Quelles sont les caractéristiques du carbonate de calcium en tant que charge pour films plastiques ? Quels sont ses effets sur les performances des films minces ? Comment l’appliquer aux films plastiques ?

Le carbonate de calcium est devenu une charge inorganique largement utilisée dans les films plastiques en raison de son faible coût, de sa couleur blanche et de ses excellentes performances globales. Son utilisation comme mélange-maître de charge dans la production de films plastiques présente l'avantage de simplifier le procédé, d'améliorer le mélange, d'accroître la productivité et de réduire les émissions de poussières.

1. Caractéristiques du carbonate de calcium Remplissage de film plastique

Utilisé comme charge dans les matériaux polymères, le carbonate de calcium peut améliorer la stabilité dimensionnelle, la rigidité et la résistance à la chaleur du matériau, tout en réduisant les coûts. Cependant, il augmente également sa densité et, en cas de mauvaise utilisation, peut entraîner une diminution des propriétés mécaniques telles que la résistance, la résistance aux chocs, la ténacité et la brillance.

La poudre de carbonate de calcium, utilisée comme charge pour les matériaux en couches minces, est un composé inorganique hydrophile présentant des groupes hydroxyle hydrophiles en surface et une forte alcalinité. Ses propriétés hydrophiles et oléophobes entraînent une faible affinité avec les polymères organiques, une agrégation facile, une dispersion hétérogène au sein du polymère et des défauts d'interface entre les deux matériaux, ce qui nuit à l'application directe. Ces inconvénients s'accentuent avec l'augmentation de la charge, un excès pouvant même rendre le produit inutilisable. Il est donc nécessaire de modifier le carbonate de calcium.

2. Influence du carbonate de calcium sur les propriétés des couches minces

(1) En termes de propriétés mécaniques

L'utilisation de carbonate de calcium ultrafin et dense pour modifier le LLDPE/mPE a permis d'observer que l'ajout de 5 % de carbonate de calcium augmentait la résistance au choc du film de 13,2 %, son allongement à la rupture d'environ 5 % et sa résistance à la traction légèrement.

(2) En termes de performances thermiques

Après l'ajout de charges, grâce à la bonne stabilité thermique du carbonate de calcium, le coefficient de dilatation thermique et le taux de retrait du produit peuvent être réduits, et la stabilité thermique du produit augmente avec l'augmentation de la quantité de charges.

(3) Autres prestations

Le film antibuée en polyéthylène (PEBD, PEBDL) modifié par des matériaux tels que le carbonate de calcium et le talc présente une durée de rétention sans goutte plus longue. Un pré-mélange avec des agents antibuée améliore les performances du film. Comparé au film vierge, le film de polyéthylène modifié au carbonate de calcium bloque mieux les rayons infrarouges et ultraviolets. L'ajout de carbonate de calcium favorise également la dégradation du film et contribue à la protection de l'environnement.
De plus, l'ajout de carbonate de calcium peut également améliorer la perméabilité à l'humidité, la fraîcheur et la respirabilité du film de polyéthylène.

3. Application du carbonate de calcium dans les couches minces

De nombreux polymères de haute qualité peuvent être utilisés pour fabriquer des films, qui ont une large gamme d'applications, principalement comme matériaux d'emballage, films agricoles de protection, films de paillage, etc.

(1) Application du carbonate de calcium dans polyéthylène Film

Le polyéthylène présente une bonne aptitude à former des films, et les propriétés des films varient selon leur variété. Les films de polyéthylène additionnés de carbonate de calcium offrent des performances améliorées à plusieurs égards : meilleures propriétés mécaniques, stabilité thermique du produit, résistance à la formation de buée et dégradation accélérée du film, contribuant ainsi à la protection de l’environnement. De plus, l’ajout de carbonate de calcium améliore la perméabilité à l’humidité, la conservation de la fraîcheur et la respirabilité du film. Actuellement, les films de polyéthylène additionnés de carbonate de calcium représentent plus de 40 % de la consommation totale de films d’emballage plastique, soit le type de film le plus utilisé.

(2) Application du carbonate de calcium dans un film de polypropylène

Les films minces en polypropylène présentent de bonnes performances. À l'exception d'une petite quantité de films en polypropylène obtenus par soufflage, la plupart sont hautement orientés grâce à la technologie d'étirage biaxial. Le film de polypropylène biorienté est largement utilisé dans l'impression, les composites, les rubans adhésifs et d'autres domaines en raison de sa non-toxicité et de son excellente résistance mécanique. De plus, le carbonate de calcium peut également être utilisé dans les membranes microporeuses en polypropylène préparées par séparation de phases induite thermiquement. Grâce aux excellentes propriétés intrinsèques du polypropylène, les membranes microporeuses ainsi fabriquées combinent l'efficacité de séparation des membranes fonctionnelles et les excellentes propriétés mécaniques des films plastiques, et peuvent être largement utilisées dans l'industrie, la médecine, l'énergie, la défense et la vie quotidienne.

(3) Application aux films de polychlorure de vinyle et aux films apparentés

Le carbonate de calcium peut être utilisé pour les films de polychlorure de vinyle (PVC). À dosage approprié, dans les limites spécifiées, il améliore la résistance à la traction et l'allongement à la rupture du film. Le carbonate de calcium peut également être utilisé pour les films de polychlorure de vinylidène (PVDF). Son ajout permet non seulement d'ajuster les propriétés de barrière du film, mais aussi d'améliorer sa mise en œuvre et ses propriétés mécaniques. Le carbonate de calcium peut également être utilisé pour les membranes de polyfluorure de vinylidène (PVDF). Les membranes de PVDF préparées par séparation de phases induite thermiquement permettent de contrôler la morphologie et la structure des membranes poreuses en modifiant la teneur et la granulométrie du carbonate de calcium. Ce procédé permet d'accroître la porosité de la membrane tout en améliorant le flux d'eau et le taux de rétention.

Préparation d'une couche mince de carbonate de calcium

En raison de la faible compatibilité entre le carbonate de calcium et les polymères, son ajout direct rend difficile une dispersion homogène de la charge, ce qui complique la mise en œuvre du système de remplissage, diminue les performances du produit et limite le dosage de la charge. Pour pallier ces problèmes, le carbonate de calcium est généralement soumis à un traitement de surface. Le carbonate de calcium traité en surface avec des agents de couplage tels que le silane, le titanate ou l'aluminate se lie souvent à la résine de base par adsorption de surface, enchevêtrement physique, forces de van der Waals, etc. Comparé au carbonate de calcium non modifié, le carbonate de calcium modifié est dispersé de manière plus homogène dans la résine et offre de meilleures performances membranaires.