Le carbonate de calcium est un composé inorganique de formule chimique CaCO₃. Il est reconnu pour l'abondance de ses matières premières, la simplicité de son procédé de production et sa stabilité. Ces atouts expliquent son utilisation répandue dans divers domaines tels que le caoutchouc, les plastiques, les revêtements et les encres. Dans le secteur des revêtements, le carbonate de calcium sert de charge et d'agent blanchissant, conférant une structure squelettique. Il est plus abordable que le latex et les solvants. Ses particules fines assurent une dispersion homogène dans les revêtements, augmentant ainsi le volume, réduisant les coûts et améliorant les performances et la texture. Pour obtenir la finesse requise pour ces applications, le carbonate de calcium est pulvérisé à l'aide d'équipements tels que des broyeurs à boulets, à cylindres et à broches. Ces méthodes de broyage permettent de produire des poudres ultrafines, essentielles à des revêtements de haute qualité. Par ailleurs, des machines de revêtement sont utilisées pour la modification de surface. Des classificateurs à air ultrafins garantissent une distribution granulométrique précise, optimisant ainsi la compatibilité et l'efficacité du matériau dans les revêtements.
Applications du carbonate de calcium dans les revêtements en poudre
1. Carbonate de calcium pour peinture au latex
Dans les peintures latex, le carbonate de calcium sert de pigment de charge, généralement utilisé à des concentrations de 10 à 50 l/min. Il confère un pouvoir couvrant, permettant d'obtenir une texture fine et uniforme d'une blancheur intense. Il offre également un pouvoir couvrant à sec, particulièrement élevé avec les produits ultrafins. Lorsque la taille des particules se rapproche de celle du dioxyde de titane, il améliore le pouvoir couvrant, la résistance du film, la résistance à l'eau, la vitesse de séchage et la résistance au frottement.
Par exemple, le carbonate de calcium ultrafin réduit considérablement les temps de dispersion et de ponçage lors de la production de peintures latex, améliore le pouvoir couvrant, ajuste la viscosité du latex, diminue la quantité de dioxyde de titane utilisée et facilite le ponçage au mastic. Dans la formulation des peintures, les peintures latex haute performance utilisent du carbonate de calcium ultrafin, tandis que les peintures de qualité inférieure privilégient des particules plus grossières à faible absorption d'huile. Actuellement, le carbonate de calcium lourd (d97 < 10 µm, d50 autour de 1,5 µm, blancheur > 95% et teneur en CaCO₃ ≥ 98%) donne d'excellents résultats dans les peintures latex pour murs intérieurs.
La production de particules de tailles aussi précises implique souvent la pulvérisation du carbonate de calcium à l'aide de broyeurs à boulets ou de broyeurs à rouleaux, suivie d'un classement à l'aide de classificateurs à air ultrafins pour assurer la constance.
2. Carbonate de calcium pour peinture automobile
Le soubassement et les passages de roues des véhicules sont fréquemment exposés aux projections de sable, de gravier et d'eaux usées, ce qui peut endommager les revêtements et entraîner de la corrosion. Pour y remédier, on applique des revêtements de soubassement résistants aux impacts de gravillons et à la corrosion.
Le plastisol PVC est un type de peinture pour châssis automobile, principalement composé de résine PVC en pâte, de plastifiants, de charges (carbonate de calcium), de stabilisants, d'agents collants, de solvants et d'autres additifs. Le carbonate de calcium représente près de 30 % du total (selon la formulation), et le carbonate de calcium nano améliore les propriétés rhéologiques et la résistance aux chocs davantage que les types ordinaires.
Les peintures pour châssis automobiles nécessitent une faible viscosité pour une pulvérisation aisée et une bonne fluidité lors de l'application, mais une viscosité élevée après application pour éviter les coulures. Ce comportement thixotrope est obtenu grâce au carbonate de calcium nanométrique, qui offre une activation, une limite d'élasticité et une thixotropie élevées.
Pour fabriquer du carbonate de calcium à l'échelle nanométrique, des équipements de pulvérisation avancés tels que des broyeurs à broches et des machines de revêtement pour le traitement de surface sont essentiels, garantissant des performances optimales dans les revêtements automobiles.
3. Carbonate de calcium pour encres
Dans les encres d'imprimerie, le carbonate de calcium sert principalement à réduire les coûts et à augmenter le volume en tant que charge. On privilégie le carbonate de calcium ultrafin haute performance, dont les particules ont une taille comprise entre 0,02 et 1,0 µm et qui présente une surface spécifique élevée, une bonne absorption d'huile, une transparence, une brillance et une stabilité remarquables.
En pratique, le carbonate de calcium nano léger ou le carbonate de calcium nano léger activé sont idéaux, bien que le prix plus élevé de ce dernier favorise l'utilisation du premier. Le carbonate de calcium activé permet d'obtenir des encres présentant une bonne consistance, une viscosité optimale, d'excellentes performances d'impression, un séchage rapide et sans effets secondaires. Ses fines particules assurent une dispersion, une transparence, une brillance, un pouvoir couvrant, une absorption et un séchage optimaux, permettant ainsi d'obtenir des impressions fines aux points nets. Avec l'utilisation désormais courante de liants résineux dans les encres, la stabilité du carbonate de calcium activé a largement supplanté celle d'autres charges.
