Voor ultrafijn calciumcarbonaat zijn deeltjesgrootte, oppervlakte, kristalvorm en olie-absorptie belangrijke technische indicatoren. Deze factoren hebben direct invloed op de productprestaties. Andere indicatoren zijn ook belangrijk, maar over het algemeen gemakkelijker te controleren in industriële productie. Voor gespecialiseerde toepassingen vereisen verschillende toepassingen echter verschillende prioriteiten. Indicatoren moeten dus niet in alle gevallen op dezelfde manier worden behandeld.
Deeltjesgrootte en specifiek oppervlak
Het bereiken van een primaire deeltjesgrootte van 0,02–0,1 μm is een basisvereiste voor ultrafijn calciumcarbonaat. Zonder dit kan het niet “ultrafijn” worden genoemd.
Dit is echter slechts de helft van de taak bij het maken van kwalitatief ultrafijn calciumcarbonaat. Als oppervlaktebehandeling en dispersietechnieken ontbreken, zullen deeltjes samenklonteren tot grotere secundaire deeltjes.
Deze agglomeraten kunnen honderden nanometers groot worden. Afbeeldingen van Transmission Electron Microscopy (TEM) tonen alleen primaire deeltjes.
Vanwege de monstervoorbereiding weerspiegelen ze niet de werkelijke geagglomereerde deeltjesgroottes. Sterk geagglomereerde producten hebben doorgaans een lager BET-oppervlak.
Daarom geeft het combineren van TEM- en BET-oppervlaktetesten een completer beeld van deeltjesgrootte, -vorm en -dispersie. Er is een natuurlijke relatie tussen gemiddelde deeltjesgrootte en oppervlakte.
Sommige onderzoekers gebruiken het bezinkingsvolume om de deeltjesgrootte te schatten. Maar het bezinkingsvolume wordt beïnvloed door meer dan alleen de grootte.
Factoren zoals de kwaliteit van kalksteen, calcinatie, vertering en carbonatatieomstandigheden hebben allemaal invloed op de uiteindelijke grootte. Ook heeft calciumcarbonaat verschillende kristalvormen. Zelfs binnen één vorm verschillen de vormen en zijn ze vaak onregelmatig. De kristalvorm compliceert dus de resultaten van het bezinkingsvolume.
Zelfs binnen één vorm verschillen de vormen en zijn vaak onregelmatig. De kristalvorm compliceert dus de resultaten van het bezinkingsvolume. Het is niet wetenschappelijk en vaak onnauwkeurig om alleen het bezinkingsvolume te gebruiken om de deeltjesgrootte te beoordelen. Om agglomeratie te verminderen, ondergaat ultrafijn calciumcarbonaat gewoonlijk een oppervlaktemodificatie.
Dit verbetert niet alleen de oppervlakteactiviteit, maar helpt ook om deeltjesclustering te voorkomen. Voor gespecialiseerde producten variëren de kristalvorm, deeltjesgrootte, oppervlaktebehandelingsmiddel en zelfs verwerkingstechnieken. Ervaring en technische knowhow zijn erg belangrijk tijdens de behandeling. Het is dus erg moeilijk om één standaard te gebruiken om alle soorten ultrafijn calciumcarbonaat te evalueren.
Kristalvorm
Kristalvorm is ook een cruciale technische indicator voor ultrafijn calciumcarbonaat. Standaard licht calciumcarbonaat heeft een spoelvorm.
Wordt gebruikt in PVC, het creëert spanning en veroorzaakt wit worden in plastic films. Ultrafijn calciumcarbonaat moet variëren in kristalvorm op basis van specifieke toepassingen. Voor plastics hebben een eenvoudige structuur, laag verpakkingsvolume en lage olie-absorptie de voorkeur. Kubieke of bolvormige vormen zijn ideaal.
Ultrafijn calciumcarbonaat met een deeltjesgrootte van 0,072 μm kan de prestaties van PVC-kunststof verbeteren. Het verbetert de gladheid van het oppervlak, glans en elektrische isolatie.
In zachte kabelverbindingen, zelfs met dubbele vulstofdosering, blijven de prestaties binnen de nationale normen. In plastic films vermindert het wit worden en verhoogt het de rek bij lage temperaturen.
Echter, in stijve kunststoffen zoals deuren en profielen, verhoogt het de slagvastheid. De gekerfde slagvastheid kan 49,1 kJ/m² bereiken. Voor rubber bieden kettingachtige vormen de beste versterking.
Kettingvormig calciumcarbonaat ontstaat door het uitlijnen van veel deeltjes in één richting. Deze structuur heeft ruimtelijke stabiliteit en verspreidt zich goed in rubber.
Tijdens het mengen breken kettingen, waardoor actieve oppervlakken worden blootgelegd. Deze oppervlakken hechten zich stevig aan rubberkettingen, wat de versterking bevordert.
