강력 혼합
나노 분산된 분말은 흐르지 않고 서로 붙어 있습니다. 덩어리 형성 경향이 있습니다. 이는 특히 나노 또는 서브미크론 크기의 매우 작은 입자에서 특히 중요합니다. 이 경우 입자 간 접착력이 물질의 행동을 지배합니다. 입자 반경 r이 작을수록 접착력 Fadh가 더 강해집니다. 구형 입자의 경우 중력 F 또는 Fgrav에 대해 다음과 같은 관계가 성립합니다:
Fgrav = g · m = ρ · 4/3 · π · r3 · g
m: 중력
g: 중력 가속도
ρ: 고체 밀도
r: 입자의 이상화된 반경
이 접착력: 이는 반데르발스 힘, 정전기적 인력 또는 모세관 힘입니다. 이 힘은 입자의 중력 Fgrav보다 수천 배 더 강할 수 있습니다. 힘의 비율은 본드 수 “Bo”로 명확하게 표현할 수 있습니다.
Bo = Fadh/Fgrav ∝ 1/r2
여기서 Fadh는 입자 사이의 접착력, Fgrav는 중력입니다. 나노 입자의 경우 입자가 구형인 경우 다음이 적용됩니다.
Fadh ∝ r Fgrav ∝ r3
이로 인해 유동성이 크게 제한됩니다. 입자들은 서로 결합하여 미세 덩어리를 형성하며 가공이 어렵습니다. 이러한 덩어리를 분해하려면 높은 전단력이 필요합니다. 이는 공기 분사 분쇄기, 전단 분산기 또는 고성능 혼합기 등으로 달성할 수 있습니다.
amixon®는 두 가지 솔루션을 제공합니다:
- 고전단 블레이드
- 로터-스테이터 시스템
두 시스템은 충돌 및 마찰 효과로 인해 국부적으로 매우 높은 전단 기울기를 생성합니다. 이로 인해 응집체가 분해되고 원시 입자가 분리됩니다. 중요한 점은 입자가 즉시 다시 뭉치지 않아야 한다는 것입니다. 따라서 다른 유사 크기의 혼합물 입자로 빠르게 코팅되어야 합니다. 때로는 재응집을 방지하기 위해 적절한 액체 재료를 추가하는 것이 좋습니다. 이들도 분말에 효율적으로 혼합되어야 합니다.
이러한 공정에는 amixon®의 정밀 혼합기가 특히 적합합니다. 왜냐하면 두 가지 핵심 요구사항을 충족하기 때문입니다.
- 전체 배치에 대한 높은 혼합 품질, 혼합기의 충전량이 작든(100리터) 크든(수 입방미터) 관계없이.
- 효율적인 미세 분산: 높은 에너지 밀도로 인해 가장 미세한 응집체도 신뢰성 있게 분리할 수 있습니다.
작은 입자 간의 접착력 크기 설명:
Fadh ≈ A·r/(6·D2)
A: Hamaker 상수 (재료 특성)
D: 입자 간 거리
r: 입자 반경
두 입자 간의 접착력은 입자 반경 r에 선형적으로 증가합니다. 이는 입자 표면 간의 거리 D의 제곱에 반비례하여 증가합니다:
Fadh ∝ r/D2
이는 입자가 서로 가까이 있을수록 서로 더 강하게 접착된다는 것을 의미합니다. 압축된 분말 침상에서 입자 간 거리 D는 매우 작아집니다. 이로 인해 접착력이 급격히 증가합니다. 이는 동시에 분말 금속 및 분말 공학 세라믹으로 제작된 부품의 높은 강도를 설명합니다.