동결 분쇄 소개
원료 및 분리제
분말 고무의 동결 분쇄 공정에 일반적으로 사용되는 원료에는 생고무 블록, 생고무 과립, 폐고무 등이 있습니다. 이러한 원료는 구조적 무결성을 손상시키지 않으면서 극한의 추위 조건을 견딜 수 있기 때문에 선택됩니다. 원재료 선택은 최종 분말 고무 제품의 품질과 일관성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.
원료 외에도 응집을 방지하고 분말 고무의 균일한 분산을 보장하기 위해 격리제를 사용하는 것이 필수적입니다. 일반적으로 사용되는 분리제는 다음과 같습니다. 실리콘 카본 블랙 및 실리카가 있습니다. 이러한 제제는 분쇄 과정에서 고무 입자가 서로 달라붙는 것을 방지하는 장벽 역할을 합니다. 이러한 분리제를 적절히 사용하면 동결 분쇄 공정의 효율성과 생산량을 크게 향상시킬 수 있으므로 분리제의 효과는 무엇보다 중요합니다.
| 분리제 | 기능 |
|---|---|
| 실리콘 카본 블랙 | 고무 입자의 응집을 방지하고 균일한 분산을 보장합니다. |
| 실리카 | 고무 입자가 서로 달라붙는 것을 방지하는 장벽 역할을 합니다. |
원료와 분리제의 선택과 적용은 동결 분쇄 공정에서 중요한 단계이며, 생산된 분말 고무의 전반적인 품질과 성능에 영향을 미칩니다.
냉매의 종류
분말 고무의 동결 분쇄 공정에서 냉매의 선택은 최종 제품의 효율과 품질을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 공정에 사용되는 두 가지 주요 냉매는 액체 암모니아와 에어 터빈 익스팬더입니다. 이 두 가지 방법은 각각 고유한 특성과 용도를 가지고 있어 다양한 종류의 분말 고무 제품을 생산할 수 있습니다.
액체 암모니아 동결 방법
액체 암모니아 동결법은 액체 암모니아를 냉매로 사용하여 고무 소재를 빠르게 동결하는 방법입니다. 이 방법은 암모니아의 높은 열전도율로 인해 빠른 열 전달과 효율적인 동결이 가능하기 때문에 특히 효과적입니다. 급속 동결 공정은 고무의 분자 구조를 보존하여 고무 고유의 특성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이 방법은 고무의 탄성과 유연성을 보존하는 것이 중요한 응용 분야에 선호되는 경우가 많습니다.
에어 터빈 익스팬더 콜드 방식
이와는 대조적으로 에어 터빈 익스팬더 콜드 방식은 줄-톰슨 효과를 활용하여 냉각을 달성합니다. 이 방식은 터빈을 통해 고압의 공기를 팽창시켜 온도를 크게 떨어뜨리는 방식입니다. 그런 다음 생성된 차가운 공기를 사용하여 고무 소재를 얼립니다. 이 기술은 에너지 효율성과 확장성 때문에 산업 환경에서 유리합니다. 특히 지속적이고 효율적인 냉각이 필요한 대규모 작업에 적합합니다.
두 가지 방법 모두 뚜렷한 장점이 있으며 원하는 입자 크기, 생산량, 특정 재료 특성을 보존해야 할 필요성 등 생산 공정의 특정 요구 사항에 따라 선택됩니다. 따라서 적절한 냉매 방법을 선택하는 것은 동결 분쇄 공정에서 중요한 결정이며, 생산되는 분말 고무의 전반적인 효율성과 품질에 영향을 미칩니다.
극저온 분쇄 방법
2단계 액체 질소 분사 방법
이 공정은 접착제 블록을 150mm x 150mm 크기의 균일한 조각으로 세심하게 절단하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 이 조각에 액체 질소를 1차 분사하여 온도를 -80℃의 초저온으로 급속히 낮춥니다. 이 극한의 온도에서 고무 블록은 부서지기 쉬워져 2mm 미만의 입자로 거칠게 분쇄됩니다.
이 1차 분쇄 후 2mm 이하로 줄어든 고무 입자는 액체 질소를 2차로 분사하는 과정을 거칩니다. 이 2차 동결 단계에서는 입자가 균일하게 냉각되어 취성이 더욱 향상됩니다. 그 후 입자를 미세하게 분쇄하는 과정을 거쳐 95% 이상의 펠릿이 입자 크기가 150um 미만이 될 때까지 이 과정을 계속합니다. 이 2단계 접근 방식은 미세 분말의 높은 수율을 보장할 뿐만 아니라 공정 전반에 걸쳐 고무 소재의 무결성과 품질을 유지합니다.
