Le carbonate de calcium est un additif largement utilisé pour le caoutchouc et les plastiques, améliorant leurs propriétés. Ce minéral polyvalent renforce la résistance et la durabilité des produits en caoutchouc et en plastique. Charge économique, il permet de réduire les coûts de production. De plus, le carbonate de calcium facilite le moulage et le façonnage de ces matériaux. Son utilisation dans les pièces automobiles et les articles ménagers témoigne de son importance dans l'industrie manufacturière. Le carbonate de calcium est essentiel : il améliore les performances et la durabilité des produits en caoutchouc et en plastique.
Caractéristiques géométriques
Les poudres sont généralement utilisées comme charges sous forme de particules. Ces particules présentent une morphologie irrégulière. Pour les polymères de caoutchouc et de plastique, la forme des particules de charge influence fortement les propriétés du système de remplissage, notamment ses caractéristiques physiques et mécaniques. Par conséquent, la forme des particules de poudre doit être un critère primordial lors de leur utilisation.
Pour les particules lamellaires, on utilise le rapport diamètre/épaisseur, c'est-à-dire le rapport entre la surface plane (verticale ou horizontale) et l'épaisseur des particules. Pour les particules fibreuses, on utilise souvent le rapport d'aspect, soit le rapport entre la longueur et le diamètre des particules. Les particules de carbonate de calcium sont majoritairement tétraédriques, hexagonales ou polygonales. Certaines sont des carrés irréguliers. Leur forme influence fortement la fluidité et les propriétés des produits en caoutchouc et en plastique.
Taille des particules
Une étape clé des techniques de remplissage et de modification consiste à disperser les particules de poudre. Celles-ci doivent être uniformément mélangées à la matrice de caoutchouc et de polymère plastique, à la manière d'îles dans la mer. On parle alors de structure insulaire. Des particules plus fines améliorent les propriétés du système de remplissage si elles sont dispersées de façon homogène. Cependant, elles augmentent les coûts de traitement et rendent la dispersion uniforme plus difficile. Il est donc essentiel de connaître la taille et la distribution des particules de poudre et de les sélectionner en fonction des besoins réels. Il existe plusieurs méthodes pour décrire la taille et la distribution des particules de poudre. Les industries du caoutchouc et des polymères plastiques utilisent la méthode du nombre de mesh.
Il n'existe pas de méthode de dénomination ni de réglementation unifiées pour ces poudres. Leur granulométrie correspond au numéro de maille du tamis permettant leur passage. Ce numéro de maille fait référence à la plus grande dimension tridimensionnelle des particules de poudre spécifiées. Les produits en caoutchouc et en plastique nécessitent une poudre de calcium à granulométrie étroite. Il convient de classer les particules selon leur taille minimale et maximale, puis de sélectionner les produits se situant dans cette plage. Ceci garantit la dispersion, la transparence, les propriétés mécaniques et le taux d'absorption d'huile des produits.
surface spécifique
Les particules de charge présentent des rugosités de surface différentes. À volume égal, leur surface spécifique dépend de leur forme et de leur rugosité. La sphère possède la plus petite surface spécifique. La surface spécifique, exprimée en pourcentage de la surface des charges par unité de masse, est liée à l'affinité entre la charge et la résine. Elle dépend également du coût et de la complexité du traitement de la charge.
Énergie libre de surface
L'énergie de surface des particules de charge influence leur dispersion dans la résine de la matrice. À surface spécifique constante, une énergie de surface plus élevée favorise l'agglomération et rend la dispersion plus difficile. Lors du traitement de surface de la charge, la réduction de son énergie de surface est un objectif primordial.
Densité carbonate de calcium pour le caoutchouc et les plastiques
La densité de la charge est liée à l'empilement de ses particules. Les particules de carbonate de calcium léger sont fusiformes, tandis que celles de carbonate de calcium lourd ont une forme de granulés. À l'état empilé, des espaces subsistent entre les particules. Le volume des premières est nettement supérieur à celui des secondes. Par conséquent, le carbonate de calcium léger est moins dense que le carbonate de calcium lourd. Cependant, cela ne signifie pas que le carbonate de calcium léger est nécessairement léger et le carbonate de calcium lourd nécessairement lourd. Leurs densités unitaires diffèrent peu : 2,4 à 2,7 g/cm³ pour le premier et 2,7 à 2,9 g/cm³ pour le second. Dans le cas du remplissage de polymères (caoutchouc et plastique), la densité de la charge est un facteur important, car elle influe sur la densité globale du système. De même, la morphologie des charges au sein de la matrice polymère est cruciale : sont-elles agglomérées ? Existe-t-il des espaces entre les charges et les molécules de polymère ?
