Per il carbonato di calcio ultrafine, la dimensione delle particelle, l'area superficiale, la forma cristallina e l'assorbimento di olio sono indicatori tecnici chiave. Questi fattori influenzano direttamente le prestazioni del prodotto. Anche altri indicatori sono importanti, ma generalmente più facili da controllare nella produzione industriale. Tuttavia, per applicazioni specializzate, usi diversi richiedono priorità diverse. Quindi, gli indicatori non dovrebbero essere trattati allo stesso modo per tutti i casi.
Dimensioni delle particelle e area superficiale specifica
Ottenere una dimensione primaria delle particelle di 0,02-0,1 μm è un requisito fondamentale per il carbonato di calcio ultrafine. Senza questo, non può essere chiamato "ultrafine".
Tuttavia, questo è solo metà del compito per produrre carbonato di calcio ultrafine di qualità. Se mancano tecniche di trattamento superficiale e di dispersione, le particelle si agglomereranno in particelle secondarie più grandi.
Questi agglomerati possono raggiungere dimensioni di centinaia di nanometri. Le immagini della microscopia elettronica a trasmissione (TEM) mostrano solo particelle primarie.
A causa della preparazione del campione, non riflettono le dimensioni effettive delle particelle agglomerate. I prodotti altamente agglomerati solitamente hanno una superficie BET inferiore.
Pertanto, la combinazione di test di superficie TEM e BET fornisce una visione più completa di dimensioni, forma e dispersione delle particelle. Esiste una relazione naturale tra dimensione media delle particelle e area superficiale.
Alcuni ricercatori usano il volume di sedimentazione per stimare la dimensione delle particelle. Ma il volume di sedimentazione è influenzato da più fattori oltre alla dimensione.
Fattori come la qualità del calcare, la calcinazione, la digestione e le condizioni di carbonatazione influenzano tutti la dimensione finale. Inoltre, il carbonato di calcio ha varie forme cristalline. Anche all'interno di una forma, le forme differiscono e sono spesso irregolari. Quindi, la forma cristallina complica i risultati del volume di sedimentazione.
Anche all'interno di una forma, le forme differiscono e sono spesso irregolari. Quindi, la forma dei cristalli complica i risultati del volume di sedimentazione. Utilizzare solo il volume di sedimentazione per giudicare la dimensione delle particelle non è scientifico e spesso è impreciso. Per ridurre l'agglomerazione, il carbonato di calcio ultrafine di solito subisce una modifica superficiale.
Ciò non solo migliora l'attività superficiale, ma aiuta anche a prevenire l'aggregazione delle particelle. Per i prodotti specializzati, la forma cristallina, la dimensione delle particelle, l'agente di trattamento superficiale e persino le tecniche di lavorazione variano. L'esperienza e il know-how tecnico sono molto importanti durante il trattamento. Quindi, utilizzare un singolo standard per valutare tutti i tipi di carbonato di calcio ultrafine è molto difficile.
Forma cristallina
La forma cristallina è anche un indicatore tecnico cruciale per il carbonato di calcio ultrafine. Il carbonato di calcio leggero standard ha una forma a fuso.
Utilizzato nel PVC, crea stress e causa sbiancamento nelle pellicole di plastica. Il carbonato di calcio ultrafine dovrebbe variare nella forma cristallina in base alle applicazioni specifiche. Per le plastiche, si preferiscono una struttura semplice, un basso volume di imballaggio e un basso assorbimento di olio. Le forme cubiche o sferiche sono ideali.
Il carbonato di calcio ultrafine con particelle di 0,072μm può migliorare le prestazioni della plastica in PVC. Migliora la levigatezza della superficie, la lucentezza e l'isolamento elettrico.
Nei composti per cavi morbidi, anche con un doppio dosaggio di riempitivo, le prestazioni rimangono entro gli standard nazionali. Nei film plastici, riduce lo sbiancamento e aumenta l'allungamento a bassa temperatura.
Tuttavia, nelle plastiche rigide come porte e profili, aumenta la resistenza all'impatto. La resistenza all'impatto con intaglio può raggiungere 49,1 kJ/m². Per la gomma, le forme a catena offrono il miglior rinforzo.
Il carbonato di calcio a forma di catena si forma allineando molte particelle in una direzione. Questa struttura ha stabilità spaziale e si disperde bene nella gomma.
