입자 크기와는 다른 그라인드의 세밀함: 헤그만 측정과 체 잔류물 측정을 혼동하지 않기

요약하면: 두 실험실이 동일한 산화철 봉지 표본을 시험해도 서로 비교 불가능한 수치를 보고할 수 있다. 한 실험실은 헤그만 게이지를 읽고 그 결과를 ‘분쇄 세기’라 부르고, 다른 실험실은 체에 남은 물질의 무게를 측정해 ‘체 잔류물’이라 부른다. 두 시험 모두 실제 시험법이지만, 어느 하나도 입자 크기를 직접 측정하지 않으며, 구매 주문서에 한 용어만 명시하고 수입 공장에서는 다른 용어로 검사하면 논쟁으로 이어진다. 여기서는 각 시험법이 실제로 측정하는 바와, 두 실험실 모두에서 통용되는 명확한 기재 문구 작성법을 설명한다.

구매 담당자가 사양서에 ‘분쇄 세기: 최대 25 µm’라고 기재한다. 3주 후 도착한 품질 인증서에는 ‘45 µm 체 잔류물: 0.2%’라고 적혀 있다. 양측 모두 자신들이 어떤 내용에 합의했다고 믿지만, 실은 그렇지 않다.

하나의 단어, 두 가지 측정 장치

코팅 산업에서는 일반적으로 ‘입자 세기(fineness)’라 하면 그라인드 세기(grind fineness)를 의미한다. 즉, 안료가 액체 매체에 얼마나 잘 분산되고 젖어 있는지를 말한다. 반면 안료 산업에서는 보통 체 잔류물(sieve residue)을 뜻한다. 즉, 체 위에 남는 입자량을 말한다. 이 두 문장을 동일한 구매 주문서에 함께 기재하면, 서명하는 누구도 거짓말을 하지 않게 된다.

측정 단위가 문제를 더 악화시킨다. 하나는 마이크로미터(µm) 단위의 홈 깊이에서 읽는 수치이고, 다른 하나는 백분율(%)이다. 이 두 값은 서로 환산할 수 없으며, 아무리 계산을 해도 한 값을 다른 값으로 바꿀 수 없다.

측정기가 실제로 알려 주는 것

헤그만 측정기(Hegman gauge)는 일정한 경사의 홈이 새겨진 정밀 가공 강철 블록으로, 깊은 쪽 끝부분은 약 100 µm에서 얕은 쪽 끝부분은 0까지 점차 줄어든다. 페이스트를 깊은 쪽 끝에 떨어뜨린 후 직선형 블레이드로 균일하게 긁어내고, 긁은 자국이 사라지는 지점을 읽는다. 이 읽는 값은 마이크로미터(µm) 단위이며, 전 세계 대부분의 규격서에서 ISO 1524를 적용한다. ASTM D1210도 동일한 측정 원리를 다루지만, 일반적으로 0에서 8 사이의 헤그만 숫자(Hegman number)로 보고한다.

여기서 구매자들이 놓치는 부분이 있습니다. 헤그만 측정기는 개별 입자를 보지 않습니다. 이 특정 페이스트, 이 특정 밀링 기계, 이 특정 수지에서 남아 있는 가장 큰 응집체만을 감지합니다. 분산제를 바꾸거나, 밀링 기계를 바꾸거나, 배치 운전 시간을 바꾸면 측정값이 달라지지만, 가방 속의 모든 입자는 크기 그대로 유지됩니다.

따라서 헤그만 수치는 분말에 대한 것이 아니라 분산 상태에 대한 진술입니다. 공급업체가 건조 안료에 대해 헤그만 수치를 제시할 때는 이를 ‘당사 표준 실험실에서 당사 표준 매체로 얻은 결과’로 해석하고, 그 매체가 무엇인지 반드시 확인해야 합니다.

밀 설정은 안료만큼이나 분산 작업에 핵심적인 역할을 합니다. 이것이 바로 다음 주제의 전부입니다. 나노 산화철 적색 안료를 제대로 분산시키는 방법 .

체가 실제로 감지하는 것

체질 잔류물(지정된 메시 크기의 체에 걸러진 안료의 비율)은 순도 검사이다. ISO 787-7은 시료를 물로 손으로 체 위에서 세척한 후 체 위에 남은 물질을 측정한다. 이는 매우 단순한 검사로, 특정 목적만 수행한다: 과도하게 큰 입자, 반응기 내에서 전혀 분산되지 않은 단단한 덩어리, 또는 포장재나 컨베이어에서 유입된 드문 오염 물질을 탐지하는 것이다.

그러나 이 방법은 미세한 입자 영역을 감지할 수 없다. 45 µm 체에서 0.1%가 남는 안료라도 2 µm 수준에서 심하게 응집되어 있을 수 있으나, 체는 이를 알려주지 않는다. 왜냐하면 메시 크기보다 작은 모든 입자는 그대로 통과하기 때문이다.

또한 체는 측정기계가 파악하지 못하는 정보도 제공한다: 문제 원인이 공장 출하 전부터 존재했는지를 알 수 있다. 체 위에 남은 이물질은 분쇄기 작업 이전부터 이미 존재했던 것이다.

분포는 세 번째 수치이다

레이저 회절 분석은 또 다른 질문에 대한 답을 제시한다. 즉, 전체 입자 집단의 크기 분포는 어떠한가? 이 방법을 통해 얻어지는 결과는 일반적으로 곡선이며, 보통 체적 기준으로 시료의 절반이 그보다 작거나 같은 크기를 갖는 D50 값과 스팬(span) 값이다. 두 가지 안료가 동일한 D50 값을 가질 수 있지만, 하나는 좁고 날카로운 피크를 보이고 다른 하나는 거친 입자가 많이 포함된 긴 꼬리 형태를 띠기 때문에 실제 거동은 전혀 다를 수 있다.

