나노기술 논문

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본문내용

련하여 분말의 평균 입도와 입도 분포가 문제시되는 경우도 있다.
나) Rheological Improvement : 주요 응용분야로는 실리카 분말을 2%로 이내로 첨가하여 타 분체들의 흐름성 내지는 caking성을 개선하기 위한 것으로서, 첨가된 실리카 분말들은 수분을 흡수 ball bearing내지는 lubricator의 역할을 한다. 고분자 물질 및 paste/suspension의 점도 또는 thixotropy성을 조절하여 cobwebbing, sagging, 침강, plate-out등을 방지하기 위한 목적으로도 실리카 분말이 상용된다. 응용분야에 따라 natural 실리카 분말, pyrogenic 실리카, precipitated 실리카 등이 다양하게 사용되고 있는데, 적합한 실리카의 선정은 극히 특수한 경우를 제외하고는 실리카의 가격과 효율성에 의해 결정된다. 이 응용분야에서 가장 중요시되는 실리카 분말의 기본 물성은 실리카의 반응성과 관련된 수분 흡습성, 정전기성과 hydrophobicity로서 silanol group함량 및 특성에 주로 죄우되는 물성 들이다.
다) Carrier : precipitated 실리카들은 일반적으로 세공적이 커서 특수 약품(essence)들을 담지할 수 있고, essence의 phase와는 무관하게 essence를 고체처럼 안전하고 쉽게 다룰 수가 있다. 담지되는 essence로는 의약, 농약, 향, 영양제 등이 있으며 vitamin B 복합체인 60~75%의 choline chloride 수용액을 담지시킨 것은 획기적인 사례라 할 수 있다. 이 응용분야는 rheological improvement분야와는 구분하여 실리카 분말은 2%이상 첨가하여 효과를 볼 수 있는 분야로 분류된 것으로서, 주요 실리카 기본 물성은 porosity이며 essence의 분자 크기에 따라 micropore volume 또는 macropore volumedl 중요시되는 경우도 있다.
라) Surface Effect : paint에서는 칠하여진 paint film에 소광성(matting/flatting)이 요구되는 경우가 있으며, plastic film은 film상호간에 붙어서(blocking)사용이 불가하거나 너무 미끄러워서 적재가 곤란하여서는 안된다. Ink의 경우에는 사용 시 번지는 현상이 없어야 하고, ink-jet이나 photocopy의 특수용지 또한 번져서는 안된다. Defoamer의 경우에는 생성된 bubble이나 foam들에 표면 결함(surface defect)을 유발시켜 이들을 빨리 소멸시켜야 한다. 그러나 목적들을 위하여 실리카 분말이 사용되며, 목적에 따라 matting/flatting agent, antiblocking agent, defoaming agent라고 부른다. 이렇게 최종 제품의 표면 물성 개선을 위한 분야는 실리카 응용분야 중 비교적 특수하고 정교한 분야에 속하는데, 이는 최종 제품에서는 특별히 요구되는 물성 외에 다른 물성들의 변화가 없어야 하기 때문이다. 실리카 분말은 거의 예외 없이 2~10 microm 크기의 precipitated 실리카에 국한하여 사용되고 있으나 grade가 다양하고 복합적인 기능을 가져야 하며 제품 spec상 까다롭다.
Matting/flatting현상은 paint표면에서으 lqlc의 산란과 관련된 문제로서 실리카의 porosity가 크고 분말 입도가 다소 큰 것이 유리하다. Antiblocking성 plastic film표면에서의 실리카입자 분포와도 관계가 있으나, 실리카 입자들이 nucleation agent로 작용하여 film 표면의 crystallinity를 높이는 현상과도 무관하지 않다. 따라서 antiblocking성을 위해서는 실리카의 porosity가 크고, plastic film표면에 굴곡이 커지고 흡착성도 우수하여 antislip성이 좋으며, defoaming성은 수용액 중의 foam들고 실리카 물성이 다를수록 foam들이 잘 깨어지므로 실리카의 hydrophobicity가 다소 큰 것이 유리하다. Antislip, antiblocking 및 matting/flatting를 위해서는 precipitated 실리카 중에 acidic 실리카 분말이 주로 사용되고 있으며 defoaming agent로는 white carbon이 주종을 이룬다.
마) Adsorbent : White carbon을 제외한 precipitated 실리카는 수분 흡착을 위한 건조제로 사용되며, 맥주중의 단백질을 제거하여 상온에서도 haze가 생기지 않도록 하기 위한 chill-proofing공정에도 사용되고 있다. 중요한 실리카 기본 물성은 porosity로서, 흡착되는 물질의 분자 크기 정도의 micropore들이 실리카 입자 내부에 많을수록 유리하다. 맥주의 chill-proofing에는 hydrogel형태도 사용되고 있다.
바) Pigment Effect : 근래에 순수 TiO2 분말을 대신하여 precipitated 실리카(주로 white carbon)가 단독 내지는 TiO2 함유한 silicate로 사용되는 응용분야이며, silicate형태는 공침법(co-precipitation)에 의해 제조된다. TiO2 자원의 고갈과 가격 경쟁력을 감안할 때, 향후 유망한 실리카 분말의 응용분야가 될 수 있는 가능성이 많으므로 이에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 실리카의 중요한 기본 물성은 입자 형상(평균 입도 및 입도 분포)과 실리카의 반응성으로 알려져 있다.
사) 기타용도 : 위에서 설명된 응용분야에 비해 특수한 분야들에 속한다. 실리카 분말이 전기 전도도가 낮고 열적으로 안정하다는 물성을 이용하여 고분자 물질과 부합된 insulator를 만들어서 high-voltage cable피복 또는 battery칸막이로 사용되거나, 금속성분을 함유한 실리카/silicate 촉매를 제조하여 고분자 중합, 중질유 분해 등에 사용되는 것이 이 응용분야의 사례라 할 것이다. 이외에도 실리카 분말의 응용은 현재 활발히 연구 중에 있거나 연구된 결과와 기술 정보가 상당 부분 기밀에 속하여 잘 알려져 있지 못한다.

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나노,   나노기술,   기상반응,   나노분말