Durante la miscelazione, le catene si rompono, esponendo le superfici attive. Queste superfici si legano saldamente alle catene di gomma, potenziandone il rinforzo.
Nella gomma, la resistenza del rinforzo per forma è: catena > ago > sfera > cubo. Per l'inchiostro, le forme cubiche sono le migliori per via delle proprietà dell'inchiostro. Negli inchiostri a base di resina, il carbonato di calcio ultrafine dovrebbe conferire lucentezza, trasparenza e scorrevolezza.
I cristalli cubici offrono le migliori prestazioni di lucentezza. Per i rivestimenti della carta, si usa solitamente carbonato di calcio precipitato. Non è ultrafine; le dimensioni variano da 0,1 a 1 μm. Tuttavia, la forma dei cristalli è importante.
I rivestimenti di carta necessitano di buona opacità, brillantezza, elevata viscosità e assorbimento dell'inchiostro. Le forme cristalline ideali includono forme a piastra e cubiche. In sintesi, il carbonato di calcio ultrafine non deve solo soddisfare i requisiti dimensionali (0,02–0,1μm)
ma possono anche essere adattati in forma cristallina in base all'utilizzo per creare prodotti pronti per il mercato.
Valore di assorbimento dell'olio
Il valore di assorbimento dell'olio del carbonato di calcio ultrafine ha un impatto significativo sulle sue prestazioni applicative. Ciò è particolarmente vero per materie plastiche, rivestimenti e inchiostri.
Un elevato assorbimento di olio comporta il consumo di una maggiore quantità di plastificante presente nella plastica.
Nei rivestimenti e negli inchiostri, aumenta la viscosità. Pertanto, l'assorbimento di olio deve rimanere basso. Molti fattori influenzano l'assorbimento di olio oltre alle proprietà fisiche del materiale.
Tra questi, la dimensione delle particelle è un fattore importante. Pertanto, deve prima garantire una dimensione fine delle particelle e una buona dispersione.
Dovrebbe inoltre avere una superficie adeguata alle dimensioni delle sue particelle.
Solo allora si dovrebbe considerare la riduzione dell'assorbimento dell'olio. Se la dispersione è scarsa e le particelle si agglomerano gravemente, l'area superficiale è molto bassa.
Anche se ha un basso assorbimento di olio, questo materiale ha scarso valore pratico.
Contenuto principale
Il contenuto principale di carbonato di calcio ultrafine (CaO) non dovrebbe essere troppo strettamente limitato entro un certo intervallo. Nella maggior parte dei casi, il carbonato di calcio ultrafine funge da riempitivo funzionale, influenzando le proprietà fisiche piuttosto che quelle chimiche.
Entro un intervallo ragionevole, il suo contenuto di CaO può ancora soddisfare le esigenze di prestazioni. Per produrre carbonato di calcio con varie forme cristalline, buona dispersione e alta attività superficiale, vengono spesso introdotti additivi come modificatori, disperdenti e tensioattivi.
Queste "impurità" aggiunte intenzionalmente generalmente non danneggiano le prestazioni del prodotto e talvolta le migliorano. Tuttavia, possono ridurre il contenuto misurato di CaO nel prodotto finale. Naturalmente, elementi nocivi come ferro e manganese devono essere strettamente controllati.
Che siano introdotte dalle materie prime o durante la lavorazione, influenzano il colore e accelerano la degradazione e l'invecchiamento della resina. Dovrebbero essere rigorosamente evitate. Altre impurità come silicio, alluminio e magnesio influenzano la bianchezza del prodotto e possono ostacolare l'efficienza della lavorazione.
Pertanto, materie prime come il calcare devono essere attentamente selezionate e controllate. Quindi, limiti di contenuto di CaO eccessivamente rigidi possono limitare lo sviluppo di prodotti specializzati di carbonato di calcio ultrafine. Una gamma bilanciata è più pratica. Riepilogo La direzione chiave per il carbonato di calcio ultrafine è la specializzazione, lo sviluppo in serie, la varietà e la funzionalità.
Non è corretto supporre che una dimensione delle particelle di 0,02-0,1 μm la renda adatta a tutti i settori come gomma, plastica, inchiostro, rivestimenti o carta. Le applicazioni richiedono requisiti specifici per dimensione delle particelle, forma dei cristalli, area superficiale, assorbimento di olio e contenuto principale. Pertanto, uno standard universale non può essere applicato a tutti i prodotti specializzati di carbonato di calcio ultrafine.
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