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ISSN : 1225-0562(Print)
ISSN : 2287-7258(Online)
Korean Journal of Materials Research Vol.30 No.5 pp.223-230
DOI : https://doi.org/10.3740/MRSK.2020.30.5.223

Aspect Ratio Behavior of Grinding Particles with Variation of Particle Size by Wet Grinding

Jin Sam Choi†
School of Materials Science and Engineering, University of Ulsan, Ulsan 44776, Republic of Korea
Corresponding author E-Mail : jinsamchoi03@gmail.com (J. S. Choi was shifted to the R&D Center of AKI company.)
April 5, 2019 July 19, 2019 July 22, 2019

Abstract


As a case study on aspect ratio behavior, Kaolin, zeolite, TiO2, pozzolan and diatomaceous earth minerals are investigated using wet milling with 0.3 mm media. The grinding process using small media of 0.3 pai is suitable for current work processing applications. Primary particles with average particle size distribution D50, ~6 μm are shifted to submicron size, D50 ~0.6 μm after grinding. Grinding of particles is characterized by various size parameters such as sphericity as geometric shape, equivalent diameter, and average particle size distribution. Herein, we systematically provide an overview of factors affecting the primary particle size reduction. Energy consumption for grinding is determined using classical grinding laws, including Rittinger’s and Kick’s laws. Submicron size is obtained at maximum frictional shear stress. Alterations in properties of wettability, heat resistance, thermal conductivity, and adhesion increase with increasing particle surface area. In the comparison of the aspect ratio of the submicron powder, the air heat conductivity and the total heat release amount increase 68 % and 2 times, respectively.



습식분쇄에 의한 입자크기 변화에 따른 분쇄입자의 종횡비 거동

최 진삼†
울산대학교 첨단소재공학부

초록


    ceramic division of Nakwoo Industry

    © Materials Research Society of Korea. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    1.서 론

    분체는 콜로이드상태(10−2 μm) 부터 분진, 미립결정, 소 결재료, 시멘트 수경물, 다결정금속, 암석 등 수 ㎝입자 크기를 총칭한다. 이 분체는 물체의 구조에 관여하지 않 는 연속체로 고상물체를 다루는 매크로(macro)과학과 마 이크로(micro)과학의 중간특성을 가진다고 알려져 있다.1)

    분체 제조방법으로 대별되는 두가지 방법은 작은 입자 를 크게 하는 방법(particle growth process)과 큰 덩어리 를 미세하게 분할하는 방법(size reduction process)이 있 다. 전자의 경우 이온 또는 원자로부터 출발하는 반면 에, 후자는 고체를 미분화시키는 전통적인 세라믹 산업 에서 널리 사용되는 방법이다.

    고체를 미분 또는 혼합하기 위하여 랩규모(lab scale) 에서 일반적으로 사용되는 볼밀(ball mill)은 임계회전에 의해 충격 에너지를 야기하는 볼과 입자간 응력크기가 중요한 인자로 고려된다.2) 이때 외부에너지의 압축, 충 격, 마찰, 절단, 꺽임, 그리고 인장 등에 의한 새로운 분 쇄면과 입자증가가 직선관계식을 따르는 분쇄(grinding) 는 압축력의 파쇄(crushing)와 구별된다.3-6)

    분쇄 분율은 분쇄매체의 크기, 무게, 그리고 형상에 따 른 입자간 접촉점과 회전운동에너지 등에 의존한다.7,8) 또 한 분쇄효율은 분쇄기구에 의해서 결정된다. 이같은 단 위조작 변수가 있음에도 불구하고 분쇄입자는 밀링 시 간에 비례하여 대수정규 분포(log normal), 그리고 체가 름으로 선택적인 입자를 얻을 수 있다. 이 때문에 물리 적 부숨(break down)방식의 분쇄 연구는 진부한 관찰영 역에 속한다.

