Wollastonit - Hochleistungs-Füllstoffe mit verstärkenden Eigenschaften

Auf einen Blick: Wollastonit, das natürliche Kalziumsilikat-Mineral

Wollastonit, auch Tafelspath genannt, ist ein Mineral aus der Gruppe der Silikate. Es wurde nach dem englischen Chemiker und Mineralogen William Hyde Wollaston benannt. Wollastonit wird zu Füllstoff veredelt und in verschiedenen Industriezweigen verwendet – beispielsweise zur Herstellung von Keramik, Baustoffen, Glas, Farben, Kunststoffen und Metallen. Wollastonit findet sich in verschiedenen Teilen der Welt, darunter China, Mexiko, Indien, Spanien und USA.

Chemie und Mineralogie

Wollastonit entsteht bei etwa 450°C durch die Reaktion von Quarz und Kalziumkarbonat. Die Struktur der einzelnen Wollastonit-Partikel wird sowohl durch ihre geologische Herkunft als auch durch die angewandte Aufbereitungstechnologie geprägt.

Die Kristallstruktur von Wollastonit präsentiert sich in der Form eines Kettensilikats (Inosilikat).
Wollastonit ist ein weit verbreitetes Mineral mit der chemischen Zusammensetzung CaSiO₃. Es gehört zur Mineralklasse der Silikate und Germanate. Seine Kristallstruktur besteht aus (SiO₃)₂−-Ketten, die über die Calcium-Kationen miteinander verknüpft sind.
Wollastonit kristallisiert farblos im triklinen Kristallsystem. Seine Entstehung erfolgt durch Kontaktmetamorphose aus Kalkstein und es ist ein integraler Bestandteil des metamorphen Gesteins Skarn.

Technische Eigenschaften auf einen Blick

Wollastonit zeichnet sich durch eine Mohshärte von 4,5 und eine Dichte von 2,85 g/cm³ aus.
Aufgrund des niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 7*10^-6/K im Temperaturbereich von 20 bis 300 °C eignet es sich für Anwendungen mit wechselnden Temperaturbedingungen.
Wollastonit zeigt exzellente Verstärkungseigenschaften, was es zu einem wertvollen Material in verschiedenen Industriezweigen macht.
Zusätzlich ist es chemisch inert, das heißt, es ist gegenüber vielen chemischen Substanzen resistent.

Wollastonit von HPF: Produkte in höchster Qualität

Die von HPF vertriebenen Produkte tragen die Markennamen:

TREMIN^®

unbehandelte oder oberflächenbehandelte Produkte

Aspect Ratio: Das Längen-Durchmesser-Verhältnis von Wollastonit

Das Längen-Durchmesser-Verhältnis, auch als "Aspect Ratio" bekannt, variiert je nach Vorkommen und Herstellungsverfahren des Wollastonits. Wir bieten dabei zwei Hauptproduktreihen an:

Die "Low Aspect Ratio" (LAR)-Produktreihe, repräsentiert durch TREMIN^® 283, zeichnet sich durch blockige Partikelformen aus, die ein niedriges Längen-Durchmesser-Verhältnis von 3:1 aufweisen.
Im Gegensatz dazu weist die "High Aspect Ratio" (HAR)-Produktreihe, vertreten durch TREMIN^® 939, ausgeprägt nadelförmige Wollastonitpartikel auf, die ein hohes Längen-Durchmesser-Verhältnis von 8:1 besitzen.

Durch eine spezielle Anlagentechnik bleibt die Nadelform des HAR-Wollastonits auch nach dem Mahlen erhalten und ist unter dem Mikroskop deutlich erkennbar.

TREMIN^® 283 silanisiert (LAR-Wollastonit)

TREMIN^® 283

TREMIN^® 939 silanisiert (HAR-Wollastonit)

TREMIN^® 939

Silanisierung: Die Oberflächenbehandlung von Wollastonit

Mittels gezielter Oberflächenmodifizierung lässt sich ein verbesserter Korrosionsschutz erreichen: Durch den Einsatz von silanisiertem TREMIN^® Wollastonit in Epoxidharz-Pulverlacken für Metallaußenbeschichtungen ergeben sich verschiedene Verbesserungen. Dazu zählen eine erhöhte Korrosionsschutzwirkung, verbesserte Heißwasserbeständigkeit, optimierte Füllgrade und eine gesteigerte Beständigkeit gegen kathodische Delamination. Effektiver Korrosionsschutz trägt dazu bei, häufige Instandhaltungsarbeiten an Anlagen und Gebäuden zu reduzieren sowie den vorzeitigen Austausch von wartungsintensiven Bauteilen zu verhindern, die oft hoher Luftfeuchtigkeit oder Schadstoffbelastung ausgesetzt sind.

