Mineral ditentukan oleh sifat fisiknya, yang ditentukan oleh komposisi dan struktur materialnya. kisi kristal mineral. Ini adalah warna mineral dan bubuknya, kilau, transparansi, sifat patah dan belahan, kekerasan, berat jenis, magnetisme, daya hantar listrik, kelenturan, kerapuhan, sifat mudah terbakar dan bau, rasa, kekasaran, kandungan lemak, higroskopisitas. Saat menentukan beberapa mineral, perbandingannya dengan asam klorida 5-10% dapat digunakan (karbonat mendidih).

Pertanyaan tentang sifat warna mineral sangatlah kompleks. Sifat warna beberapa mineral belum dapat ditentukan. Dalam kasus terbaik, warna suatu mineral ditentukan oleh komposisi spektral radiasi cahaya yang dipantulkan oleh mineral tersebut atau ditentukan oleh sifat internalnya, unsur kimia apa pun yang termasuk dalam komposisi mineral, inklusi mineral lain yang tersebar halus, bahan organik dan alasan lainnya. Pigmen pewarna terkadang tersebar tidak merata, bergaris-garis, memberikan pola warna-warni (misalnya pada batu akik).

Garis-garis batu akik yang tidak beraturan

Beberapa mineral transparan berubah warna karena pantulan cahaya dari permukaan internal, retakan, atau inklusi. Ini adalah fenomena pewarnaan pelangi dari mineral kalkopirit, pirit, dan permainan warna - biru, warna biru labradorit.

Beberapa mineral beraneka warna (polikrom) dan memiliki warna berbeda sepanjang kristal (turmalin, batu kecubung, beryl, gipsum, fluorit, dll.).

Warna suatu mineral terkadang bisa menjadi tanda diagnostik. Misalnya, garam berair tembaga berwarna hijau atau biru. Sifat warna mineral ditentukan secara visual, biasanya dengan membandingkan warna yang diamati dengan konsep yang diketahui: putih susu, hijau muda, merah ceri, dll. Ciri ini tidak selalu menjadi ciri khas mineral, karena warna banyak mineral sangat bervariasi.

Seringkali warna ditentukan oleh komposisi kimia mineral atau adanya berbagai pengotor yang dikandungnya unsur kimia-kromofor (krom, mangan, vanadium, titanium, dll.). Mekanisme munculnya warna tertentu pada batu permata masih belum jelas, karena unsur kimia yang sama dapat memberikan warna yang berbeda permata dalam berbagai warna: kehadiran kromium membuat merah delima dan hijau zamrud.

Warna guratan

Ciri diagnostik yang lebih andal dibandingkan warna suatu mineral adalah warna bubuknya, yang tertinggal saat mineral uji menggores permukaan matte pelat porselen. Dalam beberapa kasus, warna garis bertepatan dengan warna mineral itu sendiri, dalam kasus lain warnanya sangat berbeda. Jadi, pada cinnabar warna mineral dan bubuknya adalah merah, sedangkan pada pirit kuning kuningan warnanya hitam kehijauan. Iblis diberikan oleh mineral lunak dan keras sedang, sedangkan mineral keras hanya menggores pelat dan meninggalkan lekukan di atasnya.

Warna garis mineral pada piring porselen

Transparansi

Berdasarkan kemampuannya dalam mentransmisikan cahaya, mineral dibagi menjadi beberapa kelompok:

  • transparan(kristal batu, garam batu) - mentransmisikan cahaya, benda terlihat jelas melaluinya;
  • tembus cahaya(kalsedon, opal) – benda yang sulit dilihat;
  • tembus cahaya hanya di piring yang sangat tipis;
  • buram– cahaya tidak ditransmisikan bahkan pada pelat tipis (pirit, magnetit).

Bersinar

Kilau adalah kemampuan suatu mineral untuk memantulkan cahaya. Ketat definisi ilmiah Konsep bersinar tidak ada. Ada mineral dengan kilau logam seperti mineral poles (pirit, galena); dengan semi-logam (berlian, kaca, matte, berminyak, lilin, mutiara, dengan warna pelangi, halus).

Pembelahan

Fenomena pembelahan mineral ditentukan oleh kohesi partikel di dalam kristal dan ditentukan oleh sifat kisi kristalnya. Pemisahan mineral paling mudah terjadi secara paralel dengan jaringan kisi kristal terpadat. Jaringan ini paling sering dan dalam perkembangan terbaiknya muncul di batas luar kristal.

Jumlah bidang pembelahan pada mineral yang berbeda bervariasi, hingga enam, dan tingkat kesempurnaan bidang yang berbeda mungkin tidak sama. Jenis pembelahan berikut ini dibedakan:

  • sangat sempurna, ketika suatu mineral, tanpa banyak usaha, terbelah menjadi daun atau pelat individu dengan permukaan halus mengkilap - bidang pembelahan (gipsum).
  • sempurna, terdeteksi oleh pukulan ringan pada mineral, yang hancur berkeping-keping hanya dibatasi oleh bidang halus mengkilap. Permukaan tidak rata yang tidak sepanjang bidang belahan sangat jarang diperoleh (kalsit terpecah menjadi belah ketupat biasa dengan ukuran berbeda, garam batu menjadi kubus, sfalerit menjadi dodecahedron belah ketupat).
  • rata-rata, yang dinyatakan dalam fakta bahwa ketika suatu mineral terkena, retakan terbentuk baik di sepanjang bidang pembelahan maupun pada permukaan yang tidak rata (feldspar - ortoklas, mikroklin, labradorit)
  • tidak sempurna. Bidang pembelahan pada mineral sulit dideteksi (apatite, olivine).
  • sangat tidak sempurna. Tidak ada bidang pembelahan pada mineral (kuarsa, pirit, magnetit). Pada saat yang sama, terkadang kuarsa (kristal batu) ditemukan dalam kristal yang dipotong dengan baik. Oleh karena itu, tepi alami kristal perlu dibedakan dari bidang pembelahan yang muncul ketika mineral dipecah. Bidangnya bisa sejajar dengan tepinya dan memiliki tampilan yang lebih “segar” dan kilau yang lebih kuat.

Berbelit

Sifat permukaan yang terbentuk selama rekahan (pemisahan) suatu mineral berbeda-beda:

  1. Istirahat yang lancar, jika mineral terbelah sepanjang bidang pembelahan, misalnya pada kristal mika, gipsum, dan kalsit.
  2. Fraktur langkah diperoleh bila terdapat bidang pembelahan yang berpotongan dalam mineral; itu dapat diamati di feldspar dan kalsit.
  3. Fraktur tidak rata ditandai dengan tidak adanya area pembelahan yang mengkilat, seperti misalnya pada kuarsa.
  4. patahan kasar diamati pada mineral dengan struktur kristal granular (magnetit, kromit).
  5. Fraktur tanah ciri-ciri mineral lunak dan berpori tinggi (limonit, bauksit).
  6. berbentuk konkoidal– dengan daerah cembung dan cekung seperti cangkang (apatite, opal).
  7. Pecah(berbentuk jarum) - permukaan tidak rata dengan serpihan yang berorientasi pada satu arah (selenite, chrysotile-asbestos, hornblende).
  8. Doyan– muncul ketidakteraturan berbentuk kait pada permukaan belahan (tembaga asli, emas, perak). Jenis patahan ini merupakan karakteristik logam yang mudah ditempa.

Patahan halus pada mika, Patahan kasar pada kuarsa mawar, Patahan bertahap pada halit. © Rob Lavinsky Fraktur granular kromit. © Piotr Sosonowski
Patah tanah limonit Patah konkoid pada batu api Patah serpihan pada aktinolit. © Rob Lavinsky Patah tulang yang tersangkut pada tembaga

Kekerasan

Kekerasan mineral- ini adalah tingkat ketahanan permukaan luarnya terhadap penetrasi mineral lain yang lebih keras dan bergantung pada jenis kisi kristal dan kekuatan ikatan atom (ion). Kekerasan ditentukan dengan menggores permukaan mineral dengan kuku, pisau, kaca, atau mineral yang diketahui kekerasannya pada skala Mohs, yang mencakup 10 mineral yang kekerasannya meningkat secara bertahap (dalam satuan relatif).

Relativitas kedudukan mineral menurut derajat kenaikan kekerasannya terlihat jika dibandingkan: definisi yang tepat Kekerasan intan (skala kekerasan 10) menunjukkan 4000 kali lebih tinggi dibandingkan bedak (kekerasan 1).

Skala Mohs

Sebagian besar mineral memiliki kekerasan 2 hingga 6. Mineral yang lebih keras adalah oksida anhidrat dan beberapa silikat. Saat menentukan mineral dalam suatu batuan, Anda perlu memastikan bahwa yang diuji adalah mineralnya, dan bukan batuannya.