심층 냉각 방식
심층 냉각 방식에서는 전체 고무 블록을 액체 질소 욕조에 담가 -160°C의 낮은 온도에서 급속 급속 동결시킵니다. 이 극한의 추위로 인해 고무가 부서지기 쉬워져 작은 조각으로 부서지게 됩니다. 이렇게 작은 고무 조각은 해머 밀 분쇄기에 투입됩니다. 고무가 분쇄되는 동안 -80°C의 액체 질소가 지속적으로 분사되어 재료의 취성을 유지하고 추가 조각화를 촉진합니다. 이 과정은 고무 입자가 150마이크로미터 이하로 줄어들 때까지 계속됩니다.
이 방법은 탄성과 복원력 때문에 상온에서 분쇄하기 어려운 재료에 특히 효과적입니다. 액체 질소를 사용하면 고무가 부서지기 쉬운 상태로 유지될 뿐만 아니라 재료가 기계에 달라붙는 것을 방지하여 분쇄 공정의 효율을 높일 수 있습니다. 심층 냉각 방식은 분말 고무 생산의 중요한 단계로, 다양한 산업 응용 분야에서 원하는 입자 크기를 안정적이고 효율적으로 달성할 수 있는 방법을 제공합니다.
상온 및 저온 조합 방식
상온 방식 또는 저온 방식 중 하나에만 의존하면 미세 분말 고무를 생산하는 데 상당한 어려움이 있습니다. 상온 방식은 원하는 미세도를 달성하지 못하는 경우가 많고, 저온 방식은 효과적이기는 하지만 에너지 비용이 과도하게 발생합니다. 따라서 상온과 저온 공정을 모두 통합하는 하이브리드 방식이 실용적인 해결책으로 떠오르고 있습니다.
처음에는 고무를 상온에서 예비 분쇄 단계를 거쳐 벌크 재료를 관리하기 쉬운 6mm 조각으로 줄입니다. 이 단계는 조각난 고무를 -80°C 액체 질소에 노출시키는 후속 극저온 처리를 용이하게 합니다. 급속 동결은 고무 입자를 고정시켜 부서지기 쉽고 잘게 부숴지기 쉬운 상태로 만듭니다.
원하는 취성도에 도달하면 냉동 고무는 최종 분쇄 단계를 위해 톱니 디스크 밀 또는 해머 밀에 투입됩니다. 이 세심한 공정을 통해 고무 입자의 평균 직경이 150μm 미만으로 줄어듭니다. 또는 냉동 조각을 극저온 분쇄기에 투입하여 유사한 원리를 사용하여 필요한 입자 크기를 얻을 수 있습니다.
이 결합된 방법론은 에너지 소비를 최적화할 뿐만 아니라 분말 고무의 미세도와 균일성을 향상시켜 산업 응용 분야에서 탁월한 선택이 될 수 있습니다.
극저온 연삭의 이점
연삭의 효율성
극저온 연삭은 다양한 재료, 특히 기존 방법으로는 분쇄하기 어려운 재료의 회수 능력을 크게 향상시킵니다. 이 기술은 초저온 매체를 활용하여 보다 효율적인 분쇄 공정을 달성합니다. 예를 들어, 플라스틱이나 고무와 같이 강도와 유연성으로 잘 알려진 소재는 극저온에 노출시켜 효과적으로 분쇄할 수 있습니다.
가장 일반적인 방법 중 하나는 액체 질소를 사용하여 -160°C의 낮은 온도에서 이러한 재료를 얼리는 것입니다. 이 심냉 방식은 재료를 단단하게 만들 뿐만 아니라 재료의 취성을 높여 더 쉽고 정밀한 연삭을 가능하게 합니다. 이 프로세스는 몇 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다:
- 재료 준비: 고무 블록이나 플라스틱 알갱이와 같은 원재료를 먼저 관리하기 쉬운 크기로 자릅니다.
- 초기 동결: 그런 다음 이 조각들을 액체 질소에 노출시켜 온도를 -160°C까지 빠르게 낮춥니다.
- 거친 연삭: 냉동된 조각은 거친 분쇄 과정을 거쳐 더 작은 조각으로 줄어듭니다.
- 2차 냉동: 작은 조각을 다시 액체 질소에 노출시켜 균일하게 얼립니다.
- 미세 분쇄: 마지막으로 균일하게 동결된 조각을 원하는 입자 크기(대개 150마이크로미터 미만)로 미세하게 분쇄합니다.
이러한 체계적인 접근 방식은 재료를 보다 효율적으로 분쇄할 뿐만 아니라 다양한 산업 응용 분야에 중요한 일관되고 균일한 입자 크기로 분쇄할 수 있도록 합니다.
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