valeur d'absorption d'huile
L'indice d'absorption d'huile correspond à la quantité d'ester dioctylique (DOP) qu'une unité de masse de charge peut absorber. Dans les produits en caoutchouc et en polymères plastiques contenant un plastifiant, un indice d'absorption d'huile élevé de la charge permet d'augmenter la quantité de plastifiant nécessaire. Cet indice est lié à la granulométrie, à la distribution et à la structure de surface des particules de la charge. Le carbonate de calcium léger présente un indice d'absorption d'huile plusieurs fois supérieur à celui du carbonate de calcium lourd. Pour obtenir le même effet plastifiant dans la résine, il est préférable d'utiliser du carbonate de calcium lourd. Cela permet de réduire la quantité de plastifiant requise. Le carbonate de calcium lourd nécessite généralement un indice d'absorption d'huile inférieur à 65 mL/100 g.
Dureté carbonate de calcium pour le caoutchouc et les plastiques
Le dureté Les particules de charge présentent une double nature. Les charges à haute dureté peuvent améliorer la résistance à l'usure du caoutchouc et du plastique. Cependant, elles peuvent également provoquer une usure importante des équipements de transformation et des moules. Ceci est dû à l'ajout de charges à haute dureté. Si l'usure est importante, entraînant des pertes économiques considérables, l'utilisation de ces charges sera remise en question. L'échelle de Mohs est une mesure relative de la résistance à la rayure des matériaux. La dureté Mohs de l'ongle humain est de 2 ; il peut rayer le talc, mais est inefficace sur la calcite.
Bien entendu, les charges de dureté différente engendrent une usure différente des équipements de traitement. À dureté égale, les particules les plus grosses usent davantage la surface métallique de l'équipement. Au-delà d'une certaine taille, l'usure se stabilise.
L'intensité de l'usure est également liée à la différence de dureté entre les deux matériaux de meulage. On considère généralement que l'usure est faible lorsque la résistance du métal est 1,25 fois supérieure à la dureté de l'abrasif. Elle est moyenne lorsque la résistance du métal est comprise entre 0,8 et 1,25 fois la dureté de l'abrasif, et élevée lorsqu'elle est 0,8 fois inférieure. Par exemple, l'acier allié 38CrMoAl est utilisé pour le cylindre et la vis des extrudeuses de polymères pour caoutchouc et plastique. Après nitruration, sa dureté Vickers est de 800 à 900. Sa teneur en carbonate de calcium est d'environ 140. L'utilisation d'une extrudeuse pour le caoutchouc et le plastique contenant du carbonate de calcium engendre une certaine usure.
Cependant, ce phénomène est peu perceptible, voire tolérable. La dureté Vickers des billes de verre de cendres volantes et du sable de quartz dépasse 1000. Les polymères de caoutchouc et de plastique provoqueraient une usure importante de l'acier nitruré. Après le traitement de plusieurs dizaines de tonnes de matériaux, la couche de nitrure de la vis disparaîtrait. Son épaisseur est d'environ 0,4 mm. La nitruration permet d'élever la dureté Vickers de l'acier 45 à environ 2000. Une vis remplie des mêmes billes de verre ou du même sable de quartz ne subit qu'une légère usure, équivalente à celle causée par une forte concentration de carbonate de calcium sur de l'acier nitruré.
Blancheur carbonate de calcium pour le caoutchouc et les plastiques
La blancheur de la charge est essentielle. Elle influe sur la couleur et l'aspect des produits en caoutchouc et en plastique chargés. En général, plus la blancheur est élevée, moins l'impact sur la couleur du caoutchouc et du plastique chargés est important. Elle n'affecte que la luminosité de la couleur. Il n'existe actuellement aucune charge totalement transparente. Par conséquent, les polymères en caoutchouc et en plastique chargés sont souvent opaques. Si la charge n'est pas blanche ou est d'une autre couleur, seuls des produits en caoutchouc et en plastique noirs ou foncés peuvent être fabriqués.
Indice de réfraction
Les polymères de caoutchouc et de plastique ont des indices de réfraction très différents. L'indice de réfraction des polymères de caoutchouc et de plastique courants se situe autour de 1,50 à 1,60. Si la charge en poudre possède un indice de réfraction similaire à celui de la matrice de caoutchouc ou de plastique, son effet protecteur contre la lumière sera faible. Dans le cas contraire, les polymères de caoutchouc et de plastique chargés auront un fort effet protecteur contre la lumière. La plupart des minéraux possèdent plusieurs indices de réfraction.
