젖음

습윤은 액체가 고체 표면과 접촉하여 그곳에 퍼지는 물리적 과정이다. 액체와 고체 사이의 경계면에는 그 에너지 특성이 습윤 거동을 결정하는 계면이 형성된다. 분말 습윤은 이와 관련하여 액체가 분말 형태의 다공성 입자 집합체에 침투하고 분산되는 현상을 설명한다.

습윤 거동은 고체, 액체 및 기체 상 사이의 계면 장력에 의해 영향을 받습니다. 핵심적인 척도는 접촉각으로, 영의 방정식으로 설명됩니다:

γ_SG = γ_SL + γ_LG ⋅cos(θ)

γ_SG는 고체와 기체 사이의 계면 장력, γ_SL은 고체와 액체 사이의 계면 장력, γ_LG는 액체와 기체 사이의 계면 장력입니다. θ는 접촉각입니다. 작은 접촉각은 좋은 습윤성을 나타내며, 큰 접촉각은 소수성 표면을 의미합니다. 다공성 분말 덩어리에서는 라플라스 방정식으로 설명될 수 있는 모세관 압력도 추가적인 역할을 합니다:

Δp = r ⋅ 2 γ_LG ⋅ cos(θ)

r은 유효 기공 또는 모세관 반지름을 나타냅니다. 미세한 기공과 친수성 표면을 가진 미세 분말은 강한 모세관 흡인력으로 액체를 빠르게 흡수합니다. 소수성 또는 거친 기공 시스템을 가진 경우 액체를 균일하게 분포시키기 위해서는 더 높은 압력이나 더 강렬한 혼합이 필요합니다.

분말 내 액체 분포는 일반적으로 두 단계로 진행됩니다. 먼저 입자 외부 표면에 액체 막이 형성된 후, 액체가 덩어리 내부로 침투합니다. 습윤 속도와 균일성은 액적 크기, 액적 충격 에너지, 액체의 점도 및 표면 장력, 입자 형태에 크게 좌우됩니다. 구성 성분의 서로 다른 습윤 특성은 응집을 촉진하거나 억제하여 제품 구조에 상당한 영향을 미칩니다.

amixon^® 혼합기는 다양한 분말 습윤 공정을 가능하게 합니다. 액체는 단일 물질 또는 이중 물질 노즐을 통해 주입될 수 있습니다. 이때 액적 크기와 충돌 속도를 조정하여 미세한 분포 또는 응집체의 선택적 초기화를 달성할 수 있습니다. 또는 액체를 혼합 베드 상부에서 집중된 분사 형태로 공급할 수 있으며, 이는 특히 점성이 있거나 거품에 민감한 액체의 경우에 유리합니다. 또 다른 방법은 증기 주입으로, 응축되는 증기가 입자 표면에 균일한 액체 막을 형성합니다.

경우에 따라 액체 첨가 전에 혼합물을 진공 처리하는 것이 유용합니다. 기상(氣相)을 제거함으로써 입자 덩어리의 기공 공간이 탈기됩니다. 이후 액체를 첨가하면 발생하는 압력 차이로 인해 액체가 더 빠르고 깊게 덩어리 내부로 침투할 수 있습니다. 이 공정은 분말의 자연적인 다공성을 최적으로 활용하며, 특히 미세한 친수성 분말이나 높은 액체 함량을 균일하게 흡수해야 하는 조제 시 액체 흡수를 개선합니다.