엔지니어드 쿼츠 스톤은 석영 모래와 석영 분말을 불포화 폴리에스터 수지(UPR)로 결합하여 만듭니다. 오늘날 가격 경쟁이 치열한 시장에서 수지는 원자재 비용의 약 601톤을 차지할 수 있으므로, 제조업체는 품질 저하 없이 비용을 절감하기 위해 가장 먼저 수지를 줄입니다. 이러한 노력에 있어 석영 분말의 중요성은 많은 생산자들이 인식하는 것보다 훨씬 큽니다.
1. 미가공 석영 분말이 수지 사용량을 증가시키는 이유
석영 분말은 주요 충전재이지만 한계가 있습니다. 석영 분말 표면은 친수성인 반면, 수지 시스템은 유기 비극성입니다. 미변성 석영 분말은 표면에 반응성 실라놀기(Si-OH)를 가지고 있어 강한 친수성과 소수성을 나타냅니다. 결과적으로, 이 분말은 비극성 유기 수지 매트릭스에 잘 젖지 않습니다. 고르게 분산되지 않고 응집되는 경향이 있습니다. 이러한 입자의 유동성과 충진성을 확보하기 위해 제조업체는 일반적으로 수지를 더 첨가합니다. 이는 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 분말이 고르게 분포되지 않아 보드의 강도, 광택 및 치수 안정성을 저하시키는 내부 결함을 발생시킵니다.
진짜 문제는 수지나 석영 분말이 아니라, 그 둘 사이의 계면입니다.
2. 표면 개질의 실제 효과
표면 개질은 입자의 표면 에너지를 변화시켜 수지가 잘 젖고 코팅될 수 있도록 하는 것입니다. 분말을 필름으로 감싸는 것과는 다릅니다. 가장 일반적으로 사용되는 방법은 두 가지입니다.
실란 커플링제 가수분해 및 축합 반응을 통해 석영 표면의 유기 작용기와 공유 결합을 형성합니다. 이 방법은 효과가 더 오래 지속되지만, 공정이 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
습윤-분산 조절제 분자 흡착 및 입체적 장애를 통해 입자 표면에 낮은 표면 에너지를 갖는 유기층을 형성합니다. 이러한 물리적 변형은 빠르고 효율적이어서 산업 현장에서 더욱 널리 사용되고 있습니다.
두 방법 모두 동일한 역할을 합니다. 극성 실라놀기를 차단하고 표면 에너지를 낮춰 수지가 분말을 고르게 적시고 감쌀 수 있도록 합니다.
3. 가장 중요한 지표: 오일 흡수율
오일 흡수 값은 충전재가 필요로 하는 결합제의 양을 측정하는 지표입니다. 값이 높을수록 충전재를 적시는 데 더 많은 수지가 필요합니다.
개질되지 않은 석영 분말은 극성 표면을 가지고 있어 수지 분자가 효율적으로 퍼지지 않습니다. 따라서 젖음성이 좋지 않기 때문에 더 많은 수지를 첨가해야 합니다. 하지만 개질 후에는 이러한 현상이 사라집니다.
표면 극성이 낮습니다. 접촉각 측정 결과, 잘 개질된 분말에서 110° 이상의 접촉각을 나타내며 소수성 및 친유성 거동으로의 변화가 관찰되었습니다.
수지 습윤성이 향상되었습니다. 슬러리 유동성이 향상되고 코팅이 더욱 균일해집니다.
집적도가 낮다. 수지 부족 부위가 덜 형성되고 내부 구조가 더욱 조밀해집니다.
산업 현장의 시험 결과에 따르면, 적절한 개량제를 0.3%에서 0.5% 비율로 첨가하면 오일 흡수율을 약 28%에서 약 22%로 낮출 수 있으며, 이는 20% 이상 감소하는 수치입니다. 따라서 나머지 배합을 변경하지 않고도 레진 사용량을 1.5%에서 2%까지 줄일 수 있습니다.
연간 생산량 100만 제곱미터 규모의 생산 라인을 기준으로 할 때, 연간 수지 비용 절감액은 수백만 위안에 달할 수 있습니다. 이 수치는 직접적인 재료비만을 고려한 것으로, 수율 향상 및 분산성 개선으로 인한 에너지 소비 감소와 같은 잠재적 이점은 제외한 것입니다.
4. 연삭 공정에 수정 사항 통합
흔히 제기되는 우려는 표면 개질로 인해 공정 단계가 추가되고 생산 속도가 느려질 수 있다는 점입니다. 그러나 실제로는 건식 표면 개질을 별도의 단계로 진행하는 대신 기존 분쇄 공정에 통합할 수 있습니다. 개질제는 볼 밀에 투입되기 전이나 투입되는 동안 분무 노즐을 통해 석영 모래에 분사됩니다. 분쇄 과정에서 기계적 힘이 개질제를 고르게 퍼뜨리므로 코팅은 볼 밀 내부에서 완료됩니다. 건조, 세척 또는 추가 숙성 단계가 필요 없으며, 분말 톤당 투입량도 매우 낮게 유지됩니다. 이러한 방식은 적절한 분쇄 시스템을 통해 구현됩니다. 에픽 파우더 머시너리(Epic Powder Machinery)의 볼 밀 및 공기 분류기 생산 라인은 균일하고 고강도의 분쇄 및 정밀한 분류를 위해 설계되었으며, 다음과 같은 이점을 제공합니다.
a. 개량제는 분쇄 과정에서 모든 입자에 고르게 퍼져 일관된 표면 코팅을 형성합니다.
b. 개질 후에도 입자 크기 분포가 안정적으로 유지되어 배치별 충전재 성능이 일관되게 유지됩니다.
c. 이 공정은 코팅 균일성을 유지하면서 실험실 시험에서 전체 생산으로 확장될 수 있습니다.
초미세 석영 분말의 경우, Epic의 공기 분류기와 제트 밀은 고급 엔지니어드 스톤 및 고순도 석영 가공에 필요한 미세하고 정밀한 입자 크기 제어를 제공합니다.
5. 경제적 및 품질적 이점
절감 효과는 수지 비용 절감에만 그치지 않습니다. 연간 100만 제곱미터를 생산하는 라인의 경우, 수지 사용량을 1.5%에서 2%로 줄이면 간접적인 이점을 고려하기 전에도 상당한 연간 절감 효과를 볼 수 있습니다.
a. 분산이 개선되면 수확량이 증가하고 에너지 사용량이 감소합니다.
b. 내부 결함이 적을수록 보드의 강도, 광택 및 치수 안정성이 향상됩니다.
c. 연마 후 얇은 유기층이 대부분 제거되므로, 개량된 분말은 측정 가능한 색상 변화나 백색도 손실(일반적으로 ΔE 0.5 미만)을 보이지 않으며 여전히 고급 표면 요구 사항을 충족합니다.
결론
엔지니어드 쿼츠 스톤에서 가장 큰 비용 절감 요소는 레진이며, 쿼츠 분말 표면 개질은 이를 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 건식 개질을 분쇄 및 분류 공정에 통합하면 별도의 공정 단계를 추가하지 않고도 오일 흡수율 감소, 충전재와 레진의 호환성 향상, 그리고 상당한 레진 절감 효과를 얻을 수 있습니다.
저희의 방법을 알아보려면 생산 라인 석영 또는 실리카 분말의 통합 표면 개질을 지원할 수 있습니다. 연락하다 EPIC Powder 팀에 기술 자문 및 공정 권장 사항을 요청했습니다.
에픽 파우더
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— 제이슨 왕, 엔지니어
