異なる粉末間の凝集力の違いは、粒子間力（ファンデルワールス力、毛細管力、静電気力など）の種類と強さに起因し、その中心的な影響要因には粒子サイズ、表面粗さ、含水量、材料特性が含まれ、その結果、凝集力は数桁にわたる大きさ（10 ⁻⁶ N ～ 10 ⁻¹ N）に及ぶ可能性があります。この違いは、凝集特徴指数、表面張力、および粗さ補正モデルを通じて定量的に説明できます。
粒子径：5μmが凝集力の強さの鍵となる
粒子サイズが 5um 未満の超微粉末は、その大きな比表面積と凝集力を支配するファンデルワールス力により、凝集特性指数が大幅に増加します。実験では、粒子直径が 10 μ m から 2 μ m に減少すると、凝集数 (重力に対する粒子相互作用力の比) が 3 桁増加する可能性があり、その結果、粉末が「自由流動」状態から「強い凝集」状態に移行することが示されました。
たとえば、ナノ二酸化チタン（粒径～20nm）は、微粒子の表面に露出した原子の割合が高く、分子間相互作用が強いため、マイクロメートルサイズの二酸化チタンの100倍以上です。粒径が 5 μ m を超える粉末の場合、重力がファンデルワールス力を超え、凝集力は主に機械的な噛み込みと摩擦によって決まります。凝集特性指数は１に近く、流動性が良好です。
表面粗さ：乾燥粉体用「凝集低減剤」
滑らかな表面の粒子の凝集力は主に直接的な分子間相互作用によってもたらされますが、実際の粉末の表面にある微細な突起（粗さ > 10nm）によってこの効果は大幅に弱まります。理論計算によると、粗いガラスビーズの乾燥接着力は、微細な凸状体がファンデルワールス力を遮蔽するため、滑らかな球体の乾燥接着力のわずか1/10であり、有効接触面積は見かけの面積の10％未満に減少します。例えば、気流粉砕による球状アルミニウム粉（表面粗さRa=0.1μm）は、機械粉砕による不定形アルミニウム粉（Ra=1.2μm）に比べて凝集力が40％低く、流動性が大幅に向上します。
水分含有量: 毛細管力が凝集力の「階段状の成長」を引き起こす
少量の水 (<5%) は粒子間に液体の架橋を形成し、乾燥状態をはるかに超えた毛細管凝集を生成します。ガラスビーズ粉末の場合、0.5% の水分を添加すると、凝集力が 10 -5 N から 10 -2 N に増加します。これは式 cap-2 πγ LVRcos θ によって決定されます。ここで、表面張力 γ - LV と接触角 θ が重要なパラメーターです。例えば、乾燥状態の珪砂の凝集力はわずか0.01Nです。水を 2% 添加すると、毛細管架橋により凝集力は 0.3 N に達することがあります。これは、安定した「砂の城」構造を形成するのに十分です。しかし、含水率が15%を超えると、粒子は完全に水の膜に包まれて毛細管力が低下し、凝集力は浮力が支配的になります。
材料特性: 表面張力と化学基の制御効果
異なる材料の表面エネルギーの違いにより、異なる凝集性ベース値が生じます。たとえば、金属粉末 (銅粉末など、表面エネルギー γ _SV-1J/m 2) は、ポリマー粉末 (ポリエチレンなど、γ _SV-0.03J/m 2) よりも 30 倍高い凝集強度を持っています。特殊な官能基（ヒドロキシル化シリカなど）を含む粉末は、水素結合により同様の非極性粉末よりも 50% 以上高い凝集力を持っています。 SV-6145 などの水性樹脂は、(アンカー基を保持しながら) 凝集力を低下させることで接着性を維持しながら、コーティングの流動性を向上させることができます。設計原理は、低表面エネルギー基を使用して粒子間の引力を弱めることです。
SAT NANOは中国の酸化物粉末のベストサプライヤーであり、ナノ粒子とマイクロ粒子サイズを提供できます。 al2o3粉末、tio2粉末、sio2粉末に関するご質問がございましたら、sales03@satnano.comまでお気軽にお問い合わせください。
