کربنات کلسیم یکی از مواد معدنی موجود در پوسته زمین است که با فرمول شیمیایی CaCO3 در طبیعت یافت می‌شود. علاوه بر آن، کربنات کلسیم را می‌توان به طور مصنوعی و از ترکیب چند ماده در آزمایشگاه تولید کرد.
دامنه استفاده از این ماده معدنی بسیار گسترده بوده و در صنایع مختلف مانند داروسازی، رنگسازی، تولید پلاستیک و پلیمر و غیره کاربرد بسیاری دارد
گرانول کربنات کلسیم شکلی از این ماده است که در صنعت پلیمر و پلاستیک، برای تولید محصولات متنوع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در ادامه ضمن معرفی این ماده معدنی و همچنین گرانول، با روش تولید گرانول کربنات کلسیم آشنا شده و کاربردهای آن در صنایع بررسی می‌شود.
کربنات کلسیم چیست؟
از ترکیب سه عنصر مهم اکسیژن، کربن و کلسیم، ماده‌ای به نام کربنات کلسیم تولید می‌شود. این ماده اغلب نقش پرکنندگی را در صنایع به عهده دارد. بدین صورت که به مواد دیگر اضافه می‌شود تا خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها مانند بالابردن مقاومت مکانیکی، افزایش و کاهش غلظت مواد، تغییر در وزن ماده، شکل‌پذیری مواد، افزایش خاصیت چکش‌خواری آن‌ها و غیره را تقویت نماید.
کربنات کلسیم به دو نوع مستربچ و پودری موجود است که نوع پودری آن رواج بیشتری دارد. این ماده اغلب سفید رنگ بوده و بوی خاصی ندارد. برای تجزیه کربنات کلسیم، آن را حرارت می‌دهند تا کربن دی اکسید موجود در آن به صورت گاز خارج شود و کلسیم‌ها رسوب می‌کنند. در ادامه نیز طرز تهیه گرانول کربنات کلسیم نیز بررسی می‌شود.
گرانول چیست؟
برخلاف نظر عموم، گرانول نوع خاصی از پلیمر نیست. در واقع گرانول شکلی از پلیمر که در آن پلیمرها به جای حالت پودری به شکل دانه دانه در می‌آیند و در موارد مختلفی کاربرد دارند.
از مهم‌ترین دلایل تولید گرانول، سهولت در استفاده از آن به جای پودر است. پودر‌ها به راحتی در هوا پراکنده شده و میزان زیادی از آن در مدت کوتاهی به هدر می‌شود.
همچنین موجب آلودگی محیط و بیماری‌های تنفسی در کاربر نیز می‌شوند. این مشکلات در استفاده از گرانول وجود ندارد. اغلب سیستم‌های دستگاه‌های شکل‌دهی پلیمر به نوعی طراحی شده‌اند که بهتر است مواد اولیه به شکل گرانول به آن‌ها اضافه شود. گرانول‌ها ابتدا ذوب شده و سپس شکل داده می‌شوند.
برای تولید گرانول‌ها گاه از مواد اولیه دست اول استفاده شده و گاه نیز مواد بازیافتی برای تولید آن‌ها به کار گرفته می‌شوند.
روش تولید گرانول کربنات کلسیم
به طور کلی به دانه‌های ریزی که از کربنات کلسیم تولید می‌شوند، گرانول کربنات کلسیم گفته می‌شود. این ماده برای کاهش هزینه‌های اولیه و تقویت خواص ویژه در حین تولید مواد پلاستیکی کاربرد دارد. به این نوع گرانول‌ها مستربچ کربنات کلسیم و یا پرکننده نیز گفته می‌شود.
استفاده از گرانول مزیت‌های زیادی نیز دارد. از مهم‌ترین این مزایا می‌توان به راحتی در حمل و نقل، قابلیت فرآیندپذیری آسان گرانول کربنات کلسیم به نسبت نوع پودری آن و کاهش هزینه‌های مواد اولیه به علت کاهش هدر رفت در استفاده از گرانول کربنات کلسیم، اشاره نمود.
