마모
마모, 손상, 그리고 마모 현상은 벌크 재료를 혼합하거나 이송할 때 매우 중요한 개념입니다. 마모는 두 물체가 서로 상대적으로 움직일 때 접촉 부위에서 항상 발생합니다. 이때 더 단단한 물체가 더 부드러운 고체의 표면을 손상시킵니다.
벌크 재료 입자 자체도 하나의 물체로 간주해야 합니다. 이들은 일반적으로 불규칙한 형태를 띠며, 최소 직경과 최대 직경을 가지고 있습니다. 재료가 미세할수록 비표면적이 커지고, 이에 따라 마모 가능성도 커질 수 있습니다. 벌크 재료는 10⁻⁶미터 범위의 미세 구조 입자와 10⁻⁹미터 범위의 나노 구조 입자 등으로 분류할 수 있습니다.
입체 간 마찰 계수가 높거나, 압력이 상승하거나, 표면이 거칠거나, 속도 차이가 커지면 마모가 증가합니다. 또한 가열로 인한 마찰 증가 역시 마모를 심화시킬 수 있습니다. 더불어 점성이 높은 액체나 연마성 분말이 입체 사이에 존재할 경우 마모를 촉진합니다.
회전식 교반기를 사용하여 벌크 재료를 혼합할 때, 구동 토크는 벌크 재료의 내부 마찰을 나타내는 척도가 됩니다. 혼합 또는 이송 과정 중 입자들은 서로 마찰할 뿐만 아니라 교반 도구 및 혼합실 벽면과도 마찰합니다. 바로 그곳에서 전형적인 마모 구역이 발생합니다.
혼합 도구와 혼합 용기의 마모는 바람직하지 않습니다. 이는 혼합물을 오염시킬 뿐만 아니라 동시에 기계를 손상시킬 수 있습니다. 따라서 특히 연마성이 있거나 입자가 미세하거나 단단한 벌크 재료의 경우, 충분한 마모 방지 조치와 접촉면의 적절한 설계가 결정적입니다.
가능한 대책은 다음과 같습니다:
- 혼합 공구의 회전 속도 감소,
- 혼합 시스템의 혼합 효율이 높은 경우 혼합 시간 단축, 그리고
- 이송 속도 감소.
- 혼합기 또는 이송기에 특히 단단한 재질 선택.
- 초경합금 용접을 통한 공구 부품의 강화.
- 산화 세라믹과 같은 적절한 코팅재 선택.