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Particle Size of Mineral Pigment and Color Hiding Power |
Introduction
Hiding power (은폐력) 는 Hiding Strength 또는 Coverage 으로도 불리며, 코팅제나 안료 (Pigment) 가 기저 표면이나 이전 층을 감추는 능력을 설명하는 용어입니다.
이는 코팅제나 안료가 물질의 색상이나 패턴을 가리는 효과를 정량화한 것입니다.
은폐력은 특히 페인트, 코팅, 인쇄 산업에서 중요한 속성으로, 코팅이 원하는 색상과 외관을 달성하는 효율성뿐만 아니라 표면의 결함과 불균형을 가리는 능력을 결정합니다.
제조업체와 소비자는 높은 은폐력을 가진 코팅제를 선호하며, 이는 최적의 도포 효과를 제공하고 만족스러운 최종 결과를 보장하기 때문입니다.
광물 안료 (mineral Pigment) 의 은폐력은 안료 입자의 입자 크기와 관련이 있습니다.
일반적으로 입자 크기가 작을수록 은폐력이 좋아집니다.
이는 더 작은 입자가 표면의 미세한 결함과 불균형을 더 효과적으로 채워 보다 매끄럽고 균일한 코팅을 형성할 수 있기 때문입니다.
또한, 작은 입자는 입자 표면에서 빛의 산란 효과를 강화하여 페인트의 은폐력을 향상시킬 수 있습니다.
이러한 빛의 산란과 반사가 증가하면 빛이 코팅을 관통할 가능성이 줄어들어 은폐 강도가 향상되고 색상 일관성과 매끄러운 색조 gradation 이 구현됩니다.
Materials and Method
이 실험에서는 Mineral Paint 의 입자 크기가 은폐력에 미치는 영향을 분석하고자 합니다. 본 Application Note 에서는 Bettersizer 2600 을 사용하여 안료의 입도 분포를 측정합니다.
Bettersizer 2600 에서 사용되는 레이저 회절 방식은 레이저 빛의 산란 패턴을 분석하여 다양한 산업 및 연구 분야에서 입자 크기를 정밀하고 효율적으로 특성화할 수 있게 합니다.
천연 산호초 (Raw Coral Reef ) 와 청금석 (Lazurite) 을 이 실험에 사용하였으며 분쇄 시간을 다양하게 조정하여 입도 분포가 서로 다른 여러 샘플을 얻었습니다.
마지막으로 ASTM D6441-05 표준 방법을 사용하여 이러한 안료 샘플의 은폐력을 측정함으로써 광물 안료의 입자 크기와 은폐력 간의 관계를 규명하고자 하였습니다.
Bettersizer 2600
Results and Discussion
- Grinding Result :
다양한 분쇄 시간에 따른 천연 산호초 (Raw Coral Reef ) 와 청금석 (Lazurite) 의 결과는 Figure 1, 2, 3 에 나타나 있습니다. 분쇄 시간을 조정함으로써 입도 분포가 다양한 샘플을 얻을 수 있었습니다.
분쇄 시간이 증가함에 따라 샘플의 입자 크기가 감소하며, 이는 색상 특성에서 눈에 띄게 변화합니다. Figure 2 는 동일한 초기 샘플에서 출발하여 분쇄 시간만 다른 세 가지 산호초 샘플을 보여줍니다.
30초 동안 효율적으로 분쇄된 샘플 1 은 가장 거친 입자를 가지며, 색상 채도가 가장 높지만 밝기는 가장 낮은 것으로 관찰되었습니다.
반면, 90초 동안 분쇄된 샘플 3은 가장 미세한 입자를 가지며, 색상 채도가 가장 낮지만 밝기는 가장 높은 특성을 보였습니다.
동일한 결론은 그림 3에 나타난 청금석 샘플에서도 도출될 수 있습니다.
