炭酸カルシウムはプラスチック業界における充填剤として第一選択肢であり、プラスチックフィルム、プロファイル、チューブ、プラスチックニット、人工皮革などのプラスチック工業製品の製造に広く使用されています。また、高価な白色顔料の代替として、一定の漂白効果を発揮し、製品の表面光沢や表面平滑性などを向上させることができます。.
では、プラスチック産業における炭酸カルシウムの指標とは何でしょうか？なぜこれらの指標が必要なのでしょうか？
カルシウム含有量
炭酸カルシウムの重要な品質技術指標はカルシウム含有量です。改質マスターバッチには、一般的に98%以上の高カルシウム含有量の炭酸カルシウムが求められます。カルシウム含有量が高いほど、炭酸カルシウムの加工性能は安定します。カルシウム含有量が低いと、重金属やその他の非金属、その他の不純物の含有量が増加し、炭酸カルシウムの使用に影響を与えるだけでなく、加工技術や製品の品質に影響を与えたり、加工設備に損傷を与えたりする可能性があります。.
白さ
炭酸カルシウムの白色度は、改質マスターバッチの白色度と着色に直接影響します。改質マスターバッチにおける炭酸カルシウムの白色度要件は非常に厳しく、現在、400メッシュの炭酸カルシウムの白色度は95%以上である必要があり、一部の鉱石から加工された炭酸カルシウムの白色度は約97%に達します。製品の白色度を高めるために、一部の改質マスターバッチメーカーは蛍光増白剤を添加し、白色度を高める効果を得ています。しかし、蛍光増白剤の化学成分は高温高せん断分解反応を起こすため、蛍光増白剤の種類が不適切であったり、添加量が多すぎたりすると、製品の分解による黄変だけでなく、分散不良や凝集現象も発生します。蛍光増白剤は健康と安全に関わるものであり、人体に接触するプラスチック製品には一定の刺激を与えるため、使用すべきではありません。.
炭酸カルシウムの色も非常に重要な技術指標であり、温度と色の決定要因は鉱石の構造と起源です。これらの要因はプラスチック製品の着色性に直接影響を与え、プラスチック製品の色と光沢に影響します。したがって、炭酸カルシウムの白色度と色相は無視できない重要な技術指標です。.
水分および揮発性物質含有量
炭酸カルシウムの原料である天然大理石や方解石などは、一般的に構造水を含んでいません。しかし、超微粉末に加工された後は、加工、保管、輸送中に湿気を帯びやすく、水分を吸収しやすい性質があります。また、炭酸カルシウムには微量の揮発性物質が含まれている場合があり、その含有量が高すぎると、改質マスターバッチやプラスチック製品に影響を与える可能性があります。.
炭酸カルシウム中の水分および揮発性物質の含有量は、約0.3%に制御する必要があります。実際の使用において、製品の水分含有量が0.3%以上になると、製品の品質に影響を与えやすく、製品表面の粗さ、気泡、燃焼、分解などの現象が発生します。したがって、改質マスターバッチの品質において水分含有量を制御することは非常に重要であり、一般的に用いられる方法は、高速ミキサーによる加熱乾燥で水分を除去することです。.
炭酸カルシウム高含有量フィラー改質マスターバッチの製造において、条件としては、水槽浸透引張ストリップ切断および水リング造粒プロセスの使用を避け、クローラー駆動メッシュ乾式造粒プロセスおよび研削面熱切断造粒プロセスを使用することで、生産量を向上させ、改質マスターバッチの水分および揮発性成分を最小限に抑え、改質マスターバッチ製品の品質を確保することができる。.
粒度分布
炭酸カルシウムの粒度分布は、改質マスターバッチの重要な品質管理指標です。無機鉱物粉末の粒度分析は、一般的に簡便なふるい分け法で行われ、ふるい分け法で一般的に用いられる仕様は「メッシュ」で表されます。メッシュとは、ふるいの1インチあたりの穴の数のことです。しかし、より正確で科学的な粒度分析法は、測定対象粒子の実際のサイズをミクロン（μm）で表すことです。.
