Processus de production optimisé de carbonate de calcium composé pour les applications plastiques

Introduction

L’industrie plastique fait de plus en plus appel à des remplisseurs fonctionnels pour améliorer les propriétés des matériaux, réduire les coûts et renforcer la durabilité. Parmi ces remplisseurs, le carbonate de calcium composé (CaCO₃) se distingue par sa polyvalence, sa disponibilité et son rapport qualité-prix. Cependant, l’efficacité du carbonate de calcium dans les plastiques est fortement influencée par la distribution de sa taille de particule, son traitement de surface et sa dispersion au sein de la matrice polymère. Cet article étudie le processus de production optimisé pour ce carbonate de calcium composé de haute performance, adapté aux applications plastiques, en mettant en évidence les étapes clés allant du choix des matières premières à la modification de la surface et à l’intégration finale du produit final.

Sélection des matières premières et traitement préalable

Le voyage commence par le choix de calcaire ou de marbre de haute pureté, dont la teneur en CaCO₃ dépasse généralement 98 %. La phase initiale de broyage réduit les gros blocs extraits des carrières à de tailles maniables. Pour ce faire, des broyeurs primaires robustes, tels que les broyeurs à mâchoires, sont utilisés pour atteindre une taille de particule inférieure à 50 mm.

Le broyage secondaire ultérieur est crucial pour préparer la matière première au broyage fin.Moulin àHammerCet agencement est d’une efficacité exceptionnelle : il peut traiter des matériaux d’une taille allant de 0 à 40 mm et fournir un produit fini de 0 à 3 mm. Ce matériau pré-moulu constitue un aliment idéal pour les processus de moulage fin et ultrafin ultérieurs, ce qui assure une efficacité optimale et réduit l’usure des équipements de moulage plus précis.

Le cœur du processus : le broyage fin et ultrafin

Cette étape est de la plus grande importance, car la taille et la distribution finales des particules affectent directement les propriétés mécaniques du matériau composite, son fini de surface ainsi que ses caractéristiques optiques. Pour les plastiques, une finesse cible se situant entre 400 mailles (38 μm) et 2500 mailles (5 μm) est généralement souhaitable.

Pour les applications générales de matériau de remplissage (600–45 μm)

Lorsque l’application exige un équilibre entre le coût et les performances, comme c’est le cas pour de nombreux profilés en PVC rigide ou des films en polyoléfines,Moulin à trapèze de la série MTWC’est un choix exceptionnel. Son design avancé, caractérisé par un canal d’air en arc optimisé et une transmission par engrenages coniques intégrés, assure une haute efficacité de broyage avec un faible consommation d’énergie. Avec une gamme de sortie allant de 30 à 325 mailles (600 à 45 μm) et des capacités comprises entre 3 et 45 tonnes par heure, il offre une grande flexibilité pour les lignes de production à grande échelle. La conception de sa lame de pelle anti-usure réduit considérablement les coûts d’entretien, le rendant ainsi une solution très économique pour la production de carbonate de calcium pulvérisé de haute qualité (GCC).

Pour les applications à haute performance et les applications de masterbatch (45-5 μm)

Pour les applications exigeantes où les particules ultramicroscopiques sont cruciales – telles que les mélanges de base à haute résistance, les films minces nécessitant une clarté exceptionnelle, ou les plastiques industriels pour lesquels une dispersion de haute qualité est impérative –Moulin ultrafin SCMC’est la référence du secteur. Cette usine se distingue par la production de poudres d’une finesse de 325 à 2500 mesh (45 à 5 μm, D97). Ses avantages technologiques sont révolutionnaires :

• Élevée efficacité et économie d’énergie :Il dispose d’une capacité deux fois supérieure à celle d’un moulin à jet, tout en réduisant la consommation d’énergie de 30 %. Un système de contrôle intelligent fournit une information automatique sur la finesse du produit.
• Classification de haute précision :Un classeur à turbine verticale assure une réduction précise de la taille des particules, élimine la contamination par les poussières grossières et fournit un produit d’une uniformité exceptionnelle.
• Conception durable :Les rouleaux et les anneaux de broyage spécialement durcis offrent une durée de vie plusieurs fois supérieure à celle des pièces conventionnelles. Le système innovant de vis sans roulement, situé dans la chambre de broyage, garantit un fonctionnement stable.

Avec des modèles tels que le SCM1250, qui offre une capacité de traitement de 2,5 à 14 tonnes par heure, et le SCM1680, capable de gérer jusqu’à 25 tonnes par heure, il est possible de passer sans heurt d’un projet pilote à une production industrielle de grande envergure, tout en maintenant des niveaux de bruit faibles (≤75 dB) et des normes environnementales élevées.

Modification de la surface : La clé de la compatibilité

La simple mélange n’est pas suffisante. Les particules de CaCO₃ non modifiées ont une nature hydrophile, qui est incompatibile avec les matrices polymères hydrophobes. Cela entraîne une mauvaise dispersion, une agglomération, et donc des propriétés mécaniques affaiblies. Par conséquent, la modification de la surface est une étape indispensable pour produire du carbonate de calcium « composé ».

Le processus consiste généralement à mélanger la poudre sèche de CaCO₃ avec des agents de traitement de surface (par exemple, l’acide stéarique ou des agents de couplage à base de titanate) dans un mélangeur à haute vitesse ou une machine spécialisée. Sous des températures contrôlées et des forces de cisaillement intenses, ces agents recouvrent chaque particule, transformant sa surface d’hydrophile en organophile. Cela améliore considérablement l’adhésion à l’interface entre le remplisseur et le polymère, ce qui se traduit par…

• Amélioration de la dispersion et réduction de la viscosité de la masse polymère en fusion.
• Amélioration de la résistance à l’impact, du module de traction et des propriétés de flexibilité du composite.
• Des taux d’ajout de remplissants plus élevés sans compromettre la qualité du matériau.

Contrôle de la qualité et intégration dans les matériaux plastiques

Un contrôle de qualité strict est maintenu tout au long du processus. Les paramètres clés testés incluent la distribution des tailles de particules (par diffraction laser), la superficie spécifique (méthode BET), la valeur d’absorption d’huile et le degré d’activation de la surface.

Le composé final, le carbonate de calcium, est alors prêt pour son intégration. Il peut être directement mélangé en vrac sec avec des granules polymères pour la fabrication par extrusion ou moulage par injection, ou encore, plus fréquemment, pré-mélangé pour former une « masterbatch », une mixture très concentrée de matières remplaçantes et de polymères, qui sera ensuite diluée dans le produit final lors du processus de fabrication. Cette approche permet une dispersion plus homogène et simplifie la manipulation pour les fabricants de plastiques.

Conclusion

La production de carbonate de calcium composé de haute qualité pour l’industrie plastique est un processus complexe et multi-étapes. Elle commence par une sélection minutieuse des matières premières et un broyage préliminaire efficace, suivies d’un broyage de précision utilisant des moulinnes avancées telles que la série MTW pour les agents de remplissage généralisés, ou la moulinne ultrafine SCM pour les applications haut de gamme. L’étape clé de modification de la surface transforme la poudre inorganique en un agent de remplissage organophile, libérant ainsi tout son potentiel au sein de la matrice polymérique. En optimisant chaque étape de ce processus, les fabricants peuvent fournir un agent de remplissage qui non seulement réduit les coûts des matériaux, mais améliore également de manière significative les performances, la durabilité et la qualité des produits plastiques finaux.