Figure 1. Coral reef and Lazurite grinding for 0 second
Figure 2. Grinding samples of coral reef for 30 seconds, 60 seconds, 90 seconds
- Particle Size Result :
Figure 4 와 Figure 5 는 0초, 30초, 60초, 90초 동안 분쇄된 산호초와 청금석의 입도 분포를 제공합니다. 이 두 광물 안료의 입도 분포는 매우 유사한 경향을 보이며,
이는 Table 1 과 Table 2 에서도 확인할 수 있습니다.
Figure 4. Particle size distribution of ground coral reef for 0s, 30s, 60s, and 90s
Table 1. Typical particle size values of three coral samples
Figure 5. Particle size distribution of ground lazurite for 0s, 30s, 60s, and 90s
Table 2. Typical particle size values of three lazurite samples
- Hiding Power Result :
이 안료 샘플들의 은폐력, 즉 기질을 효과적으로 가리는 안료의 능력은 ASTM D6441-05 에 명시된 표준 방법을 사용하여 측정하였습니다.
이 방법에서는 안료를 매끄럽고 광택이 있는 시험 패널에 칠한 후, 패널을 검은색과 흰색 영역으로 나누고 직선 경계선을 따라 칠합니다.
그런 다음 Figure 6 에 표시된 것처럼 안료의 도포 상태를 시각적으로 평가할 수 있습니다.
정확한 은폐력 비율을 얻으려면 시험 기기를 사용하여 샘플의 은폐력을 측정해야 합니다.
Figure 6. Example of Hiding power 50% vs. 100%
산호초와 청금석의 은폐력, 중앙값 입자 크기 Dv50, 및 분쇄 시간 간의 상관 곡선은 Figure 7 과 Figure 8 에 나타나 있습니다.
거친 입자로 구성된 광물 안료는 일반적으로 높은 색상 채도와 낮은 밝기를 나타내며, 그 결과 은폐력이 약하게 나타납니다.
반면, 미세한 입자를 가진 안료는 크기가 작아 페인트 표면을 더 잘 채울 수 있어 보다 균일한 색상과 강한 은폐력을 제공합니다.
이 두 그래프에서 관찰된 경향에 따르면, 입자 크기가 일정한 작은 값에 도달하면 은폐력이 100%에 가까워지며, 이는 추가적인 분쇄가 안료가 나타내는
도포력을 크게 변화시키지 못한다는 것을 의미합니다.
따라서 Bettersizer 2600을 활용하면 이 중요한 입자 크기 임계값을 결정할 수 있어 산업 공정에서 불필요한 분쇄를 방지하고 분쇄 비용을 절감할 수 있습니다.
Figure 7. Correlation curves between hiding power, Dv50, and grinding time for coral
Figure 8. Correlation curves between hiding power, Dv50, and grinding time for lazurite
이 두 광물 샘플의 결과를 비교 및 분석함으로써 하나의 안료가 아닌 광물 유형 전체에서 입자 크기가 은폐력에 미치는 영향을 검증할 수 있습니다.
이 상관관계는 특정 광물 유형에 국한되지 않으며, 보다 광범위하게 적용될 수 있어 이 관계에 대한 이해를 더욱 강화합니다.
다양한 유형의 광물 소재에서는 각기 다른 입자 크기 범위가 해당하는 은폐력을 나타냅니다.
따라서 Bettersizer 2600 은 입자 크기를 정밀하게 측정하고, 입자 크기와 원하는 도포력 간의 최적 균형을 찾는 데 도움을 주어 제품의 일관성을 보장할 수 있습니다.
Conclusion
Bettersizer 2600 입도 분석기는 광물 안료 입자의 크기를 정확하고 신뢰성 있게 측정할 수 있습니다.
본 Application Note 에서는 광물 안료의 입자 크기와 은폐력, 그리고 색상의 색조 변화 간의 상관관계를 심층적으로 연구하였습니다.
이를 통해 코팅, 안료, 페인트 및 관련 산업 분야의 고객들이 코팅 제형을 개선할 수 있도록 지원하며, 제조 및 생산 과정에서 정밀한 제어를 통해
향상된 코팅 품질을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.
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