Forma de partícula
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Forma de partícula/morfología/relación de aspecto
Los tres términos están interrelacionados, pero tienen significados ligeramente diferentes. La forma de partícula describe la forma geométrica de una partícula. Las partículas esféricas pueden ser redondas o cúbicas y los tres ejes tienen una longitud muy similar. Las partículas aciculares tienen forma de aguja, lo que significa que las partículas están mucho más alargadas en una dirección, mientras que los otros dos ejes tienen una longitud similar. Las partículas en placas tienen dos ejes que son significativamente más largos que la tercera dimensión, que describe el grosor de una partícula flácida. Las partículas irregulares tienen formas más complejas y menos simétricas. La forma externa de un mineral natural se manifiesta muy a menudo en su modificación cristalina. Algunos minerales de composición idéntica existen en diferentes modificaciones de cristal, pero en condiciones normales, la mayoría de los compuestos tienen solo una modificación termodinámicamente estable. La forma de las partículas se determina cualitativamente mediante métodos ópticos como la microscopía óptica o SEM (microscopía electrónica de barrido). Para cuantificar la forma de las partículas, es posible determinar la relación de aspecto, que es la relación entre las dimensiones más grande y más pequeña. Las partículas esféricas ideales tienen una relación de aspecto de 1. El término morfología de partículas minerales está muy cerca de "forma", pero se usa comúnmente para describir también cómo se texturizan las superficies de las partículas y cómo las partículas individuales pueden agregarse en un polvo. La textura de la superficie puede ser muy lisa, más irregular o incluso muy porosa. El cristal primario puede presentarse como una partícula debidamente distinguida o como aglomerados débilmente adheridos.
Distribución del tamaño de las partículas
El tamaño de las partículas se mide mediante métodos ópticos láser que utilizan tecnología de contador de partículas ópticas (ISO 13320). La mayoría de los fabricantes mencionan el tamaño medio de partículas D50 en sus hojas de datos. Pero además, la información sobre D10 y D90 es muy útil para tener una idea de la distribución del tamaño de partícula (PSD). D10 es un valor que representa los granos finos. El 10% de todas las partículas son más pequeñas que el valor D10. El D90 defi ne que el 90% de todas las partículas son más finas, por lo que proporciona una buena indicación de las partículas más grandes de la PSD. Algunos productores también dan el D99 como valor de corte superior: solo el 1% de las partículas son más grandes que el valor D99. Cuanto mayor sea la diferencia entre D10, D50 y D90, más amplia es la PSD. En general, una PSD más amplia y más gruesa es más fácil de procesar y especialmente beneficiosa para los materiales compuestos muy llenos. Las partículas más pequeñas pueden llenar los volúmenes libres acumulados por las partículas más grandes, lo que resulta en una viscosidad más baja. Por otro lado, se prefiere el tamaño de partícula pequeño y la PSD para obtener buenas propiedades físicas, ya que las partículas pequeñas deterioran las propiedades mecánicas menos que las partículas grandes. Por lo tanto, se prefieren rellenos retardadores de llama mineral de tamaño más pequeño con PSD estrecho para compuestos termoplásticos y elastoméricos, en contraste con los termoendurecibles reforzados con fibra basados en resinas reactivas. En el procesamiento de resinas reactivas, la viscosidad y la reología son extremadamente importantes para la procesabilidad, mientras que las propiedades mecánicas están dominadas por el refuerzo.
Residuos del tamiz
Los residuos del tamiz determinan las partículas gruesas mediante un método de tamizado. Para muchas aplicaciones funcionales de extremos de relleno, es importante tener un nivel muy bajo de partículas gruesas o contaminantes. ISO 66165, parte 2 describe el procedimiento. Se prepara una suspensión acuosa de polvo con la ayuda de un agente dispersante. La suspensión se vierte sobre el tamiz y se lava con agua. Para granos finos es necesario aplicar una fuerza de vibración. Después del secado en horno, la cantidad de residuo se determina mediante un método gravimétrico. Los valores de residuos de tamiz para un tamaño de malla 325 o 45 micrones son los que se utilizan con más frecuencia. Además del nivel absoluto, que se da como un porcentaje de la masa total, la naturaleza de los residuos es importante para el control del proceso en el sitio de fabricación.