    그럼에도 불구하고 입도분포의 현상론적인 공통점은 임 계 밀링시간 이후 분쇄에너지는 입자 표면적변화에 관 여하지 못한다는 점이다. 이는 미립자가 분쇄매체 표면 에 흡착되는 현상, 또는 균열 미립자 표면에 극성분자 흡착으로 표면에너지를 저하하는 Rehbinder효과와 연관 성으로 판단된다. 9,10)

    최근 Choi11,12)는 비스무스(bismate)계 합성물을 분쇄시 간의 함수로 분쇄한 경우 균일한 서브마이크론 입자 분 쇄 가능성을 제시하였다. 이는 단위조작에 의해 1차 입 자(primary particle)의 크기변화 거동이 제한적으로 나타 난다는 기존 연구와 현상론적으로 상이하다. 이 결과는 단순 볼밀 조작으로 분체혼합, 입자 고유물성인 입자계 면의 불연속성, 흡착성, 열차단성, 그리고 반응성 등을 용 이하게 개선할 수 있다는 점을 의미한다.

    이런 관점에서 본 연구에서는 습식밀링에 따른 피분쇄 입자 크기변화 를 볼 크기와 밀의 회전수 함수로 분쇄 기구 가설을 제시하고자 하였다. 선정된 습식밀링은 피 분쇄물이 분쇄매체와의 표면흡착 현상, 그리고 Rehbinder 효과를 회피하기 위함이다.9, 10) 또한 단위조작에 의한 분 체입자 의 종횡비(aspect ratio)와 물리·화학적 거동은 도 료공업규격에 대비하 여 도막형성, 내후성, 열전도성, 그 리고 열물성 등으로 평가 하였다.

    2. 실험방법

    1차 입자 평균 크기(D50), 6.6 μm인 할로이사이트(halloysite) 가 포함된 카오린(Al2O·2SiO2), 제올라이트(Na2Al2Si3O10· 2HO2), 규조토(SiO2·nH2O), TiO2, 그리고 포졸란(3CaO· Al2O3·6H2O) 등 ㈜낙우산업에서 제공한 광물 5종을 분 쇄출발 물질로 사용하였다.

    출발물질 : 적심제 : 볼(0.3 mm ZrO2, Nikato, Jpn) 2 : 1 : 3 비율로 구성하여 볼밀 분쇄하였다. 적심제는 물 100 cc를 기준으로 분산제(poly ammonium carboxylic acid, HS-Dispersant 5803, Sannopoco, Kr), 1.5 cc와 소포제(oleic acid, Samchun Chemical Co., Kr), 1.5 cc 가 각각 첨가된 것이다.

    볼밀 분쇄의 단위조작은 다음과 같다. 초기의 볼밀 회 전속도는 원심력이 발생하지 않도록 서서히 회전시킨 다.11) 이후 분쇄소음 최고점인 볼밀(AKI, BM-360, Kr) 회전속도, 260 rpm(감속비 1/100)에서 187 h 동안 분쇄 하였다. 분쇄 전·후의 평균입자분 포도(D50)는 입도분 석기(LA-350, Horiba, Jpn)로 측정하였다. 혼합 분쇄물, 1 cc를 채취하여 0.01 mol의 LNH4NO3 100 cc로 희석한 용액을 초음파기로 5 min간 분산 후 pH적정에서 안정 화 상태가 되었을 때 제타전위기(ELS-Z, Photal, Otsuka Electronics, Jpn)로 평균응집입자 크기와 제타전위를 측 정하였다.

