Tác dụng của Bột đá CaCO3 trong gia công chất dẻo

Chất độn trong sản xuất chất dẻo

Chất độn giúp các nhà sản xuất giảm chi phí và nhiều khi cũng giúp nâng cao tính năng của sản phẩm. Chất độn trong sản xuất chất dẻo thường là các khoáng vật không tan, chúng làm tăng thể tích của polyme. Chúng đóng nhiều vai trò trong các hệ thống polyme và có thể được xếp hạng rộng như các chất độn gia cường hoặc chất độn không gia cường.

Các vật liệu độn đắt tiền như sợi thủy tinh, sợi và ống nano cacbon nhìn chung không được sử dụng trong ngành sản xuất polyme. Các chất độn khoáng chất như bột talc chủ yếu được bổ sung để tăng độ cứng và cải thiện các tính chất của polyme. Tuy bột talc rẻ hơn polyme nhưng việc bổ sung bột talc không phải lúc nào cũng sẽ giúp giảm giá thành của polyme.

Trong số các chất độn thì canxi cacbonat CaCO3 là một trong những chất độn được sử dụng rộng rãi nhất, đặc biệt là trong sản xuất chất dẻo và cao su.

Trong khi đó, vai trò chủ yếu của canxi cacbonat CaCO3 là giảm chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm, nhưng đôi khi cũng được sử dụng để cải thiện tính năng (trong các dụng cụ điện, khi tiến hành đúc trơn, hoàn thiện mờ,…).

Khi sử dụng chất độn ở hàm lượng cao (trong những sản phẩm mà mục đích chính là giảm chi phí), các tính chất vật lý then chốt của sản phẩm như độ bền căng, độ bền va đập, ứng suất vòng,… sẽ bị ảnh hưởng bất lợi. Vì vậy, khi sử dụng canxi cacbonat CaCO3 làm chất độn, người ta phải cân đối giữa mục đích giảm chi phí và yêu cầu về chất lượng đối với ứng dụng liên quan. Điều này đặc biệt đúng đối với các ứng dụng của PVC, khi mà canxi cacbonat CaCO3 thường được sử dụng ở mức tối đa.

Khai thác và sản xuất canxi cacbonat

Đại đa số canxi cacbonat CaCO3 được sử dụng trong công nghiệp là được khai thác từ các mỏ đá. Canxi cacbonat CaCO3 tinh khiết (ví dụ để sử dụng trong ngành thực phẩm hoặc dược phẩm) có thể được sản xuất từ những nguồn sạch (thường là đá cẩm thạch). Khoáng vật đã khai thác được nghiền thành bột mịn và được phân loại theo cỡ hạt (canxi cacbonat nghiền - GCC). Độ tinh khiết của canxi cacbonat CaCO3 phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của mỏ đá. Các sản phẩm siêu tinh khiết được gọi là canxi cacbonat nghiền mịn (FGCC).

Người ta cũng có thể sản xuất canxi cacbonat CaCO3 bằng cách nung canxi cacbonat thô để thu được canxi oxit CaO, sau đó bổ sung nước để tạo thành canxi hydroxit CaOH (sữa vôi). Các hạt không tan có thể được tách ra, thu được sữa vôi cacbonat hóa bằng CO2. CO2 sẽ kết tủa canxi cacbonat mong muốn từ sữa vôi, sau đó canxi cacbonat được lọc, sấy và nghiền thành bột. Sản phẩm này được gọi là canxi cacbonat kết tủa (PCC). PCC thường đắt hơn GCC có cỡ hạt tương đương.

Cả PCC và GCC đều sẵn có ở các dạng bọc phủ (hoạt hóa) và được sử dụng phổ biến làm chất độn trong ngành sản xuất các sản phẩm chất dẻo.

Ứng dụng trong các polyme khác

Trong tất cả các loại polyme khác (trừ nhựa lỏng như polyeste), canxi cacbonat CaCO3 phải được liên kết vào nền polyme bằng cách nấu chảy. Khác với nhựa PVC là dạng bột, các chất dẻo quan trọng khác đều có thể được cung cấp ở dạng hạt. Thiết bị phối trộn phải phối trộn chất độn theo các tỷ lệ cố định và liên kết nó vào nền polyme bằng cách nấu chảy. Ngày nay, các máy trộn liên tục kiểu Buss Ko và Farrell đã thay thế cho các máy trộn theo mẻ kiểu Banbury. Các phương pháp phối trộn hiện đại thường sử dụng máy đùn ép hai vít quay với các vít có thể thay đổi lẫn cho nhau.

Ngoài những ứng dụng nêu trên, canxi cacbonat CaCO3 còn được sử dụng nhiều làm chất độn trong các tấm mà màng mỏng, trong vải bọc phủ PVC, trong các polyolefin,…