Caolín Calcinado/Mica
Descripción
El caolín, también conocido como china clay, es un silicato de aluminio hidratado natural formado hace millones de años por la descomposición hidrotérmica de roca granítica y su fórmula química es Al2Si2O5(OH)4.
El principal componente de los caolines es la caolinita, pero como toda roca natural, se lo encuentra en presencia de otros minerales tales como mica, cuarzo y feldespato.
Estructura y Propiedades
El caolín es un mineral tipo silicato estratificado, formado por una lámina de dióxido de silicio tetraédrico unida a través de átomos de oxígeno a otra lámina compuesta de óxido de aluminio octaédrico.
Debido a la estructura estratificada de los caolines, la forma de las partículas que se obtienen en los diferentes procesos de molienda es plana o laminar, generalmente de bajo tamaño medio. Además, debido a su composición superficial, es un mineral inerte desde el punto de vista químico.
El caolín natural puede someterse a un proceso de calcinación, donde a partir de los 450 °C se produce la eliminación de los grupos hidroxilos del hidróxido de aluminio perdiendo un 13,5 % de su masa como agua. De este modo, se obtiene un producto semicristalino denominado metacaolín con una estructura microporosa debido a la pérdida de vapor de agua cuyo lugar es ocupado por aire. Aproximadamente a partir de los 1000 °C se produce una recristalización del caolín obteniéndose finalmente un producto amorfo a temperaturas del orden de 1100 °C.
La calcinación entonces es un proceso que se produce en dos etapas, donde se incrementa la blancura y dureza de las partículas de caolín, mejoran sus propiedades eléctricas y se altera el tamaño y la forma de las mismas.
Aplicación productos recomendados para pintura
La combinación de la forma laminar con el muy bajo tamaño de partícula que presentan los caolines hidratados optimiza la separación y distribución de las partículas de dióxido de titanio. El caolín evita mecánicamente la formación de aglomerados de dióxido de titanio que disminuyen la eficacia del mismo. De este modo, se mejora la opacidad, por lo tanto, el poder cubritivo de la pintura.
Hydrite UF 90 es un caolín hidratado ultrafino comúnmente usado como extendedor de dióxido de titanio y otros pigmentos tanto para pinturas mate como para pinturas brillantes.
En el proceso de calcinación, se modifica la estructura cristalina de los caolines permitiendo la incorporación de microporos de aire. El aire tiene un índice de refracción muy diferente a las resinas utilizadas en la fabricación de pinturas, lo que favorece el desvío de la luz aumentando la opacidad de las pinturas.
Los caolines calcinados Neogen 2000 y Glomax LL están diseñados para optimizar las propiedades ópticas en pinturas mate y semi mates maximizando el poder cubritivo de las mismas.
Debido a la morfología laminar y a su relativa inercia química, los caolines actúan como una barrera efectiva limitando la penetración en la película seca de pintura de agua y otros agentes agresivos, incrementando tanto la resistencia al manchado como la durabilidad de las pinturas. Al mismo tiempo, debido a las características morfológicas del caolín, se produce una mejora en las propiedades mecánicas de la película, aumentando la resistencia al agrietamiento.
Para esta aplicación, se recomienda el uso de Hydrite SB 100, caolín pulverizado superlaminado y con una alta relación diámetro equivalente-espesor, diseñado específicamente para conseguir un desempeño óptimo en aplicaciones como barrera en pinturas mates y semimates.
Tanto el tamaño medio de partícula como la distribución del tamaño de partícula juegan un papel fundamental en el desempeño de los diferentes minerales y en las propiedades finales de los productos obtenidos. Debido a su importancia, el poder tintóreo es un factor muy importante dentro las variables que son evaluadas en las pinturas y su valor aumenta a medida que disminuye el tamaño de partícula y se hace más estrecha su distribución.
Para esta aplicación se recomienda el uso de Hydrite TS 90 diseñado para maximizar el poder tintóreo en pinturas arquitectónicas brillantes y semi brillantes permitiendo el reemplazo parcial de polímero opaque en las pinturas brillantes.