Berat jenis

Berat jenisnya bervariasi dari 0,9 hingga 23 g/cm 3 . Untuk sebagian besar mineral, beratnya adalah 2–3,4 g/cm3; mineral bijih dan logam asli memiliki berat jenis tertinggi yaitu 5,5–23 g/cm3. Berat jenis yang tepat ditentukan di laboratorium, dan dalam praktik normal, dengan “menimbang” sampel di tangan:

  1. Ringan (dengan berat jenis hingga 2,5 g/cm 3) - belerang, garam batu, gipsum, dan mineral lainnya.
  2. Sedang (2,6 - 4 g/cm3) - kalsit, kuarsa, fluorit, topas, bijih besi coklat dan mineral lainnya.
  3. Dengan berat jenis yang tinggi (lebih dari 4). Ini adalah barit (spar berat) - dengan berat jenis 4,3 - 4,7, bijih belerang timbal dan tembaga - berat jenis 4,1 - 7,6 g / cm 3, unsur asli - emas, platinum, tembaga, besi, dll. .d . dengan berat jenis 7 hingga 23 g/cm 3 (osmik iridium - 22,7 g/cm 3, platinum iridium - 23 g/cm 3).

Magnetik

Sifat mineral yang dapat ditarik oleh magnet atau membelokkan jarum magnet kompas merupakan salah satu tanda diagnostik. Mineral yang bersifat magnetis kuat adalah magnetit dan pirhotit.

Kelenturan dan kerapuhan

Mineral lunak adalah mineral yang berubah bentuk jika dipukul dengan palu, tetapi tidak hancur (tembaga, emas, platina, perak). Rapuh - hancur berkeping-keping saat terkena benturan.

Konduktivitas listrik

Konduktivitas listrik mineral adalah kemampuan mineral untuk menghantarkan listrik listrik Di bawah pengaruh Medan listrik. Jika tidak, mineral diklasifikasikan sebagai dielektrik, yaitu. tidak konduktif.

Sifat mudah terbakar dan berbau

Beberapa mineral terbakar dengan korek api dan menimbulkan bau khas (belerang - belerang dioksida, amber - bau aromatik, ozokerit - bau karbon monoksida yang menyesakkan). Bau hidrogen sulfida muncul saat terkena marcasite, pirit, atau saat menggiling kuarsa, fluorit, dan kalsit. Ketika potongan-potongan fosfor saling bergesekan, bau tulang yang terbakar muncul. Kaolinit, ketika dibasahi, menimbulkan bau seperti kompor.

Mencicipi

Sensasi rasa hanya disebabkan oleh mineral yang sangat larut dalam air (halit - rasa asin, silvit - asin pahit).

Kekasaran dan kandungan lemak

Berlemak, sedikit olesan adalah bedak, kaolinit, kasar - bauksit, kapur.

Higroskopisitas

Ini adalah sifat mineral yang menjadi lembab dengan menarik molekul air dari dalamnya lingkungan, termasuk dari udara (karnalit).

Beberapa mineral bereaksi dengan asam. Untuk mengidentifikasi mineral-mineral yang ada komposisi kimia adalah garam asam karbonat, akan lebih mudah untuk menggunakan reaksi perebusannya dengan lemah (5 - 10%) asam hidroklorik(kalsit, dolomit).

Radioaktivitas

Radioaktivitas dapat menjadi tanda diagnostik yang penting. Beberapa mineral yang mengandung unsur kimia radioaktif (seperti uranium, thorium, tantalum, zirkonium, thorium) seringkali memiliki radioaktivitas yang signifikan, sehingga mudah dideteksi dengan radiometer rumah tangga. Untuk menguji radioaktivitas, jumlah latar belakang radioaktivitas diukur dan dicatat terlebih dahulu, kemudian mineral ditempatkan di dekat detektor perangkat. Peningkatan pembacaan lebih dari 15% menunjukkan radioaktivitas mineral. Mineral radioaktif adalah: abernathyite, bannerite, gadolinite, monasit, orthite, zircon, dll.

Binar

Fluorit bersinar

Beberapa mineral yang tidak bersinar dengan sendirinya mulai bersinar dalam berbagai kondisi khusus (pemanasan, penyinaran dengan sinar-X, sinar ultraviolet dan katoda; bila pecah bahkan tergores). Ada beberapa jenis pendaran mineral berikut:

  1. Pendar adalah kemampuan suatu mineral untuk bersinar selama beberapa menit dan jam setelah terkena sinar tertentu (willite bersinar setelah disinari dengan sinar ultraviolet pendek).
  2. Luminescence adalah kemampuan untuk bersinar ketika disinari dengan sinar tertentu (scheelite bersinar biru ketika disinari dengan ultraviolet dan sinar).
  3. Termoluminesensi - bersinar saat dipanaskan (fluorit bersinar ungu-merah muda).
  4. Triboluminescence - bersinar pada saat digaruk dengan pisau atau dibelah (korundum).

Asterisme

Asterisme atau efek bintang

Asterisme, atau efek bintang, merupakan ciri khas beberapa mineral. Ini terdiri dari pemantulan (difraksi) sinar cahaya dari inklusi dalam mineral, yang berorientasi pada arah kristalografi tertentu. Perwakilan terbaik dari properti ini adalah safir bintang dan rubi bintang.

Pada mineral yang berstruktur berserat (mata kucing), terdapat pita cahaya tipis yang dapat berubah arah ketika batu diputar (permainan warna). Cahaya ceria pada permukaan opal atau warna labradorit merak yang bersinar dijelaskan oleh interferensi cahaya - pencampuran sinar cahaya ketika dipantulkan dari lapisan manik-manik silika yang dikemas (dalam opal) atau dari pertumbuhan kristal pipih tertipis ( labradorit, batu bulan).

Teks: Svetlana Rakutova

Apakah mungkin untuk merawat tubuh dengan menggunakan cara konvensional air mineral Dok, apa saja khasiat air mineral untuk menyembuhkan dan apa manfaat air mineral untuk anak?

Sifat air mineral

Kita suka minum air mineral bukan hanya karena suka rasanya, tapi juga karena kita paham kalau minum air mineral baik untuk kesehatan. Khasiat air mineral yang bermanfaat karena mengandung mineral terlarut yang terdapat di air tanah. Air yang diambil dari mata air atau yang diambil dari sumur desa mempunyai sifat yang sama. Air mineral berkarbonasi juga mengandung gas alam, atau mungkin dikarbonasi secara artifisial dengan karbon dioksida. Negara lain menetapkan standar berbeda untuk jumlah mineral yang dibutuhkan agar air kemasan disebut "mineral".

Salah satu khasiat paling berharga dari air mineral adalah tidak adanya kalori ekstra. Minum air mineral adalah salah satu cara untuk memberi tubuh unsur mikro yang bermanfaat tanpa menambah berat badan. Air mineral berkarbonasi biasanya mengandung kalsium, magnesium, potasium, dan terkadang natrium. Ini adalah mineral paling umum di air tanah. Beberapa jenis air mineral berkarbonasi mengandung kromium, tembaga, seng, besi, mangan, selenium dan unsur mikro bermanfaat lainnya yang masing-masing memiliki sangat penting untuk kesehatan yang baik. Air mineral merupakan sumber mineral yang lebih baik dibandingkan air lainnya, seperti yang diambil dari sumur. Di beberapa negara dengan sistem modern menyaring air sehingga orang dapat meminumnya dari keran. Namun tentu saja khasiatnya tidak bisa dibandingkan dengan air mineral. Dan di negara kita, air keran paling sering mengandung fluorida dan klorin, yang dapat berdampak buruk bagi kesehatan banyak orang.

Jika kita membandingkan khasiat air mineral dengan khasiat air suling, maka air suling tidak mengandung mineral sama sekali. Seperti banyak merek air saring yang dijual di toko, air ini juga mengandung sangat sedikit atau bahkan tidak ada mineral sama sekali.

Sifat penyembuhan air mineral

Ketika orang berbicara tentang khasiat penyembuhan air mineral, biasanya mereka teringat akan kandungan di dalamnya. jumlah besar kalsium. Air mineral bisa menjadi sumber alternatif kalsium untuk penderita intoleransi laktosa. Orang-orang seperti itu tidak dapat mengonsumsi sebagian besar produk susu karena penyakit mereka. Namun alih-alih susu, mereka bisa minum air mineral. Tentu saja, kalsium di dalamnya tidak sebanyak pada produk susu, tapi tetap saja. Apalagi daya cerna kalsium yang diperoleh dari air mineral cukup sebanding dengan daya cerna kalsium dari produk susu.

Khasiat penyembuhan air mineral yang sangat penting adalah kemampuannya menurunkan kadar kolesterol dalam tubuh. Minum air berkarbonasi dapat menurunkan jumlah kolesterol “jahat” yang disebut kolesterol “jahat” di dalam tubuh, dan sebaliknya meningkatkan jumlah kolesterol “baik” yang disebut kolesterol “baik” yang disebut kolesterol “jahat”. Temuan ini didukung oleh penelitian tahun 2004 terhadap sekelompok wanita lanjut usia (pascamenopause) yang meminum air mineral berkarbonasi kaya natrium.

