متوسط حجم الجسيمات الأولية للمواد فائقة الدقة كربونات الكالسيوم يجب أن يكون حجم الجسيمات بين 0.02 و0.1 ميكرومتر. هذا متطلب أساسي، وإلا فلا يمكن اعتباره "فائق الدقة". ومع ذلك، فهذا نصف المهمة فقط. إذا لم تكن تقنية المعالجة السطحية والتشتيت كافية، فستتكتل الجسيمات الأولية لتشكل جسيمات ثانوية قطرها مئات النانومترات. يُظهر المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) حجم الجسيمات الأولية، بينما يعكس اختبار BET مساحة السطح المحددة. فقط من خلال الجمع بين نتائج TEM وBET، يمكننا إصدار حكم علمي على الدقة وشكل البلورة والتشتت.
يرتبط حجم الجسيمات بمساحة السطح النوعية ارتباطًا وثيقًا. يستخدم بعض الباحثين حجم الترسيب لتحديد حجم الجسيمات. ومع ذلك، تتأثر هذه الطريقة بجودة الحجر الجيري الخام، وظروف التكليس، وعملية الكربنة، وشكل البلورات. ويكون الخطأ كبيرًا. لذلك، يُعد تعديل السطح ضروريًا لمنع التكتل. بالنسبة للدرجات المخصصة للأغراض الخاصة، يجب أن يجمع تصميم المنتج بين شكل البلورة، وحجم الجسيمات، ومعدلات السطح، والخبرة العملية.
طحن كربونات الكالسيوم
تعتمد عملية طحن كربونات الكالسيوم فائقة الدقة على تقنيات متقدمة معدات معالجة المساحيق. تشمل الأنظمة الشائعة ما يلي: مطحنة كرات مع مصنف، رَأسِيّ مطحنة الأسطوانةمطاحن الكرات، والمطاحن المُحرِّكة، والمطاحن النفاثة. خطوط إنتاج المطاحن الكروية مناسبة للعمليات واسعة النطاق. تُوفر المطاحن النفاثة طحنًا فائق الدقة خاليًا من التلوث، خاصةً للمنتجات التي يزيد حجمها عن 2000 شبكة. تُوازن المطاحن الأسطوانية الرأسية والمطاحن المُحرِّكة بين كفاءة الطاقة والأداء. تضمن معدات الطحن الحديثة تحكمًا ثابتًا في حجم الجسيمات ومساحة سطحية مثالية.
شكل الكريستال
شكل البلورة معيار أساسي آخر. غالبًا ما يكون لكربونات الكالسيوم الخفيفة العادية شكل مغزلي. في مادة البولي فينيل كلوريد (PVC)، تُسبب إجهادًا داخليًا وتبييضًا في الأغشية البلاستيكية. يجب إنتاج كربونات الكالسيوم فائقة النعومة بأشكال بلورية مختلفة حسب الاستخدام.
البلاستيك
بالنسبة للبلاستيك، تُعدّ البلورات المكعبة أو الكروية مثالية. فهي تتميز ببنية بسيطة، وامتصاص أقل للزيت، وحجم تعبئة أصغر. يُحسّن كربونات الكالسيوم فائقة النعومة، بحجم جسيمات يبلغ 0.072 ميكرومتر، خصائص البولي فينيل كلوريد (PVC). كما يُحسّن نعومة السطح ولمعانه وعزله الكهربائي. في مركبات الكابلات اللينة، حتى عند مضاعفة مستوى التعبئة، يبقى الأداء ضمن المعايير الوطنية. في الأغشية البلاستيكية، يقلّ التبييض وتتحسن الاستطالة في درجات الحرارة المنخفضة. في المواد البلاستيكية الصلبة، مثل النوافذ والمقاطع، تُعزّز مقاومة الصدمات. يمكن أن تصل قوة الصدمات المحززة إلى 49.1 كيلوجول/متر مربع.
