Propriedades dos Caulinos e China Clay

 
  • Pureza: Ainda que constituídos essencialmente por silicato de alumínio hidratado, o caulino e china clay contêm quantidades variáveis doutros elementos, em geral sob a forma de óxidos ou de silicatos de ferro, titânio, cálcio, magnésio, potássio, sódio e por vezes manganês. A relação Si:Al, que é, como se viu, de 1:1 na caulinite, e de 2:1, na montmorilonite. É esta relação que contribui, em grande parte, para as suas propriedades características, tais como a plasticidade e o calor de molhagem.
  • Densidade: varia entre 2,50 e 2,62, dependendo dos tipos e da sua constituição química.
  • Dimensão e forma das partículas: as melhores qualidades de caulinos e de china clay apresentam um valor mínimo de retido no peneiro com 325 mesh (44 microns). Se a quantidade de material retido na malha 325 é maior, propriedades como a resistência à rotura são mais baixas e ocorre um fendilhamento prematuro nos artefactos sujeitos a acções de flexão; provoca, por outro lado, um apreciável desgaste nos cortantes e outras ferramentas e aparelhagem de elaboração. É a repartição granulométrica que diferencia os caulinos duros dos moles. Um caulino duro, de boa qualidade, deve conter cerca de 80% ou mais (em peso), de partículas medindo menos ou 0,6 µ (600 nm). Os caulinos moles contêm 20% ou menos (em peso) de partículas medindo menos entre 1 e 2 µ (1000 a 2000 nm).

As partículas têm a forma de lamelas hexagonais muito achatadas, com espessura muito pequena em relação ao seu comprimento. Uma mesma área pode ser recoberta com diferentes pesos de caulinos cujas partículas tenham dimensões idênticas e isto é devido às diferenças de espessuras das suas partículas constituintes. Os caulinos duros, de menor tamanho de partícula, produzem misturas em que a viscosidade é substancialmente mais elevada do que a viscosidade de misturas que contêm caulinos moles, cujo tamanho de partícula é maior, como já atrás foi referido.

A relação de aspecto das partículas dos caulinos varia entre 20:1 até 70:1.

  • Índice de refracção: varia entre 1,55 e 1,62. Apesar de ter um índice de refracção muito próximo da borracha natural (1,52), é uma carga que confere opacidade aos compostos, o que é reforçado pelo tipo de partículas individuais (finas plaquetas ou lamelas).
  • Propriedades térmicas:
    • Condutibilidade calorífica: 0,0047 cal/s.cm.ºC para os caulinos normais e 0,0050 cal/s.cm.ºC para os caulinos calcinados. É alta, quando comparada com a condutibilidade térmica das borrachas (polímeros); é cerca de 15x superior.
    • Coeficiente de expansão térmica linear: 8 x10-6, para os caulinos normais e 4,5 x10-6 para os caulinos calcinados. É baixa quando comparada com o coeficiente de expansão térmica das borrachas (polímeros); é cerca de 20x inferior para o caulino normal e cerca de 40x para o caulino calcinado.
    • Capacidade calorífica: 0,571-0,683 cal/cm3.ºC para os caulinos normais. É cerca de 1,4x maior do que a das borrachas (polímeros). Para os caulinos calcinados o valor é de 0,519 cal/cm3.ºC. É cerca de 1,1x maior do que a das borrachas (polímeros).
  • Cor: a cor dos caulinos e da china clay está dependente da presença de impurezas, tais como o óxido de ferro, que confere a cor avermelhada. Para borracha, são preferidos os caulinos de cor clara, variando o grau de brancura entre 75 e 90 (medidos de acordo com ISO 787/1 – C/2º).

A cor do caulino ou da china clay é importante quando se fabricam artigos de cor clara. O poder de cobertura é fraco, pelo facto dos índices de refracção serem muito próximos dos índices de refracção das borrachas (ver atrás). Em geral os caulinos duros são mais escuros do que os caulinos moles.

  • pH da suspensão aquosa: A qualidade do caulino e da china clay, depende da sua origem mineralógica e dos métodos de obtenção. Estes factores são decisivos na forma e dimensões das suas partículas e no pH da suspensão em solução aquosa. O pH das suspensões de caulinos pode variar entre 3,9 (característica acentuadamente acídica, o que retarda a vulcanização), até cerca de 7,5, muito próximo da neutralidade. Alguns tipos de caulinos tratados podem apresentar valores de pH mais elevados – da ordem de 8 a 8,5.
  • Higroscopicidade: o caulino e china clay apresentam valores de higroscopicidade médios, absorvendo as seguintes percentagens de água:
    • Caulinos duros: 16 a 19%
    • Caulinos moles:  8 – 10%
    • Caulinos calcinados: 3 – 5%
  • Sedimentação em água: o tempo de sedimentação em água dá uma indicação das propriedades reforçadoras dos caulinos. O ensaio constitui, de facto, uma forma de os classificar. Com efeito, quando se põe um caulino em suspensão, após um breve repouso forma-se uma coluna de água, sobrenadando a coluna de argila. No caso de caulinos duros, de boa qualidade, essa coluna deve ter 70-80% da altura da suspensão inicial. Tratando-se de caulinos moles, essa altura é de apenas 35-45%, visto que as partículas, sendo de maior dimensão, decantam mais rapidamente.
  • Propriedades absorventes: todos os caulinos têm a propriedade de absorver diversos produtos químicos, como o azul de metileno, rodamina, difenilguanidina, etc. O índice de absorção de difenilguanidina por um caulino está ligado ao efeito retardador ou mesmo inibidor da vulcanização. Por este motivo, na formulação com caulinos há necessidade de aumentar a dosagem de acelerador. Os caulinos calcinados possuem uma capacidade muito reduzida para absorção de acelerador.

Nota:
Na Tabela 5 indicam-se outras propriedades desta e de outras cargas inorgânicas.