ふるい分け法は、最も伝統的な粒度分析方法の1つであり、すなわち、良好な超微粉末を一定数のメッシュのふるいに分散させ、ふるいを通した粉末の重量比、つまりふるい分け率を測定する方法です。一般的に使用される標準ふるいは最も細かい500メッシュ（約25μmに相当）ですが、新しい電着ふるいは5μm（2500メッシュ）という小さな粉末をふるい分けることができますが、ふるい分け時間が長く、目詰まりしやすいという問題があります。10μm（1250メッシュ）より小さい超微粉末の場合、ふるい分け法では粒度分析や検出に使用できません。.
実際には、炭酸カルシウムなどの粒状材料の粒度分布範囲は大きく変動し、粒度分布範囲が狭いほど材料の性能は安定し、粒度分布範囲が広いほど材料の性能は低下します。例えば、1250用途の炭酸カルシウムの場合、粒径は約10μmであるべきですが、粒度分布が5～38μmの場合、理論上の平均粒径は10μmに近くなりますが、粒径が小さいため比表面積が大きく、凝集して塊になりやすく、粒径が大きい製品では表面粗さなどの現象が発生するため、加工性能や機械的特性などに影響が出ます。.
粒子の形状
炭酸カルシウムの粒子形状は、鉱物構造に基づいて、多角形、扁平、角柱状、長方形、棒状、その他の不規則な形状、およびその他の粒子形状に分類される。.
炭酸カルシウムの粒子形状は、改質マスターバッチの加工技術、製品品質、溶融流動性、機械的特性に大きな影響を与えます。多角形、長方形の炭酸カルシウムは、改質マスターバッチの加工において溶融流動性が良好で、カップリング剤のコーティング架橋が容易であり、加工装置の摩耗も比較的少ないという利点がありますが、欠点としては、改質マスターバッチをプラスチック製品に適用すると、プラスチック製品の機械的特性（引張強度、曲げ弾性率など）に影響を与えやすいという点があります。.
平らで長い棒状の炭酸カルシウム粒子は表面積が比較的大きいため、改質マスターバッチのカップリング剤、可塑剤、その他の添加剤を適切に増やす必要があります。そうしないと、コーティングのムラ、溶融流動性の低下、ホストパワーの増加、ヘッド抵抗の増加、過熱分解などの現象が発生しやすくなります。しかし、このような形状の材料はプラスチック製品の物性に有利であり、引張強度、曲げ強度を向上させ、プラスチック製品の収縮を低減することができます。.
その他の構成要素の内容
炭酸カルシウムの化学成分、金属不純物、その他の成分の含有量も炭酸カルシウムの品質に一定の影響を与え、プラスチック改質マスターバッチやプラスチック製品への応用にも一定の影響を与えます。炭酸カルシウムには一般的に、少量の酸化マグネシウム（MgO）、二酸化ケイ素（SiO2）、酸化鉄（Fe2O3）、アルミナ、微量の重金属（アルミニウム、ヒ素、水銀など）が含まれています。産地や鉱石によって、その他の成分の含有量も異なります。.
炭酸カルシウムは、MgO硬度が小さく、白色度は炭酸カルシウムよりわずかに低く、化学的安定性、加工性能は炭酸カルシウムと似ており、一般的に炭酸カルシウムに大きな影響を与えることはありません。.
SiO2は天然石英に属し、比表面積が小さく、流動性に優れています。しかし、SiO2は硬度が高く（モース硬度7）、特にコーティングのムラや可塑剤の添加量に問題がある場合、機器の摩耗が激しく、その影響が顕著になります。ポリプロピレン平線の製造・加工にSiO2充填改質マスターバッチを使用すると、高速切断工具で衝突が発生しやすく、刃先が損傷しやすく、製造・加工に影響を及ぼします。.
炭酸カルシウム中のFe2O3含有量は非常に少ないですが、鉄と化学添加剤は混合および加工時に化学変化を起こしやすく、Fe2O3は加熱すると分解して黄色に変色しやすく、改質マスターバッチの白色度と外観に影響を与えるため、改質マスターバッチ材料中のFe2O3を無視することはできません。.
炭酸カルシウム中のSiO2とFe2O3の含有量が低いほど、改質マスターバッチの品質への影響は小さくなります。一般的に、5%塩酸を使用してガラス皿内の溶液を希釈し、炭酸カルシウムを加えて化学分析を行い、溶液中の沈殿物の量を観察してSiO2の含有量を決定します。溶液の色がわずかに黄色であれば、Fe2O3の含有量が多いことを示しています。.