Абразивные свойства герметика

Карбонатный наполнитель.Определение

На абразивные свойства герметика влияет карбонат кальция, наполнитель, имеющий различную природу происхождения.
К карбонатным наполнителям относятся минеральные порошки, полученные путём сухого или мокрого измельчения мела, мрамора, известняка или доломита, породообразующим минералом которых является кальцит.

Виды карбонатных наполнителей

Кальцит – разновидность карбоната кальция CaCO3, один из наиболее распространенных минералов в земной коре.
Раковины мельчайших микроорганизмов, состоящих из карбоната кальция, оседая на дно древних океанов и морей, сформировали осадочные горные породы: известняк, мел, ракушечник. В результате движения пластов земной коры толща осадочные пород могла оказаться в глубинных слоях литосферы, где под влиянием высоких температур и давления происходили превращения с образованием мрамора.

• 

  Микрофотография мела, увеличение х5000

• 

  Микрофотография образца мрамора после сухого измельчения, увеличение х1000

• 

  Микрофотография молотого мрамора

Природный мел - слабосцементированная мягкая однородная карбонатная горная порода, практически полностью состоящая из остатков микроорганизмов – кокколит, обладающий высокой природной дисперсностью (диаметр частиц менее 10 мкм) и чистотой СаСО3 98-99%.
Некарбонатная часть (нерастворимый в HCl остаток) в меле на 96-98% состоит из мягких глинистых минералов. Суммарное содержание примесей (кварца и ортоклаза) в меле – менее 0,05%, что позволяет использовать его в производстве высококачественных карбонатных наполнителей для широкого спектра композиционных материалов без предварительной стадии обогащения.
Белизна природного мела составляет не более 85%, что является результатом аморфности структуры и присутствия в нём глинистых минералов.

Мрамор – метаморфическая горная порода, состоящая преимущественно из перекристаллизованного кальцита CaCO3.В результате кристаллической структуры мрамор обладает большей плотностью, твердостью и абразивностью по сравнению с природным мелом.
В мраморе примеси в основном состоят из кравца и силикатов.
Белизна мрамора 90-95%, что в первую очередь является следствием кристалличности структуры.

Свойства карбонатных наполнителей, влияющие на абразивность герметиков

Твёрдость наполнителя отвечает за абразивный износ оборудования.
Чем выше абразивность наполнителя, тем большее воздействие готовый продукт оказывает на работу экструзионного оборудования. Идет больший износ уплотняющих прокладок, штоков.
Для сравнения:
Твердость природного мела 1–1,5, мрамора 3–5
Твердость минералов некарбонатной части мела 1 –1,5, мрамора 6 –7

Шкала твёрдости минералов (по Моосу)

Материал	Показатель твёрдости	Характеристика твёрдости
Тальк, мел	1	Легко чертится ногтем
Каменная соль, гипс	2	Чертится ногтем
Известковый шпат(Кальцит)	3	Легко чертится стальным ножом
Плавиковый шпат	4	Чертится стальным ножом при небольшом нажиме
Апатит	5	Чертится стальным ножом при большом нажиме. Стекло не чертит
Ортоклаз	6	Слегка царапает стекло
Кварц Топаз	7 8	Легко чертят стекло
Кварц Алмаз	9 10	Стальным ножом не чертятся

Сыпучесть наполнителя оказывает определённое влияние на ритмичную работу технологического оборудования, стабильность массы получаемого композита, точность дозировки наполнителя, на качественные характеристики готового материала (внешний вид, прочность и др.).
Сыпучесть карбонатного наполнителя зависит от насыпной массы, гранулометрического состава, формы частиц, поверхности частиц, влажности, угла естественного откоса.
Природный мел в результате органогенного происхождения имеет более развитую поверхность частиц, их форма округлая и, как следствие, он обладает большей силой адгезии, меньшей сыпучестью по сравнению с мрамором, кристаллы которого очень разнообразны, но чаще имеют скаленоэдрическую или ромбоэдрическую форму.
При переходе работы с мрамора на высоконаполненные мелом формулы часто возникает проблема зависания смеси в бункерах, что связано с изменением её сыпучести и угла самоссыпания.

Марка	Природный мел	мрамор
Описание	Природный тонко дисперсионный мел с поверхностной обработкой стеариновой кислотой	Тонко измельченный мрамор с поверхностной обработкой
Химический состав
CaCO3+MgCO3	≥ 98,4 %	≥ 98,5%
Нерастворимый в HCl остаток	≤ 1,0 %	≤ 0,2%
Fe2O3	≤ 0,1%	≤ 0,05 %
Технологические показатели
Верхняя граница (d99), мкм	≤ 9	≤ 16
Средний размер частиц (d50), мкм	≤ 2,1	≤ 3,0
Влажность, %	≤ 0,30	≤ 0,30
Степень гидрофобности, %	≥ 97	≥ 97

Преимущества использования карбонатных наполнителей на основе природного мела в полимерных материалах

• Высокая наполняемость композиции при сохранении высоких показателей качества готовой продукции;
• Высокая устойчивость к ультрафиолету, как результат большей адсорбционной способности поверхности меловых частиц к красящим пигментам; как следствие- устойчивый цвет и дополнительная защита для плёнки;
• Увеличение ударной прочности и прочности на изгиб полимерных материалов;
• Меньший износ оборудования, как результат отсутствия абразивных свойств мела.
  

По данным технологов, срок службы шнеков, фильер и калибраторов увеличивается в 1,5-2 раза.

Преимущества использования карбонатных наполнителей на основе мрамора в полимерных материалах

• Высокое лучепреломление, как следствие – экономия диоксида титана в высоконаполненных системах.

Примеры износа оборудования, связанные с применением мрамора в качестве карбонатного наполнителя

• 
• 
• 

Вклад участника:

Шиповская Наталья