Für ultrafeines Calciumcarbonat sind Partikelgröße, Oberfläche, Kristallform und Ölabsorption wichtige technische Indikatoren. Diese Faktoren beeinflussen die Produktleistung direkt. Weitere Indikatoren sind ebenfalls wichtig, lassen sich in der industriellen Produktion jedoch in der Regel leichter kontrollieren. Für spezielle Anwendungen erfordern unterschiedliche Einsatzzwecke jedoch unterschiedliche Prioritäten. Daher sollten Indikatoren nicht in allen Fällen gleich behandelt werden.
Partikelgröße und spezifische Oberfläche
Das Erreichen einer Primärpartikelgröße von 0,02–0,1 μm ist eine Grundvoraussetzung für ultrafeines Calciumcarbonat. Ohne diese kann es nicht als „ultrafein“ bezeichnet werden.
Dies stellt jedoch nur die halbe Aufgabe bei der Herstellung von hochwertigem ultrafeinem Calciumcarbonat dar. Wenn Oberflächenbehandlungs- und Dispersionstechniken fehlen, agglomerieren die Partikel zu größeren Sekundärpartikeln.
Diese Agglomerate können eine Größe von mehreren hundert Nanometern erreichen. Bilder der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zeigen nur Primärpartikel.
Aufgrund der Probenvorbereitung stellen sie nicht die tatsächliche Größe der agglomerierten Partikel dar. Stark agglomerierte Produkte haben normalerweise eine geringere BET-Oberfläche.
Daher bietet die Kombination von TEM- und BET-Oberflächenmessungen einen umfassenderen Überblick über Partikelgröße, -form und -dispersion. Zwischen der durchschnittlichen Partikelgröße und der Oberfläche besteht ein natürlicher Zusammenhang.
Manche Forscher verwenden das Sinkvolumen zur Abschätzung der Partikelgröße. Das Sinkvolumen wird jedoch nicht nur von der Größe beeinflusst.
Faktoren wie Kalksteinqualität, Kalzinierung, Aufschluss und Karbonatisierungsbedingungen beeinflussen die endgültige Größe. Calciumcarbonat weist zudem verschiedene Kristallformen auf. Selbst innerhalb einer Form unterscheiden sich die Formen und sind oft unregelmäßig. Die Kristallform erschwert daher die Bestimmung des Absetzvolumens.
Selbst innerhalb einer Form variieren die Formen und sind oft unregelmäßig. Die Kristallform erschwert daher die Ergebnisse des Sinkvolumens. Die alleinige Beurteilung der Partikelgröße anhand des Sinkvolumens ist nicht wissenschaftlich und oft ungenau. Um die Agglomeration zu reduzieren, wird ultrafeines Calciumcarbonat üblicherweise einer Oberflächenmodifizierung unterzogen.
Dies erhöht nicht nur die Oberflächenaktivität, sondern hilft auch, Partikelclusterung zu verhindern. Bei Spezialprodukten variieren Kristallform, Partikelgröße, Oberflächenbehandlungsmittel und sogar Verarbeitungstechniken. Erfahrung und technisches Know-how sind bei der Behandlung von großer Bedeutung. Daher ist es sehr schwierig, einen einzigen Standard zur Bewertung aller Arten von ultrafeinem Calciumcarbonat zu verwenden.
Kristallform
Auch bei ultrafeinem Calciumcarbonat ist die Kristallform ein entscheidender technischer Indikator. Standardmäßiges leichtes Calciumcarbonat weist eine spindelförmige Gestalt auf.
In PVC erzeugt es Spannungen und führt zu Weißfärbungen in Kunststofffolien. Ultrafeines Calciumcarbonat sollte je nach Anwendung in der Kristallform variieren. Für Kunststoffe sind eine einfache Struktur, ein geringes Packungsvolumen und eine geringe Ölaufnahme wünschenswert. Würfel- oder Kugelformen sind ideal.
Ultrafeines Calciumcarbonat mit einer Partikelgröße von 0,072 μm kann die Leistung von PVC-Kunststoff verbessern. Es verbessert die Oberflächenglätte, den Glanz und die elektrische Isolierung.
In weichen Kabelmischungen bleibt die Leistung selbst bei doppelter Füllstoffdosierung innerhalb der nationalen Normen. In Kunststofffolien reduziert es die Weißfärbung und erhöht die Dehnung bei niedrigen Temperaturen.
Bei Hartkunststoffen wie Türen und Profilen erhöht es jedoch die Schlagfestigkeit. Die Kerbschlagzähigkeit kann bis zu 49,1 kJ/m² betragen. Bei Gummi bieten kettenförmige Formen die beste Verstärkung.
Durch die Ausrichtung vieler Partikel in eine Richtung entsteht kettenförmiges Calciumcarbonat. Diese Struktur ist räumlich stabil und lässt sich gut in Gummi verteilen.
