일본 ENEOS MATERIALS TRADING사의
카본블랙 분산도 정량 측정기
ELICALMETER
카본블랙 분산도 정량 측정기
ELICALMETER
A. 카본 블랙 (CB)의 개요 :
카본블랙은 숯의 일종이다. 탄소(C)가 주성분이며 일종의 불순물이 함유되어 있어서 100% 탄소는 아니지만 순수탄소계열인 다이아몬드, 흑연, 탄소섬유, 숯 등과 동일한 조성을 가진다. 카본블랙은 비결정질로 분류가 되는데 이는 작은 결정단위들이 구형(공모양)으로 뭉쳐져 있어서 결정화가 흑연보다 덜 된 이유이다. 카본블랙의 형상은 포도송이를 연상하면 된다. 포도알맹이들이 많이 모여서 포도송이를 이루는 것과 같이 카본블랙의 입자(particle)도 응집체(aggregate)를 이루고 있다. 이 응집체 가 카본블랙의 기본단위이다
카본 블랙 (=CB) 이미지
B. 카본 블랙 (CB)의 3대 특성 :
1. 입자크기 : 포도알맹이 크기에 따라서 폴리머와 혼합되었을 떄 나타나는 물성이 많이 다르다. 일단 작은 입자의 카본블랙은 고무나 플라스틱을 더 딱딱하게 만든다. 색깔 또한 더 검게 보이게 한다. 페인트/잉크와 같은 액상과 혼합하면 점도가 더 높아진다.
2.응집체 크기 : 포도송이의 크기에 따라서 폴리머와 혼합되었을 떄 나타나는 물성이 다르다. 응집체가 큰 카본블랙은 고무나 플라스틱의 분자사슬을 많이 감싸 쥐므로 형상을 잘 고정하는 효과가 있고 점도도 올라간다. 응집체가 길고 크면 혼합물의 전기전도성이 좋아진다.
3.표면화학 : 카본블랙의 표면에는 미량의 유기물들이 존재한다. 미량이지만 화학적 특성에 따라서 폴리머 혼합물에 영향을 미친다. 특히 액상인 페인트와 잉크 등에 많은 영향을 미친다. 산성의 유기물을 많이 함유한 카본블랙은 극성을 갖는 폴리머와 상용성이 좋아서 분산도 잘되고 저장 안정성이 좋다.
C. 카본 블랙 분산도 정량 측정 목적 ;
고무 폴리머 소재에 사용된 카본 블랙(CB) 및 기타 필러의 고르게 분산 가공된 분산도는 고무의 특성 및 가공성에 중요한 요소 입니다. 카본 블랙 혼합 가공 후, 전기 전도도를 측정하여 카본블랙의 분산도를 정량화하여 측정 할 수 있습니다. 카본 블랙(CB) 및 기타 필러의 분산성은 고무의 특성 및 가공성에 상당한 영향을 미침으로 CB 카본의 분산도를 관리하는 것이 중요 합니다. 그러나 일반적으로는 육안 검사로만 평가하므로 결과가 객관적이지 않습니다
전기 전도도를 측정하여 분산을 쉽게 정량화할 수 있는 시스템인 ELICALMETER를 개발하여, 정량적인 측정 분석이 가능하여, 제조 공정에서 품질관리를 실현 할 수 있습니다.
이 접근 방식은 러버와 카본블랙의 혼합 중, 미분화 및 분산으로 인해 입자가 떨어져 움직일 때 발생하는 고무 폴리머 소재에서 카본 블랙(CB)의 전도도 감소를 측정하여 ,CB 카본의 유사 전도 특성을 활용하여 측정 합니다. (국립공과대학 쿠루메대학 지원)
위 그림은 CB 카본블랙의 분산의 차이가 전도도에 미치는 영향을 보여 줍니다. 고무 중합체에 혼합된 준 전도성 CB의 분산 정도는 고무 매트릭스의 전기 전도도에 영향을 미칩니다. 위 왼쪽 이미지 ; 카본블랙 분산도가 좋아서 전도성 경로가 형성되지 않아 전기가 흐르기 어렵고 전류측정이 낮고 편차가 최소화 됩니다. 위 오른쪽 이미지 ; 카본블랙 분산도가 나빠서 전도성 경로가 형성되어 전기가 더 잘 흐르게 됩니다.
위 CB 카본블랙 분산은 러버 반죽 혼합 5분 작업을 한 것이고, 분산이 좋은 고무이고 CB 카본 분산이 좋습니다. 결과적으로 테스트 결과 전류(세로축)가 낮고 결과의 편차가 최소화됨을 보여줍니다
위 카본 블랙은 반죽 혼합 2분 작업을 한 것이고, 분산이 불량한 고무이고, CB 카본블랙 분산이 불량합니다. 결과적으로 테스트 결과 전류(세로축)가 높으며 편차가 매우 크고, 결과가 매우 다양합니다.
지난 30여년간 국내 Tribology(마찰/마모/연마/윤활), 스크래치 마이크로 물성 고온 경도계, 베어링시험기, 3차원표면 형상측정기 내외경 측정기, 열_분석기, 열경화 시험기 등을 국내에 공급해오면서 기술산업 발전에 조금이나마 노력하여 왔습니다. 미.일.유럽 소재, 유명 제조공급사인 BRUKER, PHOENIX TRIBOLOGY, KEP, SETARAM, SETSMARMT, INNOWEP, TABER, AMTEC, WALKWAY, ANFATEC, SHINTO-HEIDON, ENEOS MATERIALS, TRICO사의 최첨단 장비들을 국내에 소개 및 판매 기술 지원하여 왔으며, 또한 이기술을 바탕으로 일부 품목 제조를 통하여 국산화에도 노력하여 왔습니다.
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