소개
분말은 일반적으로 입자로 구성된 물질로 간주됩니다. 그러나 습한 대기에 보관하면 입자가 수분을 흡수할 수 있기 때문에 입자 사이에는 공기와 수분이 포함되어 있습니다. 이 세 가지 구성 요소(입자, 공기, 물)는 분말 가공에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 물과 친화력이 높은 매우 미세한 입자는 생산, 보관 또는 운송 중에 굳어져 분말 유동성에 영향을 미쳐 처리 시간이 길어질 수 있습니다.
실험적
키넥서스 회전 레오미터는 프리먼 방식[1]을 사용하여 빠르고 간편한 측정으로 다양한 분말의 유동성을 비교합니다. 이를 위해 컵과 2날 상부 지오메트리가 사용됩니다(그림 1). 온도 제어는 하부 지오메트리(컵)가 도입되는 실린더 카트리지에 의해 보장됩니다. 결과는 분말 컨디셔닝에 따라 크게 달라지므로 정확히 동일한 조건에서 서로 다른 시료를 준비하는 것이 중요합니다: 동일한 시료량, 동일한 사전 컨디셔닝 파라미터(예: 정의된 회전 속도 및 시간).
측정 조건
다음 방법에서는 두 가지 윤활유 분말(1과 2로 표시됨)의 유동성을 비교합니다. 측정하는 동안 2날 패들은 시료가 담긴 컵이 분말에 완전히 잠길 때까지 정해진 속도로 하강한 다음 패들이 상승하여 시작 위치로 돌아갑니다. 축 방향 속도에 추가로 제어된 회전 속도가 적용됩니다. 표 1에는 테스트 조건이 요약되어 있습니다.
표 1: 측정 조건
| 장치 | 키넥서스 울트라+, 실린더 카트리지 |
|---|---|
| 상단 지오메트리 | 교체 가능한 2날 시스템이 장착된 교반기 |
| 하단 지오메트리 | 알루미늄 소재의 컵, 직경 37mm |
| 축 속도 | 1mm∙s-1 (하향), -1mm∙s-1 (상향) |
| 회전 속도 | 5 rad∙s-1 |
| 간격 | 70mm ~ 35mm(하향), 35mm ~ 70mm(상향) |
측정 결과
2날 패들이 회전하고 제어된 회전 및 축 속도로 분말로 이동하는 데 필요한 토크와 정상 힘을 기록했습니다.
그림 2는 윤활유 1에 대해 수행한 측정 결과를 보여줍니다. 패들이 파우더에 더 많이 잠길수록(테스트 다운), 일정한 회전 속도를 유지하는 데 더 많은 토크가 필요합니다. 패들이 70mm에서 35mm로 내려가는 동안 토크는 0에서 4mN.m로 증가하며, 패들이 경로의 거의 절반을 이동할 때까지 정상적인 힘은 감소하기 시작하지 않습니다. 테스트 다운 중에는 100mN까지 감소합니다.
패들이 위로 이동하자마자 두 신호는 대칭적으로 작동합니다: 토크는 다시 감소하고 정상 힘은 증가하며 측정이 끝날 때 두 신호 모두 0 값에 도달합니다(패들이 파우더 외부에 있고 공중에서 회전하기 때문에).
토크와 정상 힘 신호는 모두 파우더의 흐름 저항과 관련이 있습니다. 패들을 샘플에 깊숙이 담글수록 파우더가 지오메트리의 축 방향 및 회전 운동에 대해 더 많은 저항을 제공합니다.
측정은 아래쪽과 위쪽 방향 모두에서 1분(왕복 시간)이 채 걸리지 않는다는 점에 유의해야 합니다.
그림 3과 그림 4는 패들이 파우더를 아래로 내려갈 때(그림 3)와 위로 올라갈 때(그림 4) 두 제품의 토크를 비교한 것입니다. 두 테스트 방향 모두에서 일정한 회전 속도를 유지하기 위해 파우더 2에서 더 높은 토크가 필요하며, 즉 이 파우더는 흐름에 대한 저항이 높아 유동성이 더 낮습니다. 또한 이 샘플의 신호는 더 노이즈가 큽니다.
그림 5와 6은 테스트 다운(그림 5)과 업(그림 6) 동안 두 파우더의 정상적인 힘을 보여줍니다. 두 재료의 곡선은 매우 유사하지만 노이즈가 다릅니다: 두 테스트 방향 모두에서 정상 힘은 토크 신호와 마찬가지로 파우더 2의 노이즈가 더 큽니다.
두 분말에 대해 수행한 자동 현미경 이미지(그림 7)는 유변학적 거동과 관련이 있을 수 있습니다: 파우더 2는 파우더 1보다 입자가 더 크기 때문에 유동성이 떨어집니다. 그림 8에 표시된 두 샘플의 부피 분포 곡선과 표 2에 표시된 입자 크기 부피 분포 Dv10, Dv50 및 Dv90은 이러한 시각적 결과를 확인시켜 줍니다.
표 2: 견인 2 윤활유 분말의 입자 크기 부피 분포
| D(v,0.1) [μm] [μm] | D(v,0.5) [μm] [μm] | D(v,0.9) [μm] [μm] | |
|---|---|---|---|
| 분말 1 | 199.2 | 570.5 | 1436.6 |
| 파우더 2 | 256.0 | 1348.9 | 2582.2 |
결론
두 윤활유 분말의 유동성을 Kinexus 회전 레오미터에 프리먼 방법을 적용하여 비교했습니다. 이 방법에서는 시료가 채워진 컵에 패들을 정해진 축 방향 및 회전 속도로 담그는 방식으로 진행했습니다. 일정한 패들 속도를 유지하는 데 필요한 토크의 곡선에서 차이가 감지되었습니다. 토크가 높을수록 흐름에 대한 저항, 즉 유동성이 감소하는 것과 관련이 있습니다. 분말의 입자 크기 부피 분포는 결과와 상관관계가 있었습니다: 입자가 큰 제품이 유동성이 더 낮은 것으로 나타났습니다.
이러한 테스트는 매우 빠르며 곡선 비교를 통해 한 눈에 해석할 수 있습니다.