炭酸カルシウム はプラスチックに広く使用されている充填剤です。軽質炭酸カルシウム（沈降炭酸カルシウム）と重質炭酸カルシウムの 2 つの主な形態があります。軽質炭酸カルシウムは化学的に製造され、重質炭酸カルシウムは機械的な破砕と粉砕によって製造されます。それらの密度は似ており、軽質カルシウムは 2.4～2.6 g/cm³、重質カルシウムは 2.6～2.9 g/cm³ です。主な違いは見かけの密度で、これが体積内での沈降の仕方に影響します。軽質カルシウムの沈降体積は通常 2.5 mL/g を超えますが、重質カルシウムの沈降体積は結晶形態と化学組成に応じて 1.2～1.9 mL/g の範囲です。
軽質炭酸カルシウム粒子は通常、ナツメヤシの実の形をしており、長径は 5～12 μm、短径は 1～3 μm、平均サイズは 2～3 μm です。表面処理を行わないと、乾燥後にこれらの粒子が塊になることがよくあります。国家規格では、125 μm と 45 μm のふるい残渣に基づいて軽質カルシウムの品質を評価していますが、これは粒子のサイズと分布を完全に反映していません。
重質炭酸カルシウムの粉砕および粉砕中に、粒子サイズは変化し、一定の範囲内で小さいものから大きいものまで分布が生じます。選別により、プラスチック充填のニーズに合わせて最大粉末サイズと粒子サイズ分布を制御できます。
未処理の軽いカルシウム充填剤と重いカルシウム充填剤を比較すると、次のようになります。
1. 出力の違い: 軽カルシウムを重カルシウムに置き換えると、製品の長さや面積に影響する可能性があります。重カルシウムは、同じ重量の原材料で短くなったり面積が減ったりする可能性があり、製品価値の低下につながる可能性があります。たとえば、極細の重カルシウム充填 PVC パイプのテストでは、軽カルシウムと比較して重量が 4% 増加しています。サンドイッチフォーム PVC パイプでは、重カルシウムで充填されたパイプの密度は 1.05 ～ 1.12 g/cm³ であるのに対し、軽カルシウムでは 0.96 g/cm³ で、9% ～ 17% の増加を示しています。特別な対策を講じなければ、軽カルシウムを重カルシウムに置き換えると、加工会社に悪影響を与える可能性があります。
2. 価格の違い: 重カルシウムの価格は、粒子のサイズと分布によって大きく異なります。たとえば、1250 メッシュ、800 メッシュ、400 メッシュの重カルシウムの価格は、同じメーカーでも 2 ～ 4 倍も異なる場合があります。軽カルシウムは広く入手可能で、一般的にコスト効率に優れています。重カルシウムは、広西チワン族自治区、四川省、中国北東部などの地域から中国北部や沿岸省に輸送されることが多く、400 メッシュ製品を除いて、軽カルシウムに比べて価格面で優位性はありません。したがって、性能とサイズが同等であっても、重カルシウムは軽カルシウムに比べて価格面で競争力がありません。
3. 粒子サイズと分布が充填プラスチックに与える影響: 重カルシウムの粒子サイズが細かいほど、充填プラスチックの性能は向上します。軽カルシウムは平均粒子サイズが数ミクロンと細かいため、粗い重カルシウムに比べてプラスチック内での分散性が高く、性能も優れています。プラスチック製品で軽カルシウムの性能に匹敵するには、重カルシウムの粒子サイズを小さくする必要があります。
4. 処理性能: 重カルシウムを充填した PVC プラスチックは、軽カルシウムよりも加工流動性に優れています。超微粒子重カルシウムを充填した PVC の平衡トルクは低く、平衡に達するまでの時間は短くなります。これは、重カルシウム粒子の不規則なブロック形状によるもので、細長い軽カルシウムよりも可動性に優れています。この利点は、射出成形 PVC パイプ継手や、PVC フローリングやルーバー窓シートなどの高充填製品など、加工流動性が重要で、エネルギー消費も削減できる製品に有効です。
5. 製品の表面品質: 軽カルシウムを充填した PVC 製品は、重カルシウムを充填したものに比べて表面の光沢が明るくなります。パイプ、プロファイル、プレート、電線やケーブルのシースに使用される軟質 PVC などの製品の場合、軽カルシウムは優れた光沢仕上げを実現します。細かく粉砕した重カルシウムでも優れた表面品質が得られますが、一般的に軽カルシウムで得られる光沢には及びません。