O carbonato de cálcio é o material de enchimento mais utilizado em compostos para fios e cabos de PVC. Ele está presente tanto no isolamento quanto no revestimento, onde reduz o custo do material, melhora a estabilidade dimensional e adiciona propriedades retardantes de chama. A principal escolha para um fabricante de compostos é simples: usar carbonato de cálcio sem revestimento ou pagar um pouco mais por um grau revestido e tratado superficialmente. Este guia aborda os níveis de carga, a diferença entre os dois e como escolher o pó de carbonato de cálcio adequado para cabos.
Por que os compostos de cabos dependem do carbonato de cálcio?
O carbonato de cálcio justifica sua presença nas formulações de cabos por razões práticas. É barato e fácil de obter, o que o torna a maneira mais rápida de reduzir o custo do composto. Durante o processamento e em serviço prolongado, o PVC libera cloreto de hidrogênio, e o carbonato de cálcio absorve parte dele, aliviando a carga sobre o estabilizador e retardando a degradação. No revestimento, ele também contribui para a resistência à chama, pois se decompõe sob o calor, liberando dióxido de carbono e diluindo o conteúdo combustível. Além disso, deixa a superfície do revestimento mais seca e reduz a contração.
Qual a quantidade de carbonato de cálcio utilizada no isolamento em comparação com o revestimento?
Primeiro, um termo. A carga de enchimento no PVC é geralmente dada em phr, abreviação de partes por cem de resina. Uma carga de 30 phr significa 30 partes de enchimento para cada 100 partes de PVC.
A quantidade de material a ser adicionada depende da aplicação. Revestimentos toleram bastante material de enchimento, portanto, carbonato de cálcio moído (CCM) é comumente adicionado em proporções de 10 a 100 phr, onde controla principalmente o custo, a rigidez e a estabilidade dimensional. Isolantes são muito mais sensíveis eletricamente, então a quantidade geralmente fica entre 5 e 25 phr, e a qualidade do material é mais importante do que a quantidade. Isolantes exigem um pó fino e de alta pureza que tenha sido tratado superficialmente.
Carbonato de cálcio revestido versus não revestido
| Atributo | Sem revestimento | Revestido (com tratamento de superfície) |
| Superfície | Hidrofílico | Hidrofóbico |
| Revestimento | Nenhum | Ácido esteárico, 1% a 3% |
| Dispersão em PVC | Moderado, forma grumos em altas cargas. | Bom, mantém-se estável mesmo sob alta carga. |
| Carga típica (revestimento) | De 10 a 100 phr, observe a queda de tensão. | Carga segura mais elevada, geralmente mais 10 a 20 phr (unidade de medida de carga). |
| Tamanho típico das partículas | 5 a 25 mícrons | De 5 a 15 mícrons, com opções de granulometria mais fina disponíveis. |
| impacto mecânico | A resistência à tração e o alongamento diminuem à medida que a carga aumenta. | Menor perda com a mesma carga |
| Desempenho elétrico | Menor resistividade quando úmido | Maior rigidez dielétrica e resistividade |
| Melhor uso | Revestimento geral | Isolamento e revestimento exigente |
Carbonato de cálcio sem revestimento
O carbonato de cálcio sem revestimento, seja GCC comum ou carbonato de cálcio precipitado (PCC), possui uma superfície hidrofílica. Isso lhe confere apenas uma compatibilidade moderada com o PVC hidrofóbico. Em baixas concentrações, isso praticamente não importa. No entanto, com o aumento da concentração, o pó se dispersa mal e forma grumos, e tanto a resistência à tração quanto o alongamento na ruptura diminuem consideravelmente. A extrusão também se torna mais pesada, com maior torque na rosca. Por esse motivo, o pó sem revestimento é usado principalmente como carga geral em revestimentos menos exigentes, com um tamanho de partícula típico de 5 a 25 micrômetros.