TREMIN^® 939 Wollastonit silanisiert in Polymer eingearbeitet

TREMIN^® 939 Wollastonit unbehandelt in Polymer eingearbeitet

UNSER WOLLASTONIT – WICHTIGER ROHSTOFF FÜR POLYMERE ANWENDUNGEN

Wollastonit findet in verschiedenen polymeren Bereichen Verwendung: In technischen Kunststoffen für die Automobilindustrie trägt Wollastonit zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei. Produkte der Reihe TREMIN^® 283 werden in Fluorelastomeren insbesondere in Wellendichtringen eingesetzt, wobei ihre positive Wirkung auf Chemikalienbeständigkeit und Elastizität hervorstechen.

Technische Kunststoffe

Polypropylen

Polypropylen kommt in den unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz. In Polypropylen-Systemen haben sich seit Jahren die sehr guten Verstärkungseigenschaften des nadelförmigen Wollastonit TREMIN® 939 bewährt. Besonders die oberflächenmodifizierten TREMIN® 939-Typen lassen sich optimal ins Polymer einarbeiten. Polypropylen-Compounds hergestellt mit TREMIN® 939 zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit bei gleichzeitig hoher Steifigkeit aus. Außerdem verfügen sie über eine hohe Wärmeformbeständigkeit und geringe Schwindung, die Voraussetzung für „Zero-Gap-Design“.

Thermoplaste – HPF Minerals

Polyamid

Polyamid 6 und Polyamid 66 sind die weltweit meistgebrauchten technischen Kunststoffe. Kurznadelige, mit Aminosilan beschichtete Wollastonitmehle TREMIN® 283 werden seit vielen Jahren erfolgreich als funktionelle Füllstoffe für Polyamide eingesetzt, wenn Verzugsfreiheit gefordert ist. Mit den langnadeligen TREMIN® 939 Qualitäten können höhere Steifigkeiten erzielt werden. Die so verstärkten Polyamide bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Konstruktion verzugsarmer, steifer Formteile und werden z.B. in Radzierkappen, Motorabdeckungen, Luftfiltergehäusen und Elektrogeräteteilen eingesetzt. Die verstärkten Compounds zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Steifigkeit, hohe Wärmeformbeständigkeit und exzellente Dimensionsstabilität aus.

Thermoplaste – HPF Minerals

PUR-RRIM

Automobilteile gefüllt mit langnadeligem Wollastonit TREMIN 939 bieten hohe Zugfestigkeiten, gute optische Eigenschaften und eine sehr gute Hochglanzlackierbarkeit. Durch die richtige Dosierung kann der E-Modul perfekt eingestellt werden. Duroplaste – HPF Minerals (nach unten scrollen) Fluorelastomere Fluorelastomere sind hochspezialisierte Werkstoffe für anspruchsvollste Anwendungsbereiche im Motoren- und Maschinenbau sowie im chemischen Anlagenbau. Unsere kurznadeligen Wollastonitmehle werden silanisiert seit vielen Jahren erfolgreich als funktionelle Füllstoffe in Fluorelastomeren u. a. zur Einstellung der Härte eingesetzt. In Fluorelastomeren bieten unsere TREMIN® 283 Produkte neben der guten Verstärkung auch den Vorteil einfärbbarer, heller Mischungen. Die mit TREMIN® 283 optimierten Fluorelastomere sind ideal für Anwendungen unter besonderen Bedingungen wie z. B. hoher mechanischer und chemischer Beanspruchung geeignet.

Duroplaste – HPF Minerals

Fluorelastomere

Fluorelastomere sind hochspezialisierte Werkstoffe für anspruchsvollste Anwendungsbereiche im Motoren- und Maschinenbau sowie im chemischen Anlagenbau. Unsere kurznadeligen Wollastonitmehle werden silanisiert seit vielen Jahren erfolgreich als funktionelle Füllstoffe in Fluorelastomeren u. a. zur Einstellung der Härte eingesetzt. In Fluorelastomeren bieten unsere TREMIN® 283 Produkte neben der guten Verstärkung auch den Vorteil einfärbbarer, heller Mischungen. Die mit TREMIN® 283 optimierten Fluorelastomere sind ideal für Anwendungen unter besonderen Bedingungen wie z. B. hoher mechanischer und chemischer Beanspruchung geeignet.

