Bindmiddelen voor keramiek

Bij de productie van keramiek worden bindmiddelen gebruikt om de mechanische en cohesieve sterkte van voorgebakken, "groene" keramiek te verhogen.  De verhoogde sterkte van het bindmiddel in een keramisch systeem zorgt ervoor dat gevormde keramische onderdelen het productieproces kunnen doorstaan en de brandfase kunnen bereiken zonder te breken of uit elkaar te vallen.  Keramische bindmiddelen zijn er in vele variëteiten, maar om effectief te zijn moeten zij de volgende eigenschappen bezitten:
  • Verhoogt de mechanische sterkte van gevormde keramische onderdelen
  • Zorgt ervoor dat de keramische pasta niet aan de verwerkingsapparatuur blijft kleven
  • Brandt uit met een laag asgehalte bij het bakken
  • Verstoort het glazuren niet
 

Keramische Bindmiddel Soorten

Hoewel er tientallen verschillende bindmiddelen commercieel worden gebruikt voor keramiekproductie, vallen de meeste in een van de twee categorieën: Anorganische en Organische.

Anorganische Bindmiddelen
 

Bindmiddelen die in de anorganische categorie vallen, zijn materialen op minerale basis.  Dit soort bindmiddelen is vaak gebaseerd op silicaatchemie en zorgt voor een toename van de mechanische sterkte bij zeer hoge temperaturen.  Hoewel anorganische bindmiddelen zoals natriumsilicaat en bentoniet relatief goedkoop zijn, vereisen zij vaak een hogere gebruikshoeveelheid dan organische bindmiddelen, wat problemen met de viscositeit kan veroorzaken die tot keramische defecten leiden.

Organische bindmiddelen
 

Organische bindmiddelen omvatten alle polymere materialen die in keramiek worden gebruikt en die geen minerale basis hebben.  Dit type bindmiddel werkt door waterstofbruggen te vormen met keramische deeltjes tijdens het drogen.  Organische bindmiddelen zijn doorgaans duurder dan anorganische bindmiddelen, maar ze kunnen vaak in een lager tempo worden gebruikt en bieden een aantal extra voordelen voor de keramische verwerking die anorganische niet kunnen bieden.

METHOCEL™ - Het ideale keramische bindmiddel
 

METHOCEL™ is een lijn van methylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose polymeren die uitstekende organische bindmiddelen en verwerkingshulpmiddelen zijn voor de productie van hoogwaardige keramiek.  Deze in water oplosbare polymeren zijn uniek omdat, in tegenstelling tot andere organische bindmiddelen, METHOCEL™ oplossingen een driedimensionale gelstructuur vormen bij hoge temperaturen die extra stabiliteit biedt aan groene keramische lichamen tijdens het drogen en het vroege stadium van bakken.  Deze thermische gelering voorkomt ook bindmiddelmigratie en vermindert de kans op spanningsscheuren en blaren tijdens het bakken.

Het effect van thermische gelering op de groene sterkte

ChemPoint - Product ArticlesChemPoint - Product Articles
Wanneer keramische mixen met METHOCEL™ boven de thermische gelatietemperatuur worden gehouden, is het resultaat een sterke toename van de green strength en cohesie.  De bovenstaande grafiek illustreert deze toename in groene sterkte met behulp van een torque rheometer om de viscositeit te meten van een mengsel van aluminiumoxide keramiek dat METHOCEL™ A4M bevat.

Keramische processen verbeteren met METHOCEL™
 

Zoals hierboven aangetoond, is METHOCEL™ uitzonderlijk goed in het verbeteren van de mechanische sterkte van groene keramische lichamen.  Wellicht even indrukwekkend is hoe METHOCEL™ keramische productieprocessen kan vereenvoudigen en de efficiëntie verbeteren.  Dezelfde thermische geleringseigenschap die eerder werd besproken, verandert keramische mengsels van klevend in cohesief bij de geleringstemperatuur. Dit wordt gedemonstreerd in de onderstaande afbeeldingen.
 

Keramisch mengsel in een Torque Rheometer

    ChemPoint - Product ArticlesChemPoint - Product Articles
    ChemPoint - Product ArticlesChemPoint - Product Articles
Een keramisch mengsel met METHOCEL™ werd in een torsiereheometer geobserveerd onder het thermische gelatiepunt en boven het thermische gelatiepunt.  Zoals u kunt zien, kleeft het keramische mengsel boven het thermische gelatiepunt niet en komt het netjes los van metalen oppervlakken.  Dit is een ongelooflijk waardevolle eigenschap bij het extruderen en spuitgieten van ingewikkelde keramiek.