    분쇄입자를 60 °C 중탕 회전진공응축기(N-1000, Eyela, Jpn)로 건조한 시편을 무작위로 채취하여 Fe-SEM/EDS (JSM-7610, Jeol, Jpn)로 입자의 미세구조를 관찰하였다. 분쇄혼합물의 미세구조는 카올린 분체, 10 g에 제올라이 트, TiO2, 포졸란, 그리고 규조토 용액, 0.5 g을 넣은 혼 합체를 관찰하였다. 분쇄혼합입자의 종횡비 특성분석은 다 음과 같이 평가하였다. 분쇄혼합입자에 C6H14O2, C3H8O, C4H8O(Sigma-Aldrich, USA), 그리고 SiH4(Kosem, Kr) 를 7.5 vol. %씩 전체 30 vol. %를 첨가하여 2,500 cps 점 도(Viscometer, AND SV-100, Jpn)의 슬러리를 제조하였 다. 4 kg/cm2으로 샌드블라스트로 표면연마한 Al기판(300 × 200 × 2.0 mm, 가로 × 세로 × 두께)에 제조된 슬러리를 분무한 후 24 h 동안 상온 건조하였다. 도막이 건조된 시편의 열저항성(KS L 9016)과 열안정성(KS F ISO 5660-1)의 측정결과를 기존 페인트 공업규격과 비교하였 다. 그리고 이 도막건조 시편의 내후성(water resistance) 은 무기발색제 첨가없이 KS F 4715방법을 준용하여 평 가하였다.

    3. 결과 및 고찰

    Fig. 1은 고령토 슬러리에 전해질 첨가에 의한 제타전 위와 응집입자 크기 변화거동을 나타낸 것이다. 분산매 와 밀착층 사이에 발생하는 제타전위의 등전점(IEP, Iso Electric Point)에서 하전입자의 응결발생 에 의한 플록 (floc)을 보이고 있다. 이는 입자 표면전하가 0에 가깝고 콜로이드 용액에서 나타나는 반데르발스(van der Waals) 인력에 의한 일반적인 경향과 유사하다. Fig. 1에서 관 찰된 입자의 크기는 pH 2.78에서 0.2 μm정도이다. 수용 액에 분산된 입자표면은 수산기로 덮여 있어 전기 이중 층 때문에 IEP점에서 전기 이중 층 두께와 정전기 반 발력은 감소한다. 반면에 초미립자는 표면 원자/분자비율 은 증가하기 때문에 IEP와 표면 반응성은 입자크기에 의 존하는 거동을 보이고 있다. 일반적으로 입자의 용해도 는 식 (1)과 같이 입자 크기에 의존한다.

    RT ln(C s /C ) = (γM/ρ)(2/r)
    (1)

    여기서 Cs는 입자의 용해도, C는 평면의 용해도, γ는 입자의 표면에너지, M은 입자의 분자량, ρ는 밀도, 그 리고 r은 반경을 각각 나타낸다. 식 (1)에서 r이 작을 수 록 큰 용해도를 가지기 때문에 미분체를 얻기 위한 볼 밀링 단위조작에서 볼과 입자간의 응력 크기가 중요한 인자로 고려됨을 의미한다.13)

    1차 입자 분쇄 후의 평균입자분포 변화를 Fig. 2에 나 타내었다. 분쇄입자 분포형상은 사용되는 분쇄매체와 입 자간의 접촉 점의 점 마찰력에 의해 결정된다. 구형상 은 넓은 분포형상, 실린더형은 좁고 예리한 입도분포, 그 리고 불규칙 형상은 넓고 좁은 형상을 나타낸다.5,14) 그 러나 현 연구에서는 0.3 mm 구형매체임에도 불구하고 접 촉점수가 많은 실린더 매체의 특징인 좁고 예리한 입자 분포 형상이 Fig. 2에 나타났다.

    분쇄에 의한 비표면적 증가는 입자간 정전기력이나 반 데르발스(van der Waals)력으로 입자응집은 오히려 증가 하는 현상이 나타난다.5) 이는 입자의 비표면적 개념을 도 입한 Rittinger4)는 표면적 감소는 분쇄입자에 가해지는 속 도가 크면 분쇄기여 에너지는 감소하는 반면에 분쇄물 의 미분말 분율이 높아지는 내용과 상이함을 보였다.

