لماذا لا يمكن للكالسيوم الثقيل والكالسيوم الخفيف أن يحلا محل بعضهما البعض؟

كربونات الكالسيوم هو معدن ملح غير عضوي مهم ومستخدم على نطاق واسع، والمعروف باسم "الغلوتامات أحادية الصوديوم الصناعية" وأحد مواد الحشو شائعة الاستخدام في مختلف الصناعات.

المكونات الرئيسية

كربونات الكالسيوم الثقيلة هي في الأساس مادة مسحوقية يتم الحصول عليها عن طريق الطحن الميكانيكي ومعالجة المعادن الطبيعية مثل الكالسيت والرخام والحجر الجيري والطباشير والرخام الأبيض كمواد خام؛

كربونات الكالسيوم الخفيفة عبارة عن مادة مسحوقية يتم الحصول عليها من الحجر الجيري كمواد خام من خلال عمليات مثل التكليس والهضم والكربنة والجفاف والتجفيف والتصنيف.

الكثافة الظاهرية للمنتج

الفرق في الكثافة الظاهرية للمنتج هو الفرق الأكثر وضوحًا بين كربونات الكالسيوم الثقيلة وكربونات الكالسيوم الخفيفة.

الكثافة الظاهرية لمنتجات كربونات الكالسيوم الثقيلة كبيرة نسبيًا، بشكل عام 0.8 ~ 1.3 جم / سم 3؛

الكثافة الظاهرية لمنتجات كربونات الكالسيوم الخفيفة صغيرة، بشكل عام 0.5-0.7 جم / سم 3، والكثافة الظاهرية لبعض منتجات كربونات الكالسيوم النانوية يمكن أن تصل إلى حوالي 0.28 جم / سم 3.

قيمة امتصاص الزيت

تتمتع كربونات الكالسيوم الثقيلة بقيمة امتصاص منخفضة للزيت بسبب جزيئاتها الكبيرة وسطحها الأملس ومساحة سطحها الصغيرة المحددة، بشكل عام حوالي 40-60 مل / 100 جم؛

تحتوي كربونات الكالسيوم الخفيفة على جزيئات دقيقة، وسطح خشن، ومساحة سطح محددة كبيرة، لذلك تكون قيمة امتصاص الزيت عالية، بشكل عام حوالي 60-90 مل / 100 جم.

بياض

تحتوي كربونات الكالسيوم الثقيلة على شوائب أكثر نسبيًا، وبالتالي فإن بياض المنتج يتراوح بشكل عام من 89% إلى 93%، ويمكن أن يصل عدد قليل جدًا من المنتجات إلى 95%؛

تتميز منتجات كربونات الكالسيوم الخفيفة بنقاوة عالية، وبالتالي فإن البياض بشكل عام يتراوح من 92% إلى 95%، ويمكن أن تصل بعض المنتجات إلى 96% إلى 97%.

محتوى الرطوبة

يتراوح محتوى الرطوبة لمنتجات كربونات الكالسيوم الثقيلة بشكل عام من 0.2% إلى 0.3%. محتوى الرطوبة منخفض نسبيًا ومستقر نسبيًا. يمكن أن يصل محتوى الرطوبة في بعض المنتجات المتطورة إلى حوالي 0.1%؛

تحتوي منتجات كربونات الكالسيوم الخفيفة العادية على نسبة رطوبة تتراوح من 0.3% إلى 0.8%، والتي تتقلب أحيانًا وتكون غير مستقرة.

خصائص المسحوق

خصائص مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة هي: شكل جسيم غير منتظم، والجسيمات لها حواف وزوايا معينة، والسطح خشن؛ فرق حجم الجسيمات كبير، وتوزيع حجم الجسيمات واسع، وحجم الجسيمات كبير. لن يؤدي التكسير والتكرير إلى تغيير الشكل البلوري لكربونات الكالسيوم الثقيلة. بشكل عام، تكون كربونات الكالسيوم الثقيلة من الكالسيت في شكل بلوري سداسي، وتكون كربونات الكالسيوم الثقيلة من الرخام في شكل بلوري مكعب، والذي يرتبط بشكل أساسي بمكان المنشأ.

خصائص مسحوق كربونات الكالسيوم الخفيفة هي: الجزيئات لها شكل منتظم ويمكن اعتبارها مسحوق أحادي التشتت؛ توزيع حجم الجسيمات ضيق. وفقًا لشكل الحبيبات البلورية، يمكن تقسيم كربونات الكالسيوم الخفيفة إلى شكل مغزلي، ومكعب، وشكل إبرة، وشكل سلسلة، وكروي، وقشاري، وشكل معين.

