پرکننده ها در صنایع شیمیایی و عایق ها

sherafat

عضو جدید
پركننده:
خواصي مانند درخشندگي دياتوميت تا 90%، ضريب شكست42/1 تا 49/1، چگالي كم، خنثي بودن و نسوزي متوسط (دامنة حرارتي نرم شدن 1400-&#-3920; C 1600)، ضريب جذب بالا و... باعث شده تا از آن به عنوان پركننده در صنايع رنگ سازي، لاستيك سازي، كاغذ سازي، پلاستيک سازي، دندانپزشکي، مواد شيميايي و دارويي استفاده كنند. همچنين به عنوان عامل ضد انسداد، ورقه‌هاي مجاور را از يكديگر جدا نگه داشته، مانع از جوش سرد مي‌شود (فيلم‌هاي پلي اتيلن). در رنگ ذرات ريز و بي شكل دياتوميت، سطح زبري را ايجاد كرده و سبب افزايش چسبندگي و طول عمر مي‌شود. در توليد كاغذ‌هاي مخصوص، دياتوميت تشكيل ورقه‌ كاغذ را تسهيل مي‌كند. ماده معدني دياتوميت در بسياري از محصولات به عنوان پر كننده، روان كننده يا منبسط كننده و يا رنگدانه كاربرد دارند.
صنايع عمده‌اي كه از مواد معدني براي خواص ذكر شده استفاده مي‌نمايند عبارتند از:
صنايع رنگ، كاغذ، پلاستيك و لاستيك. نقش يك پركننده ممكن است نقشي فعال باشد بدين معني كه وجود آن در تركيب محصول، خاصيت ويژه‌اي به محصول مي‌دهد كه براي آن كاربرد خاص ضروري است با اين وجود مواردي نيز وجود دارد كه ماده پر كننده نقشي غير فعال دارد و فقط به منظور افزايش حجم و كاهش هزينه‌ها به تركيب افزوده مي‌شوند.
دياتوميت در صنعت رنگ
مهمترين كاربرد دياتوميت بعنوان يك پركننده در توليد رنگ است كه در حدود 30 درصد تقاضا براي دياتوميت را بعنوان پركننده شامل مي‌شود. اين مقدار در سال 1993 در حدود 100 هزار تن در سال بوده است. با اين وجود دياتوميت در مقايسه با ساير مواد معدني پر كننده نظير تالك، كربنات كلسيم، كائولن و باريت از اهميت كمتري برخوردار است. بازار مصرف دياتوميت در رنگ سازي رو به كاهش است و علت اصلي آن اجتناب سازندگان از خطرات بالقوه سيليكاتهاي بلورين است. به نظر مي‌رسد. كه قيمت نسبتاً بالاي دياتوميت نسبت به ساير پركننده‌ها عامل مهم ديگري براي كاهش تقاضا باشد. پركننده‌ها به منظور افزايش حجم رنگ و كاهش نياز به افزودن حجم رنگدانه‌ها كه اغلب گران قيمت هستند مصرف مي‌شوند. با اين وجود يك پركننده مناسب خواصي نظير افزايش شفافيت، عدم پوسته پوسته شدن و پخش پذيري آسان را نيز مي‌تواند به رنگ بدهد. دياتوميت عمدتاً بخاطر خاصيت پخش پذيري و صاف كردن سطح بيروني رنگ كاربرد دارد. اين خاصيت دياتوميت در مقايسه با ساير مواد معدني منحصر بفرد است و از تمامي آنها موثرتر عمل مي‌كند. دياتوميت همچنين بافت رنگ را به گونه‌اي تغيير مي‌دهد كه باعث كاهش انعكاس نور شده و حالت آينه‌اي شدن را از سطح رنگ مي‌زدايد. دياتوميت نسبت به ساير مواد معدني پر كننده از درجه انعكاس كمتري برخوردار است. از آنجائيكه توليد كنندگان رنگ مواد اوليه را بر حسب وزن خريداري مي‌كنند ولي محصول نهايي را بر حسب حجم به فروش مي‌رسانند، وزن مخصوص كم دياتوميت و افزايش قابل توجهي كه به حجم محصول مي‌دهد ديگر خاصيت مثبت دياتوميت در صنايع رنگ است.
فوايد ديگر استفاده از دياتوميت در رنگ عبارتند از: خاصيت مات كنندگي (كاهش خاصيت براقي)، سهولت خيس كنندگي، سهولت زدودن لكه و افزايش مقاومت رنگ در مقابل خراشيدگي. دانه بندي و شكل ذرات دياتوميت باعث افزايش قدرت چسبندگي رنگ شده و زمان آزاد شدن حلالها را نيز كاهش مي‌دهد. اشكال نامنظم دياتومهاي تشكيل دهنده دياتوميت خاصيت ويژه‌اي از نظر انعكاس نور به رنگ مي‌دهد كه مخصوصاً براي رنگهاي ترافيك و انعكاس بهتر آنها در شب مناسب است. مهمترين كاربرد دياتوميت در رنگسازي، ساخت رنگهاي امولسيوني است. انتخاب نوع مناسب دياتوميت براي افزايش كارآئي آن و خاصيت ويژه‌اي كه از آن انتظار مي‌رود از اهميت بالايي برخوردار است. يك‌دست بودن رنگ و يكنواختي براقيت و شفافيت آن مبنايي براي انتخاب نوع مناسب دياتوميت است. براي رنگهاي مورد استفاده براي پوشش ديوارهاي داخلي ساختمان، نوع كلسينه شده گدازه‌اي (Hegma2) مناسب ترين است. براي رنگهاي نيمه شفاف لعابي نوع دياتوميت كلسينه شده گدازه‌اي بسيار ريز دانه (Hegma4) مناسب تر است. چهار عامل عمده كه بر شفافيت و براق بودن رنگ تاثير مي‌گذارد عبارتند از: شكل ذرات، خاصيت جذب حلال رنگ (روغن)، ساختمان داخلي ذرات و ابعاد ذرات. ساختمان ويژه دياتوميت باعث جذب روغن رنگ در داخل خود ذرات و همچنين در فضاي خالي بين ذرات مي‌شود. وقتي كه ساختار داخلي دياتوم‌ها در اثر سايش و مالش شكسته مي‌شود خاصيت جذب روغن ذرات نيز تغيير كرده و تابعي از سطح بيروني آنها مي‌شود.
در پاره‌اي از موارد استفاده از دياتوميت همراه با ساير پر كننده‌ها باعث افزايش كارآيي آن مي‌شود. در ساخت رنگ‌هاي لعابي نيمه شفاف تركيب تالك و دياتوميت انعطاف بيشتري به رنگ داده و ميزان مصرف رنگدانه را نيز كاهش مي‌دهد. در رنگهاي لعابي معمولي افزايش 10 پوند دياتوميت از نوع كلسينه گدازه اي ريز دانه در هر 300 ليتر رنگ باعث كاهش شفافيت از 30 به 15 مي‌شود.