    S. Nomura와 T. Tanaka15)에 따르면 새로운 분쇄표면 은 정전기력 등에 의한 입자간 재결합은 비표면적이 감 소하는 것으로 보았다. 이러한 경향은 미분쇄가 될수록 증가하기 때문에 공정 한계치에 달하면 분쇄효율은 현 저히 감소한다. α-Al2O3와 돌로마이트[CaMg(CO3)2]의 경 우 볼밀링에 얻어진 입자크기는 4 ~ 6 μm정도이다.16,17) 분 쇄기에 따라 한계치도 변화하는데 튜브밀로 시멘트를 분 쇄한 경우 6 μm, 고에너지 밀링을 이용한 SiC입자 크기 는 0.01 ~ 0.11 μm 정도이다.18,19)

    현 연구에서 1차 평균입자(D50), 2.5 ~ 6.5 μm는 분쇄 후 분쇄물질의 종류에 상관없이 평균입자분포, D50은 0.2 ~ 0.6 μm로 감소 거동을 보였다(Fig. 2). 이 현상론적 인 결과로부터 분쇄에 의한 1차 입자의 크기변화에 영 향을 미치는 추정인자를 다음과 같이 고려하였다. 전자 는 볼과 입자의 접촉점, 그리고 수용액 비율을 살펴보 았다. 후자는 분쇄매체 크기 및 회전속도 인자에 대한 모델을 추론하였다.

    입자의 크기 변화에 영향을 미치는 전자의 요소인자로 서 볼 크기와 무게, 그리고 형상을 살펴보았다. 분쇄에 너지는 볼 크기와 무게에 비례하여 상대적으로 증대한 다. 그럼에도 불구하고 큰 볼은 볼 사이의 간격이 커지 므로 볼과 분쇄입자간 접촉점 개수는 제한된다. 이에 반 해 큰 볼과 작은 볼을 혼합한 경우, 상대적으로 작은 볼 의 입자가 동일 공간에서 접촉점수가 증가하기 때문에 미립자 분쇄는 증가한다. 이는 볼이 작을 경우 입자크 기의 최대 감소효과를 시사한다. 따라서 동일 공간내에 볼의 접촉점수에 의존하여 서브미크론 입자가 증가하는 요인으로 고려될 수 있다.20) 실린더형 또는 부정형상 볼 의 접촉점은 구형에 비해 많지만, 동일공간 내에서 접 촉점은 작은 볼의 그것에 미치지 못한다. 그리고 수용 액: 원료 비율에 따른 분쇄효율에 미치는 영향도 고려 되어야 한다. 여기서 물 100 g을 1로 기준하여 투입한 분쇄 원료의 무게비이다. 수용액: 분쇄원료 비율, 1:1.47 ~ 2.05영역에서 점도는 0.821 ~ 1.251 poise이고, 수용액: 분 쇄원료 비율, 1:2.27 ~ 2.499인 경우 10.88 ~ 21.68 poise 로 급격히 증가한다. 점도가 증가하면 분쇄능률을 감소 시키는 것으로 알려져 있다.21) 분쇄과정에서의 점도 변화 원인은 분쇄에 의한 입자의 표면적 증가에 따라 수화 도, 염기치환능 증가, 그리고 수계 온도 상승 때문으로 생각된다.22,23)

    이는 현 연구에서 선정한 수용액 비율, 2.0는 급격한 점도, 수화도, 그리고 염기치환능력 등의 표면계수 변동 억제 때문에 분쇄효과가 증가하는 기존의 연구경향에 상 응한다.3,5,6)

    Fig. 3은 SEM으로 관찰한 분체의 미세구조이다. 고령 토의 미세구조는 판상입자를 보이고 있다[Fig. 3(a)]. Fig. 3(b)은 관다발이 뭉쳐진 형상의 할로이사이트 미세구조 를 나타내고 있다. Fig. 3(f)의 TiO2입자 역시 0.1 μm 크 기의 균일한 서브마이크론을 나타내고 있고, 입자의 형 상은 구형, 판상, 관형 등이 관찰되었다. 또한 Fig. 4에 서는 서브미크론 입자의 카오린, 제올라이트, 포졸란, 규 조토, 그리고 TiO2입자가 혼재된 미세 구조형상을 보이 고 있다.