حجم الجسيمات

كربونات الكالسيوم ذات الشكل المغزلي هي الشكل البلوري الأكثر شيوعًا بين كربونات الكالسيوم الخفيفة، حيث يبلغ متوسط حجم الجسيمات طويلة المحور 5-12 ميكرومتر ومتوسط حجم الجسيمات قصيرة المحور 1-3 ميكرومتر؛

متوسط حجم الجسيمات من كربونات الكالسيوم على شكل إبرة هو 0.01-0.1μm، ومتوسط نسبة العرض إلى الارتفاع هو 5-100؛

متوسط حجم الجسيمات من سلسلة كربونات الكالسيوم هو 0.01-0.1μm، ومتوسط نسبة العرض إلى الارتفاع هو 10-50؛

متوسط حجم الجسيمات من كربونات الكالسيوم الكروية هو 0.03-0.05μm؛

متوسط حجم الجسيمات من كربونات الكالسيوم المكعبة هو 0.02-0.1μm؛

متوسط حجم الجسيمات من كربونات الكالسيوم هو 1-3 ميكرومتر.

بسبب التفاعل غير الكامل لأكسيد الكالسيوم، يكون لكربونات الكالسيوم الخفيفة طعم الليمون المتبقي. سيكون لها طعم خانق عند تعبئة البسكويت، في حين أن كربونات الكالسيوم الثقيلة لا تفعل ذلك.

يتراوح حجم الجسيمات لمنتجات كربونات الكالسيوم الثقيلة من 0.5 إلى 45 ميكرومتر. وفقًا لمتوسط حجم الجسيمات الأصلي (د)، يتم تقسيمها إلى: كربونات الكالسيوم المطحونة بشكل خشن (> 3 ميكرومتر)، وكربونات الكالسيوم المطحونة جيدًا (1-3 ميكرومتر)، وكربونات الكالسيوم متناهية الصغر. (0.5-1 ميكرومتر)؛

يختلف أداء التطبيق

نطاق تطبيق كربونات الكالسيوم: المنتجات البلاستيكية والمطاط وصناعة الورق ورغوة EVA ومواد الأحذية والجلود الاصطناعية والطلاءات والأحبار ومواد البناء والأسلاك والكابلات والحرف اليدوية والمواد اللاصقة ومعجون الأسنان وغيرها من الصناعات.

أثناء عملية التطبيق، يتم استخدام منتجات الكالسيوم الثقيلة بشكل رئيسي في صناعات مثل صناعة الورق والمطاط والبلاستيك. تكون كمية الحشو كبيرة بشكل عام ويتم استخدامها بشكل أساسي كحشوات حجمية لتقليل تكلفة تصنيع المنتجات التطبيقية. منتجات الكالسيوم الخفيفة لديها مجموعة واسعة نسبيا من التطبيقات، وذلك أساسا لملء الحجم، في حين أن منتجات كربونات الكالسيوم النانوية غالبا ما تستخدم كحشوات وظيفية مثل التعديل أو التعزيز أثناء عملية التطبيق، وكمية التعبئة صغيرة بشكل عام. مجالات التطبيق الرئيسية لمنتجات كربونات الكالسيوم الخفيفة هي البلاستيك والمطاط والطلاء والمواد اللاصقة والأحبار.

