Seminario web sobre METHOCEL™ para cerámica extruida
Aglutinantes cerámicos
En la fabricación de cerámica, los aglutinantes son aditivos que se mezclan con polvos cerámicos para aumentar la resistencia mecánica y cohesiva de la cerámica verde precocida. La mayor resistencia que proporciona el aglutinante en un sistema cerámico permite que las piezas cerámicas pasen por el proceso de producción y lleguen a la etapa de cocción sin romperse ni desintegrarse. Existen diversas variedades de aglutinantes cerámicos, pero los ideales cumplen las siguientes características.
Aumentar la resistencia mecánica de las piezas cerámicas conformadas.
Evitar que la pasta cerámica se adhiera al equipo de procesamiento.
Quemar con bajo contenido de cenizas durante la cocción.
No interferir con el esmaltado.
Tipos de aglutinantes cerámicos
La mayoría de los aglutinantes cerámicos entran en una de dos categorías: inorgánicos u orgánicos.
Aglutinantes inorgánicos
Los aglutinantes inorgánicos son materiales minerales, a menudo basados en la química del silicato, que aumentan la resistencia mecánica a temperaturas extremadamente altas. Si bien los aglutinantes inorgánicos, como el silicato de sodio y la bentonita, son relativamente económicos, suelen requerir un mayor uso que los aglutinantes orgánicos y, en ocasiones, causan problemas de viscosidad que provocan defectos cerámicos.
Aglutinantes orgánicos
Los aglutinantes orgánicos abarcan todos los materiales poliméricos utilizados en cerámica que no son de base mineral. Este tipo de aglutinante forma enlaces de hidrógeno con partículas individuales de polvo cerámico durante el secado. Los aglutinantes orgánicos suelen ser más caros que los inorgánicos, pero su uso es más económico y suelen ofrecer ventajas adicionales al procesamiento cerámico que los inorgánicos no ofrecen.
METHOCEL™: El aglutinante cerámico ideal
METHOCEL™ es una línea de polímeros de metilcelulosa e hidroxipropilmetilcelulosa que son excelentes aglutinantes orgánicos y aditivos auxiliares de procesamiento para la producción de cerámicas de paredes delgadas o de formas complejas. Estos polímeros solubles en agua se distinguen de otros aglutinantes orgánicos por formar una estructura de gel tridimensional a temperaturas elevadas, lo que proporciona mayor estabilidad a las pastas cerámicas en verde durante el secado y la cocción inicial. Esta característica, conocida como gelificación térmica, previene la migración del aglutinante y reduce la posibilidad de grietas por tensión y ampollas durante la cocción. El gráfico a continuación ilustra el aumento de la resistencia en verde en función de la gelificación térmica, utilizando un reómetro de torque para medir la viscosidad de una mezcla cerámica de óxido de aluminio que contiene METHOCEL™ A4M.
El efecto de la gelificación térmica en la resistencia en verde
Como se muestra, cuando las mezclas cerámicas que contienen METHOCEL™ se mantienen por encima de la temperatura de gelificación térmica, el resultado es un aumento marcado en la resistencia en verde y la cohesión.
Mejorando los procesos cerámicos con METHOCEL™
Como se muestra arriba, METHOCEL™ es excepcional para mejorar la resistencia mecánica de las pastas cerámicas verdes. Igualmente impresionante es cómo METHOCEL™ puede simplificar los procesos de fabricación de cerámica y mejorar su eficiencia. La gelificación térmica también transforma las mezclas cerámicas, pasando de tener propiedades adhesivas a tener mejores propiedades cohesivas a la temperatura de gelificación.
A continuación, se observó una mezcla cerámica con METHOCEL™ en un reómetro de torque, tanto por debajo como por encima del punto de gelificación térmica. Por debajo del punto de gelificación térmica, la mezcla cerámica se adhiere al reómetro. Sin embargo, por encima del punto de gelificación térmica, la mezcla cerámica se separa limpiamente de las superficies metálicas. Esta es una característica sumamente valiosa en la extrusión, el moldeo por inyección y la colada en cinta de cerámicas complejas.
Mezcla de cerámica en un reómetro de par
Además de los beneficios de la gelificación térmica, METHOCEL™ aumenta la lubricidad de la mezcla cerámica. Los equipos de procesamiento cerámico, como moldes y matrices, son susceptibles al desgaste debido a la fricción que imparten las partículas cerámicas. Al aumentar la lubricidad, METHOCEL™ ayuda a reducir el desgaste de las partículas, prolongando así la vida útil del equipo y reduciendo los costos energéticos asociados con el moldeo, la fundición y la extrusión de piezas cerámicas. Además, METHOCEL™ se quema limpiamente durante la cocción, garantizando que no queden residuos que puedan afectar la integridad estructural ni la forma de la pieza cerámica.
Preventing Binder Migration
Muchos aglutinantes orgánicos migran a la superficie de las piezas cerámicas en proceso de secado junto con el líquido en evaporación. Esto puede provocar la formación de una capa de aglutinante en la superficie cerámica, lo que inhibe el secado. Tras la cocción, la migración y la consiguiente distribución desigual del aglutinante pueden provocar grietas por tensión, ampollas superficiales y otros defectos superficiales. Los aglutinantes METHOCEL™ permanecen fijados en la red tridimensional formada durante la gelificación térmica y no migran a la superficie. Por lo tanto, las piezas cerámicas que contienen METHOCEL™ como aglutinante son más consistentes y mucho menos propensas a presentar defectos superficiales.
Variación de la gelificación de los aglutinantes METHOCEL™
La temperatura de gelificación térmica, la firmeza del gel y la viscosidad dinámica de una mezcla cerámica que contiene un aditivo METHOCEL™ varían según el tipo y la concentración de METHOCEL™ en el sistema. En particular, la gelificación térmica provoca un aumento significativo de la viscosidad aparente de las mezclas cerámicas a diferentes concentraciones y temperaturas según el grado utilizado. Esto facilita la obtención del equilibrio adecuado de propiedades para cada tipo de cerámica fabricada.
Además de las consideraciones anteriores, la selección del grado de METHOCEL™ adecuado para una aplicación cerámica depende de la formulación y los requisitos de procesamiento de las técnicas. Los grados que se muestran en la tabla a continuación son recomendaciones iniciales basadas en estas técnicas y aplicaciones.
Se podrían recomendar otros grados y concentraciones de METHOCEL™ según sus necesidades. Nuestros especialistas en METHOCEL™ estarán encantados de ayudarle a encontrar el grado adecuado y a obtener una muestra. Haga clic a continuación para contactarnos.
