炭酸カルシウム 炭酸カルシウムは、重要かつ広く使用されている無機塩です。炭酸カルシウムは通常、重質と軽質に分けられます。これは、異なる処理方法に基づいています。炭酸カルシウムは、ゴム業界で最も広く使用されている粉末充填剤です。重質と軽質の 2 つの形態があります。
関連概念
1. 炭酸カルシウム。無機化合物です。白色粉末または無色の結晶です。無臭、無味です。一般に灰色石、石灰岩、石粉、大理石、方解石として知られています。アルカリ性化合物です。基本的に水には溶けませんが、酸には溶けます。アラゴナイト、方解石、チョーク、石灰岩、大理石、トラバーチンなどの岩石に含まれています。重要な建築材料であり、多くの工業用途があります。
2. 重質カルシウム。重質炭酸カルシウムは、粉砕カルシウムまたは重質カルシウムとも呼ばれます。天然の方解石、石灰岩、ドロマイト、チョーク、貝殻などを物理的に処理して作られます。
3. 軽質カルシウム。軽質炭酸カルシウムは沈降炭酸カルシウムまたは略して軽質カルシウムとも呼ばれます。 化学薬品 方法。
4. メッシュ番号。これは、スクリーン上の 1 平方インチあたりの穴の数を指します。50 メッシュは、1 平方インチあたり 50 個の穴があることを意味します。500 メッシュは、500 個を意味します。メッシュ番号が大きいほど、穴の数が多くなります。
ゴムへの炭酸カルシウムの応用
軽質炭酸カルシウムは、天然ゴムの充填剤として広く使用されています。また、スチレンブタジエン、シスブタジエン、ニトリルブタジエン、エチレンプロピレンゴムにも使用されています。炭酸カルシウムを加えると、ゴムの特性が向上します。これにより、ゴムの用途も広がります。ゴムの場合、炭酸カルシウムは収縮を減らすことができます。また、レオロジーを改善し、加工中の粘度を制御します。
炭酸カルシウムはゴム製品を強化します。また、サイズを安定させます。ゴムの体積を増やし、製品コストを削減できます。ゴムをより安定させ、硬くすることができます。また、ゴムをより硬くして、加工しやすくすることもできます。炭酸カルシウムはゴムの耐熱性と非点収差を改善します。炭酸カルシウムで作られたゴムは、いくつかの点で鋼鉄よりも強く、ヒスイと同じくらい硬いです。また、摩耗、高温、老化にも耐えます。炭酸カルシウムには多くの用途があります。これには、電子機器、航空宇宙、精密機械、機器が含まれます。また、自動車やその他の産業でも使用されています。
ゴム産業は炭酸カルシウムの重要な応用分野です。世界的にも地域的にも、炭酸カルシウムはゴム産業で最も広く使用されている充填剤です。21世紀以降、世界中のゴム製品には約1,500種類の無機充填剤が使用されています。充填剤の重量は10,000トンです。炭酸カルシウムは充填剤の約70%を占めています。炭酸カルシウムは独自の利点があるため、他の充填剤よりも好まれています。その使用量は1,000万トンを超えています。
炭酸カルシウムの特性
炭酸カルシウムはゴムに広く使用されています。ゴム産業が炭酸カルシウムを高く評価しているのは偶然ではありません。他の 非金属鉱物 粉末材料である炭酸カルシウムには明らかな利点があります。
安い値段
重カルシウムや軽カルシウムは、非ミネラルパウダーの中で最も安価です。それらはすべて、カルシウムをゴム充填剤として置き換えようとしているだけで、それ自体を強調しているわけではありません。それ自体は意味がありません。
発色が良く、着色しやすい
淡い色のゴム製品も作れます。欠点は、色付きのゴム製品の色が十分に明るくないことです。しかし、ほとんどの場合、それでも大丈夫です。
硬度が低い
モース硬度は3で、鋼鉄の硬度よりはるかに低い。機械や金型の製造・加工には鋼鉄が使用されるため、充填ゴムが接触する機器部品（ネジ、バレル等）や金型を傷めません。摩耗が軽い。
優れた熱安定性と化学的安定性