ممحاة
بالنسبة للمطاط، يُظهر كربونات الكالسيوم فائقة الدقة الشبيهة بالسلسلة أفضل تقوية. تتكون هياكل السلسلة من جزيئات عديدة مترابطة في اتجاه واحد. تتميز بشبكة ثلاثية الأبعاد مكانية وتشتت ممتاز. أثناء الخلط، تنكسر السلاسل لتشكل أسطحًا نشطة. تترابط هذه الأسطح بقوة مع سلاسل المطاط، مما يعزز التقوية بشكل كبير. ترتيب قوة التقوية هو: سلسلة الشكل > إبرة الشكل > كروية الشكل > مكعبة الشكل.
الأحبار
بالنسبة للأحبار، تُفضّل البلورات المكعبة. فهي تُوفّر لمعانًا وشفافيةً وانسيابًا في الأحبار الراتنجية. أما في طلاء الورق، فغالبًا ما يُستخدم كربونات الكالسيوم المترسبة. يتراوح حجم جسيماتها بين 0.1 و1 ميكرومتر، وهي ليست ضمن النطاق فائق الدقة. مع ذلك، يبقى شكل البلورة مهمًا. تُعد الأشكال الشبيهة بالصفائح والمكعبة مثاليةً للعتامة والبياض وامتصاص الحبر.
قيمة امتصاص الزيت
امتصاص الزيت ضروري للبلاستيك والطلاءات والأحبار. يزيد امتصاص الزيت العالي من استهلاك المُلدِّنات في البلاستيك، كما يرفع اللزوجة في الأحبار والطلاءات. لذلك، يُفضَّل استخدام قيمة امتصاص زيت منخفضة.
يؤثر حجم الجسيمات وتشتتها بشدة على امتصاص الزيت. يؤدي ضعف التشتت إلى تكتل ثانوي ومساحة سطح نوعية صغيرة. في هذه الحالة، حتى مع انخفاض امتصاص الزيت، لا يكون المنتج فعالاً. لذلك، يجب أن يضمن كربونات الكالسيوم فائقة النعومة أولاً حجم جسيمات دقيقة، وتشتت عالي، ومساحة سطح نوعية كبيرة. بناءً على ذلك، يُعد تقليل امتصاص الزيت ذا قيمة حقيقية.
المحتوى الرئيسي
المحتوى الرئيسي لكربونات الكالسيوم فائقة النعومة هو CaO. ضمن نطاق معقول، لا داعي للحدود الصارمة. كحشو وظيفي، تُعدّ الخصائص الفيزيائية أهم من التركيب الكيميائي. أثناء المعالجة، غالبًا ما تُضاف مواد تشتيت وعوامل تحكم ومُعدِّلات سطحية. تُحسّن هذه المواد المضافة التشتت والتنشيط، ولا تُضرّ بأداء المنتج. مع ذلك، يجب مراقبة الشوائب الضارة، مثل الحديد والمنغنيز، بدقة. فهي تؤثر على اللون، وتُسرّع تحلل الراتنج، وتُقصّر من عمر الخدمة. أما الشوائب الأخرى، مثل السيليكون والألمنيوم والمغنيسيوم، فقد تُقلّل من البياض وتُعقّد الإنتاج. لذلك، يجب مراقبة اختيار المواد الخام بعناية.
خاتمة
ينبغي أن يركز تطوير كربونات الكالسيوم فائقة النعومة على التخصص والتنويع والوظائف. فمجرد تحقيق حجم جسيم يتراوح بين 0.02 و0.1 ميكرومتر ليس كافيًا. فالمورفولوجيا والتشتت وتعديل السطح عوامل بالغة الأهمية. فكل صناعة، من البلاستيك والمطاط إلى الأحبار والطلاءات والورق، تتطلب أداءً مُصممًا خصيصًا.
مسحوق ملحمي تتمتع شركة Epic Powder بخبرة تزيد عن 20 عامًا في مجال الطحن والتصنيف فائق الدقة. نوفر أنظمة طحن وتصنيف متطورة، تشمل مطاحن الكرات، ومطاحن النفث، وأجهزة التصنيف. تضمن هذه الحلول تحكمًا دقيقًا في حجم الجسيمات، وشكلها، وخصائص السطح. من خلال الجمع بين الطحن الفعال وتقنية التعديل المخصصة، تساعد Epic Powder عملاءها على إنتاج كربونات كالسيوم فائقة الدقة عالية الأداء، مصممة خصيصًا لتلبية احتياجات مختلف الصناعات.