Carbonato de cálcio revestido (com tratamento de superfície)
O carbonato de cálcio revestido possui uma camada de ácido esteárico, geralmente de 1% a 3% em peso. O revestimento torna a superfície hidrofóbica, melhora a dispersão e promove uma ligação mais forte com a resina. Com a mesma carga, as propriedades mecânicas sofrem menor degradação, e muitas vezes é possível aumentar a carga em mais 10 a 20 phr sem comprometer o composto. Relata-se que o pó revestido em isolantes aumenta a rigidez dielétrica em aproximadamente 40% e a resistividade volumétrica em uma a duas ordens de magnitude. Em revestimentos, proporciona uma superfície mais lisa, menor absorção de umidade e desempenho elétrico mais estável. O tratamento de superfície elimina o antigo dilema entre alta carga e processabilidade, permitindo o uso de mais carga para reduzir custos sem comprometer o composto.
Onde se encaixam o GCC, o PCC e o carbonato de cálcio nano
A maioria dos compostos para cabos começa com carbonato de cálcio moído. É um material barato que supre a maior parte da demanda por enchimento em revestimentos. O carbonato de cálcio precipitado é mais fino e uniforme, sendo indicado para aplicações que exigem consistência ou um acabamento mais branco e macio ao toque. O nanocarbonato de cálcio representa o segmento de alta qualidade, sendo utilizado em isolamentos de paredes finas ou de alto desempenho, onde partículas muito finas e bem dispersas melhoram tanto a resistência quanto as propriedades elétricas. A escolha depende da função que o composto deve desempenhar e do quanto o cliente está disposto a pagar por esse desempenho.
Como escolher o carbonato de cálcio correto
Tamanho das partículas: os benefícios do isolamento 0,1 a 5 mícrons O pó, enquanto o revestimento pode aceitar uma alimentação mais grossa. Um carbonato de cálcio moído típico para cabos revestidos tem uma granulometria de cerca de 1250 mesh, com um D50 próximo de 5 mícrons e um D97 próximo de 15 mícrons.
Pureza: isso importa mais do que o brilho. Impurezas condutoras reduzem o desempenho do isolamento, portanto, um pó barato e mal refinado representa uma falsa economia em termos de isolamento.
Absorção de óleo e umidade: pós com baixa absorção de óleo e baixa umidade necessitam de menos plastificante e têm menor probabilidade de formar bolhas ou microfuros durante a extrusão. Os materiais para cabos devem ser hidrofóbicos, bem dispersos e com baixo teor de umidade, mantendo a absorção de óleo em torno de 10%, quando permitido pela classe do material.
Perguntas frequentes
Qual a diferença entre carbonato de cálcio revestido e não revestido?
O carbonato de cálcio sem revestimento possui uma superfície hidrofílica e dispersa-se mal em altas concentrações. O carbonato de cálcio revestido apresenta uma camada de ácido esteárico que o torna hidrofóbico, permitindo melhor dispersão, maior capacidade de carga e melhor desempenho como isolante.
Qual a quantidade de carbonato de cálcio utilizada nos compostos de cabos de PVC?
O revestimento pode usar de 10 a 100 phr, enquanto o isolamento geralmente fica na faixa de 5 a 25 phr, porque é mais sensível à eletricidade.
O carbonato de cálcio é usado no isolamento de cabos?
Sim. O isolamento utiliza quantidades menores de carbonato de cálcio fino, de alta pureza e com tratamento superficial para controlar os custos sem reduzir a rigidez dielétrica ou a resistividade volumétrica.
Qual o tamanho de partícula de carbonato de cálcio mais adequado para revestimento de cabos?
O revestimento tolera pó mais grosso, tipicamente de 5 a 25 mícrons, e geralmente utiliza carbonato de cálcio moído revestido de malha 1250 com um D50 próximo de 5 mícrons. Granulometrias mais finas são reservadas para isolamento.
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— Emily Chen, Engenheiro