이 특정 응용 분야에서 2롤 밀의 역할은 폐가죽 섬유를 재활용 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트) 폴리머 매트릭스에 통합하는 고전단 혼합을 수행하는 것입니다.
두 개의 롤러를 서로 다른 속도로 회전시켜—구체적으로 앞쪽 롤러는 약 10rpm, 뒤쪽 롤러는 15rpm—기계는 강렬한 마찰과 전단력을 생성합니다. 이 기계적 작용은 섬유가 용융된 폴리머를 관통하도록 강제하여 높은 함량의 섬유가 사용될 때에도 균일한 혼합을 보장합니다.
핵심 요점 2롤 밀은 복합 재료의 중요한 "균질화 엔진" 역할을 합니다. 이는 차동 속도 전단력을 사용하여 섬유를 폴리머 내에 기계적으로 고정함으로써 분리된 원료—섬유질 폐가죽과 폴리머 입자—를 통합되고 일관된 매트릭스로 변환합니다.
고전단 혼합의 역학
차동 속도를 통한 전단 생성
2롤 밀의 핵심 메커니즘은 차동 회전에 의존합니다.
주요 기술 사양에 따르면, 앞쪽 롤러는 더 낮은 속도(예: 10rpm)로 작동하는 반면, 뒤쪽 롤러는 더 빠르게 회전합니다(예: 15rpm).
이 속도 차이는 재료의 인터페이스에서 지속적인 "찢어짐" 및 접힘 작용을 생성하며, 이는 폴리머 입자와 폐가죽 조각을 분해하는 데 필수적입니다.
니프 간격 제어
니프 간격으로 알려진 두 롤러 사이의 거리는 조정 가능하며 압력 조절에 중요한 역할을 합니다.
이 간격을 좁힘으로써 작업자는 재료에 가해지는 전단 응력을 증가시킵니다.
이 압력은 혼합이 표면뿐만 아니라 배치 전체 부피에서 발생하도록 보장합니다.
재료 균질성 달성
섬유 관통 강제
단순한 교반은 폐가죽과 같은 섬유질 재료에는 충분하지 않습니다. 물리적으로 폴리머에 강제로 주입해야 합니다.
밀에서 생성된 높은 전단력은 폐가죽 섬유를 용융 EVA 매트릭스 깊숙이 밀어 넣습니다.
이를 통해 "고함량"이 가능해지며, 이는 복합 재료의 구조적 무결성을 손상시키지 않고 더 많은 양의 폐가죽을 성공적으로 재활용할 수 있음을 의미합니다.
거시적 및 미시적 혼합
이 공정의 목표는 절대적인 균일성입니다.
거시적 수준에서 밀은 폐가죽 덩어리나 순수 폴리머의 고립된 주머니가 없도록 보장합니다.
미시적 수준에서는 첨가제와 섬유가 EVA로 완전히 코팅되도록 하여 후속 성형 단계에 필요한 기초를 제공합니다.
절충점 이해
과도한 전단의 위험
전단력은 혼합에 필요하지만 신중하게 관리해야 하는 변수입니다.
전단력이 너무 공격적이면(극심한 속도 차이 또는 너무 좁은 간격으로 인해) 폴리머 사슬이 분해되거나 섬유 길이가 손상될 위험이 있으며, 이는 최종 복합 재료를 약화시킬 수 있습니다.
부적절한 혼합의 결과
반대로, 속도 비율이 너무 가까우면(예: 10rpm 대 11rpm) 밀은 충분한 전단을 생성하지 못합니다.
이는 섬유 분산이 불량하여 최종 재료에 폐가죽 섬유가 EVA와 제대로 결합되지 않은 "약점"이 발생합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
폐가죽/EVA 복합 재료에 대한 2롤 밀의 효과를 극대화하려면 특정 공정 목표를 고려하십시오:
- 재료 균일성이 주요 초점인 경우: 배치 전체에 걸쳐 일관된 전단력을 유지하기 위해 앞쪽 및 뒤쪽 롤러 간의 속도 비율을 일정하게 유지하십시오(예: 10:15).
- 고섬유 함량이 주요 초점인 경우: 니프 간격을 정밀하게 제어하여 조밀한 섬유 부피를 폴리머 매트릭스에 강제로 주입하는 데 필요한 압력을 극대화하십시오.
재활용 복합 재료 생성의 성공은 분리된 재료를 하나의 응집된 구조로 기계적으로 강제하는 밀의 능력에 전적으로 달려 있습니다.
요약 표:
| 매개변수 | 사양/작업 | 복합 재료에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 앞쪽 롤러 속도 | ~10 rpm | 기본 회전 및 재료 지지 제공 |
| 뒤쪽 롤러 속도 | ~15 rpm | 재료를 찢고 혼합하기 위한 차동 전단 생성 |
| 니프 간격 | 조정 가능 | 깊은 섬유 침투를 위한 압력 제어 |
| 공정 목표 | 균질화 | 용융 EVA 내 폐가죽 섬유의 균일한 분산 보장 |
| 중대한 위험 | 과도한 전단 | 폴리머 사슬 또는 섬유 길이의 잠재적 분해 |
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참고문헌
- Shubham Sharma, Suchart Siengchin. Fabrication of Novel Polymer Composites from Leather Waste Fibers and Recycled Poly(Ethylene-Vinyl-Acetate) for Value-Added Products. DOI: 10.3390/su15054333
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