Terakhir, khasiat penyembuhan lain dari air mineral adalah hidrasi, yaitu menghidrasi tubuh. Orang dewasa biasanya membutuhkan sekitar 3 liter air per hari, dan lebih banyak lagi pada hari-hari panas atau saat aktif berolahraga. Namun, rata-rata orang tidak terlalu memikirkan masalah tersebut dan tidak terlalu sering minum air putih sepanjang hari. Dan air mineral berkarbonasi, yang memberi penghargaan kepada seseorang dengan rasanya, akan memberikan tingkat hidrasi yang dibutuhkan tubuh.

Air mineral meja

Komposisi air mineral meja sangat bergantung pada merek tertentu. Namun Karakteristik umum Tentu saja mereka punya. Pertama-tama, air mineral meja apa pun tidak mengandung lemak dan kalori. Banyak orang tidak memperhatikan kandungan kalori minuman seperti Coca-Cola atau jus buah. Konsumsi minuman semacam itu yang tidak terkontrol dapat menggagalkan program penurunan berat badan Anda. Selain itu, mengurangi jumlah “kalori cair” dapat menyebabkan penambahan berat badan, berbeda dengan mengurangi asupan kalori dari makanan. Di sini pilihan yang jelas adalah air mineral meja, yang penggunaannya akan selalu menjaga kalori tetap terkendali.

Hampir semua merk air mineral meja, selain kalsium dan natrium, juga mengandung magnesium. Mikronutrien ini sangat penting untuk kesehatan tulang, selain itu juga mendukung perkembangan sel, otot dan jaringan saraf. Air mineral meja biasa mengandung hingga 41% dari asupan magnesium harian yang direkomendasikan. Ingatlah bahwa Anda harus berusaha untuk memastikan bahwa asupan harian magnesium dan unsur mikro lainnya dilakukan tidak hanya dari air mineral meja, tetapi juga dari makanan.

Air mineral untuk anak-anak

Orang tua dihadapkan pada pilihan sulit dalam menentukan minuman paling sehat yang sesuai dengan pola makan seimbang anak. Dihadapkan pada padatnya arus informasi iklan yang menawarkan ribuan merek minuman lezat untuk anak, anak sulit menyetujui minum air putih biasa. Tidak mungkin meyakinkan anak kecil bahwa itu sehat, yang utama baginya adalah rasanya enak. Namun, air mineral sederhana untuk anak jauh lebih menyehatkan tubuhnya dibandingkan soda buah manis atau milkshake.

Perlu dicatat di sini bahwa air mineral yang diperkaya dengan karbon dioksida sama sekali tidak bermanfaat bagi anak-anak. Air berkarbonasi dan minuman ringan berkarbonasi memiliki manfaat jangka panjang dampak negatif pada kesehatan anak. Produsen memperkaya air mineral berkarbonasi untuk anak-anak tidak hanya dengan fosfor dan asam karbonat, untuk membuat gelembung, tetapi juga dengan berbagai bahan tambahan penyedap - berbagai pemanis buatan, yang lebih berbahaya daripada gula biasa yang diekstrak dari buah-buahan. Minum air mineral berkarbonasi pada anak dalam jangka waktu lama menyebabkan penurunan kadar kalsium dalam tubuh anak. Hal ini dapat melemahkan akar gigi dan menyebabkan kerusakan plak. Dan kelebihan gula membuat anak berisiko terkena diabetes.

Pengisi mineral seperti kalsium karbonat, bedak, silika sangat umum di industri polimer. Seringkali, dengan biaya 6-15 sen/lb, mereka menggantikan polimer yang jauh lebih mahal, meningkatkan kekakuan produk yang diisi dan memberikan ketahanan api yang lebih besar pada polimer. Pasar global bahan pengisi plastik didominasi oleh karbon hitam (carbon black) dan kalsium karbonat. Dari sekitar 15 miliar pon bahan pengisi di Amerika dan Eropa, sekitar setengah volumenya terdapat pada elastomer, sepertiganya adalah termoplastik, dan sisanya adalah termoset. Sekitar 15% dari seluruh plastik yang diproduksi mengandung bahan pengisi.

Selain biaya, sifat pengisi mineral berikut ini (atau seharusnya) secara umum dipertimbangkan ketika digunakan sebagai pengisi pada material komposit (sifat diberikan tanpa urutan tertentu):

Komposisi kimia;

Faktor bentuk;

Kepadatan (berat jenis);

Ukuran partikel;

Bentuk partikel;

Distribusi ukuran partikel;

Luas permukaan partikel;

Kemampuan menyerap minyak;

Sifat tahan api;

Pengaruh terhadap sifat mekanik material komposit;

Pengaruh terhadap viskositas lelehan;

Pengaruh terhadap penyusutan lelehan;

Sifat termal;

Warna, sifat optik;

Pengaruh terhadap pemudaran dan daya tahan polimer dan komposit;

Dampak terhadap kesehatan dan keselamatan.

Mari kita berikan beberapa pendahuluan deskripsi umum, yang akan dirinci di bawah ini menggunakan contoh spesifik pengisi mineral (dan campuran).

Sifat umum pengisi mineral

Komposisi kimia

Eksipien dapat berupa anorganik, organik atau campuran, misalnya Biodac, seperti dijelaskan di atas. Biodac adalah campuran butiran serat selulosa, kalsium karbonat dan kaolin (tanah liat). Pengisi anorganik yang umum dapat berupa garam sederhana, seperti kalsium karbonat (CaCO 3) atau wollastonit (CaSiO 3), dengan presisi yang tepat. struktur kimia; bahan anorganik kompleks seperti talk [magnesium silikat terhidrasi, Mg 3 Si 4 O l0 (OH) 2 ] atau kaolin (aluminium silikat terhidrasi, Al 2 O 3 -2SiO 2 -2H 2 O); atau mungkin senyawa yang komposisinya tidak pasti atau bervariasi, seperti mika, tanah liat, dan abu terbang. Yang terakhir dapat dianggap sebagai aluminium silikat dengan inklusi elemen lainnya.

Faktor bentuk

Ini adalah perbandingan panjang suatu partikel dengan diameternya. Untuk partikel berbentuk bola atau kubik, faktor bentuknya sama dengan satu. Untuk partikel kalsium karbonat, faktor bentuknya biasanya 1-3. Untuk talk, faktor bentuknya biasanya berkisar antara 5-20. Untuk serat kaca giling berkisar antara 3 hingga 25. Untuk mika - 10-70. Untuk wollastonite, nilainya antara 4 dan 70. Untuk fiberglass cincang, nilainya antara 250 dan 800. Untuk serat alami, seperti selulosa, faktor bentuknya bisa antara 20-80 hingga beberapa ribu. Faktor bentuk rendahnya kurang dari 10. Namun, nilai yang tercantum adalah untuk bahan pengisi yang tidak diproses dalam mixer dan/atau ekstruder. Setelah diproses, faktor bentuk dapat berkurang dari beberapa lusin dan ratusan menjadi 3-10.

Kepadatan (berat jenis)

Meskipun berat jenis bahan pengisi mineral dapat bervariasi dalam rentang yang luas, berat jenis bahan pengisi yang digunakan (atau mungkin harus digunakan) dalam WPC semuanya tinggi, sekitar 2,1-2,2 (fly ash) dan 2,6-3,0 g /cm 3 (kalsium karbonat, bedak, kaolin, mika, tanah liat). Biodac, campuran butiran kalsium karbonat dengan kaolin dan serat selulosa, memiliki berat jenis 1,58 g/cm 3 .

Tabel 1 menunjukkan bagaimana bahan pengisi mineral mempengaruhi kepadatan polimer isi dibandingkan dengan serat kayu.

Tabel 1. Pengaruh berat jenis bahan pengisi terhadap kepadatan polimer yang diisi. Serat selulosa (tepung kayu, sekam padi) biasanya mempunyai berat jenis 1,3 g/cm 3 ; kalsium karbonat dan bedak biasanya memiliki kepadatan 2,8 g/cm3


* Data percobaan yang sesuai untuk polipropilen isi adalah sebagai berikut: dengan 20% serat selulosa, 0,98-1,00 g/cm3; dengan 40% serat selulosa, 1,08-1,10 g/cm3; dengan 40% kalsium karbonat atau bedak, 1,23-1,24 g/cm3.

Terlihat bahwa kehadiran 20-40% bahan pengisi mineral secara signifikan meningkatkan kepadatan isian HDPE dan polipropilen dibandingkan dengan polimer yang diisi serat selulosa.

Catatan. Perhitungan ini dapat dilakukan seperti yang ditunjukkan pada contoh berikut. Untuk HDPE yang diisi 20% kalsium karbonat, 100 g polimer isi mengandung 20 g CaCO 3 dan 80 g polimer. Fraksi volume yang sesuai adalah 20 g/2,8 g/cm 3 = 7,1429 cm 3 untuk CaCO3 dan 80 g/0,96 g/cm 3 = 83,3333 cm 3 untuk HDPE. Volume total polimer yang terisi adalah 7,1429 cm 3 + 83,3333 cm 3 = 90,4762 cm 3. Karena massa sampel ini adalah 100 g, berat jenis polimer yang diisi adalah 100 g/90,4762 cm 3 = 1,105 g/cm 3.