Beim Mischen brechen die Ketten und legen aktive Oberflächen frei. Diese Oberflächen verbinden sich fest mit den Gummiketten und verstärken so die Verstärkung.
Bei Gummi ist die Verstärkungsstärke durch Form: Kette > Nadel > Kugel > Würfel. Für Tinte eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften kubische Formen am besten. Bei harzbasierten Tinten sorgt ultrafeines Calciumcarbonat für Glanz, Transparenz und Fließfähigkeit.
Kubische Kristalle sorgen für den besten Glanz. Für Papierbeschichtungen wird üblicherweise gefälltes Calciumcarbonat verwendet. Es ist nicht ultrafein; die Größe reicht von 0,1 bis 1 μm. Dennoch ist die Kristallform wichtig.
Papierbeschichtungen benötigen gute Opazität, Helligkeit, hohe Viskosität und gute Tintenaufnahme. Ideale Kristallformen sind plättchenförmige und kubische Formen. Zusammenfassend muss ultrafeines Calciumcarbonat nicht nur die Größenanforderungen (0,02–0,1 μm) erfüllen.
sondern auch in Kristallform anwendungsbezogen maßgeschneidert werden, um marktreife Produkte zu schaffen.
Ölabsorptionswert
Der Ölabsorptionswert von ultrafeinem Calciumcarbonat beeinflusst seine Anwendungsleistung erheblich. Dies gilt insbesondere für Kunststoffe, Beschichtungen und Tinten.
Eine hohe Ölaufnahme verbraucht mehr Weichmacher in Kunststoffen.
In Beschichtungen und Tinten erhöht es die Viskosität. Daher muss die Ölaufnahme gering bleiben. Neben den physikalischen Eigenschaften des Materials beeinflussen viele Faktoren die Ölaufnahme.
Dabei stellt die Partikelgröße einen wichtigen Faktor dar. Daher muss zunächst eine feine Partikelgröße und eine gute Dispersion sichergestellt werden.
Außerdem sollte die Oberfläche der Partikelgröße entsprechen.
Nur dann sollte eine Reduzierung der Ölaufnahme in Betracht gezogen werden. Wenn die Dispersion schlecht ist und die Partikel stark agglomerieren, ist die Oberfläche sehr klein.
Selbst bei geringer Ölabsorption hat ein solches Material wenig praktischen Wert.
Hauptinhalt
Der Hauptgehalt an ultrafeinem Calciumcarbonat (CaO) sollte innerhalb eines bestimmten Bereichs nicht zu streng begrenzt sein. In den meisten Fällen dient ultrafeines Calciumcarbonat als funktioneller Füllstoff und beeinflusst eher die physikalischen als die chemischen Eigenschaften.
Innerhalb eines angemessenen Bereichs kann sein CaO-Gehalt immer noch die Leistungsanforderungen erfüllen. Um Calciumcarbonat mit verschiedenen Kristallformen, guter Dispersion und hoher Oberflächenaktivität herzustellen, werden häufig Additive wie Modifikatoren, Dispergiermittel und Tenside hinzugefügt.
Diese absichtlich hinzugefügten „Verunreinigungen“ beeinträchtigen die Produktleistung im Allgemeinen nicht und verbessern sie manchmal sogar. Sie können jedoch den CaO-Gehalt im Endprodukt verringern. Natürlich müssen schädliche Elemente wie Eisen und Mangan streng kontrolliert werden.
Ob sie aus den Rohstoffen oder während der Verarbeitung stammen, beeinflussen sie die Farbe und beschleunigen den Abbau und die Alterung des Harzes. Sie sollten daher unbedingt vermieden werden. Andere Verunreinigungen wie Silizium, Aluminium und Magnesium beeinträchtigen die Weiße des Produkts und können die Verarbeitungseffizienz beeinträchtigen.
Daher müssen Rohstoffe wie Kalkstein sorgfältig ausgewählt und kontrolliert werden. Zu strenge Grenzwerte für den CaO-Gehalt können die Entwicklung spezialisierter ultrafeiner Calciumcarbonat-Produkte behindern. Ein ausgewogenes Sortiment ist praktikabler. Zusammenfassung: Die wichtigsten Schwerpunkte für ultrafeines Calciumcarbonat liegen in Spezialisierung, Serienentwicklung, Vielfalt und Funktionalität.
Es ist falsch anzunehmen, dass eine Partikelgröße von 0,02–0,1 μm allein für alle Branchen wie Gummi, Kunststoff, Tinte, Beschichtungen oder Papier geeignet ist. Anwendungen stellen spezifische Anforderungen an Partikelgröße, Kristallform, Oberfläche, Ölabsorption und Hauptbestandteil. Daher kann kein universeller Standard für alle spezialisierten ultrafeinen Calciumcarbonatprodukte gelten.
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