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기술자료

기술자료 미분말실리카

미분말실리카Micronized Silica (SS-SIL)

규산에 산을 첨가하게 되면 일차입자(Primary particle)를 갖는 실리카졸이 생성되며, 일차입자 표면에 존재하는 실라놀기(Si-OH)는 지속적인 산의 첨가에 의해서
급격한 탈수축합반응이 촉진되어 Si-O-Si의 네트워크를 형성하여 3차원적인 망상구조를 이루게 된다. 이것을 바로 실리카겔 이라고 하며, 이후 수세 및 건조과정에
의해 물성을 제어하고 최종적으로 미분화하여 Micronized silica를 합성하게 된다.

이론적으로는 아주 간단한 기술이지만 실질적으로 용도에 맞는 물성을 제어하기 어려운 첨단 기술사업이라 할 수 있다.
SS-SIL비정질의 다공성 실리카겔을 원료로 하며, 그 다공성의 정도에 따라 기본적인 물성이 달라진다. SS-SIL은 입도차이에 따라서도 여러 가지 grade로
나누어지고, 또 여러 가지 첨가물을 이용하여 실리카 표면에 코팅 또는 치환에 의해 특정물성을 갖게 하는 grade도 제조되고 있다. SS-SIL은 SIO4
정사면체 기본구조로 하고, 그로부터 불규칙적인 연결된 3차원의 망목구조를 하고 있으며, 석영 등과 같이 구조의 규칙성은 없는 무정형을 나타낸다.
또 3차원의 망목구조를 가진 실리카 입자의 표면과 내부에는 실라놀기(Si-OH)를 많이 가지고 있어서 다공성 구조를 보이게 된다.
미분말실리카

01 제조공정

SS-SIL 원료는 엄선한 규산소다와 황산과의 다음과 같은 혼합반응에 의해 실리카 하이드로겔을 합성할 수가 있다.

Na₂Oㆍ3.4SiO₂ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 3.4SiO₂

이렇게 생성된 실리카겔은 원하는 물성을 얻기 위해서 수세공정과 필요에 따라 건조과정을 거친 후 분쇄에 의해 실리카의 일차입자의 크기와 형태, 입자간의 결합성,
입자의 충진구조 등을 엄밀한 제조 조건하에서 제어하여 각각의 특성이 있는 실리카를 제조하며 또한 여러 가지 grade의 SS-SIL이 제조된다.
SS-SIL의 사용용도는 필름, 페인트 등 여러 가지가 있지만 화학적으로 인체에 무해하기 때문에 치약, 의약품, 식품 등에도 사용이 가능하다.

02 페인트. 잉크용 소광제

페인트
소광제로써 SS-SIL은 락카, 폴리우레탄, 에폭시 계열 수지, 알키드 계열 수 지 및 페인트, 잉크에 응용된다.
소광효과를 내기 위해선 Micronized Silica가 갖추어야 할 특징은 광택의 안정성이 우수할 것, 도막 표면이 매끄러울것, 도료 안에서 침강으로 인해 단단한 Cake를 형성하지 않을 것 등을 들 수 있다. 또한 사용하는 수지는 종류에 따라 특성이 다르기 때문에, 최적의 SS-SIL을 각 grade중에 선택하는 것이 중요하다. 그리고 분산조건에 의해서도 소광효과는 변하기 때문에 강하게 장시간 분산하는 것은 피해야 한다.

    페인트에 사용되는 SS-SIL의 장점

  • 탁도가 생기지 않는다
  • 투명도가 우수하다
  • 분산이 쉽다
  • 건조특성에 영향이 주지 않는다
  • 서로 들러붙지 않는다
  • 긁힘과 충격에 대한 저항이 강하다
  • 유연성이 높다

현재 자사는 소광용도로 다양한 grade의 SS-SIL을 생산하고 있으며, 앞으로도 고객의 요구를 충족시키기 위해 끊임없이 노력할 것이다.

03 플라스틱 필름용 개구제

개구제로서 SS-SIL은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등 많은 플라스틱 필름에 적용되고 있다.
플라스틱 필름에 실리카를 사용하지 않았을 경우 제조공정 중 rolling 작업시 비닐이 서로 점착하게 된다. 이 경우 SS-SIL을 첨가혀면 필름표면에 미세한 돌기가 형성하여 필름 간의 점착을 방지하게 된다.

