Quarz: Ein Rohstoff mit vielen Facetten
Quarz – unverzichtbares Element für die Industrie
Auf unserem Planeten existieren etwa 4.500 Mineralarten, von denen nur wenige häufig vorkommen oder als gesteinsbildend gelten. Mit einem Anteil von 12 % nach Feldspat ist Quarz, eine stabile Form des Siliziumdioxids, das zweithäufigste Mineral.
Es ist in magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen sowie Ablagerungen zu finden. In der Natur tritt Siliziumdioxid hauptsächlich in Gestalt des triagonalen Quarzes auf. Als essenzieller Rohstoff spielt Quarz eine entscheidende Rolle in verschiedenen Industriezweigen.
Seine vielseitige Anwendung erstreckt sich über viele Industriebereiche. Quarz ist ein unverzichtbares Element in der Glasproduktion und Gießerei, aber auch in der Elektroindustrie – beispielsweise bei der Herstellung von Isolatoren – sowie natürlich der Produktion von bauchemischen Erzeugnissen.
Quarz ist inert und witterungsbeständig, was ihn zu einem langlebigen Material macht. Die chemische Reinheit von Quarzprodukten ist für die industrielle Nutzung von entscheidender Bedeutung, da nur so eine präzise Verarbeitung und eine Vielzahl spezifischer Anwendungen in verschiedenen Branchen gewährleistet ist.
Modifikation von Siliziumdioxid (SIO2)
Die Mineralgruppe der Oxide umfasst Quarz, Cristobalit und Quarzgut, die alle die gleiche chemische Zusammensetzung, nämlich SiO2, teilen. Dennoch unterscheiden sie sich in Bezug auf ihre Herstellung, verschiedene technische Parameter und die Anwendungsgebiete, in denen sie eingesetzt werden.
MINERALOGIE
Quarz gehört zur Mineralklasse der Oxide und weist ein trigonales Kristallsystem auf. Die Kristallklasse ist trigonal-trapezoedrisch (32). Als Oxid zeichnet sich Quarz durch ein Metall-Sauerstoffverhältnis von 1:2 aus. In der Klassifikation von Gesteinen spielt der Gehalt an Quarz als Hauptkriterium eine zentrale Rolle.
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Quarzmehl: Viele Vorteile in einem Produkt
Oberflächenbehandelte Quarzmehle bieten eine Vielzahl von Vorteilen, die ihre Anwendung in verschiedenen Branchen unterstützen. Dazu gehören eine höhere Heißwasserbeständigkeit, ausgeprägte Witterungsbeständigkeit sowie erhöhte Chemikalienbeständigkeit. Darüber hinaus zeigen sie verbesserte mechanische Festigkeiten und zeichnen sich durch eine exzellente Verarbeitbarkeit aus. Konstante Farben und höhere Füllgrade sind weitere wichtige Pluspunkte.
Diese breite Palette von Vorteilen macht oberflächenbehandelte Quarzmehle zu einem vielseitigen und hochgeschätzten Material in verschiedenen industriellen Anwendungen.
Silanisieren von Füllstoffen: Vorteile der Oberflächenbehandlung
Verschiedene Silane haben sich als effektive Mittel in der Oberflächenbehandlung von Füllstoffen bewiesen. Ein wesentlicher Vorteil der direkten Silanisierung liegt darin, dass Kondensationsnebenprodukte während der Beschichtung des Minerals entweichen können. Im Gegensatz zur nachträglichen in-situ-Silansierung verbleiben bei der direkten Silanisierung keine Nebenprodukte im Polymersystem.
Die Verwendung von beschichteten Füllstoffen erleichtert die Einarbeitung in ein Polymer im Vergleich zu unbeschichteten. Damit eine optimale Bindung zwischen Polymer und Hochleistungsfüllstoff gewährleistet ist, bedarf es eines speziell auf das Polymersystem abgestimmten Beschichtungsmittels. Diese Anpassung gewährleistet nicht nur eine verbesserte Integration, sondern auch eine optimale Leistungsfähigkeit des gesamten Verbundmaterials.
UNSER QUARZ – WICHTIGER ROHSTOFF FÜR POLYMERE ANWENDUNGEN
Quarz in Farben und Lacken
Die Verwendung des Rohstoffs Quarz in Farben und Industrielacken hat zahlreiche Vorteile:
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Hohe Oberflächenhärte
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Kostengünstiges Formulieren
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Hervorragende Witterungsbeständigkeit
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Verbesserung der Kreidungsstabilität
Mehr Korrosionsschutz durch gezielte Oberflächenmodifizierung
Die Verwendung silanisierter SILBOND® Quarzmehle zeigt signifikante Verbesserungen in Epoxidharz-Pulverlacken für Außenbeschichtungen von Metallen. Diese umfassen eine erhöhte Korrosionsschutzwirkung, höhere Witterungsbeständigkeit sowie optimierte Füllgrade. Zudem trägt der Einsatz silanisierter Quarzmehle dazu bei, die Beständigkeit gegenüber kathodischer Delamination zu steigern.