炭酸カルシウムの熱分解温度は 800°C を超えます。ゴム加工温度は 300°C 未満なので、熱分解は起こりません。炭酸カルシウムは強塩基であり、弱酸塩です。酸性媒体に遭遇しない限り、化学的安定性は良好です。
乾燥しやすく、結晶水がなく、吸着した水分は加熱により容易に除去されます。
無毒、無刺激、無臭です。
特に、私の国は方解石、大理石、石灰岩が豊富で、選択肢が豊富です。ほとんどの資源は優れており、重金属含有量は極めて低く、国の健康レベルの要件を満たしています。
良い炭酸カルシウムの選び方は？
炭酸カルシウムとそれが充填ゴムに与える影響を理解すれば、ゴムに使用される炭酸カルシウムの基本的な要件を述べるのは簡単です。
1. 炭酸カルシウムの含有量は高く、ケイ素、鉄、その他の元素は可能な限り低く、有害な重金属のレベルはさらに低くする必要があります。
2. 白さはできるだけ高い必要があります。重カルシウムか軽カルシウムかにかかわらず、白さは主に資源によって決まります。ゴムの場合、白さは特性や加工に影響しません。しかし、白さが高いと気分が良くなります。メラニンが多いと、同じ性能でも競争上の優位性が得られます。
3. 吸油値が低いほど良いです。100g の粉末は、最大で一定量のブチレンフタレート (DBP) を吸収できます。この量を素材の吸油値と呼びます。
軟質PVCや人工皮革などのゴム製品には可塑剤が必要です。ケーブル材料も同様です。炭酸カルシウムの油吸収値は高いです。そのため、可塑剤が充填剤に吸収されやすくなります。この吸収により、充填剤は可塑化ゴムの特性を失います。柔らかさを実現するには、より多くの可塑剤を使用する必要があります。これによりコストが上昇します。 コーティング 炭酸カルシウムの表面を研磨し、粒子を小さくすることで、油の吸収を減らすことができます。例えば、処理された軽質炭酸カルシウム油の吸収を減らすことができます。92.91g/100gから49.33g/100gになります。
4. 細かさは「細かければ細いほど良い」ではなく、適切な細かさであるべきです。 粒子サイズ ニーズにも合うはずです。
5. アクティベーションの有無は、下流ユーザーのニーズに応じて決定する必要があります。
重カルシウムと軽カルシウムの実用性の徹底比較
炭酸カルシウムはゴムのコストを下げます。また、ゴムの特性も向上させます。炭酸カルシウムの種類によって、正しく使用すればゴムの性能を大幅に向上させることができます。しかし、軽質炭酸カルシウムと重質炭酸カルシウムは、ほとんどのユーザーを困惑させています。そこで今回は、これらを詳しく理解し、区別します。
さまざまな情報源
軽質炭酸カルシウムは化学的に合成されます。沈殿炭酸カルシウム、コロイド炭酸カルシウム、活性炭酸カルシウムとも呼ばれます。軽質炭酸カルシウムと呼ばれるナノ炭酸カルシウムを生成することもできます。石灰岩を加熱して石灰と二酸化炭素を作ります。次に水を加えて石灰を分解し、石灰乳を作ります。その主成分は水酸化カルシウムです。石灰乳に二酸化炭素を加えます。これにより石灰乳が炭化して炭酸カルシウムが形成されます。脱水、乾燥、粉砕によって作られるか、または 炭酸ナトリウム塩化カルシウムとメタセシス反応を起こします。これにより炭酸カルシウムの沈殿物が形成されます。脱水、乾燥、粉砕によって得られます。重質炭酸カルシウムは、方解石、大理石、チョーク、貝殻などの天然素材を粉砕して製造します。機械を使用します。重質カルシウムとも呼ばれます。
異なる充填密度
重カルシウムと軽カルシウムの主な違いは、充填密度の違いです。重カルシウム製品は充填密度が高く、通常 0.8～1.3g/cm³ です。軽カルシウム製品は充填密度が低く、ほとんどが 0.5～0.7 g/cm³ です。ナノ炭酸カルシウム製品の中には、密度がさらに低く、約 0.28g/cm³ のものもあります。また、重カルシウムと軽カルシウムは、包装容積によって大まかに区別することもできます。重カルシウム製品はほとんどが 25kg/パックで小型です。同じ品質の軽カルシウム製品は大型です。ナノ炭酸カルシウムの中には、1 袋あたり 15kg または 20kg のものもあります。