Les charges pour encres haut de gamme utilisées en Chine sont composées de carbonate de calcium ultrafin activé, sous forme de cristaux sphériques ou cubiques. La pulvérisation par broyeurs à billes ou à rouleaux, combinée à des classificateurs à air ultrafins, est essentielle pour atteindre ces spécifications.
4. Carbonate de calcium pour revêtements en poudre
Les charges utilisées dans les revêtements en poudre contiennent souvent des métaux lourds, ce qui les rend non conformes aux normes internationales, notamment pour les exportations vers l'Europe et les États-Unis où les limites en métaux lourds sont strictes. Le carbonate de calcium, peu coûteux et exempt de métaux lourds, peut remplacer le sulfate de baryum et est idéal pour le revêtement de jouets, de poussettes, d'équipements sportifs, d'ustensiles de cuisine et d'appareils électroménagers.
Les applications comprennent :
• Comme charge pour les revêtements à haute brillance.
• Dans les revêtements semi-brillants, ajoutés directement sans agents matifiants, ce qui permet de réduire les coûts.
• En tant que pigment inorganique blanc, utilisé avec du dioxyde de titane pour réduire les coûts.
• Convient aux produits écologiques à faible teneur en métaux lourds, comme les jouets pour enfants.
• Améliore le taux de poudrage et la zone de pulvérisation, notamment pour les poudres hybrides.
Les technologies de broyage à broches et de machines de revêtement améliorent les propriétés de surface, rendant le carbonate de calcium plus efficace dans les revêtements en poudre.
Tendances de développement du carbonate de calcium dans l'industrie des revêtements
1. Nanonisation
Dans l'industrie des revêtements, le carbonate de calcium nanométrique crée un encombrement stérique qui empêche la sédimentation tout en apportant blancheur et brillance sans altérer le pouvoir couvrant, améliorant ainsi la stabilité au stockage. Son effet de « décalage vers le bleu » dans le latex protège contre les UV et le vieillissement thermique, renforçant l'isolation.
Utilisé comme charge, il améliore la flexibilité, la dureté, le nivellement, le dépôt de film et la perméabilité. Dans les revêtements extérieurs, il confère une hydrophobie, augmentant ainsi la résistance aux fissures et aux taches. Dans les peintures latex à base d'eau, il réduit la concentration des contraintes dues aux particules rigides, améliorant la ténacité grâce à la formation de microfissures et à la déformation élastique.
L'ajout de carbonate de calcium nanométrique spécialement traité (2%-5%) aux peintures latex traditionnelles améliore considérablement leurs propriétés rhéologiques, leur facilité d'ouverture, leur résistance à l'eau et au frottement, ainsi que leur dureté. Des entreprises comme la japonaise Shiraishi et l'italienne Sim produisent ce carbonate de calcium nanométrique destiné à modifier les peintures latex à base d'eau.
Grâce à ses propriétés nanométriques, sa grande surface spécifique, ses atomes activés et ses interactions polymères, ce matériau présente des propriétés particulières. Sa thixotropie le rend idéal pour les revêtements anti-gravillons et les couches de finition des châssis automobiles. L'obtention de particules nanométriques requiert une pulvérisation précise à l'aide de broyeurs à billes, à rouleaux ou à broches, et une séparation par tamisage pneumatique ultrafin.
2. Fonctionnalisation
Avec les progrès technologiques et l'amélioration du niveau de vie, les consommateurs exigent une fonctionnalité accrue, ce qui explique l'essor des revêtements multifonctionnels haute performance. L'ajout de nanoparticules de carbonate de calcium et de ZnO confère des propriétés antibactériennes et antifongiques, tout en améliorant la résistance aux intempéries et la qualité globale.
Récemment, les fabricants de peinture et les instituts de recherche nationaux et internationaux explorent les minéraux non métalliques et les produits transformés en profondeur pour améliorer ou ajouter de nouvelles fonctions aux revêtements, ce qui en fait un sujet d'actualité dans le domaine des revêtements architecturaux.
3. Modification de surface
L'application de nano-carbonate de calcium pour améliorer les revêtements est un sujet d'actualité, mais son utilisation directe présente des inconvénients : une énergie de surface élevée entraîne une agglomération ; les surfaces hydrophiles et oléophobes entravent la dispersion dans les composés organiques, affaiblissant les liaisons et provoquant des défauts.
La compatibilité avec les matériaux de base diffère de celle des polymères présents dans les plastiques ou le caoutchouc en raison des groupes fonctionnels, du poids moléculaire, de la polarité et des interactions. Par conséquent, la modification de surface est essentielle à une application réussie, souvent réalisée à l'aide de machines de revêtement pour améliorer la dispersion et les performances.
4. Spécialisation
Avec la croissance de l'industrie du carbonate de calcium, des produits spécialisés pour les revêtements ont vu le jour : formes cristallines spécifiques, granulométrie inférieure à 0,1 µm, absence de sédimentation, haute brillance et dispersion facile. Les fabricants haut de gamme recherchent un carbonate de calcium de qualité supérieure.
De manière générale, face à la prise de conscience croissante en matière de protection de l'environnement, la demande de charges écologiques dans l'industrie des revêtements est en hausse, et le carbonate de calcium, en tant que charge naturelle et non toxique, suscite également un intérêt grandissant. Il améliore les performances et la texture pour les applications haut de gamme et réduit les coûts de production à grande échelle, promettant ainsi une croissance durable du secteur des revêtements.
Poudre épique
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