Quarz als Rohstoff in Engineered Stone
Zum Einsatz kommt Quarz auch bei Kunststein-Anwendungen wie z. B. bei Arbeitsplatten und Küchenspülen. Der Vorteil liegt in der sehr guten Heißwasserbeständigkeit, einer hohen Härte, was eine gute Schleifbarkeit gewährleistet. Außerdem können durch den Einsatz grober Quarzkörnungen im Polymer Nachbildungen des natürlichen Steins umgesetzt werden.
Quarzmehl in Silikon
Silikon zeichnet sich durch einzigartige Eigenschaften aus: Es ist äußerst elastisch, besitzt eine hohe Wärmebeständigkeit, ist hydrophob und weist eine beeindruckende elektrische Durchschlagsfestigkeit auf.
Im Vergleich zu organischen Kautschukarten behalten Silikone ihre herausragenden Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich hinweg bei. Diese Beständigkeit macht Silikone zu bevorzugten Materialien für thermisch anspruchsvolle Anwendungen wie Dichtungen, Isolierungen und Formteile. In Branchen wie der Medizintechnik, Elektronikindustrie und im Haushalt sind Silikone aufgrund ihrer einzigartigen Merkmale unverzichtbar geworden.
Vorteile von Quarzmehlen in Silikonanwendungen
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Einstellbare Elastizität bzw. Shore-Härte
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Elektrische Isolationseigenschaften
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Reduzierte Reaktionsschwindung
Die faszinierenden Eigenschaften von Quarz
Quarz offenbart eine Vielzahl einzigartiger Eigenschaften. In Form von dünnen Plättchen aus reinem Bergkristall zeigt es die Fähigkeit, mit einer konstanten Frequenz zu schwingen. Quarz hat eine links- oder rechtsdrehende Molekülstruktur entlang der optischen Achse, die zu einer Drehung des einfallenden Lichts führt.
Reaktionsträge gegenüber den meisten Substanzen, reagiert Quarz nur auf Flusssäure oder Soda-Schmelzen. Die Vielfalt der Farben, die Quarz annehmen kann – von durchsichtig über weiß bis hin zu gelb, violett und mehr – verleiht ihm eine ästhetische Bandbreite.
Quarz präsentiert zudem verschiedene Kristall- und Wachstumsformen wie den Tessiner Habitus, Skelettquarz, Kappenquarz und mehr. Sein starker piezoelektrischer Effekt, der sich senkrecht zur Prismenachse manifestiert, ermöglicht es, dass Quarz auf Druck oder Zug mit elektrischer Polarisierung reagiert. Durch Anlegen einer Gleichspannung kann er sogar gedehnt oder gestaucht werden.
Die Wärmeschockfestigkeit und der hohe Reintransmissionsgrad machen Quarz zu einem vielseitigen und begehrten Mineral in verschiedenen Anwendungsbereichen.
Herstellung und industrielle Nutzung von Quarz
Die industrielle Nutzung von Quarz ist stark abhängig von umfangreichen und förderfähigen Quarzsandlagerstätten. Eine bedeutende Quelle dafür liegt unter anderem in Frechen bei Köln.
Allerdings genügen chemische Reinheit und Homogenität allein nicht, um den Quarz direkt als Rohstoff zu verwenden. Die Quarzsande müssen einer gründlichen Aufbereitung unterzogen werden, die komplexe Wasch-, Klassier-, Trocknungs- und eisenfreie Mahlprozesse umfasst. Hierbei entstehen Quarzsande, Quarzmehle und Quarzfeinstmehle. Besonders für die Herstellung von Quarzmehlen und Quarzfeinstmehlen mit genau definierter Körnung sind neben einer eisenfreien Vermahlung auch Trennprozesse erforderlich.
Ein zusätzlicher Veredelungsschritt besteht in einer gezielten Oberflächenmodifizierung, die speziell auf die jeweilige Anwendung abgestimmt ist. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz von Silanen oder silanbasierten Substanzen erreicht werden.
Die Geschichte von Quarz
Die Historie von Quarz erstreckt sich über Jahrtausende und spiegelt die vielfältigen Anwendungen und Entdeckungen dieses Minerals wider.
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