Карбонат кальция — неорганическое соединение с химической формулой CaCO₃. Он известен своим богатым сырьем, простыми производственными процессами и стабильными характеристиками. Эти свойства обеспечивают его широкое применение в различных областях, таких как производство резины, пластмасс, покрытий и чернил. В секторе покрытий карбонат кальция служит наполнителем и отбеливающим агентом, обеспечивая скелетную структуру. Он более доступен по цене по сравнению с латексом и растворителями. Его мелкие частицы обеспечивают равномерное распределение в покрытиях, увеличивая объем, снижая затраты и улучшая характеристики и текстуру. Чтобы достичь желаемой тонкости для этих применений, карбонат кальция подвергается процессам измельчения с использованием такого оборудования, как шаровые мельницы, валковые мельницы и штифтовые мельницы. Эти методы измельчения позволяют получать сверхтонкие порошки, необходимые для высококачественных покрытий. Кроме того, для модификации поверхности используются машины для нанесения покрытий. Сверхтонкие воздушные классификаторы обеспечивают точное распределение размеров частиц, оптимизируя совместимость материала и эффективность в покрытиях.
Применение карбоната кальция в порошковых покрытиях
1. Карбонат кальция для латексной краски
В латексных красках карбонат кальция действует как пигмент-наполнитель, обычно используемый в концентрациях 10%–50%. Он обеспечивает наполняющий эффект, образуя тонкую, однородную текстуру с высокой степенью белизны. Он также обеспечивает укрывистость в сухом виде, особенно при использовании ультратонких красок. При размерах частиц, приближающихся к размерам частиц диоксида титана, он улучшает укрывистость, прочность плёнки, водостойкость, скорость высыхания и стойкость к истиранию.
Например, ультратонкий молотый карбонат кальция значительно сокращает время диспергирования и шлифования при производстве латексных красок, улучшает укрывистость, регулирует вязкость латекса, снижает расход диоксида титана и повышает шлифуемость шпатлевки. При разработке рецептур красок для высокоэффективных латексных красок используется ультратонкий карбонат кальция, в то время как для низкосортных красок выбирают более крупные частицы с низкой маслоемкостью. В настоящее время для латексных красок для внутренних работ хорошо подходит тяжёлый карбонат кальция с d97 < 10 мкм, d50 около 1,5 мкм, белизной >95% и CaCO₃ ≥98%.
Для получения частиц столь точного размера часто требуется измельчение карбоната кальция с помощью шаровых или валковых мельниц с последующей классификацией с использованием сверхтонких воздушных сепараторов для обеспечения однородности.
2. Карбонат кальция для автомобильной краски
Днище кузова и колёсные арки автомобилей часто подвергаются воздействию песка, гравия и сточных вод, что может повредить лакокрасочное покрытие и привести к коррозии. Для решения этой проблемы применяются покрытия днища, обладающие стойкостью к ударам камней и антикоррозионными свойствами.
ПВХ-пластизоль — это один из видов автомобильных красок для шасси, состоящий в основном из ПВХ-смолы, пластификаторов, наполнителей (карбоната кальция), стабилизаторов, усилителей клейкости, растворителей и других добавок. Карбонат кальция составляет около 30% от общего количества (в зависимости от формулы), а нанокарбонат кальция улучшает реологические свойства и ударопрочность в большей степени, чем обычные виды.
Краски для автомобильных шасси должны обладать низкой вязкостью для лёгкого распыления и хорошей текучести во время нанесения, но высокой вязкостью после нанесения для предотвращения потёков. Тиксотропные свойства достигаются благодаря наночастицам карбоната кальция, которые обеспечивают высокую активацию, предел текучести и тиксотропность.
Для производства наноразмерного карбоната кальция необходимо современное измельчающее оборудование, такое как штифтовые мельницы и машины для нанесения покрытий на поверхность, гарантирующие оптимальные характеристики автомобильных покрытий.
3. Карбонат кальция для чернил
В печатных красках карбонат кальция используется в основном для снижения стоимости и увеличения объёма наполнителя. Предпочтение отдаётся высокоэффективному ультрадисперсному карбонату кальция с размером частиц 0,02–1,0 мкм, высокой удельной поверхностью, высокой маслоёмкостью, прозрачностью, яркостью и стабильностью.
На практике идеальным вариантом является нанолёгкий карбонат кальция или активированный нанолёгкий карбонат кальция, хотя более высокая цена последнего приводит к более широкому использованию первого. Активированный карбонат кальция позволяет получать чернила с хорошей консистенцией, вязкостью, высокой производительностью печати, быстрым высыханием и отсутствием побочных эффектов. Его мелкие частицы обеспечивают отличную дисперсию, прозрачность, блеск, укрывистость, впитываемость краски и быстрое высыхание, что позволяет получать чёткие отпечатки с чёткими точками. С появлением в чернилах связующих на основе смол, активированный карбонат кальция благодаря своей стабильности во многом вытеснил другие наполнители.
В отечественных высококачественных наполнителях для чернил используется ультрадисперсный активированный карбонат кальция со сферическими или кубическими кристаллами. Ключ к достижению этих характеристик — измельчение в шаровых или валковых мельницах в сочетании с ультратонкими воздушными сепараторами.