세 가지 시험, 세 가지 질문. 입자 크기 분포만이 분말의 특성을 정확히 설명한다. 측정 장치(게이지)만이 공장 현장에서 실제로 관찰될 현상을 정확히 반영한다.

나란히

그 표에 네 번째 열을 추가할 수 있으며, 그 열에는 매번 똑같은 문장이 적히게 된다: 이 검사들 중 어느 하나도 다른 검사를 대체하지 않으며, 인증서에는 공급업체가 선택하여 수행한 검사만 기재된다.

한 개의 봉지에 두 가지 방식으로 표기되는 이유

두 곳의 공장에서 같은 로트, 같은 날에 생산했지만 결과는 달랐다. 이는 정상적인 현상이며 품질 문제와는 무관하다.

비드 밀이 장시간 통과시켜 작동하면 완고한 응집체를 분해하여 미세한 분쇄 결과를 보고한다. 반면, 교대 근무가 지연되어 배치 탱크 내 고속 분산기를 20분간 가동하면 동일한 응집체는 그대로 남아 거친 분쇄 결과를 보고한다. 안료 자체는 아무 변화가 없었다. 에너지 입력량만 달랐던 것이다.

고형분 함량 역시 매우 중요하다. 안료 함량을 높이면 페이스트 점성이 증가하고, 블레이드가 동일한 전단력을 발생시키지 못하므로 측정값이 더 거칠게 나타난다. 그래서 제조공정 담당자의 15 µm 측정값과 공장의 30 µm 측정값이 동일한 물질에 대해 모두 정확한 결과일 수 있는 것이다.

누군가 검토할 수 있도록 한 줄을 작성하는 것

모호한 사양이 이곳에서 대부분의 분쟁의 근본 원인이며, 이를 해결하는 것은 어렵지 않다. 다음 다섯 가지 항목만 명시하면 된다.

• 시험 이름과 기준을 명시하라: "ISO 1524에 따른 입자 세기", 단순히 "입자 세기"라고만 쓰지 말 것.
• 측정 시 사용된 차량 및 하중 조건을 명시하라. 그렇지 않으면 해당 수치는 재현 불가능하다고 간주한다.
• 잔류물의 경우 체 눈금 크기를 제시하라. 45 µm와 63 µm는 서로 다른 품질 약속이다.
• 허용 기준값을 명시하고, 이 값이 로트 전체에 적용되는지, 아니면 출하 평균에 적용되는지 분명히 밝혀야 한다.
• 누가 시험을 수행하는지 명시하고, 두 실험실의 결과가 상이할 경우 어떻게 처리할지를 정해 놓아야 한다.

콘크리트 및 모르타르 구매자를 위해 한 가지 더 추가하는 것이 유용하다: 공장에서 안료를 건조 혼합물에 체로 분리하여 투입하는 경우, 실제 중요한 수치는 잔류물이고, 헤그만 수치는 사양서 내 장식적 요소일 뿐이다.

도착 즉시, 20분 이내에 점검하라.

이러한 대부분의 문제를 포착하기 위해 전문 실험실이 반드시 필요하지는 않다.

1. 모든 로트에 대해 보관 샘플을 채취하여 밀봉하고, 날짜와 로트 번호를 명확히 표시하여 보관하라.
2. 자사 수지와 자사 몰드 타임을 기준으로 드로우다운을 실시하고, 승인된 로트에서 보관된 기준 샘플과 비교하세요. 두 개의 플레이트를 동일한 조명 아래 나란히 놓고 비교합니다.
3. 작은 시료를 채취하여 실제로 관심 있는 메시를 통해 세척한 후 건조시키고, 남은 잔류물을 측정하세요. 이 값이 바로 귀사 고유의 잔류물 수치이며, 비용도 저렴합니다.
4. 인상이 아니라 수치를 기록하세요. 휴대전화로 찍은 컬러 사진은 측정이 아니라 기억 보조 수단입니다.

드로우다운 결과와 보관된 기준 샘플 간 차이가 발생하면, 공급업체와 진정한 논의를 해야 하며, 이를 뒷받침할 구체적인 자료도 확보하게 됩니다. 동일한 벤치 절차에 귀사가 적용하기로 합의한 ΔE 한계를 명시한 내용은 방어 가능한 색상 허용 오차 설정 에서 확인할 수 있습니다. 신규 로트 관련 전체 절차는 시험 실행 방법 에서 살펴보시고, 인증서(COA)가 입증하는 것과 입증하지 못하는 것을 반드시 확인한 후 단독으로 인증서에만 의존하지 마세요.

공급업체 정보

허베이 티엔후이바오 테크놀로지 유한공사가 콘크리트, 코팅, 플라스틱, 세라믹용 합성 산화철 안료를 26년간 생산해 왔습니다. 레드, 옐로우, 블랙, 브라운 등급을 제공합니다. 모든 배치는 위에 명시된 시험 항목을 포함한 인증서와 함께 출하되며, 귀하의 주문서에 명시된 기간 동안 보관 샘플이 당사 파일에 보관됩니다. 최소 주문량은 1톤(1,000kg)입니다. 사양 검토 또는 귀하의 차량에 맞춘 샘플 요청은 [email protected]으로 이메일을 보내거나 +86-13400211655로 전화 주십시오.