ویژگی‌های کربنات کلسیم به عنوان پرکننده فیلم پلاستیکی چیست؟ چه تأثیراتی بر عملکرد فیلم‌های نازک دارد؟ چگونه آن را روی فیلم پلاستیکی اعمال کنیم؟
کربنات کلسیم به دلیل قیمت پایین، رنگ سفید و عملکرد جامع خوب، به یک پرکننده معدنی پرکاربرد در فیلم‌های پلاستیکی تبدیل شده است. استفاده از کربنات کلسیم به عنوان مستربچ پرکننده برای تولید فیلم‌های پلاستیکی مزایایی از جمله ساده‌سازی فرآیند، بهبود اثر اختلاط، افزایش راندمان تولید و کاهش انتشار گرد و غبار را دارد.
۱. ویژگی‌های کربنات کلسیم پرکننده فیلم پلاستیکی
کربنات کلسیم به عنوان پرکننده مواد پلیمری می‌تواند پایداری ابعادی، سختی، مقاومت حرارتی مواد را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش دهد. اما همچنین چگالی آن را افزایش می‌دهد و در صورت استفاده نادرست، می‌تواند منجر به کاهش خواص مکانیکی مانند استحکام مواد، مقاومت در برابر ضربه، چقرمگی و براقیت شود.
پودر کربنات کلسیم، به عنوان پرکننده برای مواد لایه نازک، یک ترکیب معدنی آبدوست با گروه‌های هیدروکسیل آبدوست روی سطح خود است که خاصیت قلیایی قوی از خود نشان می‌دهد. خواص آبدوستی و روغن‌گریزی کربنات کلسیم منجر به میل ترکیبی ضعیف با پلیمرهای آلی، تجمع آسان، پراکندگی ناهموار در پلیمر و نقص در سطح مشترک بین دو ماده می‌شود که منجر به نتایج ضعیف در کاربرد مستقیم می‌شود. با افزایش مقدار پرکننده، این معایب آشکارتر می‌شوند، مانند پرکننده بیش از حد که حتی ممکن است محصول را غیرقابل استفاده کند. بنابراین، باید کربنات کلسیم را اصلاح کنیم.
۲. تأثیر کربنات کلسیم بر خواص لایه‌های نازک
(1) از نظر خواص مکانیکی
استفاده از کربنات کلسیم سنگین فوق ریز برای اصلاح LLDPE/mPE. نتایج نشان داد که افزودن 5% کربنات کلسیم، استحکام ضربه دارت فیلم را 13.2%، ازدیاد طول در نقطه پارگی را حدود 5% و استحکام کششی را کمی افزایش می‌دهد.
(2) از نظر عملکرد حرارتی
پس از افزودن پرکننده‌ها، به دلیل پایداری حرارتی خوب کربنات کلسیم، می‌توان ضریب انبساط حرارتی و میزان انقباض محصول را کاهش داد و با افزایش پرکننده‌ها، پایداری حرارتی محصول افزایش می‌یابد.
(3) سایر عملکردها
فیلم ضد مه پلی اتیلن (LDPE، LLDPE) اصلاح شده با موادی مانند کربنات کلسیم و پودر تالک، مدت زمان ماندگاری طولانی‌تری دارد. مخلوط کردن اولیه با عوامل ضد مه می‌تواند عملکرد ضد مه فیلم را بهبود بخشد. در مقایسه با فیلم خام، توانایی فیلم پلی اتیلن اصلاح شده با کربنات کلسیم در جلوگیری از اشعه مادون قرمز و فرابنفش تا حدودی بهبود یافته است. افزودن فیلم کربنات کلسیم همچنین می‌تواند تخریب فیلم را افزایش داده و نقش مثبتی در حفاظت از محیط زیست ایفا کند.
علاوه بر این، افزودن کربنات کلسیم می‌تواند نفوذپذیری رطوبت، تازگی و قابلیت تنفس فیلم پلی‌اتیلن را نیز بهبود بخشد.
۳. کاربرد کربنات کلسیم در لایه‌های نازک
بسیاری از پلیمرهای با مقاومت بالا می‌توانند برای ساخت فیلم‌ها استفاده شوند که طیف وسیعی از کاربردها را دارند، عمدتاً به عنوان مواد بسته‌بندی، فیلم‌های محافظ کشاورزی، فیلم‌های مالچ‌پاشی و غیره.
