Para el carbonato de calcio ultrafino, el tamaño de partícula, el área superficial, la forma cristalina y la absorción de aceite son indicadores técnicos clave. Estos factores afectan directamente el rendimiento del producto. Otros indicadores también son importantes, pero generalmente más fáciles de controlar en la producción industrial. Sin embargo, para aplicaciones especializadas, los diferentes usos exigen distintas prioridades. Por lo tanto, los indicadores no deben tratarse del mismo modo en todos los casos.
Tamaño de partícula y área de superficie específica
Alcanzar un tamaño de partícula primaria de 0,02-0,1 μm es un requisito fundamental para el carbonato de calcio ultrafino. Sin este requisito, no puede considerarse "ultrafino".
Sin embargo, esto es solo la mitad de la tarea para producir carbonato de calcio ultrafino de calidad. Si no se utilizan técnicas de tratamiento superficial ni de dispersión, las partículas se aglomerarán en partículas secundarias más grandes.
Estos aglomerados pueden alcanzar tamaños de cientos de nanómetros. Las imágenes de microscopía electrónica de transmisión (MET) solo muestran partículas primarias.
Debido a la preparación de las muestras, no reflejan el tamaño real de las partículas aglomeradas. Los productos altamente aglomerados suelen tener una superficie BET menor.
Por lo tanto, la combinación de las pruebas de área superficial TEM y BET proporciona una visión más completa del tamaño, la forma y la dispersión de las partículas. Existe una relación natural entre el tamaño promedio de las partículas y el área superficial.
Algunos investigadores utilizan el volumen de sedimentación para estimar el tamaño de las partículas. Sin embargo, este se ve influenciado por otros factores además del tamaño.
Factores como la calidad de la piedra caliza, la calcinación, la digestión y las condiciones de carbonatación afectan el tamaño final. Además, el carbonato de calcio presenta diversas formas cristalinas. Incluso dentro de una misma forma, las formas difieren y suelen ser irregulares. Por lo tanto, la forma del cristal complica los resultados del volumen de sedimentación.
Incluso dentro de una misma forma, las formas difieren y suelen ser irregulares. Por lo tanto, la forma del cristal complica los resultados del volumen de sedimentación. Utilizar únicamente el volumen de sedimentación para determinar el tamaño de las partículas no es científico y, a menudo, inexacto. Para reducir la aglomeración, el carbonato de calcio ultrafino suele someterse a una modificación superficial.
Esto no solo mejora la actividad superficial, sino que también ayuda a prevenir la agrupación de partículas. En productos especializados, la forma cristalina, el tamaño de partícula, el agente de tratamiento superficial e incluso las técnicas de procesamiento varían. La experiencia y los conocimientos técnicos son fundamentales durante el tratamiento. Por lo tanto, utilizar un único estándar para evaluar todos los tipos de carbonato de calcio ultrafino resulta muy difícil.
Forma de cristal
La forma cristalina también es un indicador técnico crucial para el carbonato de calcio ultrafino. El carbonato de calcio ligero estándar tiene forma fusiforme.
Utilizado en PVC, genera tensión y causa blanqueamiento en las películas plásticas. El carbonato de calcio ultrafino debe variar su forma cristalina según las aplicaciones específicas. Para plásticos, se prefiere una estructura simple, un volumen de empaque bajo y una baja absorción de aceite. Las formas cúbicas o esféricas son ideales.
El carbonato de calcio ultrafino, con un tamaño de partícula de 0,072 μm, puede mejorar el rendimiento del plástico PVC. Mejora la suavidad de la superficie, el brillo y el aislamiento eléctrico.
En compuestos para cables blandos, incluso con el doble de relleno, el rendimiento se mantiene dentro de los estándares nacionales. En películas plásticas, reduce el blanqueamiento y aumenta la elongación a baja temperatura.
Sin embargo, en plásticos rígidos como puertas y perfiles, aumenta la resistencia al impacto. La resistencia al impacto con entalla puede alcanzar los 49,1 kJ/m². En el caso del caucho, las formas en cadena ofrecen el mejor refuerzo.
El carbonato de calcio en forma de cadena se forma mediante la alineación de numerosas partículas en una dirección. Esta estructura presenta estabilidad espacial y se dispersa bien en el caucho.
