鈣含量是碳酸鈣的重要質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。改性母料對碳酸鈣的鈣含量要求較高,一般在98%以上。鈣含量越高,碳酸鈣的加工性能越穩(wěn)定。當(dāng)鈣含量較低時,就會增加重金屬和其他非金屬等雜質(zhì)含量,不但影響碳酸鈣的使用,還會影響加工工藝,波及產(chǎn)品質(zhì)量或?qū)庸ぴO(shè)備造成危害等。
白度
碳酸鈣的白度直接影響改性母料的白度及著色性。改性母料對碳酸鈣的白度要求非常嚴(yán)格。目前,400目的碳酸鈣白度要求要達(dá)到95%以上,有的礦石加工的碳酸鈣白度可達(dá)到97%左右。有些改性母料生產(chǎn)廠家為了使產(chǎn)品白度提高,常常添加熒光增白劑,達(dá)到增加白度的效果。但是由于熒光增白劑的化學(xué)組分在高溫、高剪切下易發(fā)生分解反應(yīng),如果熒光增白劑的品種選擇不當(dāng)或添加份數(shù)過量,不但使產(chǎn)品分解發(fā)黃,還會出現(xiàn)不分散或凝聚結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。熒光增白 劑對涉及衛(wèi)生安全、接觸人體的塑料制品,會產(chǎn)生一定的刺激性,不宜使用。
色相也是碳酸鈣非常重要的技術(shù)指標(biāo),溫度和色相的決定因素是礦石的結(jié)構(gòu)和來源。這些因素將直接影響塑料制品的著色性,影響塑料制品顏色、光澤度等。所以,碳酸鈣的白度和色相是不可忽視的重要技術(shù)指標(biāo)。
水分及易揮發(fā)物含量
碳酸鈣的原材料——天然大理石、方解石等,一般不含結(jié)構(gòu)水。在加工成超細(xì)粉體后,在加工、儲運過程中容易受潮吸濕水分。碳酸鈣中有時會含有微量的易揮發(fā)物,這些物質(zhì)如果含量過高時,會對改性母料和塑料制品造成影響。
水分及易揮發(fā)物含量在碳酸鈣中一般應(yīng)控制在0.3%左右,實際應(yīng)用時,產(chǎn)品中水分含量≥0.3%時,就易影響產(chǎn)品質(zhì)量,使產(chǎn)品表面粗糙,產(chǎn)生氣泡、燒焦、分解等現(xiàn)象。所以控制好水分含量對改性母料的質(zhì)量非常重要,常用的辦法是采用高速混合機(jī)加熱干 燥處理來消除水分。
在碳酸鈣高含量填充改性母料生產(chǎn)中,有條件的盡量避免采用水槽浸潤拉條切粒和水環(huán)造粒等工藝,采用履帶傳動網(wǎng)式干法切粒工藝和磨面熱切造粒工 藝,可在提高生產(chǎn)產(chǎn)量的前提下,最大限度的減少改性母料的水分及易揮發(fā)物的含量, 能夠保證改性母料的產(chǎn)品質(zhì)量。
粒度分布
碳酸鈣的粒度分布是改性母料的重要質(zhì)量控制指標(biāo)。無機(jī)礦物粉體的粒度分析常用較為簡單的篩分方法,篩分方法中常用的規(guī)格用 “目” 表示。所謂目數(shù)即是每一英寸篩網(wǎng)上所具有的篩孔個數(shù)。但比較準(zhǔn)確科學(xué)的粒度分析方法,是采用測量粒徑的實際尺寸,用微米 (μm) 表示。
