重炭酸カルシウムは、その優れた性能により、プラスチック業界で好まれる充填剤です。 重炭酸カルシウム プラスチック用重質炭酸カルシウムは、均一な粒子径と良好な分散性を確保するために特殊な処理が施されています。プラスチックフィルム、異形材、パイプ、織物、人工皮革の製造に広く使用されています。生産コストを効果的に削減し、二酸化チタンなどの高価な白色顔料の代替として、白色度を向上させます。同時に、プラスチック用重質炭酸カルシウムは物理的特性を改善し、表面の光沢と滑らかさを向上させます。また、硬度と剛性を高め、プラスチック製品全体の品質を向上させ、市場の需要を満たします。では、プラスチック業界における重質炭酸カルシウムの具体的な要件は何でしょうか？なぜこれらの要件が必要なのでしょうか？
白さ
重質炭酸カルシウムの白色度は、主に充填プラスチック製品の色と外観に影響を与えますが、機械的特性や加工特性には影響を与えません。白色度が高いほど、充填プラスチックの着色への影響は少なくなります。同じ性能条件下では、白色度が高いほど競争上の優位性が高まります。
プラスチック用重質炭酸カルシウムの場合、白色度が高いほど優れています。一般的なプラスチック用途では92%以上の白色度が求められますが、高級プラスチックフィラーマスターバッチでは95%以上の白色度が求められます。
不純物含有量
不純物含有量は、充填プラスチック製品の色や外観に影響を与えるだけでなく、材料の機械的特性や加工特性にも影響を与えます。
プラスチック用の重質炭酸カルシウムの場合、不純物含有量が低いほど、また炭酸カルシウム含有量が高いほど優れています。プラスチックに影響を与える主な不純物は、Fe₂O₃、MgO、SiO₂です。
Fe₂O₃含有量が多いと、重質炭酸カルシウム粉末の色に影響を与え、黄変を引き起こす可能性があります。特に、表面処理時にステアリン酸などの酸性物質と混合すると、黄変が顕著になります。高温下では、この黄変がさらに起こりやすく、鉄イオンはプラスチックの劣化を加速させる可能性があります。
重質炭酸カルシウム粉末中のMgO含有量が高いと、灰色がかった色になることがあります。例えば、ドロマイト質重質炭酸カルシウムをポリエチレンやポリプロピレンなどのプラスチックに添加すると、ドロマイトは主に炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムで構成されているため、充填剤全体が灰色に見えることがあります。
SiO2の存在は、PVCに軽度の架橋または熱劣化を引き起こし、熱安定性を低下させる可能性があります。さらに、重質炭酸カルシウム粉末中のシリカ含有量が高いと粒子の硬度が上昇し、プラスチック加工機械の著しい摩耗を引き起こします。例えば、シリカを多く含む重質炭酸カルシウムで作られたフィラーマスターバッチは、ポリプロピレンテープ製造においてカッティングブレードの過度の摩耗を引き起こす可能性があります。
粒子サイズと分布
粒度と粒度分布は、重質炭酸カルシウムの品質を示す重要な指標です。これらは主に機械的特性に影響を与えます。理論上は、粒子径が細かいほど、充填プラスチック製品の強度が高くなります。しかし、実際には必ずしもそうとは限りません。粒子径が小さくなると、比表面積が増加し、表面エネルギーが高くなります。一次粒子は容易に凝集し、樹脂に添加されたクラスターを形成します。その結果、分散性が悪化し、界面が不安定になり、製品性能が低下します。
したがって、プラスチック用の重質炭酸カルシウムには、可能な限り細かい粒子ではなく、適切な粒度が求められます。重質炭酸カルシウム粉末の一般的な粒子径は、一般的に400～1250メッシュの範囲です。市場の約65%が400～800メッシュの粉末を使用し、約30%が800～1250メッシュの粉末を使用しています。そして、1250メッシュより細かい粉末は約5～10%です。
充填プラスチックの場合、同じ充填条件下において、充填剤の粒子径が細かいほど、充填プラスチックの機械的特性は向上します。ただし、これは重質炭酸カルシウム粒子がプラスチックマトリックス中に均一に分散している場合に限ります。粒子径とその分布を示す指標には、D97値とD100値だけでなく、2μm含有量、平均粒子径（D50）、比表面積も必要です。これらの指標は、重質炭酸カルシウム粉末の分散品質と吸油量を間接的に反映しています。
粒子の形態と結晶形
重質炭酸カルシウムの粒子形態は、プラスチックの充填および改質に大きな影響を与えます。例えば、繊維状または板状の構造はPVC複合材料の機械的強度に有利ですが、成形および加工性能には悪影響を及ぼします。一方、球状充填剤は成形および加工性能を向上させますが、材料の機械的強度を低下させます。
結晶構造の影響は業界で注目を集め始めています。一般的に、プラスチック業界では、天然石灰岩をベースとした重質炭酸カルシウムの細粒下反り形、半下反り形、等粒形、または塊状の結晶構造が好まれています。
油吸収値
プラスチックに使用される重質炭酸カルシウムは、一般的に吸油量が可能な限り低いことが求められます。吸油量が高いと可塑剤がフィラーに吸収され、可塑効果が失われます。必要な柔軟性を得るには、追加の可塑剤が必要となり、製造コストが増加します。
表面改質 粉体の吸油量を低減する重要な方法です。表面改質により、炭酸カルシウムの凝集粒子が縮小し、分散性が向上し、粒子間の空隙が減少します。さらに、炭酸カルシウム表面を覆う改質分子が粒子内部の空隙をさらに減少させます。この被覆は炭酸カルシウムの表面特性を変化させ、表面極性を低下させ、粒子間の摩擦を低減し、潤滑性を向上させます。その結果、粒子はより密に充填され、嵩密度が増加し、吸油量が低下します。
水と低分子量物質
湿気と低分子物質は、あらゆるプラスチック製品にとって大きな懸念事項です。湿気と低分子物質は、製品の表面欠陥やシワの原因となります。深刻な場合には、製品内部にハニカム構造を形成したり、輸送中に材料のブリッジングを引き起こしたりします。これは機械的特性に影響を与えるだけでなく、製品の外観にも悪影響を及ぼします。
結論
重質炭酸カルシウム製品の白色度、不純物含有量、結晶構造は、主に鉱石の品位によって左右されます。粒子の形状、サイズ、分布は、原材料、処理設備、技術、管理レベルと密接に関連しています。
したがって、重質カルシウム製造企業は、まずプラスチック業界の要件に基づいて鉱石を選定する必要があります。次に、加工設備と技術が微細加工の要件を満たしていることを確認する必要があります。このアプローチにより、重質カルシウム製品はそれぞれのプラスチック業界において価値と価格の優位性を実現し、製品の付加価値を高めることができます。
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