소개
인도는 중국과 함께 글로벌 안료 산업의 성장 동력이자 앞으로도 계속 성장할 것입니다. 이는 2020년 JM Financial의 시장 조사 부서에서 내린 연구 결론입니다. 인도는 또한 내수 및 수출 규모를 크게 늘리고 있습니다. 향후 5년간 GDP 성장률이 11%로 예상되는 가운데 제조업체들은 패션 트렌드에 따라 끊임없이 변화하는 최종 사용자의 기대치를 충족시키는 데 주력하고 있습니다. 또한 생산 공정 전반에 걸쳐 분말의 흐름이 중요하게 작용하기 때문에 제조업체의 과제는 더욱 커지고 있습니다. 여기에서는 업계에서 사용되는 다양한 건조 안료의 미세 분쇄에 적합하고 비용 효율적인 솔루션을 제시하는 일련의 밀링 공정을 소개하고자 합니다.
밀링이 안료의 품질에 중요한 역할을 하는 이유:
안료는 다양한 용도로 사용됩니다. 페인트, 잉크, 플라스틱, 직물, 화장품, 심지어 식품과 같은 다른 재료를 착색하는 데 사용됩니다. 한편으로는 건조 불용성 안료가 있고 다른 한편으로는 액체 또는 용해성 화합물 형태의 염료가 있습니다. 이러한 건조한 형태 때문에 안료의 강도와 착색은 입자의 미세도와 모양에 크게 영향을 받습니다. 따라서 보다 효율적인 밀링은 착색된 소재에서 안료의 분산을 개선하여 더 강렬한 안료를 얻을 수 있습니다. 이 외에도 입자의 특정 크기와 모양은 표면에 특정 외관을 부여합니다. 빛의 흡수와 굴절이 수정되어 착색에 영향을 미칩니다.
연삭 기술을 선택할 때 고려해야 할 기준:
이미 언급했듯이 기원이 매우 다른 다양한 안료가 존재합니다. 가장 오래된 안료는 미네랄로 만든 천연 울트라마린과 곤충으로 만든 카민과 같은 천연 안료입니다. 오늘날 사용되는 대부분의 안료는 합성 안료입니다. 유기 안료의 예로는 프탈로시아닌 또는 퀴나크리돈이 있으며 무기 안료의 예로는 산화크롬 또는 산화철이 있습니다.
원산지에 따라 이러한 안료 각각은 정제, 합성, 산화, 소성, 침전 등과 같은 특정 생산 단계가 있는 특정 공정의 결과물이라는 것이 분명합니다. 따라서 이후에 수행해야 하는 연삭 작업을 정의하려면 항상 이 공정의 결과물인 제품의 거동과 특성을 고려해야 합니다. 한 가지 가능성은 안료에 이미 매우 미세한 기본 입자가 존재하고 이후 필요한 공정은 응집 제거뿐인 경우입니다. 이 경우 사용되는 연삭 기술은 높은 충격 속도를 포함하지 않아야 합니다. 에나멜용 안료의 경우도 마찬가지입니다. 이러한 재료는 경도가 최대 9모스까지 올라갈 수 있으며 제트 밀링만 사용할 수 있습니다.
이러한 모든 이유로 가장 적합한 연삭 기술을 선택하기 전에 안료의 특성을 알아야 합니다.
Condux® 기계식 미세 임팩트 밀
로터리 임팩트 밀은 연질 및 중간 경질 재료를 미세 연삭하는 데 사용됩니다. 평균 입자 크기의 일반적인 미세도 영역은 20~500 µm입니다. 원주 속도는 25~150m/s입니다. 최대 250m/s의 역회전 작동 버전도 제공됩니다. 로터 유형에 따라 달라지는 공기 흐름은 온도에서 안정적인 연삭을 보장합니다.
