The Influence of Grındıng on Surface Propertıes of Talc

Talc, one of the most important industrial minerals, is commonly used as filler in paint, plastic & cosmetics and also used to give product extra properties due to its soft and layered, hydrophobic structure and high oil adsorption. In this study, effects of dry grinding on surface properties (contact angle & surface free energy), oil absorption, and whiteness of talc were examined. Within this concept, the material was grinded by vibrated ball mill on different time periods (5-150 min.) by fixing the rest grinding parameters (ball charge, diameter of balls, material charge and vibration amplitude). After that, contact angle measurements were performed on each sample which were disk shaped under pressure, by sessile drop method using different liquids such as water, formamide, diodomethane and ethylenglicol, and their surface free energies (mJ/m2) were calculated according to Zisman, Fowkes and Van Oss Acid-Base methods by using measured contact angle data. Moreover, oil adsorption test and whiteness measurement were performed on each sample. According to the obtained results, contact angle of raw sample was measured as 63,80 and surface free energy was calculated as 37,37 mJ/m2 with Zisman method. The lowest(59,30) and highest (70,770) contact angles were measured on the samples grinded in 5 and 15 minutes, respectively. Also, it has been pointed out that the grinding process applied after 30 minutes has no effect neither on contact angle nor on surface free energy values of the samples. On the other hand, grinding period/surface free energy curves and Grinding period/Contact angle curves of talc were found very similar. However, there were 4% to 25% differences between surface free energy values calculated with different methods (Zisman, Fowkes and Van Oss Acid-Base). It was also seen that oil adsorption has been increased paralel to surface area increase and whiteness was determined after grinding.En önemli endüstriyel hammaddelerinden birisi olan talk, yumuşak ve tabakalı yapıda olması, doğal halde su sevmez (hidrofob) olması ve yağ adsorpsiyonunun yüksek olması gibi özelliklerinden dolayı boya, kâğıt, plastik ve kozmetik endüstrilerinde dolgu hammaddesi olarak ya da ürüne ekstra özellik kazandırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada kuru öğütme işleminin talkın yüzey özelliklerine (temas açısı ve serbest yüzey enerjisi), yağ adsorpsiyonuna ve beyazlığa etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda, öğütme parametreleri (bilya şarjı, bilya boyutu, malzeme şarjı, titreşim frekansı ve titreşim genliği) sabit tutularak titreşimli bilyalı değirmende farklı sürelerde (5-150 dak.) öğütme yapılmıştır. Sonra, preslenerek tablet haline getirilen her bir numune üzerinde damla yayınımı (sessile drop) yöntemi kullanılarak farklı sıvılarla (Su, Formamid, Diiodometan ve Etilenglikol) temas açısı ölçümleri yapılmış ve bu temas açısı verileri kullanılarak Zisman, Fowkes ve Van-Oss Asit-Baz yöntemlerine göre serbest yüzey enerjileri (mJ/m2) hesaplanmıştır. Ayrıca her bir numune üzerinde yağ adsorpsiyonu deneyleri ve renk ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, tüvenan numunenin su ile temas açısı 63,80 ve Zisman yöntemine göre hesaplanan serbest yüzey enerjisi 37,37 mJ/m2’dir. En düşük (59,30) ve en yüksek (70,770) temas açıları ise sırasıyla 5 ve 15 dakika öğütülen talk numuneleri üzerinde ölçülmüş ve ayrıca 30 dakikadan sonra gerçekleştirilen öğütme işleminin talkın, gerek temas açısı ve gerekse serbest yüzey enerjisi değerleri üzerinde bir etkisinin olmadığı tesbit edilmiştir. Öte yandan, talkın “öğütme süresi/serbest yüzey enerjisi” eğrileri ile “öğütme süresi/temas açısı” eğrileri aynı davranışı sergilemiştir. Ancak, farklı yöntemler (Zisman, Fowkes ve Van Oss Asit – Baz) kullanılarak hesaplanan serbest yüzey enerjisi değerleri arasında %4-25 oranında farklılıklar olduğu görülmüştür. Ayrıca öğütme sonrası yüzey alanındaki artışa parallel olarak talkın yağ adsorbsiyonu değerinin arttığı ve beyazlığının da artığı belirlenmiştir