O carbonato de cálcio é um composto inorgânico com a fórmula química CaCO₃. É conhecido pela abundância de matéria-prima, processos de produção simples e desempenho estável. Esses atributos o tornam amplamente utilizado em diversos campos, como borracha, plásticos, revestimentos e tintas. No setor de revestimentos, o carbonato de cálcio atua como carga e agente branqueador, fornecendo uma estrutura esquelética. É mais acessível em comparação com látex e solventes. Suas partículas finas garantem dispersão uniforme nos revestimentos, aumentando o volume, reduzindo custos e aprimorando o desempenho e a textura. Para atingir a finura desejada para essas aplicações, o carbonato de cálcio passa por processos de pulverização utilizando equipamentos como moinhos de bolas, moinhos de rolos e moinhos de pinos. Esses métodos de moagem ajudam a produzir pós ultrafinos essenciais para revestimentos de alta qualidade. Além disso, máquinas de revestimento são empregadas para modificação da superfície. Classificadores de ar ultrafinos garantem uma distribuição precisa do tamanho das partículas, otimizando a compatibilidade e a eficácia do material nos revestimentos.
Aplicações do carbonato de cálcio em revestimentos em pó
1. Carbonato de cálcio para tinta látex
Em tintas látex, o carbonato de cálcio atua como pigmento extensor, normalmente usado em concentrações de 10% a 50%. Ele proporciona efeito de preenchimento, resultando em uma textura fina e uniforme com alto grau de brancura. Também oferece poder de cobertura a seco, especialmente quando se utilizam produtos ultrafinos. Quando o tamanho das partículas se aproxima do dióxido de titânio, ele aumenta o poder de cobertura, a resistência da película, a resistência à água, a velocidade de secagem e a resistência à abrasão.
Por exemplo, o carbonato de cálcio moído ultrafino reduz significativamente os tempos de dispersão e lixamento na produção de tinta látex, melhora o poder de cobertura, ajusta a viscosidade do látex, reduz o uso de dióxido de titânio e aprimora o desempenho do lixamento da massa. No desenvolvimento de formulações de tinta, as tintas látex de alto desempenho utilizam carbonato de cálcio ultrafino, enquanto as de qualidade inferior optam por partículas mais grossas com baixa absorção de óleo. Atualmente, o carbonato de cálcio pesado com d97 < 10 μm, d50 em torno de 1,5 μm, brancura > 95% e CaCO₃ ≥ 98% apresenta bom desempenho em tintas látex para paredes internas.
A produção de partículas com tamanhos tão precisos geralmente envolve a pulverização de carbonato de cálcio com moinhos de bolas ou moinhos de rolos, seguida de classificação usando classificadores de ar ultrafinos para garantir a consistência.
2. Carbonato de cálcio para tinta automotiva
A parte inferior da carroceria e os arcos das rodas dos veículos são frequentemente expostos a impactos de areia, cascalho e águas residuais, o que pode danificar os revestimentos e levar à corrosão. Para solucionar esse problema, são aplicados revestimentos na parte inferior da carroceria com resistência a impactos de pedras e propriedades anticorrosivas.
O plastisol de PVC é um tipo de tinta para chassis automotivos, composta principalmente de resina de PVC em pasta, plastificantes, cargas (carbonato de cálcio), estabilizantes, agentes de aderência, solventes e outros aditivos. O carbonato de cálcio constitui cerca de 30% do total (dependendo da fórmula), e o nanocarbonato de cálcio melhora as propriedades reológicas e a resistência ao impacto mais do que os tipos comuns.
As tintas para chassis automotivos exigem baixa viscosidade para facilitar a pulverização e garantir boa fluidez durante a aplicação, mas alta viscosidade após a aplicação para evitar escorrimento. Esse comportamento tixotrópico é obtido com nanocarbonato de cálcio, que oferece alta ativação, limite de escoamento e tixotropia.
Para fabricar carbonato de cálcio em nanoescala, são essenciais equipamentos avançados de pulverização, como moinhos de pinos e máquinas de revestimento para tratamento de superfície, garantindo um desempenho ideal em revestimentos automotivos.
3. Carbonato de cálcio para tintas
Em tintas de impressão, o carbonato de cálcio, principalmente por sua utilização como carga, reduz custos e aumenta o volume. O carbonato de cálcio ultrafino de alto desempenho é o preferido, apresentando partículas entre 0,02 e 1,0 μm, alta área superficial específica, absorção de óleo, transparência, brilho e estabilidade.
Na prática, o carbonato de cálcio nano leve ou o carbonato de cálcio nano leve ativado são ideais, embora o preço mais elevado deste último leve a um maior uso do primeiro. O carbonato de cálcio ativado produz tintas com boa consistência, viscosidade, desempenho de impressão, secagem rápida e sem efeitos colaterais. Suas pequenas partículas proporcionam excelente dispersão, transparência, brilho, poder de cobertura, absorção de tinta e secagem, resultando em impressões finas com pontos completos. Com a crescente popularidade dos aglutinantes de resina em tintas, a estabilidade do carbonato de cálcio ativado substituiu em grande parte outros materiais de enchimento.