로터는 수평 플라이 샤프트 배열에 장착됩니다. 샤프트의 실링은 비접촉식 래버린스가 있는 샤프트의 높은 원주 속도를 기반으로 합니다. 제품은 도어를 통해 중앙에서 공급되고 공기와 함께 기계 밖으로 배출되며, 동시에 운반 및 냉각 작업을 수행합니다.
이러한 밀의 특성으로 인해 건조 단계 후와 같이 응집 제거가 필요한 안료에 완벽하게 적응할 수 있습니다. 또한 전면 도어를 열고 쉽게 접근할 수 있어 색상이 변경된 경우 단시간에 청소할 수 있습니다. 또한 Condux® 밀에 장착할 수 있는 다양한 연삭 도구는 다양한 제품을 가공하고 다양한 미세도를 제공하는 데 사용할 수 있습니다.
표 1: Condux® 300의 참조 데이터
| 제품 | 미세도 [µm] | 미세도 [µm] | 용량 [kg/h] |
| 군청색 | d50 = 1.85 | d99 = 3.1 | 약 200(*) |
| 타르트라진 레드 | d50 = 9.4 | d99 = 23 | 약 89(*) |
| 유기 색소 청색 | 24% > 63 | 2% > 250 | 600 |
| 안료 준비 베이스 PVB | d50 = 99 | d90 = 255 | 340 |
| 산화 아연 | d50 = 6.4 | d90 = 14 | 1490 |
(*) 핀 디스크 카운터 회전 디자인
ConJet® 고밀도 베드 제트 밀
ConJet® 밀은 연삭 챔버 내부에 고밀도 재료 층을 만드는 동적 분류기 휠이 장착된 나선형 제트 밀입니다. 부드러운 재료에서 가장 단단한 재료의 크기를 줄이는 데 사용됩니다. 연삭 가스는 환형 연삭 가스 분배기를 통해 공급됩니다. 가스는 노즐을 통해 연삭 챔버로 들어가 고속으로 팽창하여 제트를 형성합니다. 연삭할 재료는 인젝터를 통해 또는 밸브를 통해 접선 방향으로 짧은 공급 파이프를 통해 중력식으로 연삭 챔버로 들어가고, 가스 제트에 의해 픽업되어 입자 간 충격에 의해 가속되고 분쇄됩니다. 팽창된 가스는 분쇄된 입자를 조정 가능한 모터를 통해 구동되는 분류 휠로 운반합니다. 설정된 파라미터에 해당하는 미세한 재료는 팽창된 가스와 함께 분쇄기에서 배출됩니다. 크기가 큰 입자는 재분쇄를 위해 제트 영역으로 되돌아갑니다.
ConJet® 의 이 작동 원리는 안료 생산에 특히 적합합니다. 높은 충격 속도는 미네랄 안료를 분쇄할 때 높은 미세도(예: d99 = 5-7 µm)를 제공합니다. 분류기 밀은 입자 크기 분포를 완벽하게 제어하여 조정 가능하고 좁으며 크기가 큰 입자가 없습니다. 또한 경첩이 장착된 전면 도어를 통해 자유롭게 접근할 수 있어 ConJet®, 세척 작업이 쉽고 빠릅니다.
표 2: ConJet® 50에 대한 참조 데이터
| 제품 | 미세도 d50 [µm] | 섬도 [µm] | 용량 [kg/h] |
| 유기 안료 황색 | 1.5 | d99 = 6.6 | 약 134 |
| 유기 안료 마젠타색 | 3.2 | d99 = 9.8 | 81 |
| 유기 안료 적색 | 1.5 | d99 = 5.5 | 193 |
| 유기 안료 형광 | 3.3 | d99 = 9.1 | 104 |
| 합성 산화철 | 0.94 | d99 = 5.9 | 92 |
| 이산화 티타늄 | 0.9 | d97 = 2.8 | 103 |
| 이산화티타늄 | 2.2 | d97 = 6.5 | 243 |
s-Jet® 스팀 제트 밀
s-Jet® 은 제트 밀링 시스템으로, 과열된 증기를 이용한 건식 연삭의 장점을 가지고 있습니다. 유동층에서 부드러운 재료부터 매우 단단한 재료까지 초미세 연삭하는 데 사용됩니다. 밀에 통합된 공기 분류기를 사용하여 최대 입자 크기를 제한하고 서브미크론 범위의 미세도를 달성할 수 있습니다.
