แคลเซียมคาร์บอเนต บทบาทในการปรับเปลี่ยนสูตร

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของ เทคโนโลยีการประมวลผลแคลเซียมคาร์บอเนต และการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการบำบัดพื้นผิวผงแคลเซียม ไม่เพียงแต่จะช่วยลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังปรับปรุงคุณสมบัติหลายประการของผลิตภัณฑ์อีกด้วย ปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุอย่างมีนัยสำคัญ และเพิ่มมูลค่าเพิ่มของผลิตภัณฑ์

ผลกระทบจากการปรับเปลี่ยนทั่วไปของ GCC

(1) ปรับปรุงความแข็งแกร่งของวัสดุคอมโพสิต

แคลเซียมคาร์บอเนต สามารถปรับปรุงความแข็งแรงในการดัดงอ โมดูลัสการดัดงอ ความแข็ง ความทนทานต่อการสึกหรอ และคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุคอมโพสิตได้ สำหรับฟิล์มพลาสติก ความแข็งของวัสดุคอมโพสิตสามารถเพิ่มความแข็งของฟิล์มได้อย่างมาก ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อความเรียบและความโค้งงอของฟิล์ม

(2) ปรับปรุงความเสถียรของมิติของวัสดุคอมโพสิต

การปรับปรุงเสถียรภาพของมิติสะท้อนให้เห็นได้จากการหดตัวที่ลดลง การบิดตัวที่ลดลง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่ลดลง การคืบที่ลดลง ไอโซทรอปิกที่เอื้ออำนวย ฯลฯ การเติม GCC สามารถปรับปรุงเสถียรภาพของมิติได้อย่างมีนัยสำคัญ

(3) ปรับปรุงความต้านทานความร้อนของวัสดุคอมโพสิต

แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุคอมโพสิตได้ เนื่องจากแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถดูดซับสารที่ส่งเสริมการสลายตัวได้ ตัวอย่างเช่น เสถียรภาพทางความร้อนของคอมโพสิต PBAT/ผงแคลเซียมนั้นสูงกว่า PBAT บริสุทธิ์อย่างเห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่น การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตเบา ๆ ลงในผลิตภัณฑ์ PVC สามารถดูดซับไฮโดรเจนคลอไรด์ที่เกิดจากการสลายตัว และปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของ PVC ในการประมวลผลได้อย่างมาก

(4) ปรับปรุงความต้านทานการฉีกขาดของฟิล์ม

ฟิล์มพลาสติกทั่วไปมีข้อเสียคือมีความแข็งแรงตามยาวสูงและความแข็งแรงตามขวางต่ำ โดยเฉพาะฟิล์มโพลีเอสเตอร์อลิฟาติก PBS, PLA และ PHA หลังจากเติมผงแคลเซียมแล้ว สามารถเพิ่มไอโซทรอปิกของวัสดุคอมโพสิตได้ และสามารถปรับปรุงความต้านทานการฉีกขาดได้อย่างมาก

คุณสมบัติพิเศษของการดัดแปลงแคลเซียมคาร์บอเนต

(1) ผลกระทบต่อคุณสมบัติแรงดึงและการกระแทก

แคลเซียมคาร์บอเนตไม่ทั้งหมดสามารถปรับปรุงความแข็งแรงแรงดึงและแรงกระแทกของฟิล์มพลาสติกได้ ซึ่งได้รับผลกระทบจาก ขนาดอนุภาค ของผงแคลเซียมและการเคลือบผิว

