Silicastaub: die Transformation vom Erz zur Technologie

In vielen Branchen, die natürliches Quarz als Rohmaterial verwenden, sind die Reduzierung der Partikelgröße und die Erhöhung des Siliziumgehalts entscheidende Prozesse. Das Quarzsandpulver, mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Mikrometerbereich (10^-6 m), wird als Siliziumpulverbezeichnet. Es ist auch bekannt als Silicumpulver oder Quarzpulver.

Silizium-Mikropulver ist ein ungiftiges, geruchloses und umweltfreundliches anorganisches Nichtmetallmaterial. Es wird aus natürlichem Quarz durch Sortieren, Zerkleinern, Waschen, Reinigen, Trocknen, Eisenentfernung, Mahlen und Klassifizieren hergestellt. Mit hervorragenden Eigenschaften wie guter Temperaturbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit, hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Isolationsfähigkeit wird es in Chemikalien, Kunststoffen, Beschichtungen, hochwertigen Farben, Gummi, Elektronik, Haushaltsgeräten, integrierten Schaltungen (ICs) und Verteidigungsindustrien weit verbreitet eingesetzt.

Kernindikatoren von Siliziumpulver

Maschenzahl

Die Maschenzahl wird in der Industrie häufig verwendet, um die durchschnittliche Partikelgröße von Siliziumpulverzu beschreiben. Der Partikelgrößenbereich von Silizium-Mikropulver ist breit, mit gängigen Größen von 300 Mesh bis 3000 Mesh. Dies entspricht Partikelgrößen von etwa 50 Mikrometern bis 5 Mikrometern. Je feiner die Partikelgröße, desto höher die Maschenzahl. Die Maschenzahl des Silizium-Mikropulvers wirkt als ein „unsichtbarer Hebel“ für seine Anwendungseigenschaften. Durch die präzise Steuerung der Partikelgrößenverteilung können in verschiedenen Bereichen mehrere Ziele wie Verstärkung, Zähigkeit und Funktionalisierung erreicht werden.

• In der Kunststoff- und Gummiindustrie ersetzen grobe Pulver einen Teil des Harzes, wodurch die Rohstoffkosten gesenkt werden. Sie verbessern die Druckfestigkeit und die Dimensionsstabilität bei PP, PE und anderen Kunststoffen.
  Feine Pulver werden in PVC-Profilen und Gummidichtungen verwendet, um die Oberflächenrauheit zu verringern.
• In Keramik- und feuerfesten Materialien verbessern grobe Pulver die thermische Schockbeständigkeit und die mechanische Festigkeit. Feine Pulver fördern das Sintern bei niedrigen Temperaturen von Glasuren, wodurch Poren und Risse reduziert werden.
• In Klebstoffen und Dichtstoffen steuern mittel- und feine Pulver die rheologischen Eigenschaften und verhindern das Absacken. Feine Partikel füllen Hohlräume aus, verbessern die Dichte der Klebstoffschicht und die Scherfestigkeit.
• In Beschichtungen und Tinten reduzieren feine Pulver die Oberflächenrauheit und verbessern Glanz und Glätte. Sie füllen auch Mikroporen auf, was die Verschleiß- und Kratzfestigkeit erhöht.
• In der Elektronikverpackung und kupferkaschierten Laminaten verringern ultrafeine Pulver die Dielektrizitätskonstante und verbessern die thermische Stabilität. Die präzise Steuerung sorgt für angeglichene thermische Ausdehnungskoeffizienten und reduziert Spannungsrisse.
• In Pharmazeutika und Kosmetika sorgen ultrafeine Pulver für ein seidiges Gefühl in Sonnenschutzmitteln und verhindern das Aufhellen. Die hohe spezifische Oberfläche adsorbiert Sebum oder Wirkstoffe für Hautpflege und Salbenträger.

Siliziumgehalt

Siliziumgehalt in Siliziumpulver bezieht sich auf den Massenprozentsatz von Siliciumdioxid. In Branchen, die natürliches Quarz verwenden, ist der Siliziumgehalt oder die Reinheit ein wichtiger Indikator für Siliziumprodukte. Je nach Anwendung wird der Siliziumgehalt in drei Klassen eingeteilt: Silizium-Mikropulver für die Industrie, hochreines Silizium-Mikropulver und elektronisches Silizium-Mikropulver.

• Industrie-Siliziumpulver ist kostengünstig, mit starker Prozessanpassungsfähigkeit und erfüllt die Leistungsanforderungen in den meisten industriellen Szenarien. Es ist die „unsichtbare Säule“ der traditionellen Fertigungsindustrien.
• Hochreines Siliziumpulver hat eine starke chemische Stabilität, vielfältige Funktionen und einen hohen Mehrwert, was es zum „unsichtbaren Motor“ der High-End-Fertigungsindustrien macht.
• Elektronik-Qualitäts-Siliziummikropulver ist die Spitzenkategorie und dominiert fortschrittliche Bereiche wie Halbleiter, optische Kommunikation und erneuerbare Energien. Es zeichnet sich durch elektrische Isolierung, thermische Stabilität und funktionale Präzision aus.