همین موارد موجب شده است تا اغلب تولیدکنندگان پلیمر و پلاستیک، از گرانول کربنات کلسیم به عنوان مواد اولیه استفاده کنند.
روش تولید گرانول کربنات کلسیم نیز آسان بوده و پیچیدگی خاصی ندارد. اغلب تولید گرانول کربنات کلسیم به روش رشته‌ای صورت می‌گیرد.
ساخت ماشین‌آلات و دستگاه‌های این روش ساده‌تر است. در ابتدای امر این نوع گرانول با دیگر مواد اولیه خشک ترکیب می‌شود.
این مواد خشک به وسیله دستگاهی به نام اکسترودر ذوب شده و از صافی‌های فلزی عبور داده می‌شوند. در اغلب موارد دستگاه اکسترودری که برای تولید گرانول کلسیم کربنات استفاده می‌شود، از نوع دومارپیچ موازی است.
بعد از عبور از صافی می‌توان مواد را با پلی اتیلن و پلی پروپیلن ترکیب کرده و گرانول کربنات کلسیم را تولید نمود. در واقع پلی اتیلن و پلی پروپیلن، پایه تولید مواد پلیمری هستند.
مزایای استفاده از گرانول کربنات کلسیم
این نوع گرانول موجب کاهش قیمت و افزایش وزن پلیمر می‌شود. میزان کلسیم کربنات که در تولید گرانول کربنات کلسیم مورد استفاده قرار می‌گیرد، به کاربرد گرانول بستگی دارد و بین ۵ تا ۶۰ درصد مواد اولیه، قابلیت تغییر دارد. گرانول کربنات کلسیم به عنوان پرکاربردترین پرکننده پلیمری در صنایع شناخته شده و برای تولید انواع پلیمر نرم و سخت کاربرد دارد و برای تولید محصولات پلاستیکی روزمرهف بهترین فیلر به حساب می‌آید.
همچنین طرز تهیه گرانول کربنات کلسیم نیز ساده بوده و از دستگاه‌های پیچیده‌ای برای تولید آن استفاده نمی‌شود. درصدهای مختلفی از این نوع گرانول برای تولید نایلون و نایلکس، پلاستیک، سلفون، انواع رزین و غیره کاربرد دارد. گرانول کربنات کلسیم می‌تواند با کاهش هزینه تولید، بر استحکام و بافت سطحی پلیمر اضافه کرده و قابلیت چاپ را بر روی آن‌ها بهبود بخشد. از مهم‌ترین مزایای دیگر تولید کربنات کلسیم می‌توان به موارد زیر اشاره نمود؛
- موجب افزایش استحکام و مقاومت فشاری و کششی در پلیمر تولید شده، می‌شود.
- از چسبندگی لایه‌ها جلوگیری کرده و خاصیت آنتی بلاکینگ دارد.
- خواص مکانیکی و ظاهری در استفاده از گرانول کربنات کلسیم، بهبود بخشیده می‌شود.
- قابلیت چاپ‌پذیری را پلیمر و پلاستیک‌ها تقویت می‌کند.
کلام آخر
گرانول یا مستربچ کربنات کلسیم، نوعی از کربنات کلسیم بوده که کاربردهای فراوانی دارد و به عنوان مهم‌ترین نوع فیلر و پرکننده شناخته می‌شود.
کیفیت این نوع گرانول‌ها به مواردی همچون رعایت بهداشت در حین تولید گرانول کربنات کلسیم، میزان غلطت مواد اولیه، مقاومت حرارتی آن‌ها، وضعیت ظاهری و شیوه بسته‌بندی مواد بستگی دارد.
گرانول کربنات کلسیم علاوه بر استفاده در صنعت پلاستیک‌سازی، در صنایع دیگری مانند ساختمان‌سازی، تولید لوازم بهداشتی و غیره نیز کاربرد دارند. این ماده به هیچ عنوان سمی نیست و مشکلی برای سلامتی افراد به وجود نمی‌آورد.
در روش تولید گرانول کربنات کلسیم از دستگاه ساده‌ای به نام اکسترودر استفاده شده که جز بهترین دستگاه‌های تولید گرانول نیز می‌باشد.
