كربونات الكالسيوم هو الأكثر استخداما غير العضوي مسحوق حشوإنه رخيص الثمن، ومتوفر بكثرة، وغير سام، وعديم الرائحة. يصل بياضه إلى 96%، وسهل التلوين، ويتميز بثبات كيميائي ممتاز. سهل التجفيف، ويُستخدم على نطاق واسع في العديد من أنواع البلاستيك.
كربونات الكالسيوم
هناك ثلاثة أنواع من حشوات مسحوق كربونات الكالسيوم: كربونات الكالسيوم الثقيلة، وكربونات الكالسيوم الخفيفة، وكربونات الكالسيوم النشطة.
كربونات الكالسيوم الثقيلة (كربونات الكالسيوم الثقيلة)
يُصنع عن طريق التكسير الميكانيكي، والغربلة، والتصنيف، ومعالجة أسطح الحجر الجيري، إلخ. ويُقسم إلى كربونات الكالسيوم الثقيلة الجافة (المعروفة باسم مسحوق الذبابة المزدوجة) وكربونات الكالسيوم الثقيلة الرطبة. شكل الجسيمات غير منتظم، ومتوسط حجم الجسيمات يتراوح بين 1 و10 ميكرومتر، مع كون 50% للجسيمات أقل من 3 ميكرومتر. كثافته تتراوح بين 2.7 و2.9 غ/سم³، وهو شبه غير قابل للذوبان في الماء. التطورات الحديثة في طحن تتيح التقنيات الحديثة (مثل مطاحن نفث الهواء) إنتاج كربونات الكالسيوم الثقيلة فائقة الدقة، بسماكة تصل إلى 0.1 ميكرومتر. يُستخدم كربونات الكالسيوم الثقيلة عادةً في بلاستيك البولي فينيل كلوريد (PVC) لخفض التكاليف، وتحسين ثبات الأبعاد، وعند استخدامه مع الطين، يُعزز مرونته ومقاومته للتشوه الحراري.
كربونات الكالسيوم الخفيفة (Light CaCO₃)
يُنتَج كيميائيًا، ويُعرف أيضًا باسم كربونات الكالسيوم المترسبة. شكل جسيماته مغزلي، أو إبري، أو عمودي، وتتراوح أحجام جسيماته بين 1 و10 ميكرومتر، و80% من جسيماته أقل من 3 ميكرومتر. كثافته 2.65 غ/سم³. يُستخدم كربونات الكالسيوم الخفيفة بشكل رئيسي في البولي أوليفينات، وله تأثيرات مشابهة لكربونات الكالسيوم الثقيلة، مع تأثيرات تعزيز أفضل ومقاومة أفضل للأحماض.
كربونات الكالسيوم المنشطة
ويعرف أيضا باسم كربونات الكالسيوم المعدلة أو كربونات الكالسيوم الغروية. تُعالَج بمُعدِّلات سطحية (مثل حمض الستياريك، حوالي 3% وزنًا) لتنشيط كربونات الكالسيوم الخفيفة أو الثقيلة. تظهر على شكل مسحوق أبيض ناعم وناعم بكثافة تتراوح بين 1.99 و2.01 غ/سم³. تتميز المواد البلاستيكية المملوءة بكربونات الكالسيوم المنشطة بمتانة عالية، وأسطح ناعمة، وتزييت ممتاز، مما يُسهِّل معالجتها.
يتم تصنيف كربونات الكالسيوم حسب حجم الجسيمات على النحو التالي:
- 1-5 ميكرومتر: كربونات الكالسيوم ذات الجسيمات الدقيقة
- 0.1–1 ميكرومتر: كربونات الكالسيوم الناعمة
- 0.02–0.1 ميكرومتر: كربونات الكالسيوم فائقة الدقة
- أقل من 0.02 ميكرومتر: كربونات الكالسيوم فائقة الدقة
لإنتاج كربونات الكالسيوم فائقة النعومة، تُستخدم عملية كربنة الرش المستمر وتجفيف الرش (عملية الرش المزدوج). تُقلل هذه العملية من التكتلات الظاهرة وتضمن تنشيطًا موحدًا للسطح. عندما يتراوح حجم الجسيمات بين 0.005 و0.02 ميكرومتر، يكون تأثيرها المُقوّي مُشابهًا لتأثير السيليكا.
