규조토(Diatomite)

규조토(Diatomite, Diatomaceous Earth, DE)란? 규조토는 평균크기 50 내지 100 마이크로미터 크기의 규조류(diatome)라고 불리는 부유성 조류(藻類; algae)로 이루 어진 퇴적물의 집합체이다. 이들 규조는 살아생전에 물에서 실리카를 흡수해 세포벽을 만든다. 이러한 규조들의 퇴 적물이 속성 작용을 받아 굳어져 퇴적암을 만들면 규조암(diatomite)라고도 하는데, 통상적으로 이것도 함께 광석의 의미로 규조토로 합쳐 부른다. 규조토는 대부분이 비정질 실리카로 구성되며, 여기에 약간의 결정질 실리카가 존재 한다. 규조 자체의 복잡한 구조와 부유성 조류의 일차 및 이차 공극 때문에 규조토는 매우 낮은 밀도를 갖으며, 이 때 문에 규조토는 매우 훌륭한 여과제, 흡착제, 첨가제, 그리고 연마재로 사용된다 규조토는 다른 이름으로 키젤거(kieselguhr)라고도 부르는데, 이런 이름들은 대개 점토나 다른 광물들을 포함한 불 순한 규조토를 지칭할 때 사용된다. 규조토는 규조류의 퇴적물이 다짐 작용을 받아 만들어진다. 몰러(moler)는 덴마 크에서 발견되는 20-25% 소성 점토를 가진 규조토를 지칭하는 용어다. 규조화석의 연구에 따르면 규조류는 1억 년 전 공룡시대부터 존재하였으며 서식 조건에 따라 원반형, 타원형, 침상형, 원통형 등 여러 가지 형태와 10 ~150 마이 크론 까지 다양한 크기로 존재하고 있다. 규조류는 광합성 생물로서 수중에 존재하는 실리카를 추출하여 세포골격을 만들며 수중동물의 먹이그물에서 중요한 역할을 담당하고 있다.

당사에서는 美 Eagle-Picher Mineral社가 최고 양질의 규조토층으로 알려진 Melosira Granula ta種을 채광해서 생산하고 있는 Celatom은 해수층에서 채광되 는 규조토 제품과는 달리 민수층에서 채광되어 고강도의 구조 형태를 가지고 있습 니다. 이와 같은 입자 형태는 균일한 Precoating 층을 형성하도록 하며, Precoating층이 갈라지는 현상을 최소화 합니다. Fig. 2 Celatom 입자  규조토 의 특징 대부분의 규조토 제품들의 입자 구조는 원반형, 막대형, 원통형이 혼합되어 있는 해면 채취 규조토로서 입자 내구력 이 떨어지며 소성, 운반, 혼합, 여과과정중 입자가 쉽게 부서지는 단점을 안고 있습니다. 반면 Celatom은 입자가 벌 집 모형의 단일 형태를 가지고 있으며 우수한 입자 내구력과 높은 기공 용적, 낮은 유동 저항성을 보이며, 항상 동일 한 수준의 제품을 요구하는 수요자들을 최대한으로 만족시킬 수 있는 제품입니다. 규조토 의 이용분야 Filter Aids(여과조제용) Celatom은 높은 공극률과 투수율을 갖고 있어, 여과시 0.5μm 보다도 적은 입자의 제거가 가능하며, 1920년대 부 터 많은 양의 액체, 특히 맥주에서 불순물을 걸러내는 데 사용되어 왔다. Celatom 여과 보조제는 일반적으로 기계적 여과과정에서 두 가지 다른 방식 즉, Precoating과 Bodyfeeding 단계로 나누어지며, 여액의 상태에 따라 사용조건이 달라진다. Precoating 단계에서는, Celatom을 Mixing Tank에서 여액과 혼합하여, 여과기 표면에 0.5~2 cm의 다공질체 또는 막이 생기도록 한다. 이렇게 하면, 여과기 표면에 불순물에 의하여 여과액이 통과하지 못하게 하는 층이 생기면서 구 멍을 막아버리는 일이 너무 일찍 생기는 것을 막아준다. Precoating은 여과기의 투수성을 유지시키고 또한 작은 부 스러기들을 붙잡아 두기 위한 것이다. 또한 여과 시작과 동시에 바로 깨끗한 액을 얻을수 있다. 여과가 끝나면 사전 피복물은 여과기로부터 쉽게 떼어 내어 제거할 수 있다. Precoating이 형성되 면, Celatom과 여액을 혼합하여 여과기를 통과시킨다. 액체를 여과 기에 주입 시키면, 같이 주입되는 Celatom 입자들은 사전 피복층에 더해지면서 위와 비 슷한 이유로 투수성을 유지시킨다. 이는 새로운 여과기 표면이 생기는 효과를 낸다. 여과가 진행되면서, 여과물이 공극을 막는 것을 피할 수는 없으며, 이 결 과 여과액은 더욱 맑게 걸러진다.여과 보조제의 필요 양은 여과기의 형태 및 Celatom의 규격에 따라 따르다. 첨가하는 여과 보조제의 부피는 보통 여과되 어야 하는 불순물 총량의 50-100% 정도 된다.  규조토 의 적용사례 여과 보조제 선택시 고려하여야 하는 사항은 원하는 청등도(정제 정도), 여과될 액체의 종류, 여과 속도, 그리고 불순물의 종류 등이다. Functional Filler(기능성 충전제용) 충전제용 Celatom은 낮은 밀도, 높은 흡수성, 화학적 안정성, 그리고 색 때문에 매우 다양한 곳에 첨가제로 사용된다. 첨가제로 사용되는 Celatom의 입자 크기는 1 내지 50 m 정도 된다. 주 이용분야는 페인트 산업, 플라스틱, 폴리에틸렌, 고무 및 실리콘 산업이다. Celatom은 화학적으로 안정하기 때문에 색소들의 역할을 방해하지 않는다. 