Durante la mezcla, las cadenas se rompen, dejando expuestas las superficies activas. Estas superficies se adhieren firmemente a las cadenas de caucho, lo que aumenta el refuerzo.
En el caucho, la resistencia del refuerzo según la forma es: cadena > aguja > esfera > cubo. Para la tinta, las formas cúbicas son las mejores debido a sus propiedades. En las tintas a base de resina, el carbonato de calcio ultrafino debe proporcionar brillo, transparencia y fluidez.
Los cristales cúbicos ofrecen el mejor brillo. Para recubrimientos de papel, se suele utilizar carbonato de calcio precipitado. No es ultrafino; su tamaño oscila entre 0,1 y 1 μm. Aun así, la forma del cristal es importante.
Los recubrimientos de papel requieren buena opacidad, brillo, alta viscosidad y buena absorción de tinta. Las formas cristalinas ideales incluyen formas laminares y cúbicas. En resumen, el carbonato de calcio ultrafino no solo debe cumplir con los requisitos de tamaño (0,02-0,1 μm).
pero también se pueden adaptar en forma de cristal según el uso para crear productos listos para el mercado.
Valor de absorción de aceite
El valor de absorción de aceite del carbonato de calcio ultrafino influye significativamente en el rendimiento de sus aplicaciones, especialmente en plásticos, recubrimientos y tintas.
La alta absorción de aceite consume más plastificante en los plásticos.
En recubrimientos y tintas, aumenta la viscosidad. Por lo tanto, la absorción de aceite debe mantenerse baja. Muchos factores afectan la absorción de aceite, además de las propiedades físicas del material.
Entre ellos, el tamaño de partícula es un factor fundamental. Por lo tanto, es fundamental garantizar un tamaño de partícula fino y una buena dispersión.
También debe tener un área de superficie que coincida con el tamaño de sus partículas.
Solo entonces se debe considerar la reducción de la absorción de aceite. Si la dispersión es deficiente y las partículas se aglomeran excesivamente, la superficie es muy reducida.
Incluso con baja absorción de aceite, dicho material tiene poco valor práctico.
Contenido principal
El contenido principal de carbonato de calcio ultrafino (CaO) no debe limitarse estrictamente a un rango determinado. En la mayoría de los casos, el carbonato de calcio ultrafino actúa como relleno funcional, afectando las propiedades físicas más que las químicas.
Dentro de un rango razonable, su contenido de CaO puede satisfacer las necesidades de rendimiento. Para producir carbonato de calcio con diversas formas cristalinas, buena dispersión y alta actividad superficial, se suelen añadir aditivos como modificadores, dispersantes y surfactantes.
Estas impurezas añadidas intencionalmente generalmente no afectan el rendimiento del producto, e incluso a veces lo mejoran. Sin embargo, pueden reducir el contenido medido de CaO en el producto final. Por supuesto, los elementos nocivos como el hierro y el manganeso deben controlarse estrictamente.
Ya sea que se introduzcan desde la materia prima o durante el procesamiento, afectan el color y aceleran la degradación y el envejecimiento de la resina. Deben evitarse estrictamente. Otras impurezas, como el silicio, el aluminio y el magnesio, afectan la blancura del producto y pueden reducir la eficiencia del procesamiento.
Por lo tanto, las materias primas como la piedra caliza deben seleccionarse y controlarse cuidadosamente. Por lo tanto, límites de contenido de CaO demasiado estrictos pueden restringir el desarrollo de productos especializados de carbonato de calcio ultrafino. Una gama equilibrada resulta más práctica. Resumen: La dirección clave para el carbonato de calcio ultrafino es la especialización, el desarrollo de series, la variedad y la funcionalidad.
Es incorrecto suponer que un tamaño de partícula de 0,02-0,1 μm por sí solo lo hace adecuado para todas las industrias, como la del caucho, el plástico, la tinta, los recubrimientos o el papel. Las aplicaciones exigen requisitos específicos en cuanto al tamaño de partícula, la forma del cristal, el área superficial, la absorción de aceite y el contenido principal. Por lo tanto, una norma universal no puede aplicarse a todos los productos especializados de carbonato de calcio ultrafino.
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