بودرة التلك
يتكون التلك (3MgO·4SiO₂·H₂O) بشكل أساسي من سيليكات المغنيسيوم المائية. وهو حشو نموذجي على شكل رقائق، خامل كيميائيًا، وله ملمس زلق. بكثافة تتراوح بين 2.7 و2.8 غ/سم³، يُعد مسحوق التلك ثاني أكثر الحشوات استخدامًا بعد كربونات الكالسيوم. وباعتباره حشوًا بلاستيكيًا، يُحسّن التلك الصلابة، ومقاومة اللهب، ومقاومة الأحماض والقلويات، والعزل الكهربائي، وثبات الأبعاد، ومقاومة الزحف. كما يتميز بخصائص تشحيم، مما يُقلل من تآكل الآلات والقوالب.
مسحوق التلك مادة حشو تشبه الصفائح، لذا عند استخدامه في البلاستيك، يزيد من صلابته ويقلل من تباين الخواص بشكل ملحوظ. وهو مثالي لتصنيع المنتجات الكبيرة والمسطحة. يُستخدم التلك بشكل رئيسي في البولي بروبيلين (PP) كعامل تبلور نووي، مما يُحسّن حجم البلورات ويزيد من صلابتها. كما يُستخدم في راتنجات البولي فينيل كلوريد (PVC)، والبولي إيثيلين (PE)، والبولي أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (PA)، والبولي كربونات (PC). تتراوح كمية الإضافة عادةً بين 10% و40%. تُشبه ظروف ومعدات المعالجة تلك المستخدمة في البلاستيك المملوء بكربونات الكالسيوم، بما في ذلك طرق البثق والقولبة والحقن والصقل.
الولاستونيت
الولاستونيت هو ثالث أكبر مادة مالئة بعد كربونات الكالسيوم والتالك. يُصنع من معادن سيليكات طبيعية مثل سيليكات الكالسيوم (CaSiO₃). يتميز الويينغ الطبيعي بتركيبة مختلطة تشبه الإبرة والقضيب والحبيبات، وخاصةً في شكله الإبري. وهو معدن بلوري أبيض، غير ماص للرطوبة، وغير سام، وله معامل تمدد حراري منخفض ومقاومة كيميائية ممتازة. يتميز الويينغ بمؤشر انكسار يبلغ 1.62، وهو قريب من مؤشر انكسار كلوريد البوليفينيل (PVC)، مما يجعله مثاليًا لمنتجات كلوريد البوليفينيل الشفافة. يعزز بنيته الإبرية المواد البلاستيكية، ويمكن أن يحل جزئيًا محل الألياف الزجاجية باهظة الثمن.
يُستخدم الولاستونيت في مركبات البولي فينيل كلوريد (PVC)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي إيثيلين (PE)، والبولي إيثيلين (PA)، والبوليستر، وراتنجات الإيبوكسي، والراتنجات الفينولية. الكمية النموذجية للاستخدام أقل من 40%. معالجة السطح مع عوامل ربط السيلان أمر شائع.
الكاولين
الكاولين (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O) نوع من معادن الطين. يتميز بسطحه الناعم والزلق، وكثافته تتراوح بين 2.2 و2.6 غ/سم³، ودرجة حموضته تتراوح بين 5 و6. يتميز الكاولين بخصائص عزل كهربائي ممتازة، ويُستخدم في تطبيقات مثل عزل كلوريد البوليفينيل (PVC)، وكابلات البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP)، والأفلام المركبة. عند إضافة الكاولين 10% إلى كلوريد البوليفينيل (PVC)، يُحسّن العزل الكهربائي بمقدار 5 إلى 10 مرات.
يُستخدم الكاولين أيضًا في راتنجات البوليستر والإيبوكسي لضبط اللزوجة، وتحسين مقاومة التآكل، وتحسين خصائص المعالجة. كما يُمكن استخدامه كعامل نووي للبولي بروبيلين (PP)، وله خصائص مُثبطة للهب. تتراوح كمية الإضافة عادةً بين 5% و60%، بحجم جسيمات يزيد عن 100 شبكة.
