분체 특성 평가

소개

분체의 특성은 유동성, 입도, 입자 형상, 밀도 및 조성 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다. PowderPro 시리즈와 BeDensi 시리즈는 분말의 주요 물리적 특성을 정밀하게 평가하는 분석 시스템으로, 안식각, 붕괴각, 평판각, 겉보기 밀도, 탭밀도, 분산성, 공극률, 응집력, 압축성 및 유동성 지수 등 다양한 파라미터를 제공합니다. 이를 통해 분말 소재의 유동성 평가, 공정 관리, 품질 향상 및 제품 성능 최적화를 지원합니다.

겉보기 밀도, 탭 밀도, 압축성 및 유동성 지수란?

겉보기 밀도 (Bulk Density)
겉보기 밀도는 일정량의 분말 시료를 측정 용기에 자연스럽게 충진한 후, 표면을 평탄하게 정리하여 측정한 분말 질량과 충진된 부피의 비율입니다. 이는 일반적인 조건에서 분말이 단위 부피 내에 차지하는 질량을 나타내며, 분말의 충진 특성, 저장 용량 및 취급 특성을 평가하는 데 활용됩니다.

탭 밀도 (Tapped Density)
탭 밀도는 분말이 담긴 용기에 일정한 조건으로 진동(탭핑)을 가하여 입자 사이의 공극을 감소시킨 후 측정하는 밀도입니다. 탭핑 과정에서 분말 입자가 재배열되고 공극이 줄어든 안정화 상태에서, 분말 질량과 최종 부피의 비율로 계산됩니다. 겉보기 밀도와 탭 밀도는 분말 저장을 위한 용기, 포장재 및 저장 설비 설계뿐만 아니라 분말의 충진성과 압축 특성을 평가하는 중요한 데이터로 활용됩니다.

압축성 (Compressibility)
압축성은 분말이 겉보기 상태에서 탭 상태로 변화할 때 발생하는 부피 감소 정도를 나타내는 지표입니다. 일반적으로 겉보기 밀도와 탭 밀도의 차이를 기준으로 계산하며, 분말의 압축 특성과 입자 간 공극 변화를 평가하는 데 활용됩니다.

유동성 지수 (Flowability Index)
유동성 지수는 안식각(Angle of Repose), 압축성(Compressibility), 평판각(Angle of Spatula), 균일도 및 응집도(Cohesion)등 다양한 분말 특성을 종합하여 산출한 정량 지표입니다. 분말이 중력 조건에서 얼마나 원활하게 흐르는지를 평가하며, 분말의 이송성, 충진성 및 공정 적용성을 판단하는 데 활용됩니다.

안식각, 붕괴각, 차각, 평판각 무엇인가요?

안식각 (Angle of Repose)

안식각은 분말이 중력에 의해 자유롭게 쌓여 안정된 상태가 되었을 때, 분말 더미의 경사면과 수평면이 이루는 각도입니다. 분말이 평면 위에 원뿔 형태로 쌓일 때 측정하며, 일반적으로 안식각이 작을수록 분말의 흐름성이 우수합니다.

붕괴각 (Angle of Fall)

붕괴각은 안식각 측정 후 분말 더미에 외부 힘을 가하여 붕괴시킨 뒤, 붕괴된 분말 더미의 경사면과 수평면이 이루는 각도입니다. 분말이 외부 힘에 의해 얼마나 쉽게 재배열되는지를 평가하는 지표로 활용됩니다.

차각 (Angle of Difference)

차각은 안식각과 붕괴각의 차이값입니다. 일반적으로 차각이 클수록 분말 입자 간 결합력이 낮고, 분말의 흐름성이 우수한 것으로 평가됩니다.

평판각 (Angle of spatula)

평판각은 분말층에 평판을 삽입한 후 수직으로 들어 올렸을 때, 평판 위에 형성된 분말 경사면과 평판 사이의 각도를 측정하는 방법입니다. 이후 외부 힘을 가한 상태에서 추가 각도를 측정하고, 두 값의 평균을 평판각으로 정의합니다. 일반적으로 평판각이 작을수록 분말의 흐름성이 우수하며, 평판각은 안식각보다 큰 값을 나타내는 경우가 많습니다.

금속 분말의 유동성은 어떻게 측정할까요?

금속 분말의 유동성은 일반적으로 ISO 4490 표준에 따라 홀 유량계(Hall Flow Meter) 를 사용하여 측정합니다. 홀 유량계는 일정량의 금속 분말이 깔때기의 작은 구멍을 통과하는 데 걸리는 시간을 측정하여 분말의 흐름성을 평가하는 방법입니다.

측정 방법

1. 금속 분말 시료 50 g ± 0.1 g을 준비합니다.
2. 깔때기 하단의 구멍을 손가락으로 막은 상태에서 시료를 깔때기에 투입합니다.
3. 손가락을 빠르게 제거함과 동시에 스톱워치를 작동합니다.
4. (측정 시간 정밀도: 0.2초)
5. 분말 시료가 모두 배출될 때까지 시간을 측정합니다.
6. 50 g의 금속 분말이 홀 유량계의 오리피스를 통과하는 시간을 기준으로 분말의 유동성을 평가합니다.

홀 유량계의 표준 깔때기는 유동 시간이 40 ± 0.5 s / 50 g인 표준 시료를 사용하여 교정해야 합니다. 측정 시간이 짧을수록 분말이 더 빠르게 흐르며, 유동성이 우수한 금속 분말로 평가됩니다.