ข่าวอุตสาหกรรม

บ้าน » วัสดุคอมโพสิต: การเปลี่ยนแคลเซียมคาร์บอเนตจากสารตัวเติมแบบดั้งเดิมเป็นสารปรับปรุงที่สร้างสรรค์

วัสดุคอมโพสิต: การเปลี่ยนแคลเซียมคาร์บอเนตจากสารตัวเติมแบบดั้งเดิมเป็นสารปรับปรุงที่สร้างสรรค์

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการแปรรูปแคลเซียมคาร์บอเนตทำให้แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถพัฒนาจากสารตัวเติมแบบดั้งเดิมไปเป็นสารปรับเปลี่ยนได้ การพัฒนานี้ช่วยลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์ไปพร้อมๆ กับเพิ่มคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ด้วย ผลิตภัณฑ์บางชนิดมีเฉพาะในแคลเซียมคาร์บอเนตเท่านั้น ด้วยเทคโนโลยีไมโครโฟมที่พัฒนาอย่างก้าวหน้าและการพัฒนาแคลเซียมคาร์บอเนตแบบกลวงที่ประสบความสำเร็จ ทำให้วัสดุคอมโพสิตแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถลดน้ำหนักได้พร้อมสำหรับการผลิตในอุตสาหกรรม

เราคาดการณ์ได้อย่างมั่นใจว่าในอนาคตแคลเซียมคาร์บอเนตพลาสติก คอมโพสิต วัสดุดังกล่าวจะกำหนดกรอบงานดั้งเดิมของ “การลดสองอย่างและการปรับปรุงหนึ่งอย่าง” ใหม่ กล่าวคือ การลดต้นทุนและความหนาแน่นในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพ แคลเซียมคาร์บอเนตจะเปลี่ยนจากสารตัวเติมธรรมดาเป็นสารปรับเปลี่ยนที่ปฏิวัติวงการ

วัสดุคอมโพสิตแคลเซียมคาร์บอเนตพลาสติกแบบดั้งเดิมไม่เพียงแต่ทำให้คุณสมบัติของวัสดุทั้งหมดลดลงเท่านั้น แต่ยังสามารถเพิ่มคุณสมบัติต่างๆ ได้อีกหลายอย่างในขณะที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงด้วย บทความนี้จะเจาะลึกถึงผลดีและผลเสียของแคลเซียมคาร์บอเนตในฐานะตัวปรับเปลี่ยนโดยเฉพาะ โดยจะแนะนำเราในการเรียนรู้เกี่ยวกับการพัฒนาการดัดแปลงแคลเซียมคาร์บอเนตในการวิจัยในอนาคต

ผลการปรับเปลี่ยนเชิงบวกของแคลเซียมคาร์บอเนต

1 ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมของแคลเซียมคาร์บอเนต

1.1 การอนุรักษ์ทรัพยากรปิโตรเลียม

คำนวณผลกระทบของแคลเซียมคาร์บอเนตในบรรจุภัณฑ์พลาสติก

จากปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนต 30% ในโพลีเอทิลีน (PE) การผลิตถุงบรรจุภัณฑ์พลาสติก 3 ล้านตันต่อปี จะช่วยประหยัดเรซินจากปิโตรเลียมได้ประมาณ 900,000 ตัน และน้ำมันได้ 2.7 ล้านตัน

1.2 ประสิทธิภาพการทำงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การนำแคลเซียมคาร์บอเนตใส่ในถุงขยะพลาสติกที่ใช้เผาเพื่อเผาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้และลดเวลาในการเผาได้อย่างมาก เมื่อถูกเผา แคลเซียมคาร์บอเนตจะขยายตัวภายในฟิล์มพลาสติก ทำให้เกิดรูเล็กๆ จำนวนมาก ทำให้พื้นผิวที่ใช้เผาเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้ทำให้กระบวนการเผาไหม้เร็วขึ้น ตัวอย่างเช่น เวลาในการเผาฟิล์มพลาสติกโพลีเอทิลีนที่มีแคลเซียมคาร์บอเนต 30% ลดลงจาก 12 วินาที (สำหรับพลาสติกบริสุทธิ์) เหลือเพียง 4 วินาที

