(Dispersion)분쇄라는 것은?

1. 분쇄의 정의와 목적
분쇄"란 물질을 부수어 "분체"를 만들기 위한 조작의 하나이다. 또 고체 입자에 기계적 에너지를 투입함으로써 입자의 크기를 감소시키고 새로운 표면을 생성하는 조작이기도 하다.

그림1 분쇄원료와 분쇄제품의 관계

 

분체가 나타내는 성질은 그 크기에 따라서 변화하므로 분쇄 조작은 분체의 이용 목적에 따른 성질에 제어하기 위한 기본적인 단위 조작이다. 분쇄하는 원료를 "분쇄원료", 제품을 "분쇄제품"이라고 한다. 그림 1에 분쇄원료과 분쇄제품의 관계를 나타낸다. 분쇄에서 취급하는 분쇄원료, 혹은 분쇄제품의 크기는 수십센티미터에서 수 마이크로 미터 이하까지 있으며, 분쇄제품의 크기가 수 ㎝ 이상의 경우에는 일차 분쇄, 수 ㎜ 정도의 경우는 "중쇄", 수 ㎛ 미터의 경우는 "미분", 수 ㎛이하의 경우는 "초미분쇄"으로 알려졌다(표 1). 습식 분쇄에 있어서, 매체 교반 밀(비즈 밀)에서 서브 미크론과 수십 나노 사이즈의 분쇄가 효율적으로 행해져 상업적으로 이용되고 있다.

분쇄의 목적은 반응성 촉진, 유동성 촉진, 혼합 성형성 부여, 조성 분리의 전처리로서 고체의 세분화 등이다.고체 재료의 세분화 외에도 새로운 분쇄 조작을 이용하고 입자의 표면 처리, 복합화, 기계적 합금화 및 비결정화 등 입자의 형상 조정이 이루어지고 있다.

2. 분쇄기구와 분쇄방법
분쇄는 동력원에서 분쇄 매체에 전달된 에너지가 압축, 충격, 전단, 마찰 등의 힘이 분쇄원료에 가해지고 분쇄원료 중에 응력을 불러일으키고 이를 변형하고 파괴시킴으로써 고체의 새로은 표면을 생성하는 과정이다.

일반적으로 조쇄, 중쇄역에서는 압축력과 충격력이 이용되고 있으며 분쇄원료 덩어리 혹은 입자 내에서 인장력이 분쇄원료을 파괴한다. 미분쇄 영역에 있어서도 거의 동등하다고 생각되는데, 전단력이나 마찰 작용이 크게 관여하게 된다. 이런 힘의 전달에는 망치 혹은 롤러 등이 이용되지만, Ball, 실페브, 로드같은 분쇄 매체도 사용되고 있다. 그림 2에 고체에 작용하는 힘의 모델을 나타내었다. 분쇄기 내에서는 이들의 힘이 단독으로 작용하는 것이 아니라 복합한 형태로 분쇄가 행해진다

그림2 고체에 작용하는 힘의 모델

큰 덩어리를 분쇄할 경우 단번에 잘게 부스려고해도  잘 부서지지 않는다. 그 경우에는 분쇄원료의 크기에 맞게 우선" 굵게 부수다(일차 분쇄)", "중간 정도의 크기로 부순다(중쇄)", "더 잘게 부순다(미분)" 라는 것처럼 서서히 줄이는 방법(단계 분쇄)을 취한다. 또 분쇄하려는 물질의 역학적 성질(경도 강도, 연성, 탄성 등)과 그 입자 지름, 온도 하중 속도 등의 의존성을 효과적으로 이용하는 것도 중요하다.

 

출처:https://www.ashizawa.com/guidance/04.html