소개

스프레이 코팅 애플리케이션에서는 일반적으로 폴리머와 같은 미세 분말을 저장 장치에서 꺼내 유동화시킨 후 충전된 노즐을 통해 기판으로 분사합니다. 노즐을 막고 개별 입자의 충전에 영향을 미쳐 접착력이 떨어지거나 기판에 응집체를 형성할 수 있는 응집체 없이 파우더를 효과적이고 일관되게 유동화할 수 있어야 합니다. 또한 유동화 챔버로의 흐름이 불규칙하면 유동화 벌크가 제대로 유동화되지 않으므로 저장 장치에서 원활한 흐름을 설정하는 것이 필수적입니다.

어떤 분말 특성이 공정에서 가장 효율적인 성능과 관련이 있는지 파악하고 정량화하면 적합성을 평가하기 위해 공정을 통해 샘플을 실행하는 데 많은 비용을 들이지 않고도 새로운 제형을 최적화할 수 있으므로 시간과 원료를 크게 절약하고 불합격 제품으로 인한 낭비를 최소화할 수 있습니다.

프로세스 성능 및 제품 품질의 변화

세 가지 폴리머 파우더 샘플을 코로나 충전 시스템을 사용한 스프레이 코팅 적용에 사용했습니다. 샘플 A는 노즐을 통과하고 기판에 부착되는 측면에서 좋은 성능을 보였고, 샘플 B는 허용 가능한 거동을 보였지만 샘플 C는 두 가지 측면에서 모두 좋지 않았으며 노즐이 막히고 가마로 운반하는 동안 기판에서 떨어졌습니다. 입자 크기 분석 결과 세 가지 분말 모두 동일한 D50과 크기 분포를 보였습니다.

세 배치의 샘플은 FT4 분말 레오미터®를 사용하여 분석했습니다. 여러 테스트에서 샘플 간에 명확하고 반복 가능한 차이가 관찰되어 성능의 변화를 합리화하고 향후 배치를 공정에 도입하기 전에 선별할 수 있었습니다.

테스트 결과

샘플 A는 세 샘플 중 가장 높은 기본 유동성 에너지(BFE)와 비에너지(SE)를 생성했으며, 이는 응집력과 입자 간 연동이 더 높다는 것을 나타냅니다. 샘플 C는 가장 낮은 BFE와 SE를 생성했는데, 이는 기판에 균일한 코팅을 형성하려면 어느 정도의 입자 간 응집력이 필요하며 샘플 C는 이 기준을 충족하지 못한다는 것을 시사합니다.

결론

FT4의 다변량 접근법은 동적 및 벌크 특성 측면에서 세 가지 분말 샘플 간에 명확하고 반복 가능한 차이를 확인했으며, 이는 공정 중 성능과 잘 상관관계가 있습니다. 또한, 전단 셀 테스트만으로는 응력 및 흐름 체계가 다르기 때문에 이 공정에서 분말 거동을 신뢰할 수 있게 표현할 수 없음을 보여주었습니다. 샘플 A는 세 가지 샘플 중 BFE, SE 및 투과성이 가장 높고 압축성이 가장 낮았습니다. 이는 균일한 코팅을 형성하기 위해서는 어느 정도의 응집력이 필요하지만 응집과 불규칙한 흐름에 대한 취약성이 공정에 문제가 있음을 시사합니다. BFE와 투과성이 가장 낮고 압축성이 가장 높은 샘플 C는 유동화 챔버로 운반하는 동안 압축에 가장 민감하여 노즐을 막고 일관되지 않은 충전을 유발할 수 있는 응집체를 형성합니다.

분말 유동성은 고유의 재료 특성이 아니라 특정 장비에서 분말이 원하는 방식으로 유동하는 능력에 관한 것입니다. 성공적인 처리를 위해서는 파우더와 공정이 잘 맞아야 하며, 동일한 파우더가 한 공정에서는 잘 작동하지만 다른 공정에서는 제대로 작동하지 않는 경우가 드물지 않습니다. 즉, 다양한 공정에서 분말의 거동을 완벽하게 특성화하려면 여러 특성화 방법론이 필요하며, 이를 위해 단일 수치 특성화에 의존하는 대신 FT4의 다변량 접근 방식은 다양한 단위 작업을 시뮬레이션하여 다양한 공정 및 환경 조건에 대한 분말의 반응을 직접 조사할 수 있습니다.