นอกจากนี้ ฟิล์มพลาสติกที่เติมแคลเซียมคาร์บอเนตยังส่งเสริมการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ซึ่งช่วยลดการปล่อยควันดำอันเนื่องมาจากผลของไส้ตะเกียงของแคลเซียมคาร์บอเนต ความเป็นด่างของแคลเซียมคาร์บอเนตยังช่วยดูดซับก๊าซกรดที่กระจัดกระจายได้ในปริมาณมาก จึงลดการปล่อยควันพิษและลดโอกาสเกิดฝนกรด

ในประเทศญี่ปุ่น กฎระเบียบกำหนดให้ถุงขยะพลาสติกสำหรับเผาต้องมีแคลเซียมคาร์บอเนตอย่างน้อย 30% นอกจากจะเผาไหม้ได้เร็วยิ่งขึ้นแล้ว ถุงที่บรรจุแคลเซียมคาร์บอเนตยังก่อให้เกิดความร้อนน้อยลง ไม่หยดหรือควันดำ ลดมลพิษทุติยภูมิ และไม่เป็นอันตรายต่อเตาเผา

2. ผลการดัดแปลงทั่วไปของแคลเซียมคาร์บอเนต

2.1 ปรับปรุงความแข็งแกร่งของวัสดุคอมโพสิต

แคลเซียมคาร์บอเนตช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการดัดงอ โมดูลัสการดัดงอ ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอของวัสดุคอมโพสิต ในฟิล์มพลาสติก ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นจะช่วยเพิ่มความแข็งได้อย่างมาก ช่วยให้ม้วนงอได้แบนราบและมีความสมบูรณ์ของโครงสร้างโดยรวม

2.2 การปรับปรุงเสถียรภาพมิติของวัสดุคอมโพสิต

แคลเซียมคาร์บอเนตมีส่วนช่วยในการปรับปรุงเสถียรภาพของมิติด้วยการลดการหดตัวและการบิดงอ ลดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น ลดการคืบคลาน และส่งเสริมความเสมอภาค การรวมแคลเซียมคาร์บอเนตในคอมโพสิตช่วยเพิ่มเสถียรภาพของมิติได้อย่างมาก

2.3 การปรับปรุงความต้านทานความร้อนในวัสดุคอมโพสิต

แคลเซียมคาร์บอเนตช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุคอมโพสิตด้วยการดูดซับสารที่ส่งเสริมการสลายตัว ตัวอย่างเช่น คอมโพสิต PBAT/แคลเซียมคาร์บอเนตมีเสถียรภาพทางความร้อนที่สูงกว่า PBAT บริสุทธิ์อย่างมาก นอกจากนี้ การผสมแคลเซียมคาร์บอเนตเบาลงในผลิตภัณฑ์ PVC ยังช่วยดูดซับไฮโดรเจนคลอไรด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนในการประมวลผลของ PVC ได้อย่างมาก

2.4 ความต้านทานการฉีกขาดของฟิล์มที่เพิ่มขึ้น

ฟิล์มพลาสติกทั่วไปมักมีความแข็งแรงตามยาวสูงแต่มีความแข็งแรงตามขวางต่ำ โดยเฉพาะในวัสดุเช่น PBS, PLA และฟิล์มโพลีเอสเตอร์อะลิฟาติก PHA การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถปรับปรุงความเรียบเสมอกันของวัสดุคอมโพสิตเหล่านี้ได้ ส่งผลให้มีความต้านทานการฉีกขาดเพิ่มขึ้นอย่างมาก

3. สมบัติพิเศษที่ปรับปรุงของแคลเซียมคาร์บอเนต

3.1 ผลกระทบต่อคุณสมบัติแรงดึงและแรงกระแทก

ผลกระทบของแคลเซียมคาร์บอเนตต่อความแข็งแรงแรงดึงและแรงกระแทกของฟิล์มพลาสติกนั้นไม่ครอบคลุมทั้งหมด แต่ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดของอนุภาคและการตกแต่งพื้นผิว