4. Карбонат кальция для порошковых покрытий
Наполнители в порошковых покрытиях часто содержат тяжёлые металлы, что не соответствует международным стандартам, особенно при экспорте в Европу и США, где действуют строгие ограничения на содержание тяжёлых металлов. Карбонат кальция, будучи недорогим и не содержащим тяжёлых металлов, может заменить сульфат бария, идеально подходя для покрытия игрушек, детских колясок, спортивного инвентаря, кухонной посуды и бытовой техники.
Приложения включают в себя:
• В качестве наполнителя для высокоглянцевых покрытий.
• В полуглянцевых покрытиях добавляется напрямую без матирующих агентов, что позволяет экономить средства.
• Как белый неорганический пигмент, используемый с диоксидом титана для снижения затрат.
• Подходит для экологически чистых изделий с низким содержанием тяжелых металлов, например детских игрушек.
• Улучшает скорость порошкообразования и площадь распыления, особенно в случае гибридных порошков.
Технологии штифтовых мельниц и машин для нанесения покрытий улучшают свойства поверхности, делая карбонат кальция более эффективным в порошковых покрытиях.
Тенденции развития карбоната кальция в лакокрасочной промышленности
1. Нанонизация
В лакокрасочной промышленности нанокарбонат кальция обеспечивает стерические барьеры, предотвращая осаждение, придавая белизну и блеск, не влияя на укрывистость и улучшая стабильность при хранении. Его эффект «синего сдвига» в латексе защищает от УФ-излучения и термического старения, улучшая теплоизоляцию.
В качестве наполнителя он повышает гибкость, твёрдость, выравнивание, образование плёнки и проницаемость. В наружных покрытиях он придаёт гидрофобность, повышая трещиностойкость и устойчивость к образованию пятен. В латексных красках на водной основе он снижает концентрацию напряжений в жёстких частицах, повышая прочность за счёт микротрещин и упругой деформации.
Добавление специально обработанного нанокарбоната кальция 2%-5% к традиционным латексным краскам значительно улучшает реологические свойства, облегчает открывание банок, водостойкость, устойчивость к истиранию и твёрдость. Такие компании, как японская Shiraishi и итальянская Sim, производят нанокарбонат кальция для модификации латексных красок на водной основе.
Благодаря наноэффектам, большой площади поверхности, активированным атомам и взаимодействию с полимерами, он обладает особыми свойствами. Его тиксотропность подходит для использования в покрытиях, защищающих от ударов камней, и в качестве финишных покрытий для автомобильных шасси. Для достижения наноразмеров требуется точное измельчение в шаровых, валковых или штифтовых мельницах, а также использование ультратонких воздушных сепараторов для разделения.
2. Функционализация
С развитием технологий и повышением уровня жизни потребители требуют всё большей функциональности, что делает высокопроизводительные многофункциональные покрытия трендом. Добавление наночастиц карбоната кальция и наночастиц ZnO обеспечивает антибактериальные и противогрибковые свойства, а также повышает устойчивость к атмосферным воздействиям и общее качество.
В последнее время отечественные и международные производители красок и научно-исследовательские институты изучают неметаллические минералы и продукты глубокой переработки для улучшения или придания покрытиям новых функций, что становится одним из приоритетных направлений в области архитектурных покрытий.
3. Модификация поверхности
Применение нанокарбоната кальция для улучшения покрытий является актуальной темой, но прямое использование имеет недостатки: высокая поверхностная энергия приводит к агломерации; гидрофильные и олеофобные поверхности затрудняют дисперсию в органических веществах, ослабляя связи и вызывая дефекты.
Совместимость с базовыми материалами отличается от совместимости с полимерами в пластиках или резине из-за функциональных групп, молекулярной массы, полярности и взаимодействий. Поэтому для успешного нанесения необходима модификация поверхности, часто с использованием оборудования для нанесения покрытий для улучшения дисперсии и эксплуатационных характеристик.
4. Специализация
С развитием отрасли производства карбоната кальция появились специализированные продукты для покрытий: кристаллы особой формы, размер частиц менее 0,1 мкм, отсутствие седиментации, высокий блеск, легкое диспергирование. Производители передовых технологий ищут специализированный карбонат кальция.
В целом, с ростом осведомленности о защите окружающей среды растет и спрос на экологически чистые наполнители в лакокрасочной промышленности, и карбонат кальция как натуральный и нетоксичный наполнитель также привлекает внимание. Он улучшает эксплуатационные характеристики и текстуру для высокотехнологичных применений и снижает затраты при крупномасштабном производстве, обещает устойчивый рост в области покрытий.
Эпический порошок
Для лучшего оборудования для переработки карбоната кальция, включая системы измельчения, шаровые мельницы, валковые мельницы, штифтовые мельницы, машины для нанесения покрытий и сверхтонкие воздушные сепараторы, рассмотрите Эпический порошок Machinery — лидер в области инновационных решений в области порошковых технологий. Свяжитесь с нами сегодня, если у вас есть вопросы о нашей продукции.