Área de superficie BET
El área de superficie específica es un parámetro muy importante para la caracterización de relleno mineral. El método de análisis según BET, nombrado en honor a los científicos Brunauer, Emmett y Teller, se basa en una absorción de gas de múltiples capas de nitrógeno (DIN ISO 9277). El área de superficie de los rellenos minerales es muy importante porque las propiedades de los compuestos rellenos dependen críticamente de la interfase entre el relleno y la matriz. Además de la composición química de la superficie, el tamaño de la superficie es más decisivo. Cuando se dispersa correctamente, una mayor superficie por masa de relleno significa más interfase. En comparación con los procesos de precipitación, los procesos de molienda y refinamiento posteriores dan como resultado áreas de superficie específicas más altas con el mismo tamaño de partículas o comparables o viceversa. Las formas más irregulares, la porosidad y las relaciones de aspecto altas dan como resultado valores BET más altos.
Densidad aparente y fluidez del polvo
La densidad física y la densidad física de un retardante de llama mineral es una constante dada. Pero la densidad aparente y la fluidez del polvo están correlacionadas con la finura y la influencia en la manipulación del polvo en los procesos industriales. Cuanto mayor sea la densidad aparente, menos aire debe extraerse en el procedimiento de mezcla, lo que es especialmente importante para los procesos cerrados. La producción de mezcla fundida en mezcladores discontinuos se puede restringir con polvos fluidos de baja densidad aparente, lo que permite solo tamaños de lote limitados por masa. Los rellenos de baja densidad aparente a menudo se correlacionan con un flujo de polvo deficiente, que es especialmente problemático en equipos de composición continua que utilizan alimentadores de funcionamiento continuo. La densidad aparente se puede dar como densidad aparente apisonada. Tal densidad aparente apisonada puede ser útil para el diseño de tamaños de envases de bolsas. Para calificar el rendimiento de manipulación, la densidad aparente suelta es más ventajosa (ISO 903) Para evaluar las propiedades de flujo, se utilizan ampliamente métodos de embudo no estandarizados: el material en polvo se fuerza a fluir a través de un embudo y el tiempo necesario para un volumen fijo o se registra la masa. La reometría de polvos genera una base de datos más amplia para la comparación y es especialmente más precisa para polvos que no fluyen libremente. Un reómetro de polvo mide las propiedades de flujo de los polvos en términos de la energía necesaria para hacerlos fluir. Una cuchilla retorcida se empuja a lo largo de un camino helicoidal hacia abajo a través de un polvo. La fuerza sobre la hoja se mide a medida que avanza hacia abajo. La energía de fluidez básica medida es la energía requerida para desplazar un volumen constante de polvo acondicionado con un patrón de flujo y una tasa de flujo dados. El índice de tasa de flujo (FRI) es el cociente de energía a velocidades de punta de 10 mm / s frente a 100 mm / s. Es una medida de la medida en que cambia la energía de fluidez básica cuando la tasa de flujo de la prueba estándar se reduce en un factor de 10. La mayoría de los polvos tienen un valor superior a 1 (se necesita más energía al mover el polvo más lentamente). El índice de estabilidad SI es un factor por el cual la energía medida cambia durante pruebas repetidas. Para polvos ideales, SI = 1 es válido. La estabilidad del flujo de polvo es muy importante para la producción industrial, donde el equipo de manejo de polvo opera en configuraciones fijas. La Figura 3.8 muestra un esquema del equipo y un gráfico para diferentes ATH precipitados finos de tamaño de partícula y área de superficie BET muy similares. A pesar de tener PSD y BET muy similares, se han identificado distintas diferencias en el índice de estabilidad y el índice de flujo.