ผลของขนาดอนุภาค: ขนาดอนุภาคของแคลเซียมคาร์บอเนตที่ต่างกันจะส่งผลต่อการปรับเปลี่ยนพลาสติกที่แตกต่างกัน ดังแสดงในตารางที่ 1 โดยทั่วไป จะใช้ขนาดอนุภาคที่ต่ำกว่า 1,000 เมชสำหรับการปรับเปลี่ยนแบบเพิ่มขึ้น ขนาดอนุภาคระหว่าง 1,000 ถึง 3,000 เมช โดยมีปริมาณการเติมต่ำกว่า 10% สามารถทำให้เกิดการปรับเปลี่ยนได้บ้าง ในทางตรงกันข้าม แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีขนาดอนุภาคมากกว่า 5,000 เมช ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มแคลเซียมคาร์บอเนตเชิงหน้าที่ แสดงให้เห็นถึงผลกระทบจากการปรับเปลี่ยนที่สำคัญ และสามารถปรับปรุงทั้งความแข็งแรงในการดึงและความแข็งแรงในการรับแรงกระแทกได้ แม้ว่าแคลเซียมคาร์บอเนตในระดับนาโนจะมีขนาดอนุภาคที่ละเอียดกว่า แต่ปัจจุบัน แคลเซียมคาร์บอเนตมีความสามารถในการกระจายตัวได้ยาก จึงจำกัดประสิทธิภาพ โดยจำกัดให้มีผลการปรับเปลี่ยนที่คล้ายคลึงกันกับแคลเซียมคาร์บอเนตขนาด 8,000 เมช

ตารางที่ 1: ผลของแคลเซียมคาร์บอเนตหนักที่มีขนาดอนุภาคต่างกันต่อประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิต PP
สารจับคู่ที่ผ่านการบำบัดด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตหนัก (30%) ขนาดตาข่าย20001250800500
ดัชนีการไหลของของเหลว (ก./10 นาที)4.05.05.65.5
ความต้านทานแรงดึง (MPa)19.318.418.718.1
การยืดตัวที่จุดขาด (%)422420341367
ความแข็งแรงดัด (MPa)2828.628.228.4
โมดูลัสการดัด (MPa)1287129113031294
ความแข็งแรงของแรงกระแทกของไอซอด (J/m)113898678

ตามที่แสดงในตารางที่ 1 ขนาดของอนุภาคที่ละเอียดกว่าของแคลเซียมคาร์บอเนตทำให้มีความแข็งแรงต่อแรงกระแทก ความแข็งแรงในการดึง และการยืดตัวเมื่อขาดเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความแข็งแรงในการดัดและโมดูลัสในการดัดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก อย่างไรก็ตาม ความลื่นไหลของวัสดุคอมโพสิตจะลดลงเมื่อขนาดของอนุภาคละเอียดขึ้น

ผลของการบำบัดพื้นผิว: การปรับสภาพพื้นผิวของแคลเซียมคาร์บอเนตอย่างเหมาะสมด้วยขนาดอนุภาคที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงความแข็งแรงในการดึงและแรงกระแทกของวัสดุคอมโพสิตได้อย่างมาก ความก้าวหน้าในทฤษฎีคอมโพสิตอินทรีย์/อนินทรีย์เมื่อไม่นานนี้ทำให้แคลเซียมคาร์บอเนตเปลี่ยนจากสารตัวเติมธรรมดาเป็นวัสดุอุดช่องว่างที่ใช้งานได้จริง ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงในการกระแทกแบบมีรอยบากของคอมโพสิตโฮโมโพลีเมอร์โพลีโพรพิลีน (PP)/แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าเมื่อเทียบกับพลาสติกพื้นฐาน

3.2 การดับควันในระหว่างการเผาไหม้

แคลเซียมคาร์บอเนตมีความสามารถในการดับควันได้ดีเยี่ยม เนื่องจากแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนฮาไลด์ในควันได้ จึงเกิดแคลเซียมคลอไรด์ (CaCl₂) ที่เสถียร จึงสามารถใช้เป็นสารดับควันในพอลิเมอร์ใดๆ ที่ผลิตไฮโดรเจนฮาไลด์ระหว่างการเผาไหม้ได้ เช่น ไวนิลคลอไรด์ โพลีเอทิลีนคลอโรซัลโฟเนต และยางคลอโรพรีน

เนื่องจากการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาระหว่างของแข็งและก๊าซที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งเกิดขึ้นที่พื้นผิวของอนุภาคของแข็ง ขนาดของอนุภาคของแคลเซียมคาร์บอเนตจึงมีบทบาทสำคัญในการระงับควันได้อย่างมีประสิทธิภาพ อนุภาคที่ละเอียดกว่าจะมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่กว่าอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการป้องกันควัน