伝統的に、炭酸カルシウムの密度を測定するために、沈降容積をよく使用します。沈降容積は、炭酸カルシウムの単位質量（ml）の体積であり、100mlの水で3時間振動させた後に測定されます。沈降容積が大きいほど、製品の粒子サイズと密度が小さくなります。軽いほど、製品のグレードが高くなります。重炭酸カルシウムの沈降容積は1.1〜1.4ml / gです。軽炭酸カルシウムは2.4〜2.8ml / g、ナノ軽炭酸カルシウムは3.0〜4.0ml / gです。沈降容積は、最初に違いを示します。軽炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、ナノ炭酸カルシウムです。
実は、重カルシウムと軽カルシウムの複合製品の密度はそれほど変わりません。一般的に、重カルシウムの実密度は2.6～2.9 g/cm³で、軽カルシウムの実密度は2.4～2.6 g/cm³です。両者の実密度は同じだが、充填密度が異なるという人もいます。その理由は、軽カルシウムの粒子が紡錘形またはナツメ石形であるため、体積が大きく、重カルシウムは塊状が多く、体積が小さいためです。
異なる白さのサイズ
重カルシウム製品には不純物が多く含まれているため、白度は通常 89% ～ 93% です。ごく少数が 95% に達します。軽カルシウム製品は化学合成により製造され、多くの不純物が除去されています。製品の純度は非常に高いため、白度は主に 92% ～ 95% ですが、一部の製品は 96% ～ 97% に達することもあります。そのため、軽カルシウム製品は主に高級製品に使用されています。淡色製品を生産する主な理由は…
水分含有量は変化する
重カルシウム製品の水分含有量は、一般的に0.2%～0.3%です。水分含有量は比較的低く、比較的安定しています。一部の高級重カルシウム製品の水分含有量は、約0.1%に達することもあります。通常の軽カルシウム製品の水分含有量は0.3%～0.8%です。このレベルは変動し、不安定です。伝統的に、重カルシウムと軽カルシウムの区別は、水分計で水分を検査することです。水分が1%に近い場合は軽カルシウム、水分が0.1%未満の場合は重カルシウムです。
粒子の大きさが違う
重質カルシウム製品の粒子は0.5〜45ミクロンの範囲です。粒子サイズは粉砕装置によって異なります。通常の軽質カルシウム製品の粒子サイズは通常0.5〜15ミクロンです。粒子の形状は紡錘形です。正確な測定が難しく、一般的に範囲があります。軽質カルシウムのナノ炭酸カルシウム粒子はより細かく、そのサイズは通常20〜200nmです。通常の軽質炭酸カルシウムの粒子サイズは約2500メッシュです。このサイズは、PVCパイプとプロファイルのニーズを満たしています。したがって、粒子サイズを考慮してください。軽質炭酸カルシウムは、伝統的にPVCパイプとプロファイルに使用されています。以前は、粉砕装置があまりにも限られていました。重質炭酸カルシウムをこの細かさまで粉砕することはできませんでした。重質炭酸カルシウムの粒子サイズは現在十分です。軽質炭酸カルシウムよりもさらに細かいです。したがって、PVCパイプとプロファイルの両方を使用できるようになりました。。
味が違う
軽質カルシウムは通常、より白く、より純粋です。これは、石灰岩を加熱した後に不純物が除去されるためです。しかし、多くの国内産軽質カルシウムは反応が不完全です。また、残留石灰の味もします。ビスケットのフィリングなど、食品業界で使用すると、詰まってしまいますが、重量はそれほど重くありません。また、酸化カルシウムが多すぎると、製品が水中でアルカリ性になりすぎます。これにより、pH 調整がうまくいかなくなり、不安定な製品になります。
