون عزم التوازن في مادة PVC المملوءة بالكالسيوم الثقيل فائق الدقة أقل، كما يكون الوقت اللازم للوصول إلى التوازن أقصر. ويرجع ذلك إلى الشكل غير المنتظم لجزيئات الكالسيوم الثقيلة. وهي أكثر قدرة على الحركة من الكالسيوم الخفيف الأكثر استطالة. وهذا يساعد في تركيبات الأنابيب البلاستيكية المصبوبة بالحقن والسلع عالية التعبئة، مثل أرضيات PVC وألواح النوافذ ذات الشرائح. وهي تحتاج إلى سيولة معالجة جيدة، مما قد يقلل أيضًا من استخدام الطاقة.
5. جودة سطح المنتج:
تتمتع منتجات البولي فينيل كلوريد المملوءة بالكالسيوم الخفيف بلمعان سطحي أكثر إشراقًا مقارنة بتلك المملوءة بالكالسيوم الثقيل. بالنسبة للمنتجات مثل الأنابيب والمقاطع والألواح، يوفر الكالسيوم الخفيف لمسة نهائية أكثر لمعانًا. يعمل بشكل جيد مع البولي فينيل كلوريد الناعم المستخدم في أغلفة الأسلاك والكابلات. يمكن أن ينتج الكالسيوم الثقيل المطحون ناعماً سطحًا جيدًا. لكنه لا يتطابق مع لمعان الكالسيوم الخفيف.