Par exemple, le sel est un cristal cubique typique. Le verre est une substance typiquement isotrope, non cristalline et amorphe. Les cristaux comme la calcite et le quartz possèdent deux axes mineurs égaux, perpendiculaires à leur troisième axe (axe majeur). Lorsque la lumière se propage le long de l'axe majeur, sa vitesse de propagation reste constante. En revanche, lorsqu'elle se propage dans d'autres directions, elle se divise en deux faisceaux. Ces faisceaux ayant des vitesses différentes, il existe deux indices de réfraction. Les deux indices de réfraction de la calcite sont de 1,658 et 1,486, et ceux du quartz sont de 1,553 et 1,554.
Absorption et réflexion de la lumière
La lumière ultraviolette peut dégrader les macromolécules polymères. Sa longueur d'onde se situe entre 0,01 et 0,4 µm. Le noir de carbone et le graphite absorbent la lumière dans cette gamme de longueurs d'onde. Ainsi, utilisés comme charges, ils protègent le polymère chargé de la dégradation par les UV. Certaines substances absorbent la lumière ultraviolette et peuvent la convertir en lumière visible de plus grande longueur d'onde en la réémettant. Utilisées comme charges, elles bloquent les UV et augmentent la transmission de la lumière visible. Les infrarouges sont des ondes lumineuses d'une longueur d'onde supérieure ou égale à 0,7 µm. Certaines charges absorbent ou réfléchissent les ondes lumineuses dans cette gamme de longueurs d'onde. Dans les films pour serres, les charges comme le mica et le kaolin réduisent la transmittance infrarouge. Le talc fait partie de ces charges, ce qui améliore considérablement l'isolation thermique des films.
propriétés électriques
Les métaux sont d'excellents conducteurs électriques. Par conséquent, l'utilisation de poudre métallique comme charge peut affecter les propriétés électriques des caoutchoucs et plastiques chargés. Si la quantité de charge est faible et que la résine enrobe chaque particule métallique, les propriétés électriques ne changeront pas brusquement. Les propriétés des caoutchoucs et plastiques chargés ne seront modifiées que lorsque la charge entrera en contact avec les particules métalliques. Ceci réduira significativement la résistivité volumique. Les charges minérales sont toutes des isolants électriques.
Ces charges ne devraient pas affecter les propriétés électriques des polymères de caoutchouc et de plastique. L'environnement provoque la condensation d'une couche de molécules d'eau sur les particules de charge. Les propriétés de surface de la charge influencent la liaison des molécules d'eau avec celle-ci. La forme et la force de cette liaison varient en fonction des propriétés de surface. Par conséquent, les propriétés électriques des charges dans la résine peuvent différer de celles des charges seules. De plus, lors du broyage et du concassage, les charges peuvent générer de l'électricité statique. Ceci est dû à la rupture des liaisons de valence. Des agrégats adsorbés se forment, notamment lors de la production de charges ultrafines.
Humidité carbonate de calcium pour le caoutchouc et les plastiques
Le carbonate de calcium absorbe peu d'eau. Il ne contient ni eau structurale ni eau de cristallisation. Cependant, lors du traitement courant des minerais, les particules de poudre sont très fines et absorbent facilement l'humidité. Or, le caoutchouc et les polymères plastiques ont des exigences en matière d'humidité très faibles, la norme étant de 0,51 TP3T ou moins. En pratique, la teneur en humidité doit être ≤ 0,31 TP3T. Plus la teneur en eau est faible, moins elle affecte les produits en caoutchouc et en polymères plastiques.
Caractéristiques des différents broyeurs à carbonate de calcium
Ligne de production de broyage à billes et de classification pour la production de poudre de carbonate de calcium
Les broyeurs à boulets sont souvent associés à des classificateurs pour former une ligne de production complète. Ils produisent principalement du carbonate de calcium broyé en poudre D97 (de 5 à 45 µm) et en poudre ultrafine. Le rendement varie selon le modèle du broyeur. En général, la capacité de production annuelle d'un broyeur à boulets se situe entre 10 000 et 200 000 tonnes.
Sa technologie de pointe et ses produits de haute qualité lui ont valu les éloges des utilisateurs exigeants, du milieu de gamme au haut de gamme. Son fonctionnement stable contribue à sa réputation.
Broyeur à micro-cylindres pour la production de poudre de carbonate de calcium
Comme son nom l'indique, le broyeur à micro-cylindres broie les matériaux. Il fonctionne par laminage et broyage grâce à ses cylindres annulaires multicouches. Il est principalement utilisé pour produire des poudres ultrafines de 8 à 45 µm.
Nos broyeurs à micro-cylindres pour poudres les plus courants sont équipés de 21, 28 ou 34 cylindres. Plus le nombre de cylindres est élevé, plus le rendement est important.