    플라스틱 필름에 사용되는 SS-SIL의 장점

  • 분산특성이 우수하다
  • 재현성이 뛰어나다
  • 고분자 필름의 점착을 방지한다
  • 필름, 제지, 압출 성형의 마무리가 깔끔하다.
  • 주형틀에 들러붙지 않는다.

개구제로써 micronized silica가 갖추어야 할 특성으로는 필름과의 굴절률이 동일하여 필름의 투명성을 그대로 유지하여야 하며, 필름 내부에서 실리카 간의 응집이
발생하지 않아야 한다. 플라스틱 필름용 개구제는 필름의 가공성과 상품가치에 큰 영향을 주므로 주의 깊게 선택해야 한다.

04 제지보류용

페인트
SS-SIL은 또한 감도를 높이기 위해 언더코트 층과 저장성을 높이기 위해 탑코트 층과 배합할 때 매우 뛰어난 효과를 나타낸다.
SS-SIL을 사용한 잉크젯 기록지는 인쇄시 잉크의 흡수가 뛰어나고, 잉크가 스며 나오는 것을 방지하며, 재현성을 좋게 한 지원상의 점을 형성한다.
또한 화상 농도가 높고, 색채의 선명도가 증가한다.

    제지용 필러로써 SS-SIL은 아래의 기록지마다 각각 독특한 특성을 가진 grade를 가지고 있다.

  • 감열기록지
  • 잉크젯 기록지
  • 디아조 감광지
  • 트레이싱 페이퍼
  • 정전 기록지
  • 다목적 제지

감열 기록지는 고신뢰성, 간편성, 고속성 등의 특징을 가지고 있기 때문에 프린터, 라벨 등에 폭넓게 사용되고 있다. 감열 기록지는 베이스 페이퍼 위에 감열 발색착을
수마이크론 두께로 도포시킨 것이다. 이것이 써멀헤드와 열 펜에 의해 가열되면 기록이 행하여진다. 감열 발색층에 SS-SIL을 배합하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1. 백색도가 우수한 감열기록지를 얻을 수 있고, 표면오염이 없게된다.
2. 오염물 부착 및 점착을 효과적으로 방지한다.
3. 뛰어난 발색특성을 얻을 수 있다.
SS-SIL은 또한 감도를 높이기 위해 언더코트 층과 저장성을 높이기 위해 탑코드 층과 배합할 때 매우 뛰어난 효과를 나타낸다.
SS-SIL을 사용한 잉크젯 기록지는 인쇄 시 잉크의 흡수가 뛰어나고, 잉크가 스며 나오는 것을 방지하며, 재현성을 좋게 한 진원상의 점을 형성한다.
또한 화상 농도가 높고, 색채의 선명도가 증가한다.

05 기타적용분야

제습/고결방지제

아연 페인트나 알루미나 페인트에 수분이 존재하면 수소가스가 발생하여 파열이 일어나게 된다.
또한 미세분체는 저장, 수송 및 취급 중에 수분에 의한 불균일한 색상 분포를 야기시킨다.
SS-SIL은 수분의 흡착특성이 크므로, 분말상 제품에 첨가할 경우 습기 제거 능력이 뛰어나다.
또한 인체에 무해하므로 식품용 첨가제로 사용시 식품의 장기간 보관이 가능하다.
용도: 인스턴트 식품, 분말형 식품(소금, 설탕), 동물 사료

첨가물의 분말화제

SS-SIL은 인체에 무해하고 다공성이 풍부하며 분말입경이 미세하므로 액상 첨가제나 향료,
유효성분 등의 담지가 가능하다. 또한 이러한 성분들을 분말화하여 정량적인 투여가 매우쉽다.
용도: 치약, 의약품, 식품, 화학제품 등

점증제, 연마제

SS-SIL은 화학적으로 안정한 고순도 미분말이기 때문에 치약의 점증제나 연마제 등 기능성 물질로 사용된다.
일반적으로 사용되는 침전 실리카와는 달리 고순도 이며, 겉보기 비중이 낮아 첨가효율이 매우 높다.
용도: 치약, 의약품
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