إذا أخذنا البلاستيك كمثال، فإن كربونات الكالسيوم تستخدم على نطاق واسع في تعبئة الراتنجات مثل كلوريد البوليفينيل (PVC)، والبولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، وأكريلونيتريل بوتادين ستايرين كوبوليمر (ABS). إن إضافة كربونات الكالسيوم له تأثير معين على تحسين خصائص معينة للمنتجات البلاستيكية لتوسيع نطاق تطبيقها. في معالجة البلاستيك، يمكنها تقليل انكماش الراتنج، وتحسين الريولوجيا، والتحكم في اللزوجة. ويمكنه أيضًا لعب الأدوار التالية:
(1) تحسين استقرار الأبعاد للمنتجات البلاستيكية
إن إضافة كربونات الكالسيوم تلعب دوراً هيكلياً في المنتجات البلاستيكية وتلعب دوراً كبيراً في تثبيت حجم المنتجات البلاستيكية.
(2) تحسين صلابة وصلابة المنتجات البلاستيكية
في البلاستيك، وخاصة كلوريد البوليفينيل الناعم، تزداد الصلابة تدريجيًا مع إضافة كمية كربونات الكالسيوم، وتقل الاستطالة مع زيادة الصلابة. كربونات الكالسيوم ذات الجزيئات الدقيقة وقيمة امتصاص الزيت الكبيرة لديها معدل نمو صلابة كبير. على العكس من ذلك، فإن جزيئات كربونات الكالسيوم ذات قيمة امتصاص النفط الخام الصغيرة سيكون لها معدل نمو صغير لصلابة البلاستيك. من بين كلوريد البوليفينيل الناعم، فإن كربونات الكالسيوم الثقيلة لديها أصغر معدل نمو للصلابة، تليها كربونات الكالسيوم المترسبة (الخفيفة).
لا يمكن لكربونات الكالسيوم عمومًا أن تلعب دورًا معززًا في المواد البلاستيكية (الراتنجات). غالبًا ما يمكن اختراق جزيئات كربونات الكالسيوم بواسطة الراتنج. ولذلك، فإن الوظيفة الطبيعية لإضافة كربونات الكالسيوم هي زيادة صلابة الراتنج وزيادة معامل المرونة والصلابة. ومع زيادة كمية الإضافة، تقل قوة الشد والاستطالة القصوى.
سيكون لكربونات الكالسيوم المختلفة، مع إضافة كميات مختلفة، صلابة مختلفة.
(3) تحسين أداء معالجة البلاستيك
يمكن أن تؤدي إضافة كربونات الكالسيوم إلى تغيير الخواص الريولوجية للبلاستيك. وغالباً ما يتم إضافة مسحوق كربونات الكالسيوم بكميات كبيرة، مما يساعد على مزجه مع المكونات الأخرى ويساعد أيضاً في معالجة وتشكيل البلاستيك.
إن إضافة كربونات الكالسيوم، وخاصة إضافة كربونات الكالسيوم المعالجة سطحيًا، لا يمكنها فقط تحسين صلابة المنتج، ولكن أيضًا تحسين لمعان السطح ونعومة سطح المنتج.
يمكن أن تؤدي إضافة كربونات الكالسيوم إلى تقليل الانكماش ومعامل التمدد الخطي وخصائص الزحف للمنتجات البلاستيكية، مما يخلق ظروفًا للمعالجة والتشكيل.
(4) تحسين المقاومة للحرارة للمنتجات البلاستيكية
إن إضافة كربونات الكالسيوم إلى المنتجات البلاستيكية العامة يمكن أن يحسن مقاومة الحرارة. على سبيل المثال: إضافة حوالي 40% من كربونات الكالسيوم إلى مادة البولي بروبيلين يمكن أن يحسن مقاومة الحرارة بحوالي 200 درجة مئوية. عندما تكون نسبة الملء ≥20%، تزيد درجة الحرارة المقاومة للحرارة بمقدار 8 إلى 130 درجة مئوية.
(5) تحسين الاستجماتيزم من البلاستيك
ومن بين المنتجات البلاستيكية، تتطلب بعض المنتجات التبييض والعتامة، والبعض الآخر يحتاج إلى أن يكون متلبدًا. يمكن أن تلعب إضافة كربونات الكالسيوم دورًا معينًا في هذا الصدد.
كربونات الكالسيوم التي يزيد بياضها عن 90 لها تأثير تبييض واضح في المنتجات البلاستيكية. بالاشتراك مع ثاني أكسيد التيتانيوم والليثوبون، يتم تحسين خصائص المنتجات البلاستيكية بشكل كبير.
في ورق بلاستيك الكالسيوم، وفي أفلام البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، فإن إضافة كربونات الكالسيوم يمكن أن يحقق تأثيرات الاستجماتيزم والتلميع، مما يجعله مناسبًا للكتابة والطباعة.
يمكن أيضًا أن تحل كربونات الكالسيوم ذات البياض الأفضل محل الأصباغ البيضاء باهظة الثمن.
(6) يمكن أن يكون للمنتجات خصائص خاصة معينة
كربونات الكالسيوم المضافة إلى مواد الكابلات لها تأثير عازل معين. يمكن أن تؤدي إضافة كربونات الكالسيوم إلى تحسين أداء الطلاء الكهربائي وأداء الطباعة لبعض المنتجات.
تتم إضافة كربونات الكالسيوم الدقيقة أو متناهية الصغر إلى كلوريد البولي فينيل (PVC) للحصول على تأثير مثبط للهب معين.
(7) تقليل تكلفة المنتجات البلاستيكية
أسعار كربونات الكالسيوم الخفيفة العادية وكربونات الكالسيوم الثقيلة أقل بكثير من أسعار البلاستيك. إضافة كربونات الكالسيوم سوف يقلل من تكلفة المنتجات البلاستيكية. وتسمى كربونات الكالسيوم بالحشو أو الموسع في الخارج.
في هذه المرحلة، الهدف الرئيسي من إضافة كربونات الكالسيوم هو تقليل تكلفة البلاستيك. مع تحسين الخصائص السطحية لكربونات الكالسيوم والشكل وحجم الجسيمات الذي يمكن التحكم فيه، ستصبح كربونات الكالسيوم تدريجيًا مادة حشو وظيفية لغرض تعزيز أو نقل الوظيفة.