(1) کاربرد کربنات کلسیم در پلی اتیلن فیلم
اثر تشکیل فیلم پلی‌اتیلن خوب است و خواص فیلم‌های ساخته شده از انواع مختلف آن متفاوت است. فیلم‌های پلی‌اتیلن با کربنات کلسیم افزوده، عملکرد را در بسیاری از جنبه‌ها بهبود بخشیده‌اند، مانند بهبود خواص مکانیکی فیلم، پایداری حرارتی محصول، عملکرد ضد مه فیلم و افزایش تخریب فیلم که می‌تواند نقش مثبتی در حفاظت از محیط زیست داشته باشد. علاوه بر این، افزودن کربنات کلسیم می‌تواند نفوذپذیری رطوبت، حفظ تازگی و قابلیت تنفس فیلم پلی‌اتیلن را بهبود بخشد. گزارش شده است که فیلم پلی‌اتیلن با کربنات کلسیم افزوده در حال حاضر پرکاربردترین و بیشترین مقدار فیلم بسته‌بندی پلاستیکی است که بیش از 40 درصد از مصرف فیلم بسته‌بندی پلاستیکی را تشکیل می‌دهد.
(2) کاربرد کربنات کلسیم در فیلم پلی پروپیلن
فیلم‌های نازک ساخته شده از مواد پلی‌پروپیلن عملکرد خوبی دارند. به جز مقدار کمی از فیلم‌های پلی‌پروپیلن که با قالب‌گیری دمشی دمیده می‌شوند، اکثر فیلم‌ها با استفاده از فناوری کشش دو محوره، به شدت جهت‌گیری می‌شوند. فیلم پلی‌پروپیلن دو محوره به دلیل غیرسمی بودن و استحکام مکانیکی عالی، به طور گسترده در چاپ، کامپوزیت، نوار چسب و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، کربنات کلسیم را می‌توان در غشاهای میکرومتخلخل پلی‌پروپیلن تهیه شده با روش جداسازی فاز القایی حرارتی نیز استفاده کرد. به دلیل خواص عالی خود پلی‌پروپیلن، غشاهای میکرومتخلخل تهیه شده با استفاده از آن، هم توانایی جداسازی کارآمد غشاهای کاربردی و هم خواص مکانیکی عالی فیلم‌های پلاستیکی را دارند و می‌توانند به طور گسترده در صنعت، پزشکی، انرژی، نظامی و زندگی روزمره مورد استفاده قرار گیرند.
(3) کاربرد در پلی وینیل کلراید و انواع فیلم‌های مرتبط با آن
کربنات کلسیم می‌تواند برای فیلم پلی‌وینیل کلراید استفاده شود و هنگامی که دوز آن در محدوده مشخص شده افزایش یابد، می‌تواند استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست فیلم را بهبود بخشد. کربنات کلسیم همچنین می‌تواند برای فیلم‌های پلی‌وینیلیدن کلراید استفاده شود. افزودن کربنات کلسیم نه تنها می‌تواند خواص سدکنندگی فیلم را تنظیم کند، بلکه عملکرد پردازش و خواص مکانیکی فیلم را نیز بهبود می‌بخشد. کربنات کلسیم همچنین می‌تواند برای غشاهای پلی‌وینیلیدن فلوراید استفاده شود. غشاهای پلی‌وینیلیدن فلوراید تهیه شده با روش جداسازی فاز القایی حرارتی می‌توانند با تغییر محتوا و اندازه ذرات کربنات کلسیم به هدف کنترل مورفولوژی و ساختار غشاهای متخلخل دست یابند. با پردازش، تخلخل غشا می‌تواند افزایش یابد و در عین حال شار آب و میزان احتباس غشا را نیز بهبود بخشد.
تهیه لایه نازک کربنات کلسیم
به دلیل سازگاری ضعیف بین کربنات کلسیم و پلیمرها، در صورت افزودن مستقیم، پخش یکنواخت پرکننده دشوار است و در نتیجه مشکلاتی در پردازش سیستم پرکننده، عملکرد ضعیف محصول و دوز محدود پرکننده ایجاد می‌شود. برای رفع این مشکلات، کربنات کلسیم معمولاً تحت عملیات سطحی قرار می‌گیرد. سطح کربنات کلسیم که با عوامل اتصال‌دهنده مانند سیلان، تیتانات یا آلومینات عملیات سطحی می‌شود، اغلب از طریق جذب سطحی، درهم‌تنیدگی فیزیکی، نیروهای واندروالس و سایر اشکال با رزین پایه ترکیب می‌شود. در مقایسه با کربنات کلسیم اصلاح نشده، کربنات کلسیم اصلاح‌شده به طور یکنواخت‌تری در رزین پخش می‌شود و عملکرد غشایی بهتری دارد.