3.3 สารป้องกันการยึดเกาะ

ฟิล์มเป่ารูปท่อที่มีแคลเซียมคาร์บอเนตมีคุณสมบัติการเปิดที่ยอดเยี่ยมและต้านทานการยึดเกาะระหว่างการม้วนงอ ในบริบทนี้ แคลเซียมคาร์บอเนตทำหน้าที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในฐานะสารป้องกันการยึดเกาะ

3.4 เพิ่มการนำความร้อน

การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตจะเพิ่มการนำความร้อนของฟิล์ม ทำให้ฟองอากาศของฟิล์มที่เป่าเย็นลงเร็วขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต และเพิ่มผลผลิตของเครื่องอัดรีด หากเติมแคลเซียมคาร์บอเนตเบา 25% ลงในแผ่น PVC เป็นตัวอย่าง จะใช้เวลาเพียง 3.5 วินาทีในการให้ความร้อนถึง 200°C ในขณะที่แผ่น PVC บริสุทธิ์ใช้เวลา 10.8 วินาที และการนำความร้อนเพิ่มขึ้น 3 เท่า

3.5 ปรับปรุงความลื่นไหล

แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถปรับปรุงความลื่นไหลของระบบคอมโพสิต ลดความหนืดของของเหลวที่หลอมละลายและแรงบิดของเครื่องอัดรีด เพิ่มผลผลิตของเครื่องอัดรีด และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต แคลเซียมคาร์บอเนตประเภทต่างๆ มีผลต่อการไหลต่างกัน ลำดับความลื่นไหลของวัสดุคอมโพสิตเฉพาะคือ แคลเซียมคาร์บอเนตแคลไซต์ขนาดใหญ่ > แคลเซียมคาร์บอเนตหินอ่อน แคลเซียมคาร์บอเนตโดโลไมต์ > แคลเซียมคาร์บอเนตแคลไซต์ขนาดเล็ก > แคลเซียมคาร์บอเนตเบา

3.6 ประสิทธิภาพการจับคู่สี

การทดแทนเม็ดสีขาวบางชนิด: แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีความขาวสูงสามารถทดแทนเม็ดสีขาวบางชนิด เช่น ไททาเนียมไดออกไซด์ได้ จึงช่วยประหยัดปริมาณไททาเนียมไดออกไซด์ที่มีราคาแพงได้ แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีแคลไซต์ในปริมาณมากเป็นตัวเลือกแรกเนื่องจากมีความขาวสูงและมีพลังการปกปิดสูง เหตุผลที่แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถใช้เป็นเม็ดสีขาวได้นั้น ส่วนใหญ่ก็เพราะว่ามันมีพลังการปกปิดในระดับหนึ่ง พลังการปกปิดของสารเคลือบหมายถึงปริมาณสีขั้นต่ำที่จำเป็นในการทาสีบนพื้นผิวของวัตถุอย่างสม่ำเสมอ เพื่อไม่ให้สีพื้นปรากฏขึ้นอีกต่อไป โดยแสดงเป็นหน่วย g/㎡
ตารางที่ 2 แสดงพลังการซ่อนตัวของสีต่างๆ ในสารเคลือบ:

ตารางที่ 2: พลังการซ่อนเร้นของเม็ดสีอนินทรีย์และอินทรีย์บางชนิด
ชื่อเม็ดสีกำลังการครอบคลุม(g/cm)
สีแดงพารา (สีอ่อน)18.1-16.3
สีแดงพารา (สีเข้ม)17.1-15.0
ทะเลสาบสีแดง23.8-18.8
ลิทอลแดง (ทะเลสาบบา)33.7-21.7
ลิทอลแดง (ทะเลสาบแคลิฟอร์เนีย)49.0-33.7
ทับทิมลิทอล33.9
แยงกี้สการ์เล็ตเลค88.5
โรดามีน Y (ตะกอนทังสเตต)25.1
โรดามีน บี (สารตกตะกอนฟอสโฟทังสเตต)16.1
โทลูอิดีน สีแดงเกาลัด34.8-37.7
BL สีแดงทนแสง12.4
ไททาเนียมไดออกไซด์18.4
(ชนิดรูไทล์, ชนิดอะนาเทส)19.5
ซิงค์ออกไซด์24.8
แบเรียมซัลเฟต30.6
แคลเซียมคาร์บอเนต31.4
ฮันซ่า เยลโล่ จี54.9
ฮันซ่า เยลโล่ 10G58.8
สีส้มถาวร29.6
สีเขียวมาลาไคต์5.4
เม็ดสีเขียว บี2.7
มาลาไคต์บลู (ตะกอนฟอสโฟทังสเตต)7.7
มาลาไคต์บลู68.5
เมทิลไวโอเล็ต (ตะกอนฟอสโฟทังสเตต)7.6
เมทิลไวโอเล็ต (สารช่วยตกตะกอนแทนนิน)4.9
ไวโอเล็ตไวโอเล็ตไวโอเล็ต10.2
ฟทาโลไซยานินบลู4.5
ปูนสังกะสีแบเรียม (ผงตะกั่ว)23.6
ปูนตะกั่ว (ตะกั่วซัลเฟตพื้นฐาน)26.9
แอนติโมนีไตรออกไซด์22.7
ทัลค์32.2