استفاده از دياتوميت در ساخت پلاستيك
استفاده از دياتوميت بعنوان يك پركننده ضد انعقاد در ورقه‌هاي شفاف (فيلم) پلي اتيلن دومين كاربرد مهم آن بعد از پركننده رنگ است.
نقش ماده ضد انعقاد (يا چسبندگي) كاهش چسبندگي يا جمع شدگي فيلم پلي اتيلن به سطح تماس در زمان تشكيل فيلم است. افزودن 05/0 تا 5/0 درصد دياتوميت به تركيب پلي اتيلن از شكنندگي آن جلوگيري كرده و خاصيت ضد انعقاد آنرا افزايش مي‌دهد. مقادير كم دياتوميت همچنين در تعدادي از كاربردهاي خاص نظير ترموپلاستيك‌ها استفاده مي‌شود.
مجموع مصرف پلي اتيلن در اروپاي غربي، آمريكاي شمالي و ژاپن در سال 1993 در حدود 11 ميليون تن بوده است. فروش فيلم‌هاي پلي اتيلن در اوايل دهه 90 ميلادي رشدي معادل 5 درصد را در سال نشان داده است. ظرفيت توليد جهاني پلي اتيلن‌هاي سبك در سال 1994 برابر 48 ميليون تن با رشد ساليانه 3 الي 5 درصد برآورد شده است.
استفاده از دياتوميت در پلي اتيلن‌ها عمدتاً در آمريكا متمركز شده است. در اروپا انواع ديگر سيليكاتها استفاده شده‌اند كه دليلي اصلي آن عدم عرضه دياتوميت با عيار مناسب و به اندازه كافي است. بازار مصرف دياتوميت در فيلم‌هاي پلي اتيلني در اروپاي غربي و شرف دور پتانسيل رشد داشته و آينده آن اميدوار كننده است.
با توجه به ميزان مصرف دياتوميت در توليد فيلم‌هاي پلي اتيلني كه بطور متوسط 1/0 درصد است، مصرف آن در آمريكا با در نظر گرفتن توليد ساليانه اينگونه فيلمها در حدود 45-40 هزار تن در سال برآورد مي‌شود. با توجه به رشد ساليانه 7-5 درصدي، در اوايل قرن بيست و يكم پيش بيني مي‌شود كه كل مصرف جهاني دياتوميت در اين كاربرد خالص بالغ بر100 هزار تن در سال باشد.

