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문제 정의
- 본 연구에서는 도공액의 표면장력이 도공액 커튼의 안정성에 영향을 미치는 중요한 인자라고 보고 계면활성제를 투입함으로써 표면장력을 달리한 도공액의 표면장 력과 도공액 커튼의 안정성을 평가하였으며 기포가 발생된 도공액의 탈기성을 측정하여 계면활성제에 따른 기포발생 특성을 평가하였다.
제안 방법
- 이 지점 에서의 커튼의 폭을 측정하여 Eq. 1 과 같이 커튼의 신장률을 나타내었으며 이를 커튼의 안정성을 평가하기 위한 지표로 활용하였다.
- 도공안료로 GCC 95K를 100 pph로 사용하고 바인더로 SB 라텍스 8 pph를 사용한 도공액을 제조한 후, 계면활성제를 투입하였다. 제조된 각각의 도공액의 특성을 평가하기 위하여 Brookfield 점도계를 사용하여 점도를 측정하고, Kruss 사의 BP2 bubble pressure tensiometer와 processor tensiometer K12 를 사용하여 동적, 정적 표면장력을 측정하였다.
- 도공액 커튼의 안정성을 평가하기 위해 Fig. 2와 같은 커튼관찰장치를 고안하였다. 도공액은 코팅 헤드의 양 옆에 부착된 edge guide를 따라 일정한 폭으로 커튼을 형성하며 낙하하도록 하였으며 edge guide를 조절함으로써 도공액 커튼의 폭을 조절하 였다.
- 본 연구에서 도공안료로 75% 슬러리 상태의 GCC 95K를 사용하였다. 바인더로 S/B라텍스를 사용하였으며 도공액의 표면장력을 조절하기 위해 세 종류의 음이온성 계면활성제를 사용하였다. Fig.
- 위의 실험에서 커튼관찰장치를 통해 도공액을 순환시키면 사출된 도공액 커튼이 하부의 도공액에 낙하함으로써 기포가 발생되었다. 본 실험에서는 도공액을 30분간 순환시킨 후 CDA-02 coating color deaeration system을 이용하여 도공액 내에 발생된 기포의 함량을 측정하였으며 동 기기를 사용하여 탈기한 후 잔존해 있는 기포의 함량을 측정하였다.
- 도공안료로 GCC 95K를 100 pph로 사용하고 바인더로 SB 라텍스 8 pph를 사용한 도공액을 제조한 후, 계면활성제를 투입하였다. 제조된 각각의 도공액의 특성을 평가하기 위하여 Brookfield 점도계를 사용하여 점도를 측정하고, Kruss 사의 BP2 bubble pressure tensiometer와 processor tensiometer K12 를 사용하여 동적, 정적 표면장력을 측정하였다. 도공액은 원심분리를 통해 상등액을 채취하여 표면장력을 측정하 였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 도공안료로 75% 슬러리 상태의 GCC 95K를 사용하였다. 바인더로 S/B라텍스를 사용하였으며 도공액의 표면장력을 조절하기 위해 세 종류의 음이온성 계면활성제를 사용하였다.
이론/모형
- 이러한 성질을 도공액 커튼의 안정성이라고 말할 수 있다. 도공액 커튼의 안정성을 평가하는 방법으로 무차원수인 레이놀즈 수를 이용할 수 있다. 레이놀즈 수의 계산에는 도공액의 표면장력, 점도, 밀도가 필요하며 이들이 도공액 유체의 특성을 나타내는 중요한 인자라고 할 수 있다.
성능/효과
- 계면활성제를 투입함에 따라 도공액의 커튼 안정성이 향상되는 것으로 나타났으며 계면활성제의 종류에 따라 커튼 안정성 향상효과에 차이가 있었다. A 계면활성제를 투입한 도공액은 가장 낮은 동적 표면장력을 가진 것으로 나타났으나 커튼의 안정성 향상 효과는 미비하였다. 도공액 커튼의 안정성 상승효과는 중간 수준의 동적 표면장력을 나타내었던 C surfactant에서 가장 크게 나타났으며 정적, 동적 표면장력 모두 높은 측정 결과를 나타내었던 B surfactant가 C surfactant에 근접한 효과를 나타내었다.