กำลังการซ่อนของวัสดุนั้นเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับดัชนีหักเหของแสง โดยทั่วไป ดัชนีหักเหแสงที่สูงขึ้นจะส่งผลให้กำลังการซ่อนแสงเพิ่มขึ้นและมีโทนสีขาวที่เข้มข้นขึ้น ดัชนีหักเหของแสงของวัสดุสีขาวต่างๆ มีรายละเอียดอยู่ในตารางที่ 3

ตารางที่ 3: ดัชนีหักเหของวัสดุสีขาวต่างๆ
วัสดุสีขาวหมายเลขดัชนีสีดัชนีหักเหแสง
ไททาเนียมไดออกไซด์ (ชนิดรูไทล์)ปูนปั้นสี 62.70
ผงไททาเนียม (ชนิดแอนาเทส)ปูนปั้นสี 62.55
เซอร์โคเนียมออกไซด์ปูนปั้นสี 122.40
ซิงค์ซัลไฟด์ 2.37
แอนติโมนีไตรออกไซด์ปูนฉาบสี 112.19
ซิงค์ออกไซด์ปูนฉาบสี 42.00
ลิโทโพน (ผงสังกะสี-แบเรียม)ปูนฉาบสี 212.10
แบเรียมซัลเฟตปูนปั้นสี 181.64
แคลเซียมคาร์บอเนตปูนฉาบสี 271.58
ทัลค์หมายเลขดัชนีสี1.54

ผลกระทบต่อการลงสี สีขาวตามธรรมชาติของแคลเซียมคาร์บอเนตส่งผลต่อความสามารถในการจับคู่กับสีสันสดใส ทำให้การจับคู่สีที่สดใสทำได้ยาก นอกจากนี้ ยังอาจทำให้การจับคู่สีดำพิเศษมีความซับซ้อนอีกด้วย

ผลกระทบต่อแสงสี นอกเหนือจากสีขาวตามธรรมชาติแล้ว แคลเซียมคาร์บอเนตยังสามารถแสดงแสงสีต่างๆ ได้ ซึ่งส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของสี แสงสีหมายถึงเฉดสีเพิ่มเติมที่วัตถุแสดงร่วมกับสีหลัก ตัวอย่างเช่น สีเสริมจะอยู่ตรงข้ามกันในสเปกตรัมสี เช่น สีน้ำเงินจะถูกเสริมด้วยสีเหลือง การผสมสีเหล่านี้เข้าด้วยกันจะทำให้เกิดแสงสีขาว ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการทำให้แสงสีเป็นกลาง

สีฐานที่ปล่อยออกมาจากแคลเซียมคาร์บอเนตจะแตกต่างกันไปตามแหล่งกำเนิด ตัวอย่างเช่น:

  • แคลเซียมคาร์บอเนตจากเสฉวนมีสีฐานสีฟ้า
  • แคลเซียมคาร์บอเนตจากกวางสีมีสีพื้นเป็นสีแดง
  • แคลเซียมคาร์บอเนตจากเจียงซีมีสีฐานเป็นสีฟ้าเช่นกัน

เมื่อต้องจับคู่สี แสงสีของแคลเซียมคาร์บอเนตควรตรงกับเฉดสีหลัก เช่น แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีโทนสีน้ำเงินสามารถต้านพลังการให้สีของเม็ดสีเหลืองได้ นอกจากนี้ยังมักใช้เพื่อปรับแสงสีเหลืองในผลิตภัณฑ์ให้เป็นกลาง