مصرف دياتوميت در صنايع كاغذ سازي
صنايع توليد كاغذ يك كاربرد فرعي براي دياتوميت بعنوان پر كننده است. دياتوميت در كاغذهاي مخصوص و بعنوان ماده اي ضد جمع شدگي و كنترل كننده چروك شدگي كاغذ مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بعنوان يك پر كننده، دياتوميت خاصيت ماتي به كاغذ مي‌دهد و باعث جذب بهتر رنگدانه‌هاي بكار رفته در ساخت كاغذ مي‌شود. در توليد مقوا، بخصوص نوع پوشش دار آن، اصطكاك در مرحله ساخت به كمك دياتوميت كاهش داده مي‌شود و جذب آب براحتي صورت مي‌گيرد. دياتوميت همچنين باعث مي‌شود كه كاغذ يكدست تر و يكنواخت تر به نظر برسد.
از ديرباز استفاده از دياتوميت در صنايع توليد كاغذ به منظور كنترل قير كاغذ بوده است. قير كاغذ نوعي رزين است كه در چوب وجود دارد و در فرآيند توليد پالپ كاملاً حذف نمي‌شود. در مرحله توليد كاغذ، ذرات ريز قير بهم چسبيده و مشكلاتي براي كاغذ و محصول نهايي بوجود مي‌آورد. قير را مي‌توان به وسيله افزودن محلولهاي شيميايي رسوب دهنده و يا بوسيله جذب توسط مواد معدني از پالپ جدا كرد. دياتوميت داراي خواص لازم براي كنترل قير است ولي تالك در اين مورد بهتر عمل كرده و در عين حال ارزانتر است. بنابراين تقريباً در همه جاي دنيا تالك در كاغذ سازي بطور وسيعي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
يكي ديگر از كاربردهاي دياتوميت در بازيافت كاغذهاي باطله است. كاغذهاي باطله داراي آلودگي‌هاي نظير مركب و چسب هستند كه بايد در مرحله مركب زدائي جدا شوند تا كاغذ دوباره قابل استفاده بشوند. دياتوميت با خاصيت جذب بالاي خود در اين كاربرد خاص بهتر از تالك عمل مي‌كند. پيش بيني مي‌شود كه اين كاربرد دياتوميت با توجه به افزايش تمايل كشورها به بازيافت كاغذهاي باطله در آينده زمينه رشد زيادي را داشته باشد.
مواد معدني اصلي كه بعنوان پركننده در صنعت كاغذسازي استفاده مي‌شوند عبارتند از: كائولن و كربنات كلسيم مصرف ساليانه مواد معدني در كاغذ سازي در آمريكايي شمالي و اروپاي غربي بالغ بر 14 ميليون تن است. برآورد مي‌شود كه مصرف دياتوميت در كاغذ سازي در آمريكاي شمالي در حدود 10 هزار تن در سال باشد و اين مقدار در اروپاي غربي برابر 2500 تن و در بقيه كشورها برابر 1000 تن در سال باشد. به نظر مي‌رسد كه تقاضا در آمريكاي شمالي به سمت استفاده از دياتوميت در جذب مركب كاغذهاي باطله سوق داده شود.


