لماذا يجب طلاء السطح بكربونات الكالسيوم؟

كربونات الكالسيوم مركب غير عضوي، وهو المكون الرئيسي للحجر الجيري والرخام وغيرها. فيما يتعلق بتعديل مسحوق كربونات الكالسيوم، يتساءل العديد من العملاء: لماذا نزيد تكلفة الإنتاج لتعديل سطح كربونات الكالسيوم؟ وهل سيؤثر هذا التعديل على أداء المنتجات النهائية الأصلية؟ أسباب تعديل كربونات الكالسيوم هي كما يلي.

5 أسباب لتعديل سطح كربونات الكالسيوم

يُعدّ تعديل السطح وسيلةً مهمةً لتحسين أداء كربونات الكالسيوم، وزيادة قابلية تطبيقها، وتوسيع نطاق سوقها. وقد تحوّل كربونات الكالسيوم المُعدّلة سطحيًا من حشو تقليدي إلى مُعدّل متعدد الوظائف، مع نطاق استخدامات أوسع وشعبية أكبر.

1. تحسين تشتت كربونات الكالسيوم

من خلال تعديل السطح، يُمكن امتصاص المُعدّل بشكل مباشر على سطح كربونات الكالسيوم، مما يُعطي السطح خصائص شحنة. وبسبب تنافر الشحنات المتشابهة، يصعب تكتل كربونات الكالسيوم، مما يُحقق تشتتًا جيدًا.

2. تحسين توافق كربونات الكالسيوم

من خلال تعديل السطح، يمكن زيادة توافق الواجهة والتقارب بين كربونات الكالسيوم والكائنات الحية، وبالتالي تحسين أداء المنتج مع المواد المركبة مثل المطاط أو البلاستيك.

3. تقليل قيمة امتصاص الزيت لكربونات الكالسيوم

بعد تعديل سطح كربونات الكالسيوم، تقلّ الجسيمات المتجمعة ويتحسن تشتتها. وفي الوقت نفسه، تُقلّل تغطية سطح كربونات الكالسيوم بالجزيئات المعدّلة الفراغات داخل الجسيمات.

علاوة على ذلك، يُغيّر هذا التغطية أيضًا خصائص سطح كربونات الكالسيوم، إذ يُضعف قطبيتها السطحية، ويُقلّل الاحتكاك بين الجسيمات، ويُحسّن قابليتها للتزحلق. وبالتالي، تُصبح مُتراصّة بشكل أكثر إحكامًا، وتزداد كثافة التكديس، وتنخفض قيمة امتصاص الزيت.

4. توسيع سوق التطبيقات الراقية لكربونات الكالسيوم

من خلال تعديل السطح، يمكن استخدام كربونات الكالسيوم بشكل أفضل في المجالات الراقية مثل البلاستيك والدهانات والمطاط والورق والمواد المانعة للتسرب والأفلام الشفافة وما إلى ذلك، مما يحسن جودة المنتج مع تقليل تكاليف الإنتاج في المؤسسة بشكل أكبر.

5. إعطاء كربونات الكالسيوم خصائص وظيفية أكثر

يمكن لكربونات الكالسيوم الخفيفة المطلية بالمعدن أن تعمل على تحسين بعض الخصائص الخاصة لمنتجات المطاط؛

يمكن للمواد المركبة من كربونات الكالسيوم المطلية بثاني أكسيد التيتانيوم على السطح أن تحل محل ثاني أكسيد التيتانيوم إلى حد ما؛

يمكن تحضير كربونات الكالسيوم المقاومة للأحماض عن طريق معالجتها بالفوسفات أو الألومينات أو السيليكات أو ملح الباريوم.

مبدأ تعديل كربونات الكالسيوم

مبدأ تعديل سطح مسحوق كربونات الكالسيوم هو كما يلي:

عند تعديل مسحوق كربونات الكالسيوم باستخدام مُعدّل، ولأن كربونات الكالسيوم مادة غير عضوية، فإنها تتمتع بتقارب كبير مع المجموعة المحبة للماء في المُعدّل، مما يُشكّل رابطة كيميائية شبيهة بالرابطة. تتجه المجموعة المحبة للدهون على سطح جزيئات كربونات الكالسيوم لتكوين غشاء أحادي الجزيء، مما يُحسّن بشكل كبير التشتت والتقارب في مصفوفات البوليمر مثل البولي أوليفينات، ويُمكنه خلق تفاعل بيني مع مصفوفة البوليمر.

هذا هو المبدأ الأساسي لإنتاج كربونات الكالسيوم المنشطة. يتحول الحشو المُعالَج بهذه الطريقة من محب للماء إلى محب للدهون، ويتمتع بتقارب جيد مع المواد العضوية كالراتنج، مما يُحسّن خصائص استخدام المنتج المختلفة.

تطبيق كربونات الكالسيوم المغلفة

لكربونات الكالسيوم المطلية تطبيقات واسعة. يمكن استخدامها في إضافات الأغذية، والطلاءات، وحشوات المطاط، والبلاستيك، ومستحضرات التجميل، والأدوية، والبناء، وحماية البيئة، وغيرها من المجالات. التفاصيل كما يلي:

تلوين

يمكن استخدام كربونات الكالسيوم المطلية كحشوة للوحات، مما يزيد من متانة اللوحات ومتانتها، كما يُحسّن من قدرتها على إخفاء البقع ومقاومتها لها.