    Fig. 3(c)에서 규조토의 미세구조로 부터 구한 등가지 름,24,25) Dpe= Dp/λ은 ~0.5 μm정도이다. 여기서 Dp는 입 자크기(μm 또는 nm), 그리고 λ는 구형도(sphericity)이 다. Table 1은 분쇄된 입자의 크기와 형상으로 부터 얻 어진 구형도 λ, 그리고 등가지름을 나타낸 것이다. 판상 미세구조의 카올린 입자의 λ는 0.28, 원기둥 형상의 할 로이사이트의 λ는 1.0, 그리고 포졸란, TiO2, 규조토 등 은 일반적인 λ, 0.6 ~ 0.7을 가진다. 입자의 형상으로부터 얻어진 Table 1의 결과는 입자크기변화를 나타낸 Fig. 2 와 Fig. 5의 입도분포 결과와 상호 유사함을 보였다. 여 기서 λ에 따른 판상의 카오린 또는 윈기둥의 할로이사 이트 입자크기는 입자길이보다 두께적용이 일반적이다.25)

    분쇄매체 크기 및 회전속도 인자에 연관된 후자의 경 우, 볼 수막에 의한 수용액의 쿠션역할을 해소하기 위 하여 볼 직경이 크고 무거운 볼은 분쇄효과를 증진시킨 다고 알려져 있다.3,21) 그러나 0.3 mm 볼을 사용한 현 연 구의 현상론적인 결과는 평균입도 분포가 현저하게 감 소한 거동을 Fig. 2와 Fig. 5에 나타나고 있다. 이는 분 쇄매체와 회전력으로 부터 파생되는 인장, 압축, 굽힘, 비 틈, 전단, 충격, 그리고 마찰력 외에 분쇄에 기여하는 다 른 인자의 고찰이 필요함을 의미한다.

    이 관점으로부터 분쇄매체, 그리고 회전속도와 연관한 모델을 Fig. 6에서 상호 비교하였다. Fig. 6(a)에서 정지 상태, A점에서 회전운동이 시작되면 분쇄 매체는 원통 벽면을 따라 B점으로 회전을 시작하며 속도가 증가할수 록 C점으로 이동한다. C점에서는 회전력 보다는 중력장 의 힘이 더 크기 때문에 정지 상태 A지점으로 낙하할 때 충격에너지가 발생 한다. 수직축에 대한 임의의 각 (a)에 존재하는 볼이 포트의 벽에 부착되 어 있기 위해 서는 식 (2)와 같이 원심력과 구심력이 같아야 한다.25,26)

    mg cos α = μ 2 / R-r
    (2)

    여기서 m은 볼 질량, g는 중력가속도, R은 밀 포트의 반경, r은 볼 반경, 그리고 α는 포트의 수직축에 대한 임의의 각이다. 볼의 원주속도, μ는 2πn(R-r)이므로, cos α = μ2/(R-r)g가 된다. 임계회전속도, nc에서 α = 0, cos α = 1인 경우, nc = 1/2π g /R-r이다. 만약, R-r≒ R인 경우

    n c 1 / 2 π g ( R-r )
    (3)

    분쇄는 분쇄매체반경과 임계속도에 의존한다. 그러나 현 연구에서는 분쇄매체 자체가 회전하는 현상이 1차 입자 크기변화에 기여하는 것으로 고려하여 Fig. 6(b)와 같은 모델을 설립하였다. Fig. 6(b)는 분쇄매체반경, 그리고 임 계속도를 고려한 Fig. 6(a)와 차이점을 가진다. 회전초기 에 임계속도, nc 이상으로 회전을 하면 볼과 액체는 포 트 벽면을 따라 원심력에 의한 등속운동, 그리고 중력 장의 수직방향으로 위치에너지만을 가지는 볼이 존재한 다. 이때 입자를 포함한 액체는 회전운동에 해당하는 에 너지를 가지고 중력장 하에 있는 분쇄매체와 충돌하여 탄성에너지로 전달된다. 이 단위조작은 분쇄물의 표면적 증가 보다 큰 에너지로 공급되어 지속적인 분쇄가 가능 함을 의미한다. 현 연구에 사용한 분쇄매체는 직경이 작 을수록 비표면적보다 큰 값을 제공하는 알짜 힘은 입자 의 등속운동 에너지, 그리고 탄성에너지 전달에 의해 발 생한 힘을 합한 것과 같다고 가정할 수 있다. 여기서 탄 성에 의해 전달되는 전단에너지에 미치는 힘, F은

