كربونات الكالسيوم المطحونة (GCC) هو مسحوق غير عضوي غير معدني يُنتج من الكالسيت الطبيعي والرخام والحجر الجيري ومواد خام مماثلة عن طريق الطحن والتصنيف الميكانيكي. بفضل ثبات خصائصه الكيميائية، ووفرة موارده، وانخفاض تكلفته، يُطحن كربونات الكالسيوم (مجلس التعاون الخليجي) يستخدم على نطاق واسع في الصناعات البلاستيكية والمطاطية والطلاءات والورقية وغيرها من الصناعات.
الخصائص الهيكلية
البنية البلورية
ينتمي كربونات الكالسيوم المطحونة (GCC) إلى النظام البلوري الثلاثي (من نوع الكالسيت)، بشبكة بلورية تتكون من أيونات Ca²⁺ وCO₃²⁻ مرتبة في حشوة كثيفة. يوفر هذا الهيكل ثباتًا جيدًا وصلابة عالية نسبيًا.
مورفولوجيا الجسيمات
- أشكال مختلفة: عادة ما تكون مكعبة الشكل، أو معينة الشكل، أو كروية الشكل، أو غير منتظمة.
- نطاق حجم الجسيمات: عادة من عدة ميكرونات إلى عشرات الميكرونات؛ يمكن للطحن فائق الدقة تحقيق أحجام أقل من 1 ميكرومتر.
- مساحة السطح المحددة: كلما كان حجم الجسيمات أدق، كلما كانت مساحة السطح أكبر، مما يعزز نشاط السطح ويحسن الترابط مع المواد البوليمرية العضوية.
خصائص السطح
يتميز سطح GCC بقطبية قوية، فهو محب للماء وكاره للزيوت. في التطبيقات، تعديل السطح (مثل معالجة حمض الستياريك أو عامل الاقتران) غالبًا ما تكون مطلوبة لتحسين التوافق مع المصفوفات العضوية.
الخصائص الفيزيائية
الكثافة والصلابة
| ملكية | النطاق النموذجي | الأهمية الصناعية |
| الكثافة الظاهرية | 0.8–1.3 جم/سم³ | يؤثر على الكثافة الظاهرية للمواد المملوءة |
| حجم الترسيب | 1.1–1.9 مل/جم | يشير إلى ارتخاء الجسيمات |
| صلابة موس | 3 (الكالسيت) | تحديد معدل تآكل معدات المعالجة |
| مساحة السطح المحددة | ≈1 متر مربع/جم | يؤثر على قابلية الراتنج للبلل |
| امتصاص الزيت | 40-60 مل/100 جرام | المعلمة الرئيسية لمعالجة البلاستيك |
الخصائص البصرية
يتمتع كربونات الكالسيوم المطحونة (GCC) ببياض عالي (عادةً أعلى من 90%)، مما يحسن مظهر وتعتيم المنتجات، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في الطلاءات والورق.
الاستقرار الحراري
يتحلل إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون عند حوالي 825 درجة مئوية. في درجة حرارة الغرفة، يكون مستقرًا كيميائيًا، وغير قابل للذوبان في الماء، وقابل للذوبان بشكل طفيف في الماء المحتوي على ثاني أكسيد الكربون.
قابلية التشتت
يؤثر دقة الجسيمات ومعالجة السطح بشكل مباشر على قابلية التشتت. يمكن توزيع GCC، الذي يتميز بتوزيع ضيق لحجم الجسيمات وتعديل سطحي كافٍ، بشكل موحد في البوليمرات، مما يقلل من التكتل.
التأثير على الخواص الميكانيكية
في البلاستيك والمطاط وغيرها من المواد المركبة، يؤثر هيكل وخصائص GCC بشكل كبير على الأداء الميكانيكي للمنتج النهائي:
- زيادة الصلابة:يمكن لأحجام الجسيمات الأصغر ذات التشتت الجيد أن تعمل على تحسين معامل الانثناء والصلابة.
- تحسين الاستقرار الأبعادي:يقلل من انكماش وتشوه المنتجات النهائية.
- قوة تأثير منخفضة:قد يؤدي ارتفاع محتوى الحشو إلى تقليل الصلابة، مما يتطلب الجمع مع طرق تعديل أخرى.
الأداء النموذجي للصناعة
- البلاستيك:يمكن لشبكة GCC التي يبلغ حجمها 400–1250 أن تزيد من قوة تأثير منتج PP/PE بمقدار 15–20% مع تقليل استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم بمقدار 30%.
- ورق:يمكن للدرجات فائقة الدقة (d97 < 2 ميكرومتر) تحسين عتامة الورق بمقدار 8–12% وتعزيز إمكانية الطباعة بشكل كبير.
- الطلاءات:يمكن أن يؤدي المزج مع 5% nano-CaCO₃ إلى زيادة مقاومة فرك طلاء اللاتكس بشكل تآزري إلى أكثر من 8000 دورة.
العلاقة مع تكنولوجيا المعالجة
لا يعتمد أداء GCC على جودة المعادن الخام فحسب، بل يعتمد أيضًا على معدات وتقنيات المعالجة. على سبيل المثال، يمكن لخطوط إنتاج مطاحن الكرات والمصنفات، والمطاحن العمودية، ومطاحن الأسطوانات الحلقية إنتاج مساحيق ذات توزيعات مختلفة لأحجام الجسيمات وأشكالها. كما يمكن لآلات تعديل الأسطح أن تعزز الترابط مع البوليمرات بشكل كبير. ولذلك، يمكن لشركات مثل Epic Powder تقديم حلول مخصصة لمساحيق GCC لتلبية احتياجات العملاء المختلفة.
خاتمة
يتميز كربونات الكالسيوم المطحونة (GCC) بتركيبة بلورية مستقرة، وبياض ممتاز، وثبات حراري، ما يجعله عنصرًا أساسيًا في العديد من التطبيقات الصناعية. ومن خلال الاستفادة من تقنيات الطحن والتصنيف المتقدمة، والتحكم في توزيع حجم الجسيمات، وتطبيق تعديلات سطحية فعالة، يمكن تحسين أدائها بشكل ملحوظ مع الحفاظ على مزايا التكلفة.
تقدم شركة إيبك باودر، بخبرة تزيد عن 20 عامًا في مجال الطحن فائق الدقة وهندسة المساحيق، حلولًا مُصممة خصيصًا لمنتجات GCC، بدءًا من اختيار المواد الخام وصولًا إلى الطحن الدقيق والتصنيف الدقيق ومعالجة الأسطح. وهذا يضمن أن منتجات GCC لا تلبي فحسب، بل تتجاوز متطلبات الأداء المتنوعة لصناعات مثل البلاستيك والطلاء والورق، مما يُساعد العملاء على تحقيق كفاءة أعلى وجودة منتجات أفضل وتنافسية أقوى في السوق.