Elastomere – HPF Minerals

Farben und Lacke

Korrosionsschutz

Der Korrosionsschutz von Epoxidharz-Pulverlacken für Metall-Außenbeschichtungen wird durch den Einsatz von silanisiertem Wollastonit deutlich verbessert. Außerdem erhöhen die eingesetzten Wollastonitmehle die Kratzfestigkeit und die Witterungsbeständigkeit. In 2K-EP-Einschichtlacken kann durch den Einsatz einer Füllstoffkombination mit TREMIN® 283 auf das Korrosionsschutzpigment Zinkphosphat ganz oder teilweise verzichtet werden. Unsere Hochleistungsfüllstoffe bieten somit eine umweltverträgliche und kostengünstige Lösung zum zinkfreien Formulieren von Korrosionsschutzlacken für beispielsweise die Bauindustrie, landwirtschaftliche Geräte, Baumaschinen oder Bauteile, die aggressiven klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind.

Industrielacke – HPF Minerals

Beschichtung von Offshore-Rotorblättern

Erfolgreich bestandene Tests bestätigen, dass durch die Zugabe von TREMIN® 283 mit einer auf das Polymersystem angepassten Oberflächenbeschichtung in einem Beschichtungssystem für Rotorblätter die Beständigkeit gegen raue Witterungsbedingungen bei höheren Rotordrehzahlen verbessert wird.

Industrielacke – HPF Minerals

Traditionelle Standardanwendungen von Wollastonit

Ein wichtiges Einsatzgebiet von Wollastonit ist die Keramikindustrie, das Mineral verbessert die mechanischen Eigenschaften weißer Keramikwaren. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes dient es auch als Ersatz für Asbestfasern, da von Wollastonit keine Gesundheitsrisiken ausgehen. Typischerweise findet es zudem Verwendung in Schweißelektroden, Dämmstoffen und feuerfester Schutzkleidung.

Die Eigenschaften von Wollastonit

Die Kategorie der Kettensilikate (Inosilikate), zu denen Wollastonit zählt, umfasst Minerale, deren Silikatanionen endlose Ketten oder Bänder von eckenverknüpften SiO₄-Tetraedern bilden. Die lineare Struktur der Silikatketten spiegelt sich in den Eigenschaften der Kettensilikate wider. Die Kristalle zeigen niedrige Symmetrie, hauptsächlich triklin, monoklin oder orthorhombisch, niemals jedoch kubisch. Die prismatische bis nadelige Form der Kristalle erstreckt sich entlang der Silikatketten, und die Spaltbarkeit in dieser Richtung ist in der Regel sehr gut.

Wollastonit weist interessante Eigenschaften auf: Es ist unlöslich in Wasser, zeigt jedoch eine gute Löslichkeit in Salzwasser. Unter bestimmten Bedingungen kann es fluoreszieren. Die typische Erscheinungsform reicht von nadelig bis faserig, und das Mineral kann sowohl farblos als auch milchweiß sein. Seine Kristallisation erfolgt im triklinen Kristallsystem. Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal ist die niedrige thermische Ausdehnung des Wollastonits.

Die Geschichte von Wollastonit

Der Begriff "Wollastonit" wurde erstmals im Jahr 1818 von J. Léman eingeführt, als er Gesteine beschrieb. Interessanterweise erfolgte die Erstbeschreibung des Minerals jedoch bereits 1793 durch den österreichischen Mineralogen Andreas Stütz in seinem Werk "Neue Einrichtung der k.-k. Naturalien-Sammlung zu Wien". Dabei verwendete er den Namen "Tafelspath" für das Mineral.

Die Gesteinsproben stammten möglicherweise aus Dognecea im rumänischen Teil des Banat, obwohl dies nicht eindeutig belegt ist. Die Umbenennung von Tafelspath in Wollastonit durch Léman erfolgte als Würdigung der wissenschaftlichen Verdienste des berühmten englischen Naturforschers William Hyde Wollaston (1766–1828).

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