อิทธิพลของขนาดอนุภาค: ขนาดอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตที่ต่างกันจะปรับเปลี่ยนพลาสติกต่างกัน ดูตารางที่ 1 โดยทั่วไปแล้ว ขนาดของอนุภาคจะต่ำกว่า 1,000 เมช ใช้สำหรับการปรับเปลี่ยนแบบเพิ่มขึ้น ขนาดของอนุภาคจะอยู่ระหว่าง 1,000 ถึง 3,000 เมช โดยเพิ่มต่ำกว่า 10% ซึ่งจะมีผลในการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ขนาดของอนุภาคจะสูงกว่า 5,000 เมช เป็นผงแคลเซียมที่ใช้งานได้จริง ซึ่งมีผลในการปรับเปลี่ยนที่แข็งแกร่ง สามารถปรับปรุงแรงดึงและแรงกระแทกได้ ผงแคลเซียมในระดับนาโนจะมีขนาดอนุภาคที่ละเอียดกว่า แต่กระจายตัวได้ยาก สามารถจับคู่กับผลการปรับเปลี่ยนของแคลเซียมคาร์บอเนตขนาด 8,000 เมชได้เท่านั้น

จะเห็นได้จากตารางว่าเมื่อขนาดอนุภาคของแคลเซียมคาร์บอเนตละเอียดขึ้น ความต้านทานแรงกระแทก ความต้านทานแรงดึง และการยืดตัวที่จุดแตกหักจะเพิ่มขึ้น ความต้านทานแรงดัดงอและโมดูลัสแรงดัดงอจะเท่ากัน แต่ความไหลลดลง

หากการเคลือบผิวดี แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถช่วยได้ อนุภาคของแคลเซียมคาร์บอเนตจะต้องมีขนาดที่เหมาะสม จึงจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการดึงและแรงกระแทกของวัสดุคอมโพสิตได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทฤษฎีของคอมโพสิตได้พัฒนาก้าวหน้าขึ้น CaCO3 ได้เปลี่ยนจากสารตัวเติมธรรมดาไปเป็นสารตัวเติมที่ใช้งานได้จริง ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงในการกระแทกแบบมีรอยบากของโฮโมโพลีเมอร์ PP ที่เติม CaCO3 อาจสูงกว่าพลาสติกพื้นฐานถึงสองเท่า

(2) ผลการปราบปรามควันระหว่างการเผาไหม้

CaCO3 มีผลในการลดควันได้ดีเยี่ยม หลักการคือ CaCO3 สามารถทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนฮาไลด์ในควันเพื่อสร้าง CaCl2 ที่เสถียร ดังนั้น CaCO3 จึงสามารถระงับควันจากพอลิเมอร์ที่ผลิตไฮโดรเจนฮาไลด์เมื่อถูกเผาไหม้ได้ ซึ่งได้แก่ ไวนิลคลอไรด์ โพลีเอทิลีนคลอโรซัลโฟเนต และยางคลอโรพรีน ปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาระหว่างของแข็งและก๊าซที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ปฏิกิริยานี้สามารถเกิดขึ้นได้บนพื้นผิวของอนุภาคของแข็งเท่านั้น ดังนั้น ขนาดของอนุภาค CaCO3 จึงมีความสำคัญต่อผลการลดควัน มีเพียงอนุภาคขนาดเล็กเท่านั้นที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะมากกว่ามาก ยิ่งอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตมีขนาดละเอียดมากเท่าใด ผลการลดควันก็จะดียิ่งขึ้นเท่านั้น

(3) สารป้องกันการยึดติด

ฟิล์มทรงกระบอกที่เป่าแล้วซึ่งมีผงแคลเซียมมีคุณสมบัติในการเปิดที่ดีและจะไม่ทำให้เกิดการยึดเกาะเมื่อม้วนงอ GCC ทำหน้าที่เป็นตัวเปิด

(4) เพิ่มอัตราการนำความร้อน

การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตจะเพิ่มอัตราการนำความร้อนของฟิล์ม ส่งผลให้ฟองอากาศของฟิล์มที่เป่าเย็นลงเร็วขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและเพิ่มผลผลิตของเครื่องอัดรีด ตัวอย่างเช่น การนำผงแคลเซียมเบา 25% ลงในแผ่น PVC จะใช้เวลาเพียง 3.5 วินาทีในการให้ความร้อนถึง 200°C ในขณะที่แผ่น PVC บริสุทธิ์ใช้เวลา 10.8 วินาที และอัตราการนำความร้อนเพิ่มขึ้นถึง 3 เท่า