さらに、両者のリン酸含有量は異なります。軽質カルシウムには、リン酸を少し加える必要がある場合もあります。これにより、pH が適切な範囲に調整されます。重質カルシウムには、これは必要ありません。
粒子の形状が異なる
高倍率顕微鏡で見ると、通常の軽カルシウム粒子は比較的規則的です。図 2 に示すように、完全に分散すると通常は紡錘形になります。軽炭酸カルシウムには合成粒子があり、その形状を制御できます。炭化中に制御剤を追加することで制御を実現できます。
制御剤には、無機酸と無機塩基が含まれます。また、有機酸 (アミノ酸)、アルコール、糖、タンパク質、特殊なバイオポリマーも含まれます。例としては、異なる濃度の二重親水性ブロックポリマー PEG-b-PMAA があります。炭酸は、菱形、ピーナッツ、長い棒、球、ダンベルのような外観をしています。それぞれ異なる pH 値で現れます。別の例としては、樹枝状ポリマーのポリアスパラギン酸があります。これは、らせん状の炭酸を作ることができます。別の例としては、イオンを追加することです。デキストランは、球状の炭酸カルシウムを得ることができます。
重質カルシウム製品は機械的に粉砕され、分級されます。粒子は、図 1 に示すように、立方体、多角形、直方体などの不規則な形状をしています。重質カルシウムはさまざまな方法で処理されます。炭酸カルシウムの形状は、方法によって異なります。たとえば、ラミングミルで処理された炭酸カルシウムは紡錘形です。エアフローミルで処理された炭酸カルシウムは粒状です。
重質炭酸カルシウムの結晶形は固定されており、粉砕や精製によって結晶形が変わることはありません。炭酸カルシウムの形状は、異なる供給源から採取されたものでも同じです。一般的に、方解石は重質カルシウムです。六方晶系の結晶形をしています。重質カルシウムである大理石は、立方晶系の結晶形をしています。炭化プロセスにより、軽質炭酸カルシウムの結晶構造が 3 つ生成されます。これらは、異なる時期に同量で出現します。単一の純粋な結晶構造を得るには、成形プロセスを制御する必要があります。
軽質炭酸カルシウムの 3 つの結晶形態は次のように紹介されています。
（１）方解石の結晶形態
六方晶系は炭酸カルシウム結晶の最も安定した形態です。通常の状態では、鉱物炭酸カルシウムはこの結晶形態で存在します。炭酸カルシウムのこの結晶形態は優れた隠蔽力を有し、白色度が高く、純度が高く、耐熱性、耐腐食性に優れています。化学的にも安定しています。
（２）アラゴナイト結晶形態
炭酸カルシウムは室温では不安定な結晶形態です。斜方晶系に属します。炭酸カルシウムのこの結晶形態は高いアスペクト比を持ちます。ポリマー複合材料によく使用されます。
（３）ガラス質結晶形態
この形態の炭酸カルシウムは、最も不安定な結晶形態です。有機材料中に少量しか存在しません。すぐに方解石またはアラゴナイト結晶に自動的に変化します。この形態の炭酸カルシウム結晶は、生物の生命と健康に有害です。研究により、これが重要な役割を果たしていることがわかっています。これは、樹枝状ポリマー誘電体の両方に当てはまります。これは、特定の低分子量ポリマー誘電体にも当てはまります。これらは、安定したバテライト結晶形態の形成を促進する可能性があります。
異なる油吸収値
軽質炭酸カルシウム油の吸収値は60〜90 ml / 100mgです。これは、重質炭酸カルシウムの40〜60 ml / 100mgよりもはるかに高いです。したがって、液体吸収性とゴム吸収性が優れています。処方に液体添加剤が含まれている場合は、油吸収性を使用します。重炭酸は軽く、無機粉末は重いです。ただし、どちらも必要なカップリング剤の量が増加します。たとえば、炭酸カルシウム油の吸収は40 ml / 100mgから50 ml / 100mgに増加します。これにより、カップリング剤の投与量が30%増加します。 PVC処方では軽質炭酸を選択します。より多くの液体添加剤とPVCゴムを使用することになります。したがって、油吸収値を考慮して、低い炭酸カルシウムを選択してください。