As máquinas de enchimento de tinta de alta qualidade utilizadas no mercado interno empregam carbonato de cálcio ultrafino ativado, com cristais esféricos ou cúbicos. A pulverização por meio de moinhos de bolas ou moinhos de rolos, combinada com classificadores de ar ultrafinos, é fundamental para atingir essas especificações.
4. Carbonato de cálcio para revestimentos em pó
Os materiais de enchimento em revestimentos em pó frequentemente contêm metais pesados, não atendendo aos padrões internacionais, especialmente para exportações para a Europa e os EUA, onde os limites para metais pesados são rigorosos. O carbonato de cálcio, por ser barato e isento de metais pesados, pode substituir o sulfato de bário, sendo ideal para revestir brinquedos, carrinhos de bebê, equipamentos esportivos, utensílios de cozinha e eletrodomésticos.
As aplicações incluem:
• Como carga para revestimentos de alto brilho.
• Em revestimentos semibrilhantes, são adicionados diretamente sem agentes fosqueantes, o que reduz custos.
• Como pigmento inorgânico branco, é utilizado com dióxido de titânio para reduzir custos.
• Adequado para produtos ecológicos com baixo teor de metais pesados, como brinquedos infantis.
• Melhora a taxa de pulverização e a área de pulverização, especialmente em pós híbridos.
As tecnologias de moinhos de pinos e máquinas de revestimento melhoram as propriedades da superfície, tornando o carbonato de cálcio mais eficaz em revestimentos em pó.
Tendências de desenvolvimento do carbonato de cálcio na indústria de revestimentos
1. Nanotecnologia
Na indústria de revestimentos, o carbonato de cálcio nanoestruturado proporciona impedimento estérico, prevenindo a sedimentação e, ao mesmo tempo, conferindo brancura e brilho sem afetar o poder de cobertura, melhorando a estabilidade de armazenamento. Seu efeito de "desvio para o azul" em látex protege contra o envelhecimento por raios UV e térmico, aprimorando o isolamento.
Como carga, aumenta a flexibilidade, a dureza, o nivelamento, a deposição de película e a permeabilidade. Em revestimentos exteriores, confere hidrofobicidade, aumentando a resistência a fissuras e manchas. Em tintas látex à base de água, reduz a concentração de tensão causada por partículas rígidas, melhorando a tenacidade através de microfissuras e deformação elástica.
A adição de carbonato de cálcio nano, especialmente tratado com 2%-5%, às tintas látex tradicionais melhora exponencialmente a reologia, a facilidade de abertura da lata, a resistência à água, a resistência à abrasão e a dureza. Empresas como a japonesa Shiraishi e a italiana Sim produzem carbonato de cálcio nano para modificar tintas látex à base de água.
Devido aos efeitos nanométricos, à elevada área superficial, aos átomos ativados e às interações poliméricas, confere funções especiais. A sua tixotropia é adequada para revestimentos e acabamentos anti-lascas de pedras em chassis de automóveis. A obtenção de partículas em nanoescala requer pulverização precisa com moinhos de bolas, moinhos de rolos ou moinhos de pinos, e classificadores de ar ultrafinos para a separação.
2. Funcionalização
Com o avanço da tecnologia e a elevação dos padrões de vida, os consumidores exigem maior funcionalidade, tornando os revestimentos multifuncionais de alto desempenho uma tendência. A adição de nanocarbonato de cálcio e nano ZnO proporciona efeitos antibacterianos e antimofo, além de melhorar a resistência às intempéries e a qualidade geral.
Recentemente, fabricantes de tintas e instituições de pesquisa nacionais e internacionais estão explorando minerais não metálicos e produtos processados em profundidade para aprimorar ou adicionar novas funções aos revestimentos, tornando-se um tema de grande interesse em revestimentos arquitetônicos.
3. Modificação de superfície
A aplicação de nanocarbonato de cálcio para melhorar revestimentos é um tema em voga, mas o uso direto apresenta desvantagens: a alta energia superficial leva à aglomeração; superfícies hidrofílicas e oleofóbicas dificultam a dispersão em compostos orgânicos, enfraquecendo as ligações e causando defeitos.
A compatibilidade com os materiais de base difere da dos polímeros em plásticos ou borracha devido aos grupos funcionais, peso molecular, polaridade e interações. Portanto, a modificação da superfície é essencial para uma aplicação bem-sucedida, frequentemente utilizando máquinas de revestimento para melhorar a dispersão e o desempenho.
4. Especialização
Com o crescimento da indústria de carbonato de cálcio, surgiram produtos especializados para revestimentos: formas cristalinas específicas, tamanhos abaixo de 0,1 μm, não sedimentáveis, alto brilho e fácil dispersão. Os fabricantes de produtos de alta gama buscam carbonato de cálcio específico.
De modo geral, com a crescente conscientização sobre a proteção ambiental, a demanda por cargas ecológicas na indústria de revestimentos está aumentando, e o carbonato de cálcio, como uma carga natural e não tóxica, também está ganhando destaque. Ele melhora o desempenho e a textura para aplicações de alta qualidade e reduz os custos para produção em larga escala, prometendo um crescimento sustentável no setor de revestimentos.
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