    F = R  ×  ω 2
    (4)

    반경, R이 일정할 때 각속도, ω의 변화에 F가 의존함 을 보이고 있다. 따라서 기존의 등속운동에서 임계속도, nc와 다른 독립적인 항으로 탄성에너지를 고려할 수 있 다.21,27) 임계속도에서 포트에서 볼에 작용하는 구심력은 볼의 질량과 중력가속도(mg)인 반면에 원심력, (μ2/R)은 포트 직경에 반비례한다. 이는 원심력을 줄이면 밀 포 트가 회전하는 힘에 의해 볼이 끌려 올라가지 않고 제 자리에서 회전하게 된다. 이때 회전하는 볼과 볼 사이 에서 발생하는 전단응력에 의해 입자 분쇄가 일어나는 모델을 제시하였다.

    Fig. 7은 기존의 분쇄방법, 물질, 그리고 0.3 mm 볼을 이용한 분쇄 결과를 상호 비교한 것이다. 기존의 분쇄에 너지에 의한 제한적인 표면에너지와 표면적 보다는 전단 에너지와 고변형 에너지가 분쇄가 더 용이함을 나타내고 있다. 이는 입계에너지가 평형상태의 고각 입계 에너지보 다 높은 전단띠에 의한 고에너지 변형에 의한 1차 입자의 크기가 감소하는 모델의 결과와 유사한 것으로 판단된다. 튜브밀에 의한 시멘트 미립자의 비표면적은 4.3 cm2 g−1, 그리고 볼밀 분쇄는 최대 0.7 cm2 g−1정도이다.2,4) 그러나 고에너지로 분쇄한 금속입자는 9 ~ 13 nm가 얻어진다.27) 따라서 전단응력 분쇄모델인 Fig. 6(b)으로부터 1차입자 크기이동의 설명이 가능한 것으로 생각된다.21)

    서브마이크론 혼합분체의 종횡비 거동에 따른 열물 성, 그리고 열안정 성 등의 평가결과를 Fig. 8과 Fig. 9 에 나타내었다. Fig. 8에서 서브마이크론 혼합분체의 열 저항 값은 0.370 W/m2K로 나타났다. KS L 9016에 따 른 열전도도(시험편두께/열저항)는 0.035 W/m2K로 나타 나 공기 열전도도, 0.024 W/m2K 보다 68 % 증가 거동 을 나타내었다.

    콘칼로리미터법(KS F ISO 5660-1)의 열방출율은 가열 시험 개시 후 10 min 간의 총방출열량은 8 MJ/m2 이하, 그리고 10 min간 최대 열방출율이 10 sec 이상 연속으로 200 kW/m2를 초과하지 않아야 한다고 규정하고 있다. 이 를 비교한 Fig. 9에서 서브마이크론 분쇄혼합체의 최대 열 방출은 ~12 kW/m2로 열저항 기준치보다 14배 증가한 특 성을 나타났다. 또한 10 min간 총 방출열량은 3.7MJ/m2 로 도료 기준치 보다 2배 이상의 열안정성을 보였다.

    Fig. 10은 분쇄물의 내후성 평가를 위한 시편제조 과 정이며, 그 결과를 나타낸 것이다. 종횡비 변화에 따른 내후성을 관찰한 Fig. 10(d)(e)에서 도막두께는 13.13 μm정도이며, 카본아크(carbon arc) 빛에 노출시 킨후 표 면 갈라짐과 부풀어 오름 등의 내후성관찰에서 표면 변 화거동 은 관찰되지 않았다.