Catatan. Bagaimana tidak menghitung berat jenis suatu material komposit. Kesalahan yang umum terjadi adalah mengacaukan fraksi volume dan massa dalam perhitungan. Misalnya, dalam kasus di atas, untuk HDPE yang diisi dengan 20% kalsium karbonat, berat jenis yang dihasilkan akan salah: 0,2 x 2,8 g/cm 3 + 0,8 x 0,96 g/cm 3 = 1,328 g/cm 3 . Jawaban yang benar, seperti yang kita ketahui, adalah 1,105 g/cm 3 (lihat di atas). Merupakan suatu kesalahan untuk mengambil pecahan volume 0,2 dan 0,8 sebagai pecahan massa dalam komposisi yang dihasilkan.

Ukuran partikel

Untuk keperluan pembahasan ini, bahan pengisi dapat dibagi menjadi partikel kasar (lebih besar dari 0,1-0,3 mm, 20-150 mesh), partikel berukuran besar (sekitar 0,1 mm atau 100 µm, 150-200 mesh), partikel berukuran sedang. (sekitar 10 µm, 250 mesh), partikel kecil (sekitar 1 µm), partikel halus (sekitar 0,1 µm), dan nanopartikel (berlapis - tebal 1 nm atau 0,001 µm, dan panjang 200 nm atau 0,2 µm; diselingi - ketebalan 30 nm , panjang 200 nm). Nanopartikel tidak dianggap sebagai bahan pengisi, melainkan sebagai bahan tambahan. Contoh ukuran partikel di atas adalah Biodac (partikel besar), kalsium karbonat bubuk (ukuran partikel besar), tanah liat (ukuran partikel sedang), CaCO 3 yang diendapkan (ukuran partikel kecil), beberapa jenis silika khusus (ukuran partikel halus), terkelupas organoclay partikel multilayer. Biaya pengisi ini meningkat secara signifikan ketika berpindah dari partikel besar dan besar ke partikel kecil dan halus, dan terutama untuk partikel nano. Oleh karena itu, hanya partikel pengisi yang kasar dan besar yang dapat menghemat biaya penggantian resin kecuali jika pengisi tersebut benar-benar melekat pada material komposit fitur yang bermanfaat, membenarkan peningkatan biaya.

Bentuk Partikel

Karakteristik ini sebagian, namun tidak seluruhnya, terkait dengan rasio aspek partikel. Dengan rasio aspek yang sama yaitu 1,0, partikel dapat berbentuk bola atau kubik, dan partikel berbentuk bola (seperti karbon hitam, titanium dioksida, seng oksida) meningkatkan fluiditas dan mengurangi viskositas leleh polimer serta memastikan distribusi tegangan yang seragam dalam profil yang mengeras. , sedangkan partikel kubik (kalsium hidroksida) memberikan penguatan profil yang baik. Serpihan (kaolin, mika, bedak) memfasilitasi orientasi polimer. Partikel yang diperluas, seperti wollastonit, fiberglass dan serat selulosa, tepung kayu (serat), mengurangi penyusutan dan kontraksi muai panas, dan khususnya, memperkuat bahan monolitik.

Distribusi ukuran partikel

Partikel dapat bersifat monodispersi atau mempunyai distribusi ukuran tertentu - lebar, sempit, bimodal, dan sebagainya. Distribusinya mungkin tidak homogen, dan biasanya terdapat campuran partikel dengan ukuran berbeda. Sifat campuran partikel ini sangat bergantung pada teknologi penggilingan dan penyortiran (pengayakan) partikel. Distribusi yang luas atau distribusi bimodal partikel pengisi mineral dapat bermanfaat karena dapat memberikan kepadatan pengepakan partikel yang lebih baik dalam matriks. Distribusi ukuran partikel dapat mempengaruhi viskositas lelehan.

Luas permukaan partikel

Hal ini berhubungan langsung dengan “topografi” permukaan dan porositas bahan pengisi. Itu diukur dalam meter persegi per gram bahan pengisi dan dapat bervariasi dari pecahan m 2 /g hingga ratusan m 2 /g. Misalnya, luas permukaan spesifik wollastonit bervariasi dari 0,4 hingga 5 m 2 /g, silika - dari 0,8 hingga 3,5 m 2 /g, serat selulosa - sekitar 1 m 2 /g, bedak - dari 2,6 hingga 35 m 2 /g, kalsium karbonat - dari 5 hingga 24 m 2 /g, kaolin - dari 8 hingga 65 m 2 /g, tanah liat - dari 18 hingga 30 m 2 /g, titanium dioksida - dari 7 hingga 162 m 2 /g , diendapkan silikon dioksida - dari 12 hingga 800 m 2 /g. Luas permukaan spesifik suatu partikel sangat bergantung pada metode yang digunakan untuk mengukur luas. Semakin kecil molekul yang digunakan untuk pengukuran, semakin besar luas permukaan spesifik yang diperoleh per gram bahan. Namun, bila dicampur dengan lelehan polimer, ukuran pori molekul pengisi mineral yang kecil tidak sesuai. Sebaliknya, pori-pori terbuka yang besar tidak hanya menyediakan area adhesi untuk lelehan polimer, tetapi juga interaksi fisik tambahan antara pengisi dan polimer setelah polimer tersebut mengeras.

Kedua sifat ini berjalan seiring dan sampai batas tertentu berhubungan dengan “higroskopisitas” pengisi. Namun, kadar air biasanya mencerminkan massa (persentase) air per satuan massa bahan pengisi dalam keadaan tertentu (misalnya setelah atau selama pengeringan), sedangkan kapasitas penyerapan air sering kali mengacu pada kadar air maksimum yang dapat dicapai atau kadar air setelah kesetimbangan nyata tercapai. telah dicapai dalam kondisi sekitar. Kadar air sebagian besar sekam padi pada bulan-bulan musim panas bisa mencapai sekitar 9,5% beratnya. Kadar air sekam padi kering bisa 0,2-0,5%. Kadar air yang tinggi pada bahan pengisi menyebabkan terbentuknya uap selama proses peracikan dan ekstrusi, yang dapat menghasilkan porositas tinggi (dan kepadatan rendah) pada profil akhir yang diekstrusi. Hal ini pada gilirannya mengurangi kekuatan dan kekakuannya, serta meningkatkan laju oksidasi selama masa pakai, sehingga mengurangi daya tahan.

Kadar air yang rendah pada bahan pengisi biasanya diamati pada kalsium karbonat dan wollastonit (0,01-0,5%), bedak dan aluminium trihidrat, mika (0,1-0,6%). Kadar air sedang dapat diamati pada titanium hidroksida (hingga 1,5%), tanah liat (hingga 3%), kaolin (1-2%) dan Biodac (2-3%). Kadar air yang tinggi banyak ditemukan pada serat selulosa (5-10%), tepung kayu (sampai 12%) dan fly ash (sampai 20%). Biodac menyerap hingga 120% air bila bersentuhan langsung dengan air berlebih.

Kapasitas penyerapan minyak

Properti ini berguna untuk polimer hidrofobik seperti poliolefin, karena pengisi hidrofobik dapat menunjukkan interaksi yang baik dengan matriks. Selain itu, pengisi hidrofobik dapat mempunyai pengaruh yang sangat signifikan terhadap viskositas matriks, sehingga reologi dan fluiditasnya. Pengisi biasanya menyerap minyak dalam jumlah yang jauh lebih tinggi dibandingkan air. Kalsium karbonat menyerap 13-21% minyak, aluminium trihidrat menyerap 12-41% minyak, titanium dioksida 10-45%, wollastonite 19-47%, kaolin 27-48%, talk 22-51%, mika 65-72% dan kayu tepung 55-60%. Biodac menyerap 150% minyak berdasarkan beratnya.

Biasanya, jika penyerapan minyak rendah, pengisi tidak banyak mengubah viskositas lelehan. Oleh karena itu, uji serapan minyak sering digunakan untuk mengkarakterisasi pengaruh bahan pengisi terhadap sifat reologi polimer pengisi.

Tahan api

Bahan penghambat api “aktif”, seperti aluminium trihidrat atau magnesium hidroksida, mendinginkan area pembakaran dengan melepaskan air di atas suhu tertentu. Banyak bahan pengisi inert, seperti kalsium karbonat, bedak, tanah liat, fiberglass, dll., dapat menghambat perambatan api hanya dengan "menghilangkan bahan bakar" untuk perambatan api atau memperlambat pelepasan panas. Namun, mereka tidak mengubah suhu penyalaan secara signifikan. Mereka bertindak dengan melarutkan bahan bakar dalam fase padat (polimer). Kalsium karbonat melepaskan gas inert (karbon dioksida) pada suhu sekitar 825 °C, yang terlalu tinggi untuk melarutkan fase gas yang mudah terbakar, yang terbakar jauh di bawah suhu tersebut.

