분체 특성 평가

소개

분말 특성 분석에는 유변학, 형태, 입자 크기 분포, 밀도 및 화학 성분이 포함됩니다. Bettersize PowderPro 시리즈와 BeDensi 시리즈는 주로 안식각, 봉괴각, 평판각, 겉보기 및 탭 밀도, 분산성, 공극률 및 응집력, 차각, 압축성, 균일도, 유동성 지수, 분류성 지수, 시브 입도 등의 테스트 항목을 통해 분말 물성을 분석하는 데 사용됩니다.  

겉보기 밀도, 탭 밀도 및 압축성, 유동성 지수란 무엇인가요?

벌크 밀도 (Bulk Density):
분말 샘플을 측정 컵에 채운 후 표면을 평평하게 만들어, 컵의 부피에 대해 분말의 질량이 얼마나 되는지 계산합니다. 이는 일반적인 조건에서 분말이 용기에 얼마나 채워지는지를 나타내며, 분말이 그 자체로 채워질 수 있는 최대 밀도를 의미합니다.

탭 밀도 (Tapped Density):
분말 샘플을 측정 컵에 채운 후, 일정한 진동으로 분말 사이의 공기를 제거합니다. 진동이 끝난 후 표면을 평평하게 하고, 컵의 부피에 대한 분말 질량을 측정하여 탭 밀도를 구합니다. 이는 공기가 제거된 후 분말이 실제로 차지하는 부피를 기준으로 한 밀도입니다. 탭 밀도와 벌크 밀도의 값은 분말 저장 용기의 설계에 중요한 역할을 합니다.

압축성 (Compressibility):
압축성은 탭 밀도와 벌크 밀도 간의 차이를 탭 밀도로 나눈 값으로, 분말이 얼마나 압축될 수 있는지를 나타냅니다. 높은 압축성은 분말이 쉽게 압축될 수 있음을 의미하며, 낮은 압축성은 압축에 저항이 크다는 것을 뜻합니다.

유동성 지수 (Flowability Index):
유동성 지수는 안식각, 압축성, 평판각, 균일성, 응집력 등을 종합적으로 고려하여 산출된 수치입니다. 이는 분말이 얼마나 잘 흐를 수 있는지를 평가하는 지표로, 중력에 의한 분말의 유동성 특성을 설명합니다. 유동성 지수가 높을수록 분말이 더 원활하게 흐르고, 지수가 낮을수록 흐름이 어려운 특성을 보입니다.

안식각, 붕괴각, 차각, 평판각 무엇인가요?

안식각 (Angle of Repose):

안식각은 분말이나 입자가 자유롭게 쌓였을 때, 그 입자들이 형성하는 경사면과 수평면 사이의 각도를 의미합니다. 이 각도는 분말이 중력에 의해 표면에 쌓일 때 자연스럽게 형성됩니다. 안식각이 작을수록 분말의 흐름성이 좋고, 잘 흐르는 성질을 가집니다. 즉, 입자들이 서로 잘 미끄러져 이동할 수 있다는 의미입니다.  안식각이 클수록 분말의 흐름성이 나쁘고, 입자들이 서로 잘 미끄러지지 않아 뭉쳐져서 흐름이 원활하지 않다는 의미입니다. 따라서, 안식각은 분말의 취급성과 흐름성을 예측하는 중요한 지표로 사용됩니다.

붕괴각 (Angle of Fall):

붕괴각은 분말이나 입자들이 쌓여 있는 더미에서 외부 힘에 의해 더미가 무너질 때, 그 무너진 더미의 경사면과 수평면 사이의 각도를 의미합니다. 즉, 안식각을 측정한 후, 외부에서 힘을 가해 분말 더미가 붕괴되는 과정을 통해 측정된 각도입니다. 붕괴각은 분말의 흐름성을 평가하는 또 다른 지표로, 일반적으로 안식각보다 큽니다. 붕괴각이 클수록 분말의 흐름성이 더 나쁘다는 것을 의미하며, 흐름을 방해하는 입자 간 결합력이나 점착성이 강하다는 것을 나타낼 수 있습니다. 반대로, 붕괴각이 작은 경우는 분말이 더 쉽게 흐르고 흐름성이 좋다는 의미로 해석할 수 있습니다.

차각 (Angle of Difference):

차각은 안식각과 붕괴각 사이의 차이를 의미합니다. 즉, 안식각에서 측정된 각도와 붕괴각에서 측정된 각도의 차이를 나타냅니다. 차각은 분말의 흐름성을 평가하는 데 중요한 지표로 사용되며, 흐름이 좋은 분말은 차각이 큰 경향을 보이고, 흐름이 나쁜 분말은 차각이 작은 경향을 보입니다. 이 지표는 분말의 특성을 이해하고, 처리 또는 운반 과정에서의 성능을 예측하는 데 도움을 줍니다.

평판각 (Angle of spatula):

평판각을 측정하기 위해서는 먼저 평면(주로 평판)을 분말 더미에 수직으로 삽입합니다. 그 후, 평판을 수직 방향으로 서서히 끌어올리면, 분말이 평판 위에서 미끄러지며 경사면을 형성합니다. 이때, 평판과 분말이 접촉하는 표면에서 두 가지 각도가 측정됩니다. 하나는 분말이 올라가며 형성된 경사의 각도, 다른 하나는 평판을 다시 내릴 때 형성된 각도입니다. 그 후, 두 각도의 평균을 계산하여 평판각을 얻습니다. 평판각이 작을수록 분말의 흐름성이 좋다는 것을 나타냅니다. 즉, 분말이 쉽게 흘러내리고, 분말 간의 응집력이 낮다는 의미입니다.

금속 분말의 흐름성 측정 방법

금속 분말의 흐름성은 주로 Hall flow meter를 사용하여 측정됩니다. 이 방법은 ISO 4490 표준에 따라 진행됩니다.

측정 과정:

• 샘플 준비: 50g ± 0.1g의 금속 분말 샘플을 준비합니다.
• 홀 막기: 깔때기의 작은 구멍을 손가락으로 막습니다.
• 샘플 투입: 분말 샘플을 깔때기에 부어 넣습니다.
• 계측 시작: 손가락을 작은 구멍에서 빠르게 제거하고 동시에 정밀 시계(0.2초 단위)로 시간을 측정합니다.
• 측정 종료: 분말 샘플이 모두 빠져나갈 때까지 시간을 측정하고, 분말이 모두 빠져나가면 바로 타이머를 멈춥니다.
• 흐름성 평가: 50g의 분말이 구멍을 통과하는 데 걸린 시간을 통해 금속 분말의 흐름성을 평가합니다.
• 결과 해석: 흐름 시간이 짧을수록 금속 분말의 흐름성이 좋음을 나타내며, 반대로 시간이 길어지면 흐름성이 나쁨을 의미합니다. 이 측정은 금속 분말의 가공성과 처리 가능성을 예측하는 데 유용합니다.

기준값 및 교정:Hall flow meter의 표준 깔때기는 유속이 40 ± 0.5초/50g인 표준 샘플로 교정해야 합니다. 이를 통해 측정의 정확성을 보장할 수 있습니다.