공기 대신 과열 증기를 분쇄 매체로 사용함으로써 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 공기에 비해 상당히 높은 제트 에너지(최대 1200m/s의 제트 속도 달성 가능)로 인해 이산 에너지 투입량이 증가하고 제품 입자의 운동 충격 에너지가 4배 증가합니다. 이는 서브미크론 범위의 미세도를 얻기 위한 가장 결정적인 포인트입니다. 이 외에도 증기는 공기보다 음속이 상당히 높기 때문에 분류기 휠 내에서 가능한 주변 유속도 증가하여 분류되는 제품에 영향을 미치는 가속력도 증가합니다.
300°C 이상의 높은 증기 온도와 분쇄 공정에서 입자 표면의 증가로 인해 입자에 포함된 수분이 증발합니다. 또한 s-Jet® 분쇄기는 안료를 건조하거나 적어도 건조 작업을 마무리할 수 있는 가능성을 제공합니다. 이러한 방식으로 s-Jet® 공정은 최고 등급으로 분쇄하는 동시에 0.5%의 낮은 잔류 수분 함량을 달성함으로써 압력과 온도에서 발생하는 에너지를 최대한 활용할 수 있습니다.
표 3: s-Jet® 500의 참조 데이터
| 제품 | 섬도 d50 [µm] | 섬도 d99 [µm] | 용량 [kg/h] |
| 합성 산화철 | 0.07 | 0.37 | 61 |
| 카본 블랙 | 0.6 | 3.6 | 28 |
| 카본 블랙 | 1.0 | 9.2 | 94 |
| 산화 아연 | 0.13 | 0.35 | 6.1 |
| 산화 아연 | 0.87 | 4.8 | 183 |
| 이산화티타늄 | 0.13 | 0.34 | 191 |
| 세라믹 안료 | 0.6 | 1.95 | 26 |
| 세라믹 안료 | 0.9 | 4.6 | 102 |
방진 방폭
분쇄되는 제품이 유기 안료인 경우 분진 폭발에 적용되는 특성 값에 특별한 주의가 필요합니다. 이는 주로 최소 점화 에너지, 점화 온도 및 Kst 값과 관련이 있습니다. 이 데이터에 따라 그리고 한계를 초과하는 경우 적절한 보호 장치를 마련해야 합니다. 첫 번째 해결책은 폭발 밸브 및 파열 디스크와 같은 특정 요소를 포함한 플랜트의 압력 충격 방지 구조입니다. 두 번째 솔루션은 플랜트 내 산소 함량을 안정적으로 제어할 수 있는 불활성 가스 상태에서 작동하는 것입니다.
요약
다양한 안료를 사용할 수 있고 생산 공정의 첫 단계에서 다양한 품질을 제공한다는 점을 고려할 때 가장 적합한 밀링 기술을 선택하고 최적화하는 것이 중요합니다. Condux® 기계식 임팩트 밀은 비교적 거친 밀링과 응집 제거에 적합합니다. ConJet® 고밀도 베드 제트 밀은 최적으로 제어되는 PSD를 통해 더 미세한 제품을 생산할 수 있습니다. s-Jet® 스팀 제트 밀은 건조 효과를 추가로 제공하면서 미세도 측면에서 최고 수준의 성능을 달성합니다. 가장 적합한 기술을 사용하면 유동 특성이 중요한 안료를 처리하고 최종 제품의 요구되는 미세도와 품질을 달성할 수 있습니다. 이러한 밀링 공정의 최적화는 제품에 가치를 더하고 에너지 및 기타 생산 비용을 절감합니다.