Pengaruh terhadap sifat mekanik material komposit

Pengisi mineral umumnya meningkatkan kekuatan lentur dan modulus lentur dari plastik pengisi dan WPC (Tabel 2), namun tingkat peningkatannya bervariasi untuk kekuatan dan modulus lentur. Pengaruhnya terhadap kekuatan lentur seringkali tidak lebih dari 10-20%. Pengaruhnya terhadap modulus lentur dapat mencapai 200-400%, dan hal ini sering kali bergantung pada ukuran partikel pengisi dan rasio aspeknya. Semakin tinggi kandungan pengisi dan rasio aspek, semakin besar pengaruh pengisi terhadap modulus lentur (walaupun hal ini tidak selalu berlaku pada konten pengisi secara khusus).

Berdasarkan pengaruh bahan pengisi terhadap kekuatan polimer isi, bahan pengisi dibedakan menjadi bahan pengisi dan bahan pengisi penguat.

Tabel 2. Pengaruh bahan pengisi anorganik dan tepung kayu terhadap kuat lentur dan modulus lentur polipropilena (homopolimer)


Bahan pengisi seperti tepung kayu, kalsium karbonat, seringkali mempertahankan kekuatan hampir tidak berubah, biasanya dalam kisaran ±10% dari polimer yang tidak terisi. Dengan bahan pengisi penguat seperti serat kayu dan serat kaca dengan rasio aspek tinggi, kekuatan polimer pengisi selalu meningkat.

Jadi, beberapa bahan pengisi mineral meningkatkan kekuatan lentur polipropilena sebesar 30-45%, sedangkan tepung kayu meningkatkan kekuatan lentur polimer yang sama hanya sebesar 7-10%. Pengaruh bahan pengisi terhadap kekakuan plastik jauh lebih nyata, dan pengisi mineral meningkatkan modulus lentur polipropilena hingga 300%, dan tepung kayu meningkatkan modulus lentur polimer yang sama sebesar 150-250%.

Kekuatan tarik polipropilena murni dan polipropilena isi kira-kira sama, atau sedikit menurun bila polimer diisi dengan tepung kayu (Tabel 3).

Tabel 3. Pengaruh bahan pengisi anorganik dan serat kayu terhadap kekuatan dan modulus tarik polipropilen (homopolimer)

Fiberglass meningkatkan kekuatan tarik polipropilen hingga 15%; bedak hampir tidak memberikan perubahan; kalsium karbonat dan tepung kayu mengurangi kekuatan tarik polimer yang sama sebesar 15-30%. Terkait dengan modulus elastisitas tarik, peningkatannya mencapai 3,6 kali lipat (talc, fiberglass) dan hingga 1,6-2,6 kali (tepung kayu, kalsium karbonat).

Sulit untuk memprediksi secara kuantitatif bagaimana kekuatan lentur dan modulus WPC akan dipengaruhi oleh penggunaan bahan pengisi mineral, karena sifat dan jumlah pelumas dapat mengganggu (Tabel 4).

Di meja 4. menunjukkan bahwa meskipun kekuatan dan modulus lentur meningkat seiring dengan peningkatan kandungan bedak dibandingkan dengan sifat yang sama pada tepung kayu, pelumasan mengurangi efeknya.

Tabel 4. Pengaruh talk terhadap kekuatan dan modulus lentur material komposit tepung kayu-polipropilena dengan adanya berbagai kuantitas pelumas (data disediakan oleh Luzenac America)


Pengaruh pada viskositas leleh

Hal ini tergantung pada ukuran partikel, bentuk partikel, rasio aspek, berat jenis pengisi dan sifat pengisi lainnya. Contoh berikut mengilustrasikan sifat “umum” dari bahan pengisi. Ketika polipropilen yang memiliki laju aliran leleh 16,5 g/10 menit diisi dengan sejumlah kecil bahan pengisi mineral dan selulosa, MFI-nya (dalam g/10 menit) adalah sebagai berikut:

40% CaCO 3 15.1;

40% bedak 12.2;

40% serat kaca 9,6;

20% tepung kayu (pinus) 8,6;

40% tepung kayu 1.9.

Rupanya, tepung kayu memiliki pengaruh yang jauh lebih besar terhadap viskositas lelehan dibandingkan dengan bahan pengisi anorganik.

Dampaknya terhadap penyusutan teknologi

Hal ini jelas tergantung pada kandungan bahan pengisi (maka kandungan polimer) dan kemampuan bahan pengisi untuk mencegah kristalisasi polimer. Semakin kecil kristalit dalam polimer yang diisi, semakin kecil pula penyusutannya. Semakin sedikit polimer dalam komposit yang diisi, semakin sedikit penyusutannya. Dengan kandungan yang sama, bahan pengisi dengan efek nukleasi menyebabkan penyusutan teknologi yang lebih sedikit. Misalnya, jika polipropilen yang mengalami penyusutan proses sebesar 1,91% diisi dengan sejumlah kecil bahan pengisi mineral dan serat selulosa, maka penyusutan prosesnya menjadi sebagai berikut:

40% CaCO 3 1,34%;

20% kayu - serat 0,94%;

40% bedak - 0,89%;

40% serat kayu - 0,50%;

40% fiberglass -0,41%.

Dapat dilihat bahwa semua bahan pengisi mengurangi penyusutan proses, dengan tepung kayu menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan kalsium karbonat dan bedak, namun penyusutan lebih tinggi dibandingkan dengan serat kaca.

Sifat termal

Ekspansi-kontraksi termal bahan pengisi anorganik secara signifikan lebih rendah dibandingkan dengan polimer. Oleh karena itu, semakin tinggi kandungan bahan pengisi maka semakin rendah koefisien muai-kompresi material komposit tersebut. Banyak bahan pengisi non-logam anorganik mengurangi konduktivitas termal material komposit. Misalnya, dibandingkan dengan konduktivitas termal aluminium (204 W/deg-K-m), untuk talk adalah 0,02, titanium dioksida 0,065, fiberglass 1, dan kalsium karbonat 2-3. Oleh karena itu, pengisi mineral non-logam lebih bersifat isolator panas daripada konduktor panas. Sifat pengisi ini mempengaruhi fluiditas polimer yang diisi dan material komposit berbasis polimer selama ekstrusi.

Warna: sifat optik

Warna pengisi harus diperhitungkan bila kandungannya tinggi, terutama jika perlu menghasilkan profil berwarna terang. Namun, material komposit biasanya mengandung cukup pewarna untuk mencegah pewarnaan oleh bahan pengisi, kecuali bahan yang sangat gelap seperti karbon hitam. Pengisi memberikan opasitas pada produk, yang merupakan faktor yang tidak penting pada material komposit berwarna.

Pengaruh terhadap pemudaran dan daya tahan polimer dan komposit

Pengisi mineral sering kali mengandung pengotor (seperti logam bebas), yang merupakan katalis untuk oksidasi termal dan/atau foto dari polimer yang diisi. Topik ini akan dibahas lebih rinci di Bab 15. Di sini kami hanya akan memberikan dua contoh pemudaran HDPE dan polipropilena berisi CaCO 3, dengan berat 76 dan 80%. pengisi, masing-masing. Matriks memiliki laju aliran leleh 1 g/10 menit. (HDPE) dan 8 g/10 mnt. (polipropilena). Pengabuan kedua polimer terisi pada suhu 525 °C menunjukkan kadar abu 76,0 ± 0,1% (HDPE-CaCO 3) dan 79,9 ± 0,1% (PP-CaCO 3). Setelah 250 jam di ruang atmosfer (Q-SUN 3000, filter UV: siang hari, sensor UV: 340, 0,35 W/m2, pelat hitam 63 °C, ASTM G155-97, siklus 1: cahaya 1:42, cahaya + semprotan 0.18) koefisien fading meningkat dari 83.7 menjadi 84.3 (ΔL = +0.6) [HDPE-CaCO 3 76%] dan dari 85.6 menjadi 88.8 (ΔL = +3.2 ) [PP-CaCO 3 80%]. Karena kalsium karbonat dalam percobaan ini berasal dari asal yang sama, peningkatan perubahan warna harus dikaitkan dengan sensitivitas polipropilena yang lebih tinggi terhadap oksidasi termal dan/atau foto di lapisan permukaan.

Contoh lain di sini yang menunjukkan pengaruh pengisi mineral pada oksidasi WPC (berdasarkan OI, yaitu waktu induksi oksidatif) adalah ketahanan papan penghiasan GeoDeck eksperimental yang dibuat dengan bedak dan mika selain komposisi konvensional. GeoDeck tanpa tambahan antioksidan memiliki VOI 0,50 menit. Dengan adanya talk 3 dan 10%, nilai VOI masing-masing sebesar 0,51 dan 0,46 menit. Dengan adanya mika 12,5 dan 28,5%, nilai VOI masing-masing sebesar 0,17 dan 0,15 menit. Artinya, pada dua contoh terakhir, mika sebenarnya menghilangkan ketahanan oksidasi (meskipun sangat rendah) pada material komposit.

Kesehatan dan keselamatan

Beberapa bahan pengisi merupakan bahan berbahaya dan memerlukan tindakan perlakuan khusus dan pemrosesan. Di bawah ini tercantum beberapa bahan pengisi yang digunakan atau dapat dengan mudah digunakan dalam material komposit, diklasifikasikan menurut parameter utama yang diterima di industri. Arti indeks: tidak ada bahaya, 0; sedikit bahaya, 1; sedang, 2; serius, 3; bahaya ekstrim, 4. Kode penyimpanan: umum, oranye; spesial, biru; berbahaya, merah.

