서로 다른 분말 간의 응집력 차이는 입자간 힘(반데르발스 힘, 모세관력, 정전기력 등)의 유형 및 강도에 따라 달라지며, 핵심 영향 요인에는 입자 크기, 표면 거칠기, 수분 함량 및 재료 특성이 포함되어 여러 자릿수(10 ⁻⁶ N에서 10 ⁻¹ N)까지 확장할 수 있는 응집력을 생성합니다. 이러한 차이는 Aggregation Feature Index, 표면 장력, 거칠기 보정 모델을 통해 정량적으로 설명할 수 있습니다.
입자 크기: 5um는 응집력의 강도를 결정하는 핵심 경계입니다.
입자 크기가 5um 미만인 초미세 분말은 비표면적이 크고 응집력을 지배하는 반데르발스 힘으로 인해 응집 특성 지수가 크게 증가합니다. 실험에 따르면 입자 직경이 10μm에서 2μm로 감소하면 응집 수(중력에 대한 입자 상호 작용력의 비율)가 3배 증가하여 분말이 "자유 흐름" 상태에서 "강한 응집" 상태로 전환되는 것으로 나타났습니다.
예를 들어, 응집력나노 이산화티타늄(입자 크기 ~ 20nm)은 미세 입자 표면에 노출된 원자의 비율이 높고 분자간 상호 작용이 강하기 때문에 마이크로미터 크기의 이산화티타늄보다 100배 이상 큽니다. 입자 크기가 5μm보다 큰 분말의 경우 중력이 반데르발스 힘을 초과하며 응집력은 주로 기계적 물림과 마찰에 의해 결정됩니다. 응집특성지수가 1에 가까우며 유동성이 좋다.
표면 거칠기: 건조 분말용 "응집성 감소제"
매끄러운 표면 입자의 응집력은 주로 직접적인 분자간 상호 작용에서 비롯되는 반면, 실제 분말 표면의 미세 돌출부(거칠기 > 10nm)는 이 효과를 크게 약화시킵니다. 이론적 계산에 따르면 거친 유리 구슬의 건조 접착력은 매끄러운 구형의 1/10에 불과하며, 마이크로 볼록 몸체가 반 데르 발스 힘을 보호하여 유효 접촉 면적을 겉보기 면적의 10% 미만으로 줄입니다. 예를 들어, 공기 흐름에 의해 분쇄된 구형 알루미늄 분말(표면 거칠기 Ra=0.1μm)은 기계적 분쇄에 의해 분쇄된 불규칙한 알루미늄 분말(Ra=1.2um)보다 응집력이 40% 더 낮고 유동성이 더 크게 향상됩니다.
수분 함량: 모세관력은 응집력의 "성장과 같은 단계"를 촉발합니다.
소량의 물(5% 미만)은 입자 사이에 액체 다리를 형성하여 건조 상태를 훨씬 넘어서는 모세관 응집력을 생성합니다. 유리 비드 분말의 경우 0.5% 수분을 추가하면 응집력이 10 ⁻⁵ N에서 10 ⁻² N으로 증가할 수 있습니다. 이는 공식 cap-2 πγ LVRcos θ에 의해 결정됩니다. 여기서 표면 장력 γ - LV 및 접촉각 θ는 주요 매개변수입니다. 예를 들어, 건조한 상태의 석영사의 응집력은 0.01N에 불과합니다. 2%에 물을 추가하면 모세관 가교로 인해 응집력이 0.3N에 도달할 수 있으며 이는 안정적인 "모래성" 구조를 형성하기에 충분합니다. 그러나 수분 함량이 15%를 초과하면 입자가 수막으로 완전히 둘러싸여 모세관력이 감소하는 반면 응집력은 부력에 의해 지배됩니다.
재료 특성: 표면 장력 및 화학 그룹의 조절 효과
서로 다른 재료의 표면 에너지 차이로 인해 응집 기본 값이 달라집니다. 예를 들어, 금속 분말(예: 구리 분말, 표면 에너지 γ _SV-1J/m ²)은 폴리머 분말(예: 폴리에틸렌, γ _SV-0.03J/m ²)보다 응집력이 30배 더 높습니다. 특수 작용기(예: 수산화 실리카)를 함유한 분말은 수소 결합으로 인해 유사한 비극성 분말보다 응집력이 50% 이상 높습니다. SV-6145와 같은 수성 수지는 응집력을 줄여 접착력을 유지하면서 코팅 유동성을 향상시킬 수 있습니다(고정 그룹을 유지하면서). 설계 원리는 낮은 표면 에너지 그룹을 사용하여 입자 간 인력을 약화시키는 것입니다.
SAT NANO는 중국 최고의 산화물 분말 공급업체로 나노 입자 및 미세 입자 크기를 제공할 수 있습니다. al2o3 파우더, tio2 파우더, sio2 파우더에 대한 문의사항이 있으시면 언제든지 sales03@satnano.com으로 연락주세요.
