Liants céramiques

Dans la fabrication de la céramique, les liants sont utilisés pour augmenter la résistance mécanique et la cohésion de la céramique "verte" précuite.  La résistance accrue apportée par le liant dans un système céramique permet aux pièces céramiques formées de traverser le processus de production et d'atteindre la phase de cuisson sans se briser ou se désagréger.  Les liants céramiques existent en de nombreuses variétés, mais pour être efficaces, ils doivent présenter les caractéristiques suivantes
  • Augmenter la résistance mécanique des pièces céramiques formées.
  • Ne pas faire coller la pâte céramique à l'équipement de traitement
  • Des feux à faible teneur en cendres pendant la cuisson
  • N'interfère pas avec le vitrage


Types de liants céramiques
 

Bien qu'il existe des dizaines de liants différents utilisés commercialement pour la production de céramique, la plupart d'entre eux appartiennent à l'une des deux catégories suivantes : inorganiques et organiques.

Liants inorganiques
 

Les liants qui entrent dans la catégorie inorganique sont des matériaux à base de minéraux.  Ces types de liants sont souvent basés sur la chimie des silicates et offrent une résistance mécanique accrue à des températures incroyablement élevées.  Bien que les liants inorganiques, tels que le silicate de sodium et la bentonite, soient relativement peu coûteux, ils ont tendance à nécessiter un taux d'utilisation plus élevé que les liants organiques, ce qui peut conduire à des problèmes de viscosité entraînant des défauts de la céramique.


Liants organiques
 

Les liants organiques couvrent tous les matériaux à base de polymères utilisés dans les céramiques qui ne sont pas à base de minéraux.  Ce type de liant agit en formant des liaisons hydrogène avec les particules de céramique pendant le séchage.  Les liants organiques sont généralement plus coûteux que les liants inorganiques, mais ils peuvent souvent être utilisés à un taux inférieur et offrent certains avantages supplémentaires au traitement de la céramique que les liants inorganiques ne peuvent pas offrir.


METHOCEL™ - Le liant idéal pour les céramiques
 

METHOCEL™ est une gamme de polymères de méthylcellulose et d'hydroxypropylméthylcellulose qui sont d'excellents liants organiques et auxiliaires de traitement pour la production de céramiques de haute performance.  Ces polymères hydrosolubles sont uniques en ce sens que, contrairement à d'autres liants organiques, les solutions METHOCEL™ forment une structure de gel tridimensionnelle à des températures élevées qui apporte une stabilité supplémentaire aux pâtes céramiques vertes pendant le séchage et la cuisson aux premiers stades.  Cette caractéristique de gélification thermique empêche également la migration du liant et réduit la possibilité de fissures de contrainte et de cloquage pendant la cuisson.
 

L'effet de la gélification thermique sur la résistance à vert

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Lorsque les mélanges céramiques contenant METHOCEL™ sont maintenus au-dessus de la température de gélification thermique, il en résulte une forte augmentation de la résistance à vert et de la cohésion.  Le graphique ci-dessus illustre cette augmentation de la résistance à vert en utilisant un rhéomètre de couple pour mesurer la viscosité d'un mélange céramique d'oxyde d'aluminium contenant METHOCEL™ A4M.

 

Améliorer les procédés céramiques avec METHOCEL™
 

Comme indiqué ci-dessus, METHOCEL™ est exceptionnel pour améliorer la résistance mécanique des corps en céramique verte.  La façon dont METHOCEL™ peut simplifier les processus de fabrication des céramiques et améliorer l'efficacité est peut-être tout aussi impressionnante.  La même caractéristique de gélification thermique discutée ci-dessus fait passer les mélanges céramiques d'adhésifs à cohésifs à la température de gélification. Ceci est démontré dans les images ci-dessous.
Mélange de céramiques dans un rhéomètre à couple

 

Mélange de céramiques dans un rhéomètre à couple

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Un mélange céramique contenant METHOCEL™ a été observé dans un rhéomètre à couple en dessous du point de gélification thermique et au-dessus du point de gélification thermique.  Comme on peut le voir, au-dessus du point de gel thermique, le mélange céramique ne colle pas et se sépare proprement des surfaces métalliques.  Il s'agit d'une caractéristique extrêmement précieuse pour l'extrusion et le moulage par injection de céramiques complexes.
 

Prévention de la migration des liants
 

De nombreux liants organiques migrent à la surface des pâtes céramiques qui sèchent en même temps que le liquide qui s'évapore.  Cela peut entraîner la formation d'une "peau" de liant à la surface, qui empêchera le séchage.  Pendant la cuisson, une répartition inégale du liant peut entraîner des fissures de tension, des cloques de surface et d'autres défauts de surface.  Les liants METHOCEL™ restent fixés dans le réseau tridimensionnel formé pendant la gélification thermique et ne migrent pas vers la surface.  Les pâtes céramiques contenant METHOCEL™ comme liant sont plus consistantes et sont beaucoup moins susceptibles de présenter des défauts de surface.
 

Variation de gélification des liants METHOCEL™


La température de la gélification thermique, la force du gel et la viscosité dynamique d'un mélange céramique contenant du METHOCEL™ varient en fonction du type et de la concentration de METHOCEL™ dans le système. La gélification thermique provoque une augmentation significative de la viscosité apparente des mélanges céramiques à différentes concentrations et températures selon la variété. Cela permet d'obtenir facilement le bon équilibre de propriétés pour certaines applications céramiques.

 
Variété Concentration Température (°C) Couple (meter-gramm)
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

Comment choisir le bon produit METHOCEL™

La sélection du grade METHOCEL ™ approprié pour une application céramique dépendra de vos exigences spécifiques de formulation et de traitement. Les notes répertoriées dans le tableau suivant sont des recommandations de départ liées à l'application.
    Utilisation
    Notes
    Niveau d'utilisation
    Prestations de service
    Extrusion
    2.5 - 5.0%
    • Un contrôle précis de la viscosité et de la rhéologie augmente la stabilité des mélanges
    • Le pouvoir lubrifiant réduit l'usure de l'extrudeuse et de la buse - favorise des surfaces plus lisses
    • Mouillage et liaison améliorés des particules pour une résistance verte plus élevée
    • La gélification thermique permet l'extrusion de formes délicates à parois minces
    Moulage par injection
    2.5 - 5.0%
    • Remplissage uniforme et rapide du moule
    • Surfaces plus lisses
    • Densité verte plus élevée et meilleure résistance verte
    Pressage isostatique
    1.0 - 3.0%
    • Emballage plus serré et plus uniforme
    • Moins de retrait lors de la cuisson
    • Réduit le frottement de la paroi du moule
    • Moins de rebut
    Glaçures
     
    0.15 - 0.5%
    • Contrôle amélioré de la viscosité et de la rhéologie
    Porcelaine Émaillée
    1.0 - 3.0%
    • Lien plus étroit avec le greenware
    • Surfaces plus lisses
    • Durabilité améliorée
    • brûle complètement au four
    Mortiers Réfractaires
    2.0 - 5.0%
    • Meilleure aptitude au traitement et propriétés d'application
    • Faible résidu de sel
    Coulée de bande
    0.25 - 0.75%
    • Contrôle amélioré de la viscosité
    • Empêche de s'asseoir dans la culotte
    • Augmentation de la force verte
    • Rétrécissement réduit au séchage
En fonction de vos besoins spécifiques, d'autres qualités et concentrations de METHOCEL™ peuvent être recommandées. Nos spécialistes METHOCEL ™ sont prêts et heureux de vous aider à trouver la bonne variété et de vous obtenir un échantillon.

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