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
• No permita que la pasta cerámica se adhiera al equipo de procesamiento.
• Se quema con bajo contenido de cenizas al encenderse.
• No interfiera con el acristalamiento.

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 increíblemente 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 los cuerpos cerámicos 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

In addition to the thermal gelation benefits, METHOCEL™ increases the lubricity of the ceramic mix. Ceramic processing equipment, such as molds and dies, are susceptible to wear due to the friction that ceramic particles impart. By increasing lubricity, METHOCEL™ helps reduce particle wear to increase the service life of equipment and reduce energy costs associated with molding, casting, and extruding ceramic parts. Furthermore, METHOCEL™ burns out cleanly during firing, ensuring no residue is left that may impact the structural integrity or shape of the ceramic part.

Preventing Binder Migration

Many organic binders will migrate to the surface of drying ceramic bodies along with the evaporating liquid. This can cause a layer of binder to form at the ceramic surface, inhibiting drying. Upon firing, the migration and resultant uneven binder distribution can lead to stress cracks, surface blisters, and other surface defects. METHOCEL™ binders remain fixed in the three-dimensional network formed during thermal gelation and will not migrate to the surface. Therefore, ceramic bodies containing METHOCEL™ as a binder are more consistent and far less likely to show surface defects.

Gelation Variation of METHOCEL™ Binders

The thermal gelation temperature, gel firmness, and dynamic viscosity of a ceramic mix containing a METHOCEL™ additive vary based on the type and concentration of METHOCEL™ in the system. In particular, thermal gelation causes a significant increase in the apparent viscosity of ceramic mixes at varying concentrations and temperatures based on the grade used. This makes it easy to obtain the right balance of properties for each type of ceramic being manufactured.
 

Grade	Concentration (wt %)	Temperature (°C)		Torque (meter-grams)
METHOCEL™ A4M		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

How to Choose the Right METHOCEL™ Product

Apart from the considerations above, selecting the appropriate METHOCEL™ grade for a ceramic application depends on the formulation and processing requirements of processing techniques. The grades listed in the table below are starting point recommendations based on these techniques and applications.

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.