دياتوميت در سيمان
افزودن خاكهاي دياتوميتي مولر به سيمان باعث افزايش مقاومت آن نسبت به آب دريا مي‌شود. خاكهاي مولر در توليد سيمانهاي مخصوص كه در ساخت سكوهاي نفتي دريايي كاربرد دارند، استفاده مي‌شود. ميزان مصرف مولر در توليد سيمان قابل توجه نبوده و اين بازار ساليانه فقط در حدود 5000 تن مواد دياتوميتي مصرف مي‌كند. دياتوميت همچنين ممكن است بعنوان يك جذب كننده به سيمان افزوده شود تا آب اضافي موجود در مخلوط را جذب كند. اين عمل باعث افزايش مقاومت سيمان شده و در عين حال سطح بيروني صافتري را ايجاد مي‌كند.

جذب کننده :
كاربردهاي دياتوميت بعنوان يك جذب كننده را مي‌توان به دو دسته صنعتي و خانگي تقسيم كرد. در كاربردهاي صنعتي از دياتوميت در جمع آوري مواد نفتي و يا سمي و ساير مايعات ريخته شده در محلهايي نظير تعمير گاهها، كارگاهها و يا كارخانه‌هاي رنگسازي و كليه مكانهايي كه پخش شدن مواد نفتي امكان آتش سوزي را افزايش مي‌دهد، استفاده مي‌شود. در كاربردهاي خانگي دياتوميت در ساخت جاذب فضولات حيوانات خانگي نظير گربه و سگ مورد استفاده قرار گرفته است. موادي كه در ساخت اين وسايل بكار مي‌روند بايد قدرت جذب بالايي داشته و ضمن جذب فضولات بو و امكان رشد باكتري را نيز كاهش دهند. بازار توليد جاذب فضولات حيوانات خانگي توسط مواد معدني ديگر گرفته شده و بيش از 90 درصد توليد كنندگان اروپايي از مواد ارزانتري نظير خاكهاي فولر (نوعي سنگين)، سيپوليت، سديم و بنتونيت استفاده مي‌كنند.
بازار مصرف براي مواد معدني مورد استفاده در ساخت اين گونه جاذب‌ها رو به رشد بوده و فقط در اروپاي غربي در حدود يك ميليون تن مواد معدني مختلف مصرف شده است. مصرف اين مواد معدني در حدود 200 كيلوگرم در سال به ازاي هر حيوان خانگي است. با اين وجود بازار مصرف دياتوميت در مقايسه با ساير جذب كننده‌ها نظير بنتونيت و ديگر انواع رسها بسيار اندك است و در حدود 30 هزار تن در سال برآورد مي‌شود.

مصارف دارويي :
دياتوميت در صنايع دارويي به عنوان دي اکسيد سيليسيم مورد استفاده قرار مي گيرد که عمدتاً از ذرات ريز دياتومه که به روش کلسينه کردن خالص تشکيل شده است و به رنگ سفيد، خاکستري کم رنگ تا رنگ پريده ديده مي شود و در پزشکي هامئوپاتي Homoepathic (نوعي دارو درماني) مورد استفاده دارد.
پودر دياتوميت عملاً در آب، اسيد و ئيدروکسيدهاي قليايي، غير محلول است. اين ماده بدون آن که به صورت ژل در آيد 4 برابر وزن خود آب جذب مي کند.
از اين ماده براي تهيه ژل سيليسي و سيليس آب دار کلوئيدي استفاده مي شود. از دي اکسيد سيليسيم به علت خاصيت جذب آب به عنوان خشک کننده، ضد گلوله شدن و بهم چسبيدن در صنايع دارويي استفاده مي شود.