- 도공액에 계면활성제를 투입함에 따라 도공액의 동적, 정적 표면장력이 감소하였으며 점도는 상승하였다. Surface age에 따른 동적 표면장력의 변화는 투입한 계면활성제에 따라 차이를 나타내었으며 정적 표면장력이 낮은 도공액이 낮은 surface age에서 더 높은 동적 표면장력을 가지는 현상이 관찰되었다. 커튼코팅 시 도공액은 급격한 신장이 발생되기 때문에, 낮은 surface age에 서의 동적 표면장력이 중요한 인자로 작용한다.
- 4는 각각의 계면활성제를 투입한 도공액의 커튼 안정성을 평가한 것이다. 계면활성제를 투입함에 따라 도공액의 커튼 안정성이 향상되는 것으로 나타났으며 계면활성제의 종류에 따라 커튼 안정성 향상효과에 차이가 있었다. A 계면활성제를 투입한 도공액은 가장 낮은 동적 표면장력을 가진 것으로 나타났으나 커튼의 안정성 향상 효과는 미비하였다.
- 5 에 도공액의 기포발생량과 탈기 후 기포 함량을 나타내었다. 도공액 커튼의 순환에 의해 발생된 기포의 함량을 측정한 결과 동적 표면장력이 가장 낮았던 A surfactant를 투입한 도공액의 기포함량이 0.1pph 투입한 경우 6.5%로 가장 높았으며, 탈기 후에도 잔존한 기포의 함량이 4.5%로 기포발생특성에서는 다른 계면활성제에 비해 불리한 특성을 나타내었다. C surfactant의 경우 발생한 기포의 함량이 4.
- A 계면활성제를 투입한 도공액은 가장 낮은 동적 표면장력을 가진 것으로 나타났으나 커튼의 안정성 향상 효과는 미비하였다. 도공액 커튼의 안정성 상승효과는 중간 수준의 동적 표면장력을 나타내었던 C surfactant에서 가장 크게 나타났으며 정적, 동적 표면장력 모두 높은 측정 결과를 나타내었던 B surfactant가 C surfactant에 근접한 효과를 나타내었다.
- 3 에는 세 종류의 계면활성제를 투입한 도공액의 정적, 동적 표면장력과 점도를 측정한 결과를 나타내었다. 도공액에 계면활성제를 투입함에 따라 도공액의 동적, 정적 표면장력이 감소하였으며 점도는 상승하였다. Surface age에 따른 동적 표면장력의 변화는 투입한 계면활성제에 따라 차이를 나타내었으며 정적 표면장력이 낮은 도공액이 낮은 surface age에서 더 높은 동적 표면장력을 가지는 현상이 관찰되었다.
- 도공액에 계면활성제를 투입함에 따라 동적, 정적 표면장력이 감소되었으며 이는 도공액 커튼의 안정성을 향상시키는 효과가 있었다. 그러나 도공액의 동적 표면장력과 점도로 도공액 커튼의 안정성을 설명할 수는 없었으며 이는 도공액 유체의 거동에는 표면장력과 점도 외의 다른 인자가 작용함을 시사한다.
- 그러나 도공액의 동적 표면장력과 점도로 도공액 커튼의 안정성을 설명할 수는 없었으며 이는 도공액 유체의 거동에는 표면장력과 점도 외의 다른 인자가 작용함을 시사한다. 한편 도공액에 투입된 계면 활성제의 종류에 따라 동적 표면장력 기포발생 및 탈기 특성의 차이점이 발견되었으며 낮은 surface age에서의 동적 표면장력이 도공액의 기포발생량과 상관관계가 있는 것으로 판단된다.
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