Наряду с тальком, каолином и слюдой карбонат кальция является самым важным наполнителем для эмульсионных красок наружного и внутреннего применения. В своей природной форме — это мел или микрокальцит (измельченный карбонат кальция) разного качества. Тонкокристаллический карбонат кальция (размер частиц — от 0,2 до 0,3 мкм) с улучшенным набором свойств может быть произведен только в процессе химического осаждения. Различные процессы осаждения хорошо известны из литературы. В зависимости от производственного процесса осажденный карбонат кальция может быть получен в форме кальцита (тригональные кристаллы) или арагонита (ромбические кристаллы).
Наиболее важные, а следовательно, самые значимые свойства, в частности для использования в красках, приведены в международном стандарте DIN EN ISO 3262-6. Ранее в СССР химически осажденный мел (ХОМ) использовали в лакокрасочной промышленности преимущественно в эмульсионных красках, но его можно применять и в органических системах. Предпочтение отдают частицам диаметром 0,4–3,0 мкм, оптимальным по своим светорассеивающим способностям. Пока это лучший компромисс по яркости, непрозрачности, низкому блеску в матовых красках, склонности к трещинообразованию, абразивности в сочетании с более грубыми наполнителями (плотность упаковки) и взаимодействию с TiO2 (эффект пространственного удержания). Многое зависит от формы кристаллов, распределения частиц по размерам, поверхностной обработки и, конечно, от производителя.
Обычными характеристиками ХОМ считаются чистота >99%, плотность 2,7 г/см3, размер 70% частиц <2 мкм для наполнителей и удельная площадь поверхности около 10 м2/г. Размер частиц значительно влияет на гладкость, блеск и механические характеристики лакокрасочного покрытия. Яркость химически осажденного мела должна быть выше 93%, а pH 1 моль химически осажденного CaCO3 в растворе 1 дм приблизительно равен 9. Средний размер частиц ХОМ, применяемого в качестве наполнителя должен находиться в диапазоне 0,4–3 мкм, его индекс преломления — 1,49–1,67, а удельная площадь поверхности — 4–11 м2/г. Узкие диапазоны распределения частиц по размеру и более высокие показатели преломления ХОМ улучшают его светорассеивание.
Хорошо известно, что присутствие ХОМ повышает гладкость, яркость и непрозрачность покрытия. Диоксид титана (TiO2) из-за своего высокого показателя преломления широко используется в лакокрасочной промышленности в качестве белого пигмента, но это дорогой продукт. Поэтому CaCO3 используют в качестве основного добавочного соединения для уменьшения расхода более дорогостоящих пигментов, таких как TiO2. Благодаря размеру, а особенно форме, частицы ХОМ заполняют промежутки между частицами TiO2 и улучшают эффективность его использования.
Исходя из опыта по введению в алкидные системы (ПФ-115) ХОМ в количестве 3–4% (в зависимости от объемной концентрации пигмента) с частичной заменой диоксида титана и полной заменой бентонита ХО мелом, блеск краски увеличился, яркость не снизилась, уменьшилась склонность к образованию осадка. В связи с уменьшением количества диоксида титана в хроматических системах уменьшается количество используемых цветных пигментов, что также благоприятно сказывается на себестоимости краски.
Автор статьи:
О. М. Дыдик
технолог по лакокрасочным материалам
ООО «Цветогамма Плюс», г. Смоленск