또한 기름을 많이 함유하여 배합시 부하가 많이 걸 리는 고무 혼합물에 Celatom을 투입할 경우, 내부의 기름을 흡수하여 혼합시 간을 단축할 수 있다. 페인트 분야에서, Celatom은 또한 광택과 번쩍거림을 억제하는 용도로도 사용된다. Celatom의 공극률과 입자들 의 큰 표면적은 페인트가 좀 더 빨리 마르도록 하며, 벗겨짐을 방지한다. Celatom의 미세한 구조가 (페인트) 층 간 접착력을 높이는 역할도 한다. 흡수용 Celatom 입자들의 높은 공극 부피 때문에 자신의 무게의 2-3 배나 되는 액체를 흡수한다. 특히 농약 분야에서 는 액상 또는 고점도 원료를 이용해 Powder형태의 농약을 제조 시, Celatom은 원료물질을 흡수한 후 장시간 안 정적으로 분말 상태를 유지할 수 있어 충전제로 이용될 수 있는 좋은 특성을 가 지고 있으며, 농약원료를 Celatom에 흡수시켜 분말 상태로 생산공정에 투입 시 원료물질을 제품 전체에 균일하게 분산시키는 분산제 및 반제품의 공정간 이송 을 원활하게 도와주는 공정 보조제로 사용할 수도 있다. 또한 Celatom은 물리, 화학적으로 매우 안정적인 SiO₂를 주성분으로 하고 있 으며, 특유의 다공성으로 인해 자체 중량의 50%가 넘는 농약원료를 흡수하고도 Powder상태를 유지할 수 있어, 유기인산염 화합물과 같은 불안정한 화합물을 경시변화 없이 안정적으로 보관할 수 있다. 단열용 Celatom은 낮은 열 전도율, 높은 용융점, 낮은 열 팽창율, 고온에서의 낮은 수축률, 훌륭한 열충격 저항성, 그리 고 온도 증가에 따른 강도 향상의 성질을 갖는다. Celatom은 이와 같은 여러 가지 성질로 인해서 매우 뛰어난 단 열재 역할을 한다. 단열의 최대 온도는 보통 950℃ 내지 1000℃이다.  규조토의 Typical Physical & Chemical Properties 및 규격 Typical Physical Properties Structure Flux-Calcined DE Free Moisture(Max%H3O) 0.5 Speccific Gravity 0.5 Refractive Index 1.46 Chemical component SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 89% 4.1% 1.5% 0.6% 0.3% 0.2% Na2O P2O5 K2O MnO Cr2O3 Loss On Ignition 4.0% 0.02% 0.2% <0.01% <0.01% 0.1% 여과용 Celatom의 규격 Grade FW6 FW12 FW14 FW18 FW20 FW40 FW50 FW60 FW80 %+350 Mesh 6.9 7.2 7.7 10.0 11.0 21.0 22.8 24.7 46.0 Median Particle Diameter(Microns) 18.0 24.0 28.0 31.0 33.0 40.0 42.0 48.0 77.0 Permeability(darcy) 0.480 0.800 1.300 1.700 2.100 3.200 3.500 5.000 12.000 Density(Wet Bulk,g/l) 370 320 320 320 320 320 300 300 300 Density(Dry Bulk, g/l) 190 210 220 220 220 240 240 240 240 pH(10% Slurry) 9.0 9.5 9.5 9.5 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 Color Lt. Pink Lt. Pink White White White White White White White GE Brightness 68 78 84 84 84 85 85 85 85 Filler용 Celatom의 규격 Grade MW31 MW27 MW25 Cela-Brite %+325 Mesh 6.0 1.2 0.1 Trace Median Particle Diameter(Microns) 14 13 10 9 Hegman Fineness(Typical) 0 1 3 4 Color White White White White G.E Brightness 89 90 90 91 Oil Absorption 145 135 120 120 Density(Wet Bulk,g/l) 400 430 480 500 Density(Dry Bulk, g/l) 210 190 160 160 General Application Adhesives, Aerosol cleaners, Antiblocking agents in polyolefin film, Exterior and interior paints, Flat wall and semi-gloss paints, All of varnishes, Catalyst supports, Asphalt products and asphalt crack sealers, Traffic paints, stucco and plaster products, Household ceaners, Battery separators, Friction papers.