異なる流動性
流動性の観点から見ると、軽質炭酸カルシウムは紡錘形の微細構造を持ち、油吸収値が高く、潤滑剤、可塑剤、カップリング剤、分散剤など、流動を促進する成分が含まれています。しかし、吸収すると重質炭酸カルシウムよりも流動性が低くなります。一般に、25部以上添加すると流動性に重大な影響を及ぼします。重質炭酸カルシウムは粒状で、流動性を促進します。添加量に制限はありません。PVCパイプの配合で、25部以上の炭酸カルシウムが必要な場合は、重質炭酸カルシウムを使用してください。流動性に最適です。
価格は異なります
重質炭酸カルシウムは主に粉砕と粉砕によって加工されます。軽質炭酸カルシウムは化学反応と沈殿によって作られます。後者のプロセスははるかに複雑で、要件もはるかに厳しいです。そのため、重質炭酸カルシウムは30%安価です。粒子サイズは軽質炭酸カルシウムと同じです。性能が許せば、重質炭酸カルシウムを選んだ方が安価です。また、より経済的です。
さまざまな変更機能
重質炭酸カルシウムと軽質炭酸カルシウムには微妙な違いがあります。それらは改質にさまざまな影響を与えます。重質炭酸カルシウムは引張強度に優れています。軽質炭酸カルシウムは衝撃強度と剛性に優れています。一般的に、軽質炭酸カルシウムを使用したゴムの表面はより滑らかです。そして密度は低くなります。重質カルシウムゴムは粒子が小さいほど流動性が良く、性能も優れています。
異なる色合いの制御性
色相は色の主な色相で、有彩色光は色の残光です。炭酸カルシウムの種類によって、白、赤、シアン、黄色などさまざまな色があります。これは、炭酸カルシウムの結晶形が異なるためです。異なる結晶形から作られた粉末は、色相が異なります。炭酸カルシウムには 3 つの異なる結晶形があります。タイプによって色相が異なります。
重質炭酸カルシウムの背景色は産地によって異なります。粉砕や精製によって変わることはありません。たとえば、四川産炭酸カルシウムの背景色は青です。広西産炭酸カルシウムの背景色は赤です。江西産炭酸カルシウムの背景色はシアン色などです。軽質炭酸カルシウムは化学合成によって人工的に作られています。合成時に結晶形態を制御できます。つまり、色を制御できるということです。
特定の色を合わせる場合、炭酸カルシウムは主な着色剤と一致する必要があります。たとえば、青色炭酸カルシウムは黄色の顔料の色を打ち消します。青色光を持つ炭酸カルシウムも一般的です。製品から黄色光を取り除くために使用されます。軽質炭酸カルシウムは青色光を持っています。通常、PVC製品に添加して、それ自体の黄色光を取り除きます。これが、PVCを使用して軽質炭酸カルシウムを添加する理由の1つです。彼らは重質炭酸カルシウムの代わりに軽質炭酸カルシウムを選択しました。
異なるpH値
軽質炭酸カルシウムの pH は 9 ～ 10 です。重質炭酸カルシウムの pH は 8 ～ 9 です。したがって、軽質炭酸カルシウムのアルカリ性は重質炭酸カルシウムよりも強いです。炭酸カルシウムが燃焼すると、その生成物から酸性ガスを吸収しやすくなります。したがって、炭酸カルシウム複合製品を燃焼しても有毒ガスはほとんど発生しません。これは、炭酸カルシウムがアルカリ性であるためです。炭酸カルシウムは、燃焼によって生成された HCl や H2S などの酸性ガスを吸収できます。これにより、酸性物質が塩素と反応して生成されるダイオキシンのリスクがなくなります。
炭酸カルシウムのみに無機物が充填されており、燃焼時の発熱量を減らすことができます。燃焼すると粉末になります。油や黒煙が出ず、余分な汚染を引き起こしません。焼却炉を損傷しません。これは環境に優しい製品のトレンドと一致しています。
