Kalziumkarbonat ist ein weit verbreiteter Füllstoff in Kunststoffen. Es gibt zwei Hauptformen: leichtes Calciumcarbonat (gefälltes Calciumcarbonat) und schweres Calciumcarbonat. Leichtes Calciumcarbonat wird chemisch hergestellt, während schweres Calciumcarbonat durch mechanisches Zerkleinern und Mahlen hergestellt wird. Ihre Dichten sind ähnlich – 2,4–2,6 g/cm³ für leichtes Calcium und 2,6–2,9 g/cm³ für schweres Calcium. Der Hauptunterschied liegt in ihrer scheinbaren Dichte, die sich darauf auswirkt, wie sie sich im Volumen absetzen. Leichtes Calcium hat typischerweise ein Sedimentationsvolumen von über 2,5 ml/g, während schweres Calcium je nach Kristallform und chemischer Zusammensetzung zwischen 1,2 und 1,9 ml/g liegt.
Leichte Calciumcarbonatpartikel haben normalerweise eine dattelförmige Form mit einem langen Durchmesser von 5–12 μm, einem kurzen Durchmesser von 1–3 μm und einer durchschnittlichen Größe von 2–3 μm. Ohne Oberflächenbehandlung verklumpen diese Partikel nach dem Trocknen häufig zu Clustern. Nationale Standards bewerten die Qualität von leichtem Calciumcarbonat auf der Grundlage von Siebrückständen bei 125 μm und 45 μm, die die Partikelgröße und -verteilung nicht vollständig widerspiegeln.
Beim Zerkleinern und Mahlen von schwerem Calciumcarbonat variieren die Partikelgrößen, sodass innerhalb eines Bereichs eine Verteilung von klein bis groß entsteht. Durch Sortieren können wir die maximale Pulvergröße und Partikelgrößenverteilung steuern, um den Anforderungen an Kunststofffüllungen gerecht zu werden.
Beim Vergleich unbehandelter leichter und schwerer Kalziumfüllstoffe:
1. Ausgabeunterschiede: Der Ersatz von schwerem Calcium durch leichtes Calcium kann die Länge oder Fläche des Produkts beeinträchtigen. Schweres Calcium kann bei gleichem Gewicht der Rohmaterialien zu einer kürzeren oder reduzierten Fläche führen, was möglicherweise zu einer Minderung des Produktwerts führt. So zeigen Tests an ultrafeinen, mit schwerem Calcium gefüllten PVC-Rohren eine Gewichtszunahme von 4% im Vergleich zu leichtem Calcium. Bei Sandwich-Schaum-PVC-Rohren liegt die Dichte von mit schwerem Calcium gefüllten Rohren zwischen 1,05 und 1,12 g/cm³, verglichen mit 0,96 g/cm³ bei leichtem Calcium, was eine Zunahme von 9% bis 17% zeigt. Ohne besondere Maßnahmen kann der Ersatz von leichtem Calcium durch schweres Calcium negative Auswirkungen auf die verarbeitenden Unternehmen haben.
2. Preisunterschiede: Der Preis für Schwerkalk variiert erheblich je nach Partikelgröße und -verteilung. So können sich beispielsweise die Preise für Schwerkalk mit 1250 Maschen, 800 Maschen und 400 Maschen beim gleichen Hersteller um das Zwei- bis Vierfache unterscheiden. Leichtkalk ist weithin verfügbar und im Allgemeinen kostengünstiger. Schwerkalk, der häufig aus Regionen wie Guangxi, Sichuan und Nordostchina nach Nordchina und in die Küstenprovinzen transportiert wird, bietet keinen Preisvorteil gegenüber Leichtkalk, mit Ausnahme des 400-Maschen-Produkts. Daher ist Schwerkalk im Vergleich zu Leichtkalk nicht preislich konkurrenzfähig, selbst wenn Leistung und Größe vergleichbar sind.
3. Einfluss der Partikelgröße und -verteilung auf gefüllte Kunststoffe: Je feiner die Partikelgröße von schwerem Kalzium, desto besser die Leistung des gefüllten Kunststoffs. Leichtes Kalzium mit seiner feineren durchschnittlichen Partikelgröße von einigen Mikrometern bietet eine bessere Dispersion und eine bessere Leistung in Kunststoffen im Vergleich zu gröberem schwerem Kalzium. Um die Leistung von leichtem Kalzium in Kunststoffprodukten zu erreichen, muss schweres Kalzium eine kleine Partikelgröße aufweisen.
4. Verarbeitungsleistung: Mit schwerem Kalzium gefüllter PVC-Kunststoff weist eine bessere Verarbeitungsfließfähigkeit auf als mit leichtem Kalzium gefüllter. Das Gleichgewichtsdrehmoment in mit ultrafeinem schwerem Kalzium gefülltem PVC ist niedriger und die Zeit bis zum Erreichen des Gleichgewichts ist kürzer. Dies liegt an der unregelmäßigen Blockform schwerer Kalziumpartikel, die eine bessere Mobilität bietet als das länglichere leichte Kalzium. Dieser Vorteil ist nützlich für Produkte wie spritzgegossene PVC-Rohrverbindungen und hochgefüllte Produkte wie PVC-Böden und Lamellenfensterplatten, bei denen eine gute Verarbeitungsfließfähigkeit entscheidend ist und auch den Energieverbrauch senken kann.
5. Oberflächenqualität des Produkts: Mit hellem Kalzium gefüllte PVC-Produkte haben einen helleren Oberflächenglanz als solche mit schwerem Kalzium. Bei Produkten wie Rohren, Profilen, Platten und weichem PVC, das in Draht- und Kabelummantelungen verwendet wird, sorgt helles Kalzium für eine überragende glänzende Oberfläche. Obwohl fein gemahlenes schweres Kalzium ebenfalls eine gute Oberflächenqualität erzeugen kann, erreicht es im Allgemeinen nicht den Glanz, der mit hellem Kalzium erreicht wird.