Caolín - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Los rellenos conocidos popularmente, como la arcilla de caolín, la arcilla china, la bentonita, la tierra de Fuller y la vermiculita, son todos minerales arcillosos. Los minerales arcillosos se dividen en 5 grupos. El grupo de la caolinita incluye caolinita y halloysita; el grupo de analitos incluye a los analitos; el grupo de las esmectitas incluye la montmorillonita y la hectorita; el grupo de la paligorskita incluye la sepiolita y la atapulgita, que, junto con la vermiculita, son precursoras de los rellenos arcillosos. Las caolinitas se formaron por alteración hidrotermal o meteorización de feldespatos y otros silicatos. Las condiciones ácidas favorecen la formación de caolinita, mientras que las condiciones alcalinas favorecen la formación de esmectitas. Ambos minerales suelen ir acompañados de cuarzo, óxidos de hierro, mica y pirita. La composición química de la caolinita está sujeta a pocas variaciones. Illite es más variado. La composición química de las esmectitas es similar a la pirofilita y el talco. La montmorillonita es un componente principal de los depósitos de arcilla bentonita, que también es el componente principal de la tierra de Fuller. La caolinita es un componente importante de la arcilla China. Los rellenos de arcilla se componen de una mezcla de varios minerales que se encuentran en una composición única en un lugar particular. El nombre "arcilla" implica que las partículas del material son muy finas. 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. Los caolines hidratados ultrafinos se utilizan para mejorar la dispersión del dióxido de titanio en la fabricación de masterbatch blanco de poliolefinas.

Los principales estados productores de caolín en México son: Chihuahua, Michoacán, Veracruz y Guanajuato; los cuales aportan el 99.5% de la producción nacional, aunque Chihuahua aporta el 92% por sí mismo.

Básicamente se clasifican en dos procesos de acuerdo a la calidad del caolín: seco y húmedo. El primero es utilizado en caolines con un mayor contenido de sílice y el segundo en caolines con contenidos superiores de alúmina. En el seco sólo se remueve la arena, se clasifica el caolín por tamaño y se seca; en el húmedo se realizan además otros pasos que involucran agua para realizar el lavado obteniendo un producto más fino y de mayor calidad y pureza; este último se usa sólo para el caolín papelero. Además, se presenta un proceso con tecnología reciente: tecnología estándar. 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.