إضافات غذائية

يزيد من صلابة الطعام وثباته ومنع ترسبه. كما يُستخدم لضبط حموضة الطعام وتحسين مذاقه.

حشو المطاط

عند استخدامه كحشو مطاطي، فإنه يمكن أن يزيد من صلابة المطاط ومقاومته للتآكل، فضلاً عن تحسين خصائص الشد الخاصة به.

البلاستيك

يمكن استخدام كربونات الكالسيوم المطلية كحشو في البلاستيك، مما يُحسّن صلابته ومتانته ومقاومته للحرارة، كما يُقلل من تكلفة المنتجات البلاستيكية.

مستحضرات التجميل

إضافة كربونات الكالسيوم المطلية تجعل مستحضرات التجميل أكثر نعومةً ونعومةً وسهولةً في الاستخدام. كما تزيد من تماسكها وتُقلل من دهنيتها.

الأدوية

في المجال الدوائي، يُستخدم كربونات الكالسيوم المغلفة كحشو ومثبت، مما يُحسّن ثبات الأدوية وذوبانها. كما يُستخدم لعلاج أمراض مثل هشاشة العظام وفرط الحموضة.

بناء

يمكن استخدام كربونات الكالسيوم المطلية كمادة مالئة ومعززة في مواد البناء. فهي تُحسّن صلابة مواد البناء ومقاومتها للماء ومتانتها. كما يمكن استخدامها في صناعة الزيوت والطين والأسمنت.

حماية البيئة

يمكن استخدام كربونات الكالسيوم المعدلة لمعالجة التربة الحمضية والأمطار الحمضية. فهي تُعادل الحموضة في التربة والمياه، مما يرفع درجة حموضة التربة والمياه.

معدِّل سطح كربونات الكالسيوم الشائع

في الوقت الحاضر، تشتمل المعدلات العضوية المستخدمة بشكل شائع لكربونات الكالسيوم بشكل أساسي على المواد الخافضة للتوتر السطحي، وعوامل الاقتران، ومعدلات البوليمر، وما إلى ذلك.

عامل نشط على السطح

المادة الفعالة سطحيًا هي جزيء ذو بنية تجمع بين مجموعات وظيفية محبة للماء وأخرى محبة للدهون. ويمكنها أن تعمل كجسر لدمج المسحوق غير العضوي والمصفوفة العضوية بفعالية.

تشتمل العوامل النشطة المستخدمة حاليًا لتعديل سطح كربونات الكالسيوم على حمض الستياريك، وإسترات الفوسفات، وأملاح الأمونيوم الرباعية.

عامل اقتران

عامل الاقتران هو مادة تحتوي على هياكل قطبية وغير قطبية. يمكن للمجموعات القطبية المحبة للماء والجينات غير القطبية الكارهة للماء في طرفي جزيء عامل الاقتران أن تتشابك فيزيائيًا أو تتفاعل كيميائيًا مع المسحوق غير العضوي ومصفوفة البوليمر على التوالي، مما يسمح بدمجهما بشكل مستقر.

تشتمل عوامل الربط المستخدمة بشكل شائع حاليًا على عوامل ربط السيلان، وعوامل ربط التيتانات، وعوامل الربط المركبة، وما إلى ذلك.

معدِّل البوليمر

يشير تعديل سطح البوليمر إلى تكوين طبقة بوليمرية ذات بنية مركزية وقشرية على سطح جسيمات كربونات الكالسيوم. بهذه الطريقة، يُمكن امتصاص البوليمر بشكل مباشر على سطح كربونات الكالسيوم، مُشكلاً طبقة امتصاص فعّالة، تُقلل من تكتل جسيمات كربونات الكالسيوم وتُحسّن التشتت. تشمل البوليمرات الشائعة الاستخدام بشكل رئيسي الأوليغومرات والبوليمرات والبوليمرات القابلة للذوبان في الماء.

آلة طلاء كربونات الكالسيوم الشائعة

آلة طلاء طاحونة الدوامة

تعتمد آلة طلاء طاحونة الدوامة على مروحة دوارة عالية السرعة وتدفق هواء لخلط وطحن المواد في حجرة الطحن، وتُحسّن السطح بإضافة مواد إضافية مثل عامل الطلاء. يتجاوز معدل طلاء هذه الآلة عادةً 98%، وقد يصل بعضها إلى 99%.

آلة طلاء بثلاث أسطوانات

تُعد آلة الطلاء ثلاثية الأسطوانات من أكثر معدات الطلاء شيوعًا. تُحقق هذه الآلة تعديلًا لسطح المسحوق بشكل رئيسي عن طريق تغيير الدوامة الداخلية بواسطة ثلاثة دوارات دوارة. تتميز هذه الآلة بقدرتها على العمل بشكل مستمر وبإنتاجية عالية، مما يجعلها مناسبة للإنتاج الصناعي بمختلف الأحجام. يصل معدل طلاء هذه الآلة عادةً إلى أكثر من 95%.

آلة طلاء الخلط عالية السرعة

تتميز آلة خلط الطلاء عالية السرعة بهيكل عمودي، يتميز ببساطته وصغر حجمه واستهلاكه المنخفض للطاقة. بفضل قوة الطرد المركزي، تُمكّن الشفرات الدوارة عالية السرعة من خلط كربونات الكالسيوم والمُعدِّل المضاف بشكل كامل.

اختيار المعدلات وآلات الطلاء المناسبة لإعطاء مسحوق كربونات الكالسيوم المزيد من الخصائص وتوسيع أسواق التطبيقات بشكل أكبر.