篩分法是一種最傳統(tǒng)的粒度分析方法,即將分散性較好的超細(xì)粉體用一定目數(shù)的篩子過篩,篩下通過與過篩粉體的重量比即為過篩率。常用的標(biāo)準(zhǔn)篩最細(xì)的有500目 (相當(dāng)于25μm左右),新的電沉積篩網(wǎng)可篩分小到5μm (2500目) 的粉體,但篩分時間長,易發(fā)生堵塞。對于小于10μm (1250目) 的超細(xì)粉體,采用篩分的方法,難以用于粒度分析和檢測。
在實際應(yīng)用中,碳酸鈣等粒狀材料的粒度分布范圍有較大波動,粒度分布范圍越窄,材料的性能越穩(wěn)定,粒度分布范圍越寬,材料的性能越差。例如,1250目的碳酸鈣,粒徑應(yīng)在10μm左右,如果粒度分布在5~ 38μm,雖然理論計算平均粒徑可以接近10μm,但由于粒徑小,比表面積大,易凝聚成團(tuán);而粒徑大會造成制品表面粗糙等現(xiàn)象,所以它的加工性能、力學(xué)性能等都會受到影響。
顆粒形狀
碳酸鈣的顆粒形狀根據(jù)礦物結(jié)構(gòu)不同,分為多方體、扁平體、多棱體、長方體、長棒體、其它不規(guī)則體等顆粒形狀。
碳酸鈣的顆粒形狀對改性母料的加工工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、熔體流動性、力學(xué)性能都有較大影響。多方體、多棱體、長方體形狀的碳酸鈣在改性母料加工中熔融流動性好,易與偶聯(lián)劑包覆交聯(lián),加工設(shè)備磨損相對較小,缺點是改性母料應(yīng)用于塑料制品后,易影響塑料制品的力學(xué)性能 (如拉伸強度、彎曲模量等)。
扁平狀和長棒狀的碳酸鈣粒子比表面積相對較大,在改性母料中偶聯(lián)劑、增塑劑等助劑用量需適當(dāng)增加。否則,易造成包覆不均勻、熔融流動性差、主機(jī)功率增大、機(jī)頭阻力增加、還會產(chǎn)生過熱分解等現(xiàn)象。但這類形狀的物料對塑料制品的物理性能有益, 可提高拉伸強度、彎曲強度、降低塑料制品的收縮率等。
其它組分含量
碳酸鈣中化學(xué)組分及金屬雜質(zhì)和其它組分含量對碳酸鈣的質(zhì)量也有一定的影響,在塑料改性母料及塑料制品中應(yīng)用都將產(chǎn)生一定的影響。碳酸鈣中一般含有少量的氧化鎂(MgO)、二氧化硅 (SiO2) 、三氧化二鐵(Fe2O3) 、氧化鋁及微量重金屬(鋁、砷、汞等)。隨產(chǎn)地和礦石的不同,各其它組分含量也有所不同。
碳酸鈣中的MgO硬度小,白度略低于碳酸鈣,化學(xué)穩(wěn)定性、加工性能近似于碳酸鈣,一般不會對碳酸鈣帶來較大影響。
SiO2屬于天然石英巖,它的比表面積小,流動性好。但SiO2的硬度高 (莫氏硬度7),對設(shè)備磨損嚴(yán)重,特別是在包覆不均勻或增塑劑用量小時,顯得尤 為突出。填充改性母料如果用于聚丙烯扁絲生產(chǎn)加工中,對高速分切刀具易產(chǎn)生碰撞而經(jīng)常損壞刀刃,影響生產(chǎn)加工。
Fe2O3在碳酸鈣中含量雖然很少,但鐵與化學(xué)助劑混合加工時易發(fā)生化學(xué)變化,F(xiàn)e2O3受熱后易分解變黃,影響改性母料的白度及外觀,所以Fe2O3在改性 母料中是不可忽視的物質(zhì)。
在碳酸鈣中SiO2、Fe2O3的含量越低,對改性母料的質(zhì)量影響越小,一般可采用 5%的鹽酸稀釋溶液在玻璃皿中加入碳酸鈣進(jìn)行化學(xué)分析,觀察溶液中沉淀物的多少來測定SiO2含量;溶液顏色略呈黃色,說明Fe2O3含量較多。