Entdecken Sie die vielfältigen Eigenschaften und industriellen Anwendungsfelder von Cristobalit


Die Synthetisierung von Cristobalit

Cristobalit, eine Hochtemperaturmodifikation von Siliziumdioxid (SiO2), tritt selten in der Natur auf. Aus diesem Grund wird es zu industriellen Zwecken durch Kalzinierung bei etwa 1.500 °C im Drehrohrofen aus reinem Quarz synthetisiert. Dieser Prozess erweitert die Gitterstruktur, verringert die Dichte und erzeugt Lufteinschlüsse, was zu einem negativen Brechungsindex und einem hohen Weißgrad führt. Cristobalit ist wie Quarz chemisch inert und deshalb in verschiedenen Anwendungen und Produkten als Füllstoff bewährt und beliebt.

Modifikationen von Siliziumdioxid (SiO2) in der Mineralgruppe der Oxide

Die Modifikationen umfassen folgende Mineralien:

  • Quarz
  • Cristobalit
  • Quarzgut

Obwohl alle drei die chemische Zusammensetzung SiO2 teilen, unterscheiden sie sich in der Herstellung, bestimmten technischen Parametern und Anwendungsgebieten.

Unsere starken Cristobalit-Produkte für die Industrie

HPF vertreibt Cristobalitprodukte unter den Markennamen SIKRON®, SILBOND® und SILMIKRON®. Nachfolgend stellen wir Ihnen unsere drei Erzeugnisse näher vor:

1. SIKRON® steht unseren Kunden als unbehandeltes Cristobalitmehl zur Verfügung.

2. Bei SILBOND® handelt es sich um oberflächenbehandelte Cristobalitmehle. Die Oberflächenbehandlung sorgt für ein optimales Zusammenspiel zwischen Füllstoff und Polymer. Die Oberflächenmodifikation kann auf das Polymersystem des Kunden abgestimmt werden. Die Oberflächenbehandlung sorgt für eine bessere Einarbeitbarkeit in die polymere Matrix, gewährleistet eine optimale Haftung am Bindemittel und erleichtert die Verarbeitung. Die SILBOND® Hochleistungsfüllstoffe zeichnen sich zusätzlich durch eine gute Anpassbarkeit der Viskosität bei hohen Füllgraden aus und kann so zu Kostenersparnissen in der Formulierung führen.

3. SILMIKRON® ist ein Cristobalit-Ultrafeinstmehl, in den Varianten unbehandelt und behandelt lieferbar, extrem fein und mit einer hohen BET-Oberfläche.

Cristobalit steht für reines Weiß

Durch den Vorgang der Kalzinierung von Quarzsand im Drehrohrofen wird eine geklüftete Kornoberfläche erreicht. So reduziert sich die Dichte auf 2,35 g/cm³. Die hierdurch entstehenden Lufteinschlüsse bewirken einen negativen Brechungsindex und einen sehr hohen Weißgrad. In Dentalanwendungen erlaubt das rein weiße Cristobalit eine exzellente Einfärbbarkeit und die gewünschte Elastizität bzw. Shore-Härte Abformmassen.

Die wichtigsten Eigenschaften von Cristobalit auf einen Blick 

Die spezifischen Eigenschaften machen Cristobalit zu einem vielfältigen und begehrten Material in verschiedenen industriellen Anwendungen.

1. Kristallstruktur: Cristobalit hat eine andere Struktur als der häufigere Quarz. Es handelt sich um eine Hochtemperaturmodifikation von Siliziumdioxid (SiO2).

2. Vorkommen: Natürlich kommt Cristobalit eher selten vor und wird oft in vulkanischen Gesteinen gefunden. Für industrielle Zwecke wird es daher vor allem synthetisch hergestellt.

3. Herstellung: Die synthetische Produktion erfolgt durch Kalzinierung von reinem Quarz bei etwa 1.500 °C. Dieser Prozess erweitert die Gitterstruktur und reduziert die Dichte, was zu spezifischen Eigenschaften führt.

4. Optische Eigenschaften: Durch den Herstellungsprozess weist Cristobalit Lufteinschlüsse auf, die zu einem negativen Brechungsindex und einem hohen Weißgrad führen.

5. Einsatz: Cristobalit wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, einschließlich der Herstellung von Keramik, Glasuren, feuerfesten Materialien sowie in Kunststoffen, Farben und Lacken sowie Gummi und in Silikon für die Industrie.

6. Viskositätseigenschaften: Hochleistungsfüllstoffe auf Cristobalit-Basis bieten eine gute Einstellbarkeit der Viskosität bei hohen Füllgraden.