ميكا
الميكا معدن معقد يتكون من الألومنيوم والبوتاسيوم والليثيوم والمغنيسيوم والحديد وعناصر أخرى. يُصنع مسحوق الميكا بسحق رقائق الميكا الطبيعية إلى مسحوق، بأحجام جزيئات تتراوح عادةً بين 8 و10 ميكرومتر، ونسبة طول إلى عرض تبلغ حوالي 30. الميكا عبارة عن بنية صفيحية نموذجية ذات بريق زجاجي، وتحتوي على نسبة رطوبة تتراوح بين 1.0% و4.2%. وهو غير سام، ويمكن استخدامه في المنتجات الملامسة للأغذية.
يمكن استخدام مسحوق الميكا لملء بلاستيك البولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي فينيل كلوريد (PVC)، والبولي أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (PA)، والأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS)، والبوليستر، بالإضافة إلى البلاستيك المتصلب بالحرارة مثل EP وPF. تتراوح كمية الإضافة النموذجية بين 10% و40%، بأحجام جسيمات تتراوح بين 100 و325 شبكة. يزيد الميكا بشكل ملحوظ من معامل الشد والانثناء في البلاستيك، ويمنحه عزلًا كهربائيًا ممتازًا، ومقاومة للحرارة، وثباتًا للأبعاد، ومقاومة للرطوبة، ومقاومة للتآكل. عيبه هو ارتفاع تكلفته.
التراب الدياتومي
التراب الدياتومي هو رواسب متحجرة تتشكل من طحالب وحيدة الخلية. يتكون أساسًا من ثاني أكسيد السيليكون، وهو مساميّ وخفيف الوزن وسهل الطحن. التراب الدياتومي مادة حشو خفيفة الوزن وعالية الجودة تُستخدم في بلاستيك البولي فينيل كلوريد (PVC) والبولي بروبيلين (PO) والبلاستيك المتصلب بالحرارة، بالإضافة إلى مركبات البناء المستخدمة في عزل الصوت والحرارة وتطبيقات منع الالتصاق. ومع ذلك، يتميز بامتصاص عالٍ للزيوت والراتنجات.
الكربون الأسود
يُنتَج أسود الكربون من خلال الاحتراق غير الكامل للهيدروكربونات في ظروف مُتحكم بها. له أنواع مُتنوعة، منها أسود الفرن، وأسود القناة، والأسود الحراري. يُضيف أسود الكربون حمايةً من التدهور الضوئي والأكسدة الحرارية عند استخدامه في البوليمرات. وتؤثر نعومته على أداء المنتج؛ فالجسيمات الدقيقة تُوفر سوادًا أفضل، وحجبًا للأشعة فوق البنفسجية، ومقاومةً للشيخوخة، ومقاومةً سطحيةً أقل، ولكن قد يكون تشتيته أصعب.
بالنسبة للحشوات، غالبًا ما يتم استخدام جزيئات أكبر من الكربون الأسود للفرن (25–75 ميكرومتر).
السيليكا (SiO₂)
السيليكا (SiO₂) نوع من مسحوق الصخور، يتكون أساسًا من معادن الكوارتز والسيليكات. يُستخدم مسحوق SiO₂ الطبيعي في الراتنجات الصلبة بالحرارة، مثل البوليستر غير المشبع وراتنجات الإيبوكسي، وكذلك في إنتاج العقيق الاصطناعي والرخام. السيليكا الاصطناعية، المعروفة باسم أسود الكربون الأبيض، هي مادة مالئة مُقوِّية لا يُضاهيها في أهميتها سوى أسود الكربون. تتميز بلمسة نهائية غير لامعة، وتُحسِّن العزل الكهربائي وصلابة البلاستيك، إلا أن سيولتها ضعيفة ولزوجتها عالية.
مسحوق ملحمي
يُتيح دمج الحشوات المسحوقة في البلاستيك طريقةً اقتصاديةً لتحسين الأداء في مختلف الصناعات. في شركة Epic Powder، نتخصص في توفير حلول طحن ومعالجة عالية الجودة لضمان تلبية هذه الحشوات، مثل كربونات الكالسيوم والتلك والسيليكا، للمتطلبات الدقيقة للتطبيقات الحديثة. ومن خلال الاستفادة من تقنيات الطحن المتقدمة، تُساعد Epic Powder على تحسين أحجام الجسيمات، مما يُحسّن قوام هذه المواد ووظائفها في البلاستيك، مما يُؤدي في النهاية إلى توفير التكاليف وتحسين أداء المنتج.