(5) ปรับปรุงสภาพคล่อง

GCC สามารถปรับปรุงความลื่นไหลของระบบคอมโพสิต ลดความหนืดของของเหลวที่หลอมละลายและแรงบิดของเครื่องอัดรีด เพิ่มผลผลิตของเครื่องอัดรีด และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต แคลเซียมคาร์บอเนตประเภทต่างๆ มีผลต่อการไหลต่างกัน ลำดับความลื่นไหลของวัสดุคอมโพสิตเฉพาะคือ แคลเซียมคาร์บอเนตแคลไซต์ขนาดใหญ่ > แคลเซียมคาร์บอเนตหินอ่อน แคลเซียมคาร์บอเนตโดโลไมต์ > แคลเซียมคาร์บอเนตแคลไซต์ขนาดเล็ก > แคลเซียมคาร์บอเนตเบา

(6) ประสิทธิภาพการจับคู่สี

ใช้ผงแคลเซียมที่มีความขาวสูงเพื่อทดแทนเม็ดสีขาวบางชนิด ผงแคลเซียมนี้สามารถทดแทนไททาเนียมไดออกไซด์ซึ่งเป็นเม็ดสีขาวที่มีราคาแพงได้ ผงแคลเซียมแคลไซต์ขนาดใหญ่ถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ผงแคลเซียมมีความขาวสูงและมีพลังในการปกปิดที่ดี แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถกลายเป็นเม็ดสีขาวได้ มีพลังในการปกปิดในระดับหนึ่ง พลังในการปกปิดของสีคือความสามารถในการปกปิดพื้นผิว ซึ่งเป็นปริมาณสีขั้นต่ำที่จำเป็นในการปกปิดสีพื้นหลัง การใช้ g/m2 หมายความว่าพลังในการปกปิดของสีต่างๆ ในสารเคลือบแสดงไว้ในตารางที่ 2:

กำลังการครอบคลุมของวัสดุสัมพันธ์กับดัชนีการหักเหของแสง ยิ่งดัชนีการหักเหของแสงสูง พลังการครอบคลุมก็จะมากขึ้น และสีขาวก็จะยิ่งสูงขึ้น ดัชนีการหักเหของวัสดุสีขาวต่างๆ แสดงไว้ในตารางที่ 3

ผลกระทบต่อสี

ผลต่อการระบายสี: สีธรรมชาติของแคลเซียมคาร์บอเนตคือสีขาว ซึ่งส่งผลต่อการจับคู่สีสว่าง และไม่สามารถจับคู่สีสว่างได้ แต่ยังส่งผลต่อการจับคู่สีดำด้วย และไม่สามารถจับคู่สีดำเป็นพิเศษได้

ผลกระทบต่อแสงสี: นอกจากสีขาวแล้ว แคลเซียมคาร์บอเนตยังมีแสงสีที่แตกต่างกันอีกด้วย ซึ่งส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของสี แสงสีคือสีที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญที่ไม่ใช่สีหลักของวัตถุ แสงสีที่ปลายทั้งสองของเส้นผ่านศูนย์กลางวงล้อสีเป็นส่วนเสริม ตัวอย่างเช่น สีตรงข้ามของสีน้ำเงินคือสีเหลือง เมื่อผสมกันแล้วจะได้แสงสีขาวซึ่งเป็นวิธีกำจัดแสงสีที่มีประสิทธิภาพ

ผลกระทบของแคลเซียมคาร์บอเนตในแต่ละภูมิภาค

ในแคลเซียมคาร์บอเนตหนัก แคลเซียมคาร์บอเนตจากแหล่งกำเนิดที่แตกต่างกันจะปล่อยสีพื้นหลังที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น แคลเซียมคาร์บอเนตเสฉวนมีพื้นหลังสีน้ำเงิน แคลเซียมคาร์บอเนตกวางสีมีพื้นหลังสีแดง และแคลเซียมคาร์บอเนตเจียงซีมีพื้นหลังสีน้ำเงิน ในการจับคู่สีเฉพาะ แสงสีของแคลเซียมคาร์บอเนตควรสอดคล้องกับสีหลัก ตัวอย่างเช่น แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีแสงสีฟ้าจะขจัดพลังการสร้างสีของเม็ดสีเหลือง แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีสีน้ำเงินมักใช้เพื่อกำจัดสีเหลืองของผลิตภัณฑ์