そのため、炭酸カルシウム複合製品を燃焼すると、有毒ガスがほとんど放出されません。軽質炭酸カルシウムが第一選択です。環境に優しく、社会的影響も大きいです。
これは重要です。軽い炭酸カルシウムと重い炭酸カルシウムを区別する必要があります。配合に適した炭酸カルシウムを選択することが重要です。こうすることで、必要に応じて材料を選択できます。性能を満たし、コストを削減できます。
炭酸カルシウムの「アルカリ度」の影響
炭酸カルシウムは、ゴム製造工程で充填剤として広く使用されています。しかし、ゴム製造業者は自社製品に問題を抱えています。これには、程度の差はあれ、黄ばみや脆さなどが含まれます。本日、編集者は主に炭酸カルシウムのアルカリ度がゴムに及ぼす影響に焦点を当てます。炭酸カルシウムは、脆さや黄ばみを引き起こします。アルカリ度は、多くのメーカーが無視する要因です。
工業用沈降炭酸カルシウムのアルカリ度は遊離塩基です。これは、製造中に何らかの理由で発生します。遊離塩基は炭酸カルシウムの製造における物質です。炭酸カルシウムに変換されず、水酸化カルシウムとして存在します。アルカリ度が高すぎると、プラスチック内の他の可塑剤と反応します。これにより、プラスチックが脆くなり、黄色くなります。遊離アルカリは、炭酸カルシウムの重要な技術指標です。製造時に厳密に管理する必要があります。
炭酸カルシウムのアルカリ度が高い主な理由は、塩基性炭酸カルシウムの形成です。
石灰の過剰燃焼
石灰の焼成中、塊の大きさは異なります。制御が不十分だと、石灰が過剰に燃焼しやすくなります。過剰に燃焼した石灰は、消化するために大量の水を必要とします。水が冷たいため、消化が不完全です。これにより、石灰の粒子が生成されます。炭化中、炭酸カルシウムは微粒子を結晶核として使用します。それはそれらの上に堆積し、酸化カルシウム粒子にコーティングを形成します。酸化カルシウムの結晶が立方体であることはわかっています。炭酸カルシウムの結晶は菱面体です。これら 2 つの結晶の粒間角度は異なります。加熱後の膨張係数が異なります。これにより、結晶粒が破壊され、酸化カルシウムが放出されます。アルカリ性になります。
高い遊離塩基
塩基性炭酸カルシウムは、寒い気候では特に溶けません。これは、低温で水酸化カルシウムが非常に溶けやすくなるためです。炭化中、石灰乳には固体の水酸化カルシウムと水溶性イオンが存在します。これらは二酸化炭素と反応して炭化します。アルカリ溶液中で発生し、塩基性炭酸カルシウムを生成します。この単純な炭酸カルシウムは、炭化液の温度によって変化します。これは、添加された二酸化炭素の量によっても変化します。方解石、スピリットストーン、アラゴナイトの3種類の炭酸カルシウムに変化します。炭化すると、pHは8〜10になります。このpHはアルカリ性であり、塩基性炭酸カルシウムは破壊されません。これらの塩基性炭酸カルシウムは、変化する時間がないため、次のプロセスに入ります。回転式乾燥機に入ると、温度が上昇します。熱により、塩基性炭酸カルシウムは水酸化カルシウムと二酸化炭素になります。このプロセスにより、アルカリ性になります。
アルカリ度が高いのは、暑い気候よりも寒い気候のほうが顕著です。重要なのは、暑い気候では気温と水温が高いことです。石灰の消化がよくなります。同時に、塔は熱く、水酸化カルシウムは溶けません。板状の塩基性炭酸を作るのは困難です。カルシウムは簡単に炭酸カルシウムに変換されます。暑い気候では、寒い気候よりもアルカリ度が低いことがわかります。
したがって、ゴム製品を加工する際には、粒子の大きさに注意してください。また、白さ、水分、沈殿量にも注意してください。炭酸カルシウムのミネラル成分にも注意する必要があります。炭酸カルシウムのアルカリ度も確認してください。