Eisenanteil

Der Eisenanteil bezieht sich auf den Anteil von Fe2O3 im Siliziumpulver. Aufgrund der metallischen und magnetischen Eigenschaften von Eisen kann es die Leistung von Siliziummikropulverprodukten beeinflussen.
Daher ist der Eisenanteil ein Kerndatenpunkt, der die Leistung von Silizium beeinflusst.

• In der Elektronikverpackung verbessert hochreines Siliziumpulver die Isolierung und thermische Stabilität der Verpackungsmaterialien. Ein zu hoher Eisenanteil kann jedoch die Isolationsleistung verringern und die Produktstabilität sowie Zuverlässigkeit beeinträchtigen.
• Obwohl eisenarmes Siliziummikropulver vorherrscht, kann ein hoher Eisenanteil in bestimmten Szenarien eine einzigartige Rolle spielen. Zum Beispiel wird Silizium mit Eisenoxid in elektromagnetischen Abschirmbeschichtungen verwendet, um Hochfrequenz-Elektromagnetische Wellen zu absorbieren, beispielsweise in 5G-Basisstationen.

Weißgrad

Der Weißgrad von Siliziumpulver ist ein wichtiger Indikator für seine Farbreinheit und den Gehalt an Verunreinigungen. Je höher der Weißgrad, desto näher ist das Material an Reinweiß und desto weniger Verunreinigungen enthält es.

• In der Beschichtungs- und Lackindustrie reduziert hochweißes Siliziummikropulver den Einsatz von Titandioxid, senkt die Kosten und füllt Mikroporen, wodurch die Abdeckung und die gleichmäßige Weißheit der Beschichtung verbessert werden. Zudem verringert ein niedriger Verunreinigungsgehalt die UV-induzierte Vergilbung und verlängert die Lebensdauer der Beschichtung.
• In weißen oder hellen Kunststoff- und Gummiprodukten (wie Kühlschrank- und Klimaanlagengehäusen) verhindert hochweißes Siliziummikropulver Farbabweichungen durch Verunreinigungen und verbessert das Erscheinungsbild des Produkts. In transparenten oder halbtransparenten Materialien reduziert hochreines Siliziummikropulver die Lichtstreuung und erhält die Transparenz.
• In elektronischen Verpackungsmaterialien spiegelt der Weißgrad indirekt die Reinheit wider. Siliziummikropulver mit geringem Verunreinigungsgehalt reduziert die dielektrischen Verluste und verbessert die Zuverlässigkeit der Gehäuse für integrierte Schaltungen. Zudem bieten hochweiße Substrate einen starken Kontrast zu dunklen Markierungen, was die Lesbarkeit elektronischer Komponenten verbessert.
• In keramischen Glasuren verbessert die Zugabe von hochweißem Siliziummikropulver den Glanz und die Weißheit, wodurch Flecken nach dem Brennen reduziert werden.
• Als Glasrohstoff reduziert ein niedriger Eisenanteil (hoher Weißgrad) Verfärbungen im Glas und verbessert die Lichtdurchlässigkeit.
• In Kosmetika und Pharmazeutika hat hochweißes Siliziummikropulver bei der Verwendung als Adsorbens oder Verdickungsmittel in Hautpflegeprodukten geringe Verunreinigungen und verursacht kaum Reizungen. Es verleiht zudem eine feine optische Textur.
• In beschichtetem Papier verbessert hochweißes Siliziummikropulver die Weißheit des Papiers und macht die Druckfarben lebendiger.

Fazit

Der „Siliziumgehalt“ und die „Maschenweite“ Siliziumpulver sind die „doppelten Kerne“ für die Anwendungsleistung. „Siliziumgehalt“ definiert die chemische Stabilität und funktionale Grenzen und bestimmt, ob es in High-End-Bereiche vordringen kann. „Maschenweite“ steuert die physische Form und Schnittstellenwirkungen, beeinflusst die Verarbeitungstauglichkeit und Leistung. Die koordinierte Gestaltung beider kann eine breite Palette von Anforderungen erfüllen, von industriellen Füllstoffen bis hin zu Spitzentechnologien. In Zukunft wird Siliziummikropulver durch Prozessinnovation und interdisziplinäre Integration hochspezialisierte Anwendungen in Bereichen wie Neue Energien und Biomedizin erschließen.

Epic Pulver

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