Kesehatan: fly ash dan tepung kayu, tidak diklasifikasikan; kalsium karbonat, kaolin, 0; aluminium hidroksida, tanah liat, fiberglass, magnesium hidroksida, mika, kuarsa, bedak, wollastonit, 1.

Sifat mudah terbakar:

Reaktivitas: fly ash dan tepung kayu, tidak diklasifikasikan; semua yang lain yang tercantum di atas adalah 0.

Kode warna penyimpanan: tepung kayu, tidak diklasifikasikan; semua yang lain yang tercantum di atas berwarna oranye.

Toksisitas (mg/kg): semua hal di atas tidak diklasifikasikan; pengecualian - aluminium hidroksida, 150.

Karsinogenisitas: semua hal di atas tidak (kecuali bedak - jika mengandung asbes).

Silikosis: kalsium karbonat, tanah liat, mika, ya; semua hal di atas, tidak.

Waktu rata-rata tertimbang(TEL, paparan rata-rata selama shift kerja 8 jam), dalam mg/m 3 : bedak, 2; mika, 3; fly ash, kalsium karbonat, fiberglass, kaolin, silika, tepung kayu, 10; aluminium hidroksida, tanah liat, magnesium hidroksida, wollastonit, tidak diklasifikasikan.

Seperti yang Anda lihat, bahan pengisi yang tercantum umumnya dianggap cukup aman, kecuali dinyatakan demikian secara khusus.

Saat memilih bahan insulasi, salah satu bahan unggulannya adalah wol mineral, yang karakteristik dan sifatnya dapat meningkatkan parameter keselamatan kebakaran, suara, dan insulasi panas suatu benda. Memiliki komposisi alami, mudah dipasang, dan masa pakai hingga 50 tahun. Pada saat yang sama, wol mineral memiliki harga yang terjangkau dan diproduksi dalam bentuk gulungan atau lembaran, sehingga penggunaannya menguntungkan secara ekonomi.

Pilihan yang mendukung insulasi tertentu ditentukan oleh karakteristik teknis dan propertinya. Kemudahan pemasangan dan masa pakai material bergantung pada mereka. Ciri-ciri wol mineral adalah sebagai berikut:

  • koefisien konduktivitas termal bervariasi dari 0,03 hingga 0,052 W/m·K, tergantung pada ketebalan dan kepadatan lapisan;
  • panjang seratnya dari 15 hingga 50 mm, dan diameternya 5-15 mikron;
  • suhu pengoperasian maksimum dari +600 0 C hingga +1000 0 C;
  • bahan serat: kaca, batuan (basal, dolomit, dll.), terak dari tanur tinggi;
  • lebar pelat dan gulungan adalah 0,6-1 m, dan ketebalannya 30 hingga 200 mm;
  • kepadatan material dari 25 hingga 200 kg/m3.

Sifat utama isolasi wol mineral meliputi:

  • fleksibilitas, memungkinkan pemasangan pada permukaan hampir semua geometri dan pembentukan lapisan tertutup;
  • ketahanan api yang tinggi, sehingga cukup mudah untuk memastikan kontak struktur yang dipanaskan dengan bahan yang mudah terbakar;
  • komposisi yang sepenuhnya alami, tidak ada pelepasan zat beracun atau berbahaya selama pengoperasian;
  • permeabilitas uap yang optimal, mencegah pembentukan kondensasi pada permukaan bahan yang dihubungi akibat perubahan suhu yang tiba-tiba;
  • ketahanan terhadap pengaruh biologis: jamur, jamur, hewan pengerat dan hama lainnya;
  • sifat kedap suara;
  • higroskopisitas: akibat kelembapan, bahan kehilangan sifat insulasinya, oleh karena itu, selama pemasangan, perlu untuk meletakkan lapisan kedap air berkualitas tinggi di atasnya.

Jenis wol mineral

Jenis wol mineral berikut ini diproduksi, karakteristik dan sifatnya memiliki perbedaan yang signifikan:

  • terak;
  • wol batu;
  • wol basal.

Glass wool adalah bahan termurah, karena terbuat dari kaca daur ulang, pasir, kapur dan bahan kimia dalam oven bersuhu tinggi, diikuti dengan peniupan di bawah tekanan dari mesin centrifuge melalui jaringan khusus. Ketebalan serat 5-15 mikron, panjang 15 hingga 50 mm. Karena kandungan formaldehida, digunakan untuk isolasi bangunan non-perumahan: bengkel industri, gudang, bengkel, dll.

Selama pemasangan, karena rapuhnya serat kaca, maka perlu menggunakan alat pelindung diri untuk mencegahnya menempel area terbuka tubuh atau mata.

Koefisien konduktivitas termal wol kaca bervariasi dari 0,03 hingga 0,052 W/m K. Pemanasan maksimum, di mana semua sifat material dipertahankan, mencapai +450 0 C. Suhu pengoperasian minimum adalah -60 0 C. Selama pengoperasian, ia tidak kehilangan volume aslinya dan tidak berubah bentuk.


Terak

Slag wool terbuat dari limbah metalurgi yaitu terak tanur sembur. Oleh karena itu, ia memiliki sisa keasaman, sehingga proses oksidasi dapat terjadi jika bersentuhan dengan permukaan logam. Selain itu, bahannya bersifat higroskopis sehingga memerlukan penggunaan bahan anti air berkualitas tinggi.

Ketebalan serat bervariasi dari 4 hingga 12 mikron, dan panjangnya mencapai 16 mm. Koefisien konduktivitas termal adalah 0,046-0,048 W/m·K. Kisaran suhu di mana bahan dapat digunakan adalah dari -50 0 C hingga +300 0 C.

Karakteristik teknis wol mineral berdasarkan serat terak tidak memungkinkan penggunaannya untuk insulasi pipa, insulasi fasad, dan berbagai permukaan luar. Selain itu, seperti wol kaca, ia rapuh, sehingga selama pekerjaan pemasangan, penggunaan alat pelindung diri akan diperlukan.

Wol batu

Wol batu bebas dari kekurangan wol kaca dan wol terak - tidak rapuh, memiliki kekuatan tarik tinggi, praktis tidak menyusut seiring waktu, tahan suhu tinggi hingga +600 0 C dan suhu rendah dari -45 0 C. Namun kurang higroskopis.

Wol batu terbuat dari serat diabas dan gabbro dengan diameter 5-12 mikron dan panjang 16 mm. Memberikan koefisien konduktivitas termal dari 0,048 hingga 0,077 W/m·K.

Cocok untuk bersentuhan dengan bahan apa pun, mudah ditekuk, tidak memerlukan penggunaan alat pelindung diri.

Wol basal

Wol basal, seperti wol batu, terbuat dari serat gabbro-basal dengan diameter 5-15 mikron dan panjang 20-50 mm, tetapi tidak mengandung mineral atau bahan tambahan pengikat. Oleh karena itu, kisaran suhu penggunaannya meningkat dari -190 0 C hingga +1000 0 C dan memastikan tingkat higroskopisitas terendah dibandingkan dengan insulasi wol mineral lainnya.

Koefisien konduktivitas termal bervariasi dari 0,035 hingga 0,039 W/m·K. Tingkat isolasi suara adalah 0,9-99 dB. Bahan tersebut termasuk dalam kelas yang tidak mudah terbakar, sehingga dapat bersentuhan dengan struktur yang dipanaskan. Masa pakai wol basal hingga 80 tahun.


Nilai wol mineral dan karakteristiknya

Parameter dan karakteristik insulasi wol mineral diklasifikasikan menurut kepadatan insulasi sebagai berikut:

  • hal-75;
  • P-125;
  • PZh-175;
  • PPZh-200.

Wol mineral P-75 memiliki kepadatan 75 kg/m 3 dan sangat fleksibel. Cocok untuk isolasi termal struktur horizontal atau miring minimal tanpa beban, serta komunikasi. Ini juga digunakan untuk isolasi termal atap, loteng, langit-langit, lantai di sepanjang balok, pipa air dan pemanas, dan saluran ventilasi.

Mineral wool P-125 dengan kepadatan 125 kg/m 3 berbeda dengan merek sebelumnya karena memiliki sifat insulasi suara yang sangat baik, kekuatan tinggi dan fleksibilitas optimal. Area penerapan utamanya adalah isolasi dinding beton gas atau busa, partisi interior, fasad, dan balkon.

Karakteristik jenis wol mineral bertanda PZh-175 memiliki perbedaan yang signifikan dengan bahan insulasi konvensional karena peningkatan kekakuannya, sehingga memungkinkan pemasangan pada struktur yang dibebani dan vertikal. Kepadatannya adalah 175 kg/m 3, memiliki insulasi suara yang sangat baik dan sifat proteksi kebakaran yang minimal. Dapat diletakkan pada permukaan datar baja, kayu dan beton.