    이상의 연구를 통해서 입자표면에 위치한 원자분율과 고체입자 크기를 현상론적인 결과와 비교하기 위하여 Fig. 4(f ')의 200 nm의 TiO2입자와 탄산칼슘30)을 대비하 여 Table 2에 나타내었다. 이는 1 cm입자를 1 μm로 분 쇄하면 1012조각, 나노스케일로 분쇄하면 10~18 조각 을 얻을 수 있는 것과 마찬가지로 6 cm2/g, 6 m2/g 그리고 ~600 m2/g로 기하급수적인 비표면적 증가한다. 따라서 종 횡비 변화에 따른 열저항, 열안정성, 내후성 그리고 접 착성 거동 등은 통하여 입자크기에 의존하여 증가함을 확인할 수 있었다.28,29)

    4. 결 론

    분쇄매체 자체의 회전에 의한 볼과 볼 사이에서 발생 하는 전단응력이 입자의 등속운동 에너지와 탄성에너지 에 의해 발생한 힘을 합한 것과 같다는 가설로 출발한 연구결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.

    입자의 크기변화 거동은 입계 에너지가 평형상태의 고 각입계 에너지보다 높은 전단응력에 의한 분쇄모델을 제 시하였다.

    1차 입자, ~6.5 μm인 카오린, 제올라이트, TiO2, 포졸 란, 그리고 규조토의 평균입도분포(D50)는 ~0.6 μm로 이 동하였다.

    등가지름으로 부터 얻어진 분쇄입자의 평균크기는 ~0.5 μm정도이며, 판상 카올린 입자의 구형도, λ는 0.28, 원 기둥상의 할로이사이트 λ는 1.0, 그리고 포졸란, TiO2, 규조토 등의 λ는 0.6 ~ 0.7으로 나타났다. 서브마이크 로 분체의 종횡비 비교에서 공기 열전도도보다 68 %, 그리 고 총 방출열량은 2배 이상의 증가거동을 나타내었다. 또 한 내후성과 접착성은 비표면적 증가에 정비례하는 것 으로 나타났다.

    Acknowledgement

    A part of data in this work was supported by the ceramic division of Nakwoo Industry.

    Figure

    MRSK-30-5-223_F1.gif

    The influence of pH on the dispersion properties of slurry, zeta potential and average particle size.

    MRSK-30-5-223_F2.gif

    The primary particle size distribution and the variation of average particle size distribution of the powders as a function of the milling time; (a) TiO2, (b) Pozzolan, (c) Kaoline, (d) Diatomaceous, and (e) Zeolite. (') means after milling.

    MRSK-30-5-223_F3.gif

    SEM images of the primary particles and the variation particles; (a) Kaolin, (b) Halloysite, (c) Diatomaceous earth, (d) Zeolite, (e) Pozzolan, and (f) TiO2. (') means after milling.

    MRSK-30-5-223_F4.gif

    SEM images of the mixture particles milled for 187 h.

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    The average particle size distribution, and the calculated equivalent diameter.

    MRSK-30-5-223_F6.gif

    Sketch of milling model; (a) Conventional tumbling mill and (b) Friction model by shear friction mill in present work; Point (A) Initial state, (B) Rotation to along the cylinder wall, (C) Vertical drop(impact energy), (D) Uniform circular motion by centrifugal force, (E) Initial state, (F) Milling particle, (G) Rotation in the other direction if there is a crushed particle between ball(Shear friction), (H) Ball media slide, and (I) Rotation in the same direction. The gray dots in the sketch mean the particles to be milling, respectively.

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    Comparison of average particle size by grinding methods.

    MRSK-30-5-223_F8.gif

    Thermophysical property of the aspect ratio of submicron.

    MRSK-30-5-223_F9.gif

    Powder thermal properties of the heat release rate and total calorific value.

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    Weatherability test specimen obtaining process and its results; (a) Al-metal plate for undercoating, (b) Undercoating of sample, (c) Drying of undercoated sample, (d) Coated film thickness test, and (e) Gloss test.

    Table

    Sphericity, λ, particle length, D p, equivalent diameter, D pe, and D50 obtained from the wet ball milling.

    Particle size and the fraction of atoms located at the particle surface.

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