دياتوميت در ساخت عايق‌ها:
عايق‌هاي حرارتي
ساختمان‌ به شدت متخلخل دياتوميت از آن ماده‌اي عايق در مقابل حرارت ساخته است. خاكهاي دياتوميتي مولر كه در كشور دانمارك يافت مي‌شود براي اين كاربرد خاص بسيار مناسب هستند. آن خاكها در حدود 30 درصد رس در تركيب خود دارند كه بعنوان متصل كننده عمل مي‌كند. مولر در ساخت آجرها و مصالح نسوز بدون نياز به افزودن رس و يا ساير چسبنده‌ها كاربرد وسيع دارد. كاربردهاي اصلي عايق‌هاي ساخته شده از مولر در صنايع نسوزي است كه حرارت بين 650 تا 1100 درجه سانتيگراد است. مولر بعنوان پر كننده در محفظه‌ بين دو جداره داخلي و بيروني كوره استفاده مي‌شود. مولر به همراه آزبست و بنتونيت در ساخت آجرها و لوله‌هاي نسوز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
آجرهاي نسوز ساخته شده از دياتوميت در كوره‌هاي مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه تغييرات حرارت شديد نيست. اينگونه آجرها نبايد در معرض مستقيم آتش قرار گيرند ولي به دليل مقاومت فشاري بالاي آنها مناسب براي استفاده در كف كوره هستند.
براي ساخت سيمان هاي عايق و نسوز، دياتوميت كلسينه شده را به مخلوط پرتلند و يا كلسيم- آلومينا به نسبت 4:1 مي‌افزايند. اين سيمانها در ساخت در، كف و يا ديواره كوره‌ها كاربرد دارند.

عايق‌هاي صوتي
بطور كلي مواد عايقهاي حرارتي عايق‌هاي خوبي در مقابل صوت نيز هستند. مواد متخلخل نظير دياتوميت عايق‌هاي موثري در برابر صوت هستند و باعث جذب امواج صوتي در فضاي خالي موجود مي‌شوند. نحوه ساخت و فرايند توليد عايق‌هاي صوتي معمولاً مهمتر از نوع مواد بكار رفته است.
ميزان مصرف دياتوميت در ساخت عايق‌هاي حرارتي و صوتي در كشور آمريكا در حدود 4 درصد كل تقاضا و برابر 24 هزار تن در سال 1993 بوده است.
اين ميزان مصرف در سال 1999 به 2 درصد كل تقاضا كاهش يافته و به حدود 15 هزار تن رسيده است. پيش بيني مي‌شود كه كل دياتوميت مصرفي در جهان براي اين كاربرد خاص در حدود 200 الي 250 هزار تن در سال باشد.
بزرگترين بازار مصرف اروپاي غربي مي‌باشد كه عمدتاً مواد اوليه براي ساخت عايق‌ها را از كشور دانمارك وارد مي‌كند. بيش از نيمي از توليد خاكهاي دياتوميتي دانمارك در صنايع توليد عايق‌ها و نسوزهاي دياتوميتي مصرف مي‌شود.

دياتوميت در ساينده‌ها
دياتوميت بعنوان يك ساينده متوسط و پوليش دهنده در بعضي از صنايع كاربرد دارد. ساختمان ترد و نازك دياتومها تحت فشار شكننده هستند و نمي‌توان از آنها بعنوان يك ساينده قوي استفاده كرد. با اين وجود در مواردي ويژه كه نياز به كنترل دقيق تر عمل پوليش كردن سطح وجود دارد. دياتوميت پركننده‌ها را مي‌توان بعنوان پوليش دهنده نهايي در ساخت جواهرات و نظاير آنها بكار برد.

دياتوميت بعنوان حمل كننده كاتاليزورها
دياتوميت بعنوان حمل كننده كاتاليزورها در بسياري از فرايندهاي صنعتي كاربرد دارد. دياتوميت كاتاليزور مايع را جذب كرده و مخلوط بدست آمده را مي‌توان به صورت كلوخه درآورده و در فرآيند وارد كرد. حمل كننده كاتاليزورهاي دياتوميتي داراي برتري‌هاي زير هستند:
• سطح مخصوص كنترل شده
• عدم ميل به تركيب شيميايي
• تخلخل زياد
• مقاومت گرمايي تا 800 درجه سانتيگراد
• مقاومت مكانيكي بالا
بعضي از فرايندهاي صنعتي كه از دياتوميت بعنوان حمل كننده كاتاليزورهاي استفاده مي‌كنند عبارتند از: عمليات استحصال هيدروژن و توليد اسيد سولفوريك.
 
بالا