Technische Eigenschaften von Cristobalit

  • Härte: 6,5 (Mohs)
  • Dichte 2,35 g/cm³
  • hohe chemische Beständigkeit
  • thermischer Ausdehnungskoeffizient 54*10-6/K (bei T 20 – 300°C)
  • sehr hoher Weißgrad (Y-Farbwert >94)

Cristobalit – ein synthetisches Mineral mit vielen Möglichkeiten der Anwendung 

Cristobalit in Farben und Lacken

  • Dispersionsgebundene Außenfarben und -putze: Hervorragender Weißgrad ermöglicht die Erzeugung brillanter Farben.
  • Straßenmarkierungen: Bietet einen hohen Weißgrad und Abriebbeständigkeit

Cristobalit in Dentalabformmassen

Cristobalit ist dank der gleichbleibend hohen Qualität auch in Dentalprodukten einsetzbar. Nachfolgend die Vorteile der Cristobalit Feinst- und Ultrafeinstmehle für Dentalanwendungen auf einen Blick:

  • Hoher Weißgrad
  • Schonende und abriebfreie Verarbeitung
  • Enge Kornverteilung/Klassierung, frei von groben Körnern
  • Mikrobiologisch unbedenklich
  • Speziell ausgewählte Beschichtung verfügbar

Verwendung von Cristobalit in polymeren Anwendungen

Engineered Stone

Hierbei handelt es sich um die weltweit anerkannte Bezeichnung für Kunststein. Diese Platten imitieren das Aussehen von Naturstein, werden jedoch aus einem Polymer (Kunststoff) und mineralischen Füllstoffen hergestellt. Typische Anwendungen sind Arbeitsplatten und Küchenspülen. Die Vorteile dieses Materials liegen in seiner hohen Härte, was eine effiziente Schleifbarkeit ermöglicht.

Antiblocking-Additiv in PP- und PE-Folien

Antiblocking-Additive, insbesondere Cristobalitmehl, spielen eine entscheidende Rolle in Polypropylen (PP)- und Polyethylen (PE)-Folien. Diese Kunststofffolien, die in verschiedenen Bereichen wie Nahrungsmittelverpackungen, Fahrzeugbau, Medizintechnik, Bauwesen und Landwirtschaft Verwendung finden, müssen unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. Neben mechanischen Eigenschaften sind auch optische Kriterien wie Transparenz, Glanz und Opazität von Bedeutung. Der Einsatz von mineralischen Füllstoffen wie Cristobalitmehl bietet dabei zahlreiche Vorteile. Ein herausragender Nutzen liegt in der Funktion als Antiblocking-Additiv, das das Auseinanderziehen der Folienseiten erleichtert und ein ungewolltes Kleben verhindert.

Silikon-Polymere, verstärkt durch SIKRON® & SILBOND®, zeichnen sich aus durch:

  • Einstellbare Elastizität
  • Hervorragende Zugfestigkeit
  • Hoher Weiterreißwiderstand
  • Erhöhtes E-Modul
  • Erhöhte elektrische Isolationseigenschaften
  • Einstellbare thermische Ausdehnung
  • Reduzierte Reaktionsschwindung
  • Sehr gute Einfärbbarkeit

Vorteile der Oberflächenbehandlung von Cristobalit

Werden Cristobalitmehle silanisiert, ergeben sich für die industrielle Anwendung zahlreiche „handfeste“ Vorteile:

  • Verbesserte Beständigkeit gegenüber heißem
  • Wasser
  • Hohe Witterungsbeständigkeit
  • Erhöhte Beständigkeit gegenüber Chemikalien
  • Verbesserte mechanische Festigkeiten
  • Hervorragende Verarbeitbarkeit
  • Konstante, brillante Farben
  • Erhöhte Füllgrade

Vorkommen und Abbau von Cristobalit 

Cristobalit kommt rund um den Globus in verschiedenen geologischen Formationen vor, und selbst auf dem Mond und dem Mars wurde dieses Mineral bereits entdeckt. Zu den bekannten Fundorten gehören vulkanische Gebiete, insbesondere in Ländern mit aktiver oder historischer vulkanischer Aktivität. Beispiele hierfür sind Italien, Mexiko, Indonesien und die USA. Insgesamt sind 372 Fundorte bekannt.

In Deutschland gibt es ebenfalls Vorkommen von Cristobalit, vor allem in Regionen mit vulkanischer Vergangenheit. Ein bekannter Fundort ist beispielsweise die Eifel-Region. Hier können vulkanische Gesteinsablagerungen Cristobalit enthalten.

Die Geschichte von Cristobalit

Cristobalit wurde erstmals im Jahr 1884 von Gerhard vom Rath beschrieben. Der Name "Cristobalit" leitet sich von der nahe gelegenen Stadt San Cristóbal in Mexiko ab, wo Forscher das Mineral entdeckten. In den 20er und 30er Jahren des 20. Jahrhunderts begann Cristobalit, in verschiedenen industriellen Anwendungen eine Rolle zu spielen; die erstmalige Strukturaufklärung mit Hilfe der Röntgenbeugung erfolgte 1925. Insbesondere in der Keramik- und Glasindustrie wurde Cristobalit für seine speziellen Eigenschaften geschätzt.

Heutzutage wird Cristobalit in verschiedenen Industriezweigen verwendet, beispielsweise bei der Herstellung von Kunststoffen, Keramik, Glasuren und feuerfesten Materialien. Auch in der modernen Baustoffindustrie und bei der Herstellung von Silikonprodukten setzen Unternehmen Cristobalit ein. Fortschritte in der Verarbeitungstechnologie haben dazu beigetragen, die Anwendungsmöglichkeiten von Cristobalit zu erweitern. So ermöglicht die Oberflächenmodifikation von Cristobalit spezifische Anpassungen für unterschiedliche industrielle Anforderungen.

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