Wol mineral PPZh-200 memiliki kepadatan 200 kg/m 3 dan telah meningkatkan kekakuan serta memenuhi semua persyaratan keselamatan kebakaran dari bahan yang tidak mudah terbakar. Digunakan untuk isolasi fasilitas industri, gudang dan ritel. Pemasangan hanya dapat dilakukan pada permukaan datar dengan beban statis, karena pelat memiliki fleksibilitas minimal karena penggunaan lapisan dalam penguat.


Kriteria pemilihan wol mineral

Saat memilih jenis insulasi wol mineral yang sesuai, disarankan untuk mengandalkan kriteria berikut:

  • koefisien konduktivitas termal dan ketebalan material;
  • kepadatan lembaran, yang mencirikan beban pada struktur berinsulasi;
  • indikator higroskopisitas;
  • jenis persediaan bahan: gulungan atau pelat;
  • sifat kedap suara;
  • jenis serat dan adanya komponen kimia berbahaya dalam komposisinya;
  • kekuatan tarik dan fleksibilitas untuk permukaan insulasi dengan bentuk yang kompleks.
  • meskipun harga produk dari produsen bermerek mahal, disarankan untuk menggunakannya, karena memiliki karakteristik yang terjamin dan, yang terpenting, memiliki daya tahan yang dinyatakan;
  • pilihan gulungan atau pelat tergantung pada jenis dan kerumitan pekerjaan insulasi, tetapi harus selalu tergantung pada perolehannya jumlah minimum menyambung jahitan;
  • Lebih baik membuang bahan dengan serat yang terletak secara horizontal atau vertikal sepanjang panjangnya dan memilih bahan yang seratnya acak, karena memiliki kekuatan yang lebih besar;
  • harga wol ditentukan tidak hanya oleh jenis seratnya, tetapi juga oleh kepadatannya, jadi penting untuk mempelajarinya terlebih dahulu spesifikasi daripada melihat harganya;
  • anda perlu menemukan opsi terbaik untuk mendapatkan tingkat insulasi termal yang cukup tanpa membebani struktur pendukung;
  • untuk insulasi bangunan tempat tinggal, wol mineral dengan kandungan resin formaldehida minimum harus dipilih;
  • isolasi, bahkan dengan tingkat higroskopisitas minimum, harus kedap air untuk memaksimalkan masa pakainya, jadi Anda perlu membuat perubahan yang sesuai pada perkiraan biaya terlebih dahulu;
  • Sebelum membeli, penting untuk memastikan bahwa bahan tersebut memenuhi karakteristik yang dinyatakan: ukuran lembaran, ketebalan, fleksibilitas, retensi bentuk.

Selain itu, untuk kemudahan pemasangan, penting untuk memilih wol mineral sesuai dengan kekakuannya, yang memungkinkannya melekat erat pada selubung, menghilangkan munculnya alur udara, celah, dan cacat lainnya. Parameter ini tidak hanya dipengaruhi oleh ketebalan lapisan, tetapi juga oleh adanya lapisan foil atau serat penguat.

Secara kualitatif, berdasarkan kekerasan, jenis wol mineral berikut dapat dibedakan:

  • lunak, digunakan untuk mengisolasi komunikasi pipa (cerobong asap, pipa) atau kue atap;
  • semi-kaku, digunakan untuk isolasi termal eksternal pada fasad dan sebagai lapisan tengah pada panel sandwich;
  • kaku, dirancang untuk mengisolasi permukaan logam datar atau kayu pada dinding, lantai, langit-langit, atap, dll.

Saat memilih bahan dengan koefisien konduktivitas termal yang sesuai, Anda harus dipandu oleh kriteria berikut:

  • data suhu rata-rata di musim dingin dan periode musim panas di wilayah tertentu;
  • ketebalan dinding bangunan dan konduktivitas termal bahan pembuatnya.

Biasanya, saat membeli bahan, bahan tersebut dibeli dengan margin parameter yang kecil. Namun, penting untuk tidak melupakan manfaat ekonomi dari memperoleh sifat isolasi termal yang nyata dibandingkan dengan yang disyaratkan dan tidak membayar lebih.

Keuntungan dan kerugian dari wol mineral

Terlepas dari jenis dan karakteristik spesifiknya, wol mineral memiliki sejumlah keunggulan berikut:

  • kemudahan pemasangan pada segala jenis bahan yang digunakan dalam pembangunan fasilitas;
  • peningkatan resistensi terhadap bahan kimia;
  • pelestarian semua properti setidaknya selama 30 tahun;
  • penyusutan minimal (1-5%, tergantung pada jenis serat) selama seluruh periode pengoperasian;
  • peningkatan ketahanan api dan keamanan kebakaran;
  • kemudahan pemrosesan;
  • diperbolehkannya pemasangan di semua jenis ruangan dengan tingkat kelembapan optimal;
  • koefisien isolasi termal minimum;
  • permeabilitas uap, mencegah akumulasi tetesan kondensat pada permukaan yang bersentuhan dengan bahan lain;
  • biaya yang relatif rendah.

Kerugian dari isolasi wol mineral meliputi:

  • higroskopisitas: ketika kelembaban terakumulasi, semua properti hilang;
  • pelepasan formaldehida dan senyawa berdasarkan itu ketika dipanaskan;
  • bahayanya serat-serat kecil yang masuk ke organ pernafasan dan penglihatan.

Area penggunaan

Penggunaan wol mineral berdasarkan pemilihan karakteristik diperbolehkan untuk tujuan berikut:

  • isolasi termal dinding fasad;
  • isolasi komunikasi panas, tungku, cerobong asap dan peralatan produksi;
  • isolasi kue atap, dinding, lantai, langit-langit, langit-langit;
  • isolasi unit pendingin;
  • sebagai bahan kedap suara.

Terlepas dari kenyataan bahwa insulasi mengandung sejumlah kecil senyawa formaldehida, konsentrasinya tidak menimbulkan bahaya bagi kesehatan manusia. Hal utama adalah sepenuhnya mematuhi semua persyaratan teknologi pemasangan untuk meminimalkan pengaruh kelembaban dan mencegah pemanasan melebihi batas yang diizinkan.

Menggunakan wol mineral secara terpisah sebagai bahan kedap suara tidak menguntungkan, tetapi sebagai properti tambahan untuk insulasi termal, ini adalah investasi yang sangat menguntungkan. Dalam beberapa kasus, misalnya, saat mengisolasi fasad, untuk menciptakan lingkungan akustik yang optimal di dalam ruangan, tidak diperlukan pemasangan lapisan insulasi suara.

Saat membandingkan masa pakai wol mineral dengan analog, ternyata keduanya kurang lebih sama. Pada saat yang sama, insulasi serat tahan api dan tidak mengeluarkan zat beracun bila dioperasikan pada kondisi suhu yang diizinkan. Selain itu, lebih mudah untuk diangkut dan ditumpuk.

Wol mineral merupakan bahan insulasi yang karakteristiknya tidak kalah dengan jenis bahan insulasi termal lainnya, dan paling banyak diminati dalam konstruksi dan perbaikan berbagai objek. Struktur berserat dari berbagai batuan mineral memiliki sifat yang berbeda dan biaya yang bervariasi, yang memungkinkan Anda memilih opsi pemasangan yang paling menguntungkan.

Properti fisik mereka berbasis mineral struktur internal dan komposisi kimia. Sifat fisik meliputi karakteristik kepadatan, mekanik, optik, magnetik, listrik dan termal, radioaktivitas dan pendaran.

Kepadatan suatu mineral mengacu pada berat per satuan volumenya. Massa jenis bergantung pada berat atom atom atau ion yang menyusun zat kristal, dan pada kepadatan pengemasannya dalam kisi kristal mineral. Untuk bahan alami sangat bervariasi: dari nilai kurang dari 1 g/cm 3 hingga 23 g/cm 3 . Berdasarkan kepadatannya, mineral dibagi menjadi ringan (sampai 2,5 g/cm3), sedang (2,5-4,0 g/cm3), berat

(4,0-8,0 g/cm3) dan sangat berat (lebih dari 8,0 g/cm3). Yang ringan adalah minyak bumi, batu bara, gipsum, halit; Mineral sedang meliputi kuarsa, kalsit, dan feldspar; mineral berat meliputi mineral bijih.

Untuk mengklasifikasikan suatu mineral sebagai salah satu kelompok ini, cukup menentukan kira-kira kepadatannya - dengan menimbangnya di telapak tangan Anda.

Sifat mekanik meliputi kekerasan, belahan, patah, kerapuhan, keuletan, dan fleksibilitas.

Kekerasan mineral – ini adalah tingkat ketahanannya terhadap pengaruh mekanis eksternal (goresan, dll.). Ini dinilai pada skala kekerasan relatif sepuluh poin yang diusulkan oleh ilmuwan Jerman F. Mohs pada tahun 1811. Kekerasan relatif ditentukan dengan menggores mineral yang diteliti dengan tepi tajam mineral acuan (kekerasan pasif) atau mineral acuan yang diteliti (aktif). kekerasan). Mineral standar, yang kekerasannya (dalam satuan sewenang-wenang) sesuai dengan jumlahnya, disusun pada skala Mohs sebagai berikut: 1 - bedak, 2 - gipsum, 3 - kalsit, 4 - fluorit, 5 - apatit,

6 – ortoklas, 7 – kuarsa, 8 – topas, 9 – korundum, 10 – intan.