การปรับปรุงสายตาเอียงในผลิตภัณฑ์พลาสติก: ในขณะที่การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตไม่ได้ช่วยเพิ่มความเงาของผลิตภัณฑ์พลาสติก แต่สามารถลดความเงาได้อย่างมีประสิทธิภาพและทำให้เกิดเอฟเฟกต์ด้าน

3.7 เพิ่มความสามารถในการระบายอากาศ

ฟิล์มพลาสติกที่เติมแคลเซียมคาร์บอเนตจะสร้างรูพรุนขนาดเล็กในระหว่างการยืด ทำให้ไอน้ำสามารถผ่านเข้าไปได้ในขณะที่ป้องกันไม่ให้น้ำเหลวแทรกซึม คุณลักษณะนี้ทำให้ฟิล์มพลาสติกเหล่านี้เหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกที่สามารถระบายอากาศได้ เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ควรใช้แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีขนาดอนุภาค 3,000 เมชหรือละเอียดกว่าเท่านั้น โดยมีการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบ

3.8 ส่งเสริมประสิทธิภาพการย่อยสลายของผลิตภัณฑ์

เมื่อฝังถุงพลาสติกโพลีเอทิลีนที่มีแคลเซียมคาร์บอเนต แคลเซียมคาร์บอเนตอาจทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเพื่อสร้างแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้ (Ca(HCO₃)₂) ซึ่งสามารถออกจากฟิล์มได้ กระบวนการนี้จะสร้างรูเล็กๆ บนฟิล์ม ทำให้พื้นผิวสัมผัสกับอากาศและจุลินทรีย์เพิ่มขึ้น จึงทำให้ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายได้ง่ายขึ้น

3.9 บทบาทการสร้างนิวเคลียสของแคลเซียมคาร์บอเนต

นาโนแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) มีบทบาทสำคัญในการสร้างนิวเคลียสของการตกผลึกของโพลีโพรพีลีน โดยเพิ่มปริมาณผลึกเบตา และเพิ่มความเหนียวต่อแรงกระแทกของโพลีโพรพีลีน

3.10 การลดการดูดซึมน้ำในพลาสติก PA

การดูดซึมน้ำของคอมโพสิตโพลีเอไมด์ (PA)/แคลเซียมคาร์บอเนตต่ำกว่าเรซิน PA บริสุทธิ์อย่างเห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่น การผสมแคลเซียมคาร์บอเนต 25% ลงใน PA6 สามารถลดอัตราการดูดซึมน้ำของวัสดุคอมโพสิตได้ 56%

3.11 การปรับปรุงคุณสมบัติพื้นผิว

แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถเพิ่มแรงตึงผิวของวัสดุคอมโพสิตและแสดงคุณสมบัติการดูดซับที่ยอดเยี่ยมซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการชุบด้วยไฟฟ้า การเคลือบ และการพิมพ์ของวัสดุเหล่านี้

3.12 ผลของแคลเซียมคาร์บอเนตต่อการเกิดฟอง

อิทธิพลของแคลเซียมคาร์บอเนตต่อประสิทธิภาพการเกิดฟองของวัสดุพลาสติกมีความซับซ้อนและขึ้นอยู่กับทั้งขนาดของอนุภาคและปริมาณที่ใช้:

แคลเซียมคาร์บอเนต ขนาด: เมื่อขนาดอนุภาคของแคลเซียมคาร์บอเนตสอดคล้องกับสารก่อฟอง มันสามารถทำหน้าที่เป็นสารก่อนิวเคลียสได้ กระบวนการนี้ส่งผลดีต่อการเกิดฟอง ขนาดอนุภาคที่เหมาะสมคือน้อยกว่า 5 ไมโครเมตร และควรหลีกเลี่ยงการเกาะกลุ่มกัน หากขนาดอนุภาคเกิน 10 ไมโครเมตร หรือละเอียดเกินไปและเกาะกลุ่มกัน อาจส่งผลเสียต่อการเกิดฟอง ขอแนะนำให้ใช้แคลเซียมคาร์บอเนตขนาด 3,000 เมช (ประมาณ 4 ไมโครเมตร) เพื่อให้ได้ขนาดอนุภาคต่ำกว่า 5 ไมโครเมตรโดยไม่เกาะกลุ่มกัน

กลไกที่แคลเซียมคาร์บอเนตกระตุ้นให้เกิดฟอง ได้แก่:

ทำหน้าที่เป็นตัวสร้างนิวเคลียสโดยการดูดซับก๊าซที่มีฟองเพื่อสร้างนิวเคลียสฟอง จึงควบคุมจำนวนรูพรุนและปรับขนาดของรูพรุน