ปรับปรุงสายตาเอียงของผลิตภัณฑ์พลาสติก: การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตไม่ได้เพิ่มความมันเงาให้กับผลิตภัณฑ์พลาสติก แต่จะทำให้ความมันเงาลดลง

(7) เพิ่มการระบายอากาศ

ฟิล์มพลาสติกที่บรรจุผงแคลเซียมจะสร้างรูพรุนขนาดเล็กในฟิล์มเมื่อถูกยืด ซึ่งสามารถผ่านไอน้ำได้เท่านั้นแต่ไม่สามารถผ่านน้ำเหลวได้ ดังนั้นจึงสามารถใช้ผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ระบายอากาศได้ ตัวอย่างเช่น ฟิล์มที่ระบายอากาศได้ทั่วไปทำจากทองแดงและแคลเซียมคาร์บอเนตจำนวนมาก ทำจากแผ่นรองและฟิล์มที่ยืดได้ โดยทั่วไป สามารถเลือกแคลเซียมคาร์บอเนตขนาด 3,000 เมชสำหรับผงแคลเซียมเพื่อผลิตฟิล์มที่ระบายอากาศได้ และการกระจายขนาดอนุภาคจะต้องแคบ

(8) ส่งเสริมประสิทธิภาพการย่อยสลายผลิตภัณฑ์

หลังจากที่ถุงพลาสติกโพลีเอทิลีนที่มีแคลเซียมคาร์บอเนตถูกฝังใต้ดิน แคลเซียมคาร์บอเนตอาจทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจนเกิดเป็น Ca(HCO3)2 ที่สามารถละลายในน้ำและปล่อยให้ฟิล์มหลุดออกไป ทำให้เกิดรูเล็กๆ บนฟิล์ม ทำให้มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้น ของฟิล์มพลาสติกและบริเวณที่อากาศโดยรอบสัมผัสกับจุลินทรีย์จึงส่งเสริมการย่อยสลายของผลิตภัณฑ์

(9) มีบทบาทในการเกิดนิวเคลียส

Nano-CaCO3 มีผลกระตุ้นการเกิดนิวเคลียสของการตกผลึกของโพลีโพรพีลีน ซึ่งสามารถเพิ่มปริมาณผลึกเบต้าได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทกของโพลีโพรพีลีน

(10) ลดการดูดซึมน้ำของพลาสติก PA

การดูดซึมน้ำของวัสดุผสม PA/ผงแคลเซียมต่ำกว่าเรซินบริสุทธิ์ PA ตัวอย่างเช่น หาก PA6 เติมด้วยผงแคลเซียม 25% อัตราการดูดซึมน้ำของวัสดุผสมจะลดลง 56%

(11) ปรับปรุงคุณสมบัติพื้นผิว

แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถเพิ่มแรงตึงผิวของวัสดุคอมโพสิตและมีคุณสมบัติการดูดซับที่ยอดเยี่ยมเพื่อปรับปรุงการชุบของวัสดุคอมโพสิต การเคลือบ และคุณสมบัติการพิมพ์

(12) ผลของผงแคลเซียมต่อการเกิดฟอง

การที่ผงแคลเซียมจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเกิดฟองของวัสดุพลาสติกหรือไม่นั้นเป็นเรื่องที่ซับซ้อนมาก และขึ้นอยู่กับขนาดและปริมาณของสารที่เติมลงไป เมื่อขนาดอนุภาคของแคลเซียมคาร์บอเนตตรงกับสารก่อฟอง แคลเซียมคาร์บอเนตจะทำหน้าที่เป็นสารก่อนิวเคลียสและมีบทบาทเชิงบวกในการเกิดฟอง ขนาดที่เหมาะสมเฉพาะเจาะจงนั้นน้อยกว่า 5 ไมโครเมตรและใหญ่กว่าขนาดที่ไม่เกาะกันเป็นก้อน