Voorkomen van bindmiddelmigratie
 

Veel organische bindmiddelen migreren naar het oppervlak van drogende keramische lichamen samen met de verdampende vloeistof.  Hierdoor kan zich aan het oppervlak een "huid" van bindmiddel vormen die het drogen belemmert.  Bij het bakken kan de ongelijke bindmiddelverdeling leiden tot spanningsscheuren, oppervlakteblaren en andere oppervlaktedefecten.  METHOCEL™ bindmiddelen blijven gefixeerd in het driedimensionale netwerk dat tijdens de thermische gelering wordt gevormd en migreren niet naar het oppervlak.  Keramische lichamen die METHOCEL™ als bindmiddel bevatten, zijn consistenter en vertonen veel minder snel oppervlaktedefecten.

Gelatievariatie van METHOCEL™ bindmiddelen
 

De thermische gelatietemperatuur, gelhardheid en de dynamische viscositeit van een keramisch mengsel dat METHOCEL™ bevat, varieert naargelang het type en de concentratie METHOCEL™ in het systeem.  Thermische gelering veroorzaakt een aanzienlijke verhoging van de schijnbare viscositeit van keramische mengsels bij verschillende concentratie en temperatuur, afhankelijk van de soort.  Dit maakt het gemakkelijk om de juiste balans van eigenschappen voor bepaalde keramische toepassingen te verkrijgen.
 
Grade Concentration Temperature (°C) Torque (meter-grams)
METHOCEL™ A4M (Wt.%) Start Peak Start Peak
2.5 41 47 470 850
5.0 32 40
1180 1980
METHOCEL™ F4M 2.5 48 55 390 540
5.0 43 52 800 1420
METHOCEL™ K15M 2.5 64 68 350 420
5.0 52 63 760 1360
METHOCEL™ K4M 2.5 78 82 50 150
5.0 60 72 620 850

Hoe kiest u het juiste METHOCEL™ product?

De keuze van de juiste METHOCEL™-kwaliteit voor een keramische toepassing hangt af van uw specifieke formulering en verwerkingsvereisten.  De kwaliteiten in de onderstaande tabel zijn aanbevelingen op basis van de toepassing.
    Toepassing
    Type
    Concentratie
    Level
    Voordelen
    Extrusie
    2.5 - 5.0%
    • Nauwkeurige regeling van viscositeit en reologie verhoogt de stabiliteit van mengsels
    • Smering vermindert de slijtage van extruders en matrijzen en zorgt voor gladdere oppervlakken
    • Verbeterde bevochtiging en binding van deeltjes voor hogere groene sterkte
    • Thermische gelering maakt extrusie van delicate, dunwandige vormen mogelijk
    Spuitgieten
    2.5 - 5.0%
    • Gleichmäßige und schnelle Formfullung
    • Glattere Oberflächen
    • Höhere Gründichte und bessere Grünfestigkeit
    Isostatisch Drukken
    1.0 - 3.0%
    • Strakkere, meer uniforme verpakking
    • Minder krimp tijdens het bakken
    • Minder wrijving op de matrijswand
    • Minder uitval
    Glazuren
    0.15 - 0.5%
    • Verbeterde viscositeits- en reologiecontrole
    Porselein Email
    1.0 - 3.0%
    • Stevigere hechting aan greenware
    • Gladdere afwerkingen
    • Verbeterde duurzaamheid
    • Brandt volledig uit in de oven
    Vuurvaste mortels
    2.0 - 5.0%
    • Verbeterde verwerkbaarheid en toepassingseigenschappen
    • Laag zoutgehalte
    Tape Casting
    0.25 - 0.75%
    • Verbeterde viscositeitscontrole
    • Remt uitharding in slippen
    • Verhoogde groene sterkte
    • Verminderde krimp bij het drogen
Afhankelijk van uw specifieke vereisten kunnen andere METHOCEL™ -kwaliteiten en -concentraties worden aanbevolen.  Onze METHOCEL™-specialisten staan voor u klaar en helpen u graag bij het vinden van de juiste kwaliteit en het verkrijgen van een proefmonster.

Ontvang een voorbeeld

TELEFOON +31 43.711.01.00

Loading...