Jika misalnya gipsum tidak meninggalkan goresan pada permukaan mineral yang diteliti, tetapi kalsit meninggalkan goresan, maka kekerasannya adalah 2,5.

Dalam praktek kerja lapangan, tanpa adanya skala Mohs, kekerasan suatu mineral ditentukan dengan menggunakan benda-benda umum yang diketahui kekerasannya. Misalnya, untuk pensil 1, untuk paku - 2-2,5, untuk koin kuning - 3-3,5, untuk kaca - 5, untuk batang baja (paku) - 6. Kebanyakan senyawa alami memiliki kekerasan 2 ke 6.

Di kelas laboratorium, penentuan kekerasan suatu mineral harus dimulai dengan memeriksa apakah mineral tersebut menggores kaca, dan bukan sebaliknya, agar tidak merusak sampel. Kemudian diperjelas nilai kekerasannya (bila perlu) dengan menggunakan mineral skala Mohs.

Pembelahan - kemampuan kristal dan butiran kristal untuk membelah atau membelah sepanjang arah kristalografi tertentu dengan terbentuknya permukaan halus mengkilat yang disebut bidang pembelahan. Ada belahan dada:

    sangat sempurna - mineral (mika, klorit) mudah terbelah di sepanjang bidang alas menjadi daun yang paling tipis, membentuk bidang belahan yang berkilau seperti cermin;

    sempurna - mineral (kalsit, halit, feldspar) ketika terkena benturan, terbelah sepanjang belahan dada, dan serpihan yang dihasilkan mengulangi bentuk kristal;

    tengah - pada serpihan mineral (feldspar, piroksen), baik bidang pembelahan maupun retakan tidak rata dalam arah sewenang-wenang diamati;

    tidak sempurna - butiran mineral terbatas pada permukaan yang tidak beraturan, dengan pengecualian permukaan kristal individu (belerang, olivin);

    sangat tidak sempurna (atau tidak ada pembelahan) - mineral selalu terbelah pada permukaan yang tidak rata, terkadang membentuk retakan yang khas (kuarsa, korundum, magnetit).

Mineral yang tidak memiliki pembelahan berbeda.

Keterpisahan - ini adalah kemampuan suatu mineral untuk retak hanya pada area tertentu, dan tidak pada bidang tertentu. Retakan individu lebih kasar, tidak sepenuhnya rata, orientasinya bergantung pada sifat distribusi inklusi, kembaran, dll.

Berbelit- bentuk permukaan yang terbentuk ketika mineral dipecah. Sifat patahan tergantung pada belahannya. Ada patahan halus dan tidak rata, berundak, konkoidal dan konkoidal halus, pecah-pecah, granular dan kasar, bengkok dan jenis patahan lainnya.

Patahan rata terjadi di sepanjang bidang pembelahan. Melangkah fraktur diamati pada mineral dengan pembelahan sempurna; tidak rata dan berbentuk kerucut (mirip dengan permukaan cangkang) - pada mineral dengan belahan dada yang tidak sempurna dan sangat tidak sempurna. Serpihan dianggap sebagai retakan yang permukaannya ditutupi serpihan berorientasi, yaitu butiran kristal memanjang (hornblende, gipsum). Kasar patahan terjadi pada mineral dengan penampakan kristal isometrik (atau serupa) (halit). Agregat terdispersi halus dengan permukaan matte (limonit, kaolinit) memiliki rekahan tanah, sedangkan logam asli memiliki rekahan bengkok.

Kerapuhan, kelenturan, fleksibilitas mineral ditentukan secara visual oleh responsnya terhadap tekanan mekanis.

Sifat optik meliputi warna mineral, warna coretan, derajat transparansi, dan kilau.

Warna(warna) suatu mineral merupakan ciri diagnostik yang penting. Banyak mineral yang diberi nama berdasarkan warnanya (misalnya, klorit berarti “hijau” dalam bahasa Yunani, albite berarti “putih” dalam bahasa Latin, ruby ​​​​berarti “merah”). Dalam senyawa alami, warna mineral disebabkan oleh alasan berikut:

    adanya unsur pewarna (kromofor) dalam mineral. Kromofor terpenting adalah Cu, Ni, Co, Ca, Mn, Fe;

    adanya pengotor berwarna mekanis yang disemprotkan halus, yang dapat berasal dari organik dan anorganik (oksida besi coklat, oksida mangan hitam, dll.);

    adanya inklusi berorientasi submikroskopis dan permukaan internal retakan belahan. Pada beberapa mineral, selain warna utama, terkadang warna biru cerah, biru muda, atau kehijauan muncul pada bidang belahan atau permukaan yang dipoles pada sudut rotasi tertentu. Fenomena seperti ini disebut permainan warna. Fenomena ini paling sering diamati pada plagioklas (labradorit);

    adanya formasi permukaan beraneka ragam, yang disebut. noda, misalnya, lapisan emas terlihat pada permukaan bijih besi berwarna coklat, kuning tua atau beraneka ragam – pada permukaan kalkopirit.

Di kelas laboratorium, warna mineral ditentukan oleh mata, dibandingkan dengan warna yang diketahui.

Warna guratan adalah warna mineral dalam bubuk halus. Fitur ini, dibandingkan dengan warna mineral, lebih konstan, dan karenanya merupakan fitur diagnostik yang lebih andal.

Warna garis tidak selalu sesuai dengan warna mineral itu sendiri. Misalnya, magnetit memiliki ciri warna dan warna hitam, sedangkan hematit, yaitu abu-abu baja atau hitam dalam agregat padat, memiliki ciri merah ceri. Sebagian besar mineral berwarna terang dan transparan memiliki garis yang tidak berwarna.

Dalam praktiknya, garis ditentukan menggunakan piring porselen tanpa glasir - biskuit. Bubuk tersebut diperoleh dalam bentuk bekas di piring jika mineral digambar di atasnya. Garis pada biskuit ditinggalkan oleh mineral dengan kekerasan hingga 6 (6 adalah kekerasan biskuit). Mineral yang lebih keras tidak meninggalkan bekas, melainkan menggores biskuit. Bagi mereka, garis itu tidak ditentukan.

Transparansi adalah sifat mineral untuk mentransmisikan cahaya melalui dirinya sendiri. Menurut tingkat transparansinya, mineral dibagi menjadi 3 kelompok:

    transparan - mineral yang mentransmisikan cahaya di pelat dengan ketebalan berapa pun (kristal batu, tiang Islandia);

    tembus cahaya - mineral yang hanya terlihat di lempengan tipis (opal, kalsedon);

    buram - tidak mentransmisikan cahaya bahkan pada pelat tertipis (mineral bijih).

Bersinar– kemampuan suatu mineral untuk memantulkan kejadian fluks cahaya di atasnya. Permukaan halus (tepi, bidang belahan) selalu memantulkan cahaya lebih baik daripada permukaan tidak rata. Jenis kilap berikut ini dibedakan:

    metalik – kilau mineral terkuat. Diamati pada mineral berwarna gelap dan buram. Secara visual mirip dengan kilau permukaan logam yang tidak teroksidasi. Logam asli memiliki kilau ini.

    semi-metalik (logam) - kilau yang mengingatkan pada kilau permukaan logam yang ternoda. Diamati dalam hematit dan grafit.

    Berlian – kilau terkuat dari mineral berwarna terang. Contohnya adalah kilauan berlian dan belerang pada tepian kristal.

    kaca adalah kilau paling umum dari mineral berwarna terang dan tidak berwarna. Kilauan seperti itu ditemukan dalam kuarsa (di tepinya), halit, karbonat, dan sulfat.

Jika suatu mineral dalam suatu rekahan memiliki permukaan tuberkulat atau berlubang yang tersembunyi, cahaya tersebar secara acak ketika dipantulkan, sehingga menciptakan kilau berminyak. Massa kriptokristalin (kalsedon) dan gel padat berwarna terang (opal), yang permukaannya lebih tidak rata, ditandai dengan kilau lilin. Massa terdispersi halus dengan porositas halus memiliki kilau matte. Dalam hal ini, cahaya datang tersebar sangat kuat ketika dipantulkan dan permukaan mineral tampak matte (kaolinit, besi hidroksida).

Mineral dengan orientasi elemen struktural yang jelas ditandai dengan kilau halus dan mutiara. Kilau halus ditemukan pada mineral dengan struktur berserat paralel (asbes, gipsum-selenit), mutiara - pada mineral transparan dengan struktur berlapis (mika, bedak).

Sifat kemagnetan adalah sekumpulan sifat yang mencirikan kemampuan mineral untuk menjadi magnet dalam medan magnet luar. Dalam prakteknya, pengujian kemagnetan suatu mineral dilakukan dengan menggunakan kompas gunung. Mineral magnet (magnetit) membelokkan jarum dari arah aslinya (utara).

Sifat listrik adalah seperangkat sifat yang mencirikan kemampuan mineral untuk menghantarkan arus listrik.