Aplicaciones y productos recomendados para plásticos
En el proceso de calcinación de los caolines, debido al aumento de porosidad por eliminación de radicales hidroxilos como vapor de agua, se produce el incremento del área superficial del caolín y de su reactividad química. Estos cambios en sus propiedades físicas y químicas permiten la eliminación de materiales iónicos tales como el ión cloruro que degradan el comportamiento eléctrico.
Polestar 450 es un metacaolín premiun utilizado en compuestos de PVC para cables con el objetivo de mejorar la resistividad volumétrica.
Debido a sus propiedades físicas y químicas, cuando los caolines calcinados se adicionan a película de PE, se comprueba que se modifican las propiedades de barrera a la radiación infrarroja. La película conteniendo caolín calcinado absorbe más cantidad de radiación infrarroja que las películas conteniendo otros tipos de minerales. Este efecto es especialmente deseado en la fabricación de película de PE para uso en agricultura. El calor es retenido dentro del túnel invernadero por más tiempo, disminuyendo la demanda de energía y acortando el tiempo entre la plantación y el cultivo de la planta. De este modo, se alarga la temporada de cultivo beneficio que es altamente deseado por los agricultores.
Polestar 200 R es un caolín especialmente diseñado para esta aplicación, permitiendo obtener películas de PE de muy alta eficiencia térmica sin afectar las propiedades mecánicas de las mismas.
La geometría laminar plana característica de los caolines, hace que puedan actuar como una barrera al pasaje de diferentes sustancias a través de la película del plástico. Este efecto es muy valorado por los productores de películas destinadas al envasado de alimentos, donde se busca impedir el paso tanto de oxígeno como de vapor de agua. Este efecto se consigue tanto para película flexible como para envases termoformados rígidos.
Los caolines hidratados ultrafinos se utilizan para mejorar la dispersión del dióxido de titanio en la fabricación de masterbatch blanco de poliolefinas.
La opacidad se alcanza cuando toda la luz incidente es absorbida o reflejada. Existen dos mecanismos por los que la luz es reflejada, refracción y difracción.
El efecto de refracción depende de la diferencia del índice de refracción mientras que la difracción se produce por efecto del tamaño de partícula. Las ondas de luz modificarán su dirección cuando se encuentren con partículas de diámetro esférico equivalente igual a la mitad de su longitud de onda.
La incorporación del caolín ultramicronizado Hydrite TS 90 en compuestos de masterbatch blanco produce un aumento en la opacidad de la película. El tamaño de partícula especialmente diseñado para este producto crea una sinergia con el dióxido de titanio mejorando su dispersión.
Aplicaciones y productos recomendados para Cauchos
La combinación del bajo tamaño y la forma laminar de las partículas de caolín genera una mejora en el procesamiento y en las propiedades mecánicas tales como resistencia a la tracción, al desgarre y a la abrasión.
La línea de caolines ultra laminares XP 1500 tratados superficialmente presenta una excelente rigidez y un balance muy aceptable de propiedades de impacto cuando se aplica en compuestos de Nylon.
Las características altamente laminares de las partículas de caolín brindan excelentes propiedades cuando se lo incorpora a compuestos para revestimientos interiores de neumáticos (Inner Liner).
Los caolines Hydrite SB 100 y SB 60 tienen una relación diámetro-espesor óptima que produce una disminución de la permeabilidad de la película interior, por otra parte, presentan una mejor resistencia térmica que otras cargas presentes en el mercado.
La silicona es un caucho muy especial desde el punto de vista mecánico, es muy débil y es necesario el agregado de algún reforzante para su uso. En esta aplicación, el negro de humo no actúa como reforzante, siendo las sílices pirogénicas el único reforzante primario para una gran parte de las aplicaciones. Los principales factores que influyen en el desempeño de un buen reforzante son forma y tamaño de partícula y las características químicas de la superficie.
Debido a su morfología y grado de molienda, el caolín ultrafino Polarite 404 S con superficie pasivada es un excelente extendedor de sílice pirogénica.
Las juntas y selladores fabricados con EPDM deben presentar baja compresión en servicio para un sellado eficiente, tener muy buena resistencia química a la acción de jabones y detergentes y muy buena resistencia mecánica.
Glomax LL es un caolín calcinado que tiene excelente desempeño como aditivo en selladores para máquinas lavadoras presentando muy baja reactividad química y excelentes propiedades reforzantes.