In rubber is de versterkingssterkte per vorm: ketting > naald > bol > kubus. Voor inkt zijn kubusvormen het beste vanwege de inkteigenschappen. In op hars gebaseerde inkten zou ultrafijn calciumcarbonaat glans, transparantie en vloeibaarheid moeten geven.
Kubieke kristallen leveren de beste glansprestaties. Voor papiercoatings wordt doorgaans geprecipiteerd calciumcarbonaat gebruikt. Het is niet ultrafijn; de grootte varieert van 0,1 tot 1 μm. Toch is de kristalvorm van belang.
Papiercoatings hebben een goede opaciteit, helderheid, hoge viscositeit en inktabsorptie nodig. Ideale kristalvormen omvatten plaat- en kubische vormen. Samenvattend moet ultrafijn calciumcarbonaat niet alleen voldoen aan de groottevereisten (0,02–0,1 μm)
maar ook in kristalvorm op maat gemaakt kunnen worden op basis van gebruik, om zo marktklare producten te creëren.
Olie-absorptiewaarde
De olie-absorptiewaarde van ultrafijn calciumcarbonaat heeft een significante impact op de applicatieprestaties. Dit geldt met name voor kunststoffen, coatings en inkten.
Een hoge olie-absorptie zorgt voor een hoger verbruik van weekmakers in kunststoffen.
In coatings en inkten verhoogt het de viscositeit. Daarom moet de olie-absorptie laag blijven. Er zijn veel factoren die de olie-absorptie beïnvloeden, naast de fysieke eigenschappen van het materiaal.
Onder hen is deeltjesgrootte een belangrijke factor. Daarom moet het eerst zorgen voor een fijne deeltjesgrootte en goede dispersie.
Het oppervlak moet ook overeenkomen met de deeltjesgrootte.
Alleen dan zou vermindering van olie-absorptie overwogen moeten worden. Als de dispersie slecht is en deeltjes sterk agglomereren, is het oppervlak erg laag.
Zelfs bij een lage olieabsorptie heeft dit materiaal weinig praktische waarde.
Hoofdinhoud
Het hoofdgehalte van ultrafijn calciumcarbonaat (CaO) mag niet te strikt beperkt worden binnen een bepaald bereik. In de meeste gevallen dient ultrafijn calciumcarbonaat als een functioneel vulmiddel, dat de fysieke eigenschappen beïnvloedt in plaats van de chemische.
Binnen een redelijk bereik kan het CaO-gehalte nog steeds voldoen aan de prestatiebehoeften. Om calciumcarbonaat te produceren met verschillende kristalvormen, goede dispersie en hoge oppervlakteactiviteit, worden vaak additieven zoals modificatoren, dispergeermiddelen en oppervlakteactieve stoffen geïntroduceerd.
Deze opzettelijk toegevoegde "onzuiverheden" schaden de productprestaties over het algemeen niet, en verbeteren deze soms zelfs. Ze kunnen echter wel het gemeten gehalte aan CaO in het eindproduct verlagen. Natuurlijk moeten schadelijke elementen zoals ijzer en mangaan strikt worden gecontroleerd.
Of ze nu worden geïntroduceerd vanuit grondstoffen of tijdens de verwerking, ze beïnvloeden de kleur en versnellen de degradatie en veroudering van de hars. Deze moeten strikt worden vermeden. Andere onzuiverheden zoals silicium, aluminium en magnesium beïnvloeden de witheid van het product en kunnen de verwerkingsefficiëntie belemmeren.
Daarom moeten grondstoffen zoals kalksteen zorgvuldig worden geselecteerd en gecontroleerd. Te strikte CaO-inhoudslimieten kunnen de ontwikkeling van gespecialiseerde ultrafijne calciumcarbonaatproducten beperken. Een uitgebalanceerd assortiment is praktischer. Samenvatting De belangrijkste richting voor ultrafijn calciumcarbonaat is specialisatie, serieontwikkeling, variëteit en functionaliteit.
Het is onjuist om aan te nemen dat een deeltjesgrootte van 0,02–0,1 μm het alleen al geschikt maakt voor alle industrieën zoals rubber, plastic, inkt, coatings of papier. Toepassingen vereisen specifieke vereisten voor deeltjesgrootte, kristalvorm, oppervlakte, olie-absorptie en hoofdinhoud. Daarom kan één universele standaard niet van toepassing zijn op alle gespecialiseerde ultrafijne calciumcarbonaatproducten.
Over Epic Powder Machinery
Episch poeder Machinery levert geavanceerde oplossingen voor ultrafijne poederverwerking. Wij helpen klanten om hoogwaardige, op maat gemaakte resultaten te behalen in kunststoffen, rubber, coatings en meer.