การให้ความแข็งแกร่งซึ่งช่วยชะลอการเสียรูปและการเคลื่อนตัวของของเหลวที่หลอมละลาย ซึ่งช่วยยับยั้งการขยายตัวของรูพรุนอย่างรวดเร็วและทำให้รูพรุนมีขนาดที่เล็กลง นาโนแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถสร้างพลาสติกโฟมที่มีรูพรุนขนาดเล็กได้เนื่องจากสารก่อนิวเคลียสมีขนาดเล็ก

ปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตที่เติมลงไป: ปริมาณการเติมแคลเซียมคาร์บอเนตที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มคุณภาพการเกิดฟองโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 10% ถึง 30% หากเติมน้อยเกินไป จุดนิวเคลียสจะไม่เพียงพอ ทำให้มีอัตราการเกิดฟองต่ำ ในทางกลับกัน หากเติมมากเกินไป ในขณะที่จุดนิวเคลียสเกิดขึ้นมากขึ้น ความแข็งแรงของของเหลวที่หลอมละลายอาจลดลงมากเกินไป ส่งผลให้มีฟองอากาศแตกจำนวนมากและอัตราการเกิดฟองลดลง

การกระจายตัวของแคลเซียมคาร์บอเนต: การกระจายตัวของแคลเซียมคาร์บอเนตอย่างสม่ำเสมอถือเป็นสิ่งสำคัญในการส่งเสริมคุณภาพการเกิดฟอง แคลเซียมคาร์บอเนตที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอช่วยให้ไม่เกิดการเกาะตัวกัน หากขนาดของอนุภาคอยู่ภายใน 5 ไมโครเมตร แคลเซียมคาร์บอเนตจะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ส่งผลเสียต่อการเกิดฟอง

ปริมาณน้ำของแคลเซียมคาร์บอเนต: หากปริมาณน้ำในผงอนินทรีย์ต่ำกว่า 0.5% จะส่งผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อการเกิดฟอง

คุณสมบัติอื่นๆ: แคลเซียมคาร์บอเนตยังมีส่วนช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและความแข็งของวัสดุคอมโพสิตอีกด้วย

การดัดแปลงฟิลเลอร์เชิงลบ

1. การเพิ่มความหนาแน่นของวัสดุคอมโพสิต

การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตลงในเรซินส่งผลให้ความหนาแน่นของวัสดุคอมโพสิตเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สำหรับผลิตภัณฑ์ที่จำหน่ายตามน้ำหนัก ความยาว หรือพื้นที่ ความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถชดเชยข้อได้เปรียบด้านต้นทุนบางประการได้ ระดับของการเพิ่มน้ำหนักจะแตกต่างกันไปตามแคลเซียมคาร์บอเนตแต่ละประเภท โดยมีลำดับความหนาแน่นเฉพาะดังนี้:

แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดเบา < แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดแคลไซต์ขนาดใหญ่ < แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดหินอ่อน < แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดโดโลไมต์ < แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดแคลไซต์ขนาดเล็ก

วิธีลดความหนาแน่นของพลาสติกคอมโพสิตแคลเซียมคาร์บอเนต:

1.1 การยืดผลิตภัณฑ์เพื่อการลดน้ำหนัก:

การยืดทำให้เกิดช่องว่างระหว่างพลาสติกและแคลเซียมคาร์บอเนต ส่งผลให้ความหนาแน่นโดยรวมลดลงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ฟิล์มโพลีเอทิลีนที่ยืดแล้วซึ่งบรรจุแคลเซียมคาร์บอเนต 30% มีความหนาแน่น 1.1 g/cm³ เมื่อเทียบกับ 1.2 g/cm³ ในเวอร์ชันที่ยังไม่ได้ยืด เทคนิคนี้สามารถนำไปใช้ได้กับผลิตภัณฑ์พลาสติกต่างๆ เช่น ลวดแบน ฟิล์มเป่า เทปรัด และฟิล์มฉีก

1.2 ผลิตภัณฑ์ไมโครโฟมเพื่อการลดน้ำหนัก:

การใช้ความชื้นที่ดูดซับโดยสารตัวเติมสำหรับการสร้างฟองขนาดเล็กสามารถลดความหนาแน่นได้อย่างมากโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น วัสดุคอมโพสิตแคลเซียมคาร์บอเนตน้ำหนักเบา 50% ของเราสามารถบรรลุความหนาแน่นขั้นต่ำ 0.7 g/cm³ เมื่อใช้ในการผลิตฟิล์ม ซึ่งแสดงถึงการลดความหนาแน่น 45%

1.3 การเติมแบบกลวงเพื่อลดน้ำหนัก:

การใช้เทคโนโลยีการกลวงผงอนินทรีย์ที่เรียบง่ายและคุ้มต้นทุนทำให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์แคลเซียมคาร์บอเนตกลวงได้ ซึ่งจะช่วยลดความหนาแน่นได้อย่างมาก โดยสามารถลดความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์กลวงเหล่านี้ลงเหลือประมาณ 0.7 g/cm³ ได้

2. การลดความเงาในวัสดุคอมโพสิต

ผลกระทบต่อความเงาของพื้นผิวของผลิตภัณฑ์คอมโพสิตนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการประมวลผลและประเภทเฉพาะของแคลเซียมคาร์บอเนตที่ใช้ ลำดับความเงาของวัสดุคอมโพสิตแต่ละชนิดมีดังนี้:

  • กระบวนการแบบเปียก > กระบวนการแบบแห้ง
  • แคลเซียมคาร์บอเนตเบา > แคลเซียมคาร์บอเนตแคลไซต์ขนาดใหญ่ > แคลเซียมคาร์บอเนตหินอ่อน > แคลเซียมคาร์บอเนตแคลไซต์ขนาดเล็ก > แคลเซียมคาร์บอเนตโดโลไมต์

3. การลดความโปร่งใสในวัสดุคอมโพสิต

แคลเซียมคาร์บอเนตมีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างจากเรซินทั่วไป เช่น โพลีเอทิลีนและโพลีโพรพีลีนอย่างมาก ดังนั้น ฟิลเลอร์แคลเซียมคาร์บอเนตขนาดทั่วไปจึงอาจส่งผลเสียต่อความโปร่งใสของฟิล์มได้ ในทางตรงกันข้าม แคลเซียมคาร์บอเนตขนาดนาโนที่มีขนาดอนุภาคต่ำกว่า 200 นาโนเมตรเท่านั้นที่จะรักษาความโปร่งใสของผลิตภัณฑ์คอมโพสิตได้ เนื่องจากคลื่นแสงสามารถเลี่ยงอนุภาคขนาดเล็กดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

4. การลดการยืดตัวเมื่อขาดในวัสดุคอมโพสิต

ความแข็งสูงของแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถลดความเหนียวเดิมของวัสดุคอมโพสิตได้ ความแข็งที่เพิ่มขึ้นนี้จะลดการเคลื่อนที่ของโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ ส่งผลให้การยืดตัวเมื่อขาดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายลดลง

5. ความแข็งแรงในการดึงและแรงกระแทกลดลง

ในหลายกรณี การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตอาจทำให้ความแข็งแรงในการดึงและแรงกระแทกของวัสดุคอมโพสิตลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตมีขนาดใหญ่เกินไปหรือหากการเคลือบผิวของแคลเซียมคาร์บอเนตไม่เพียงพอ มักพบการลดลงที่เห็นได้ชัดที่สุดในด้านความแข็งแรงในการดึง

6. การเพิ่มขึ้นของปรากฏการณ์การฟอกสีฟันจากความเครียด

เมื่อผสมแคลเซียมคาร์บอเนตในปริมาณมากในเรซิน การยืดผลิตภัณฑ์อาจทำให้เกิดช่องว่างและคราบเงินจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้เกิดปรากฏการณ์การฟอกสีเนื่องจากความเครียดในเรซินมากขึ้น

7. การเร่งอายุของผลิตภัณฑ์

วัสดุผงอนินทรีย์ทั้งหมด รวมถึงแคลเซียมคาร์บอเนต สามารถเร่งการเสื่อมสภาพของวัสดุคอมโพสิต ส่งผลให้อายุการใช้งานและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง

8. ความแข็งแรงในการยึดติดระหว่างวัสดุลดลง

การใช้แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถลดความแข็งแรงในการยึดเกาะของฟิล์มได้ เช่น ลดความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อน และยังลดความแข็งแรงในการเชื่อมของท่อได้อีกด้วย

เลื่อนไปด้านบน