Dans la fabrication de céramique, les liants sont des additifs mélangés à des poudres céramiques pour augmenter la résistance mécanique et la cohésion des céramiques crues précuites. La résistance accrue apportée par le liant dans un système céramique permet aux pièces céramiques de traverser le processus de production et d'atteindre l'étape de cuisson sans se briser ni se désagréger. Il existe de nombreuses variétés de liants céramiques, mais les plus adaptés présentent les caractéristiques suivantes.
Augmente la résistance mécanique des pièces en céramique formées
Ne colle pas la pâte céramique aux équipements de traitement
Cuisson à faible teneur en cendres lors de la cuisson
N'interfère pas avec l'émaillage
Types de liants céramiques
La plupart des liants céramiques appartiennent à l’une des deux catégories suivantes : inorganiques ou organiques.
Liants inorganiques
Les liants inorganiques sont des matériaux minéraux, souvent issus de la chimie des silicates, qui augmentent la résistance mécanique à des températures extrêmement élevées. Bien que les liants inorganiques comme le silicate de sodium et la bentonite soient relativement peu coûteux, ils nécessitent souvent un taux d'utilisation plus élevé que les liants organiques et peuvent parfois entraîner des problèmes de viscosité, responsables de défauts céramiques.
Liants organiques
Les liants organiques couvrent tous les matériaux polymères utilisés dans les céramiques qui ne sont pas d'origine minérale. Ce type de liant forme des liaisons hydrogène avec les particules de poudre céramique lors du séchage. Les liants organiques sont généralement plus coûteux que les liants inorganiques, mais peuvent être utilisés à un taux plus faible et offrent généralement des avantages supplémentaires pour le traitement de la céramique que les liants inorganiques n'offrent pas.
METHOCEL™ : Le liant céramique idéal
METHOCEL™ est une gamme de polymères de méthylcellulose et d'hydroxypropylméthylcellulose. Ces polymères constituent d'excellents liants organiques et auxiliaires de mise en œuvre pour la production de céramiques à parois minces ou de formes complexes. Ces polymères hydrosolubles se distinguent des autres liants organiques par la formation d'une structure gélifiée tridimensionnelle à température élevée, offrant ainsi une stabilité accrue aux céramiques crues pendant le séchage et les premières cuissons. Cette caractéristique, appelée gélification thermique, empêche également la migration du liant et réduit le risque de fissures et de cloques sous contrainte lors de la cuisson. Le graphique ci-dessous illustre l'augmentation de la résistance à l'état cru en fonction de la gélification thermique, mesurée à l'aide d'un rhéomètre à couple pour la viscosité d'un mélange céramique à base d'oxyde d'aluminium contenant du METHOCEL™ A4M.
L'effet de la gélification thermique sur la résistance à l'état vert
Comme illustré, lorsque les mélanges céramiques contenant METHOCEL™ sont maintenus au-dessus de la température de gélification thermique, le résultat est une forte augmentation de la résistance à l'état vert et de la cohésion.
Amélioration des procédés céramiques avec METHOCEL™
Comme illustré ci-dessus, METHOCEL™ améliore exceptionnellement la résistance mécanique des céramiques crues. Tout aussi impressionnant est la capacité de METHOCEL™ à simplifier les procédés de fabrication de la céramique et à en améliorer l'efficacité. La gélification thermique transforme également les mélanges céramiques, passant de propriétés adhésives à de meilleures propriétés cohésives à la température de gélification.
Ci-dessous, un mélange céramique contenant du METHOCEL™ a été observé dans un rhéomètre à couple en dessous et au-dessus du point de gélification thermique. En dessous de ce point, le mélange céramique adhère au rhéomètre. En revanche, au-dessus, il se sépare proprement des surfaces métalliques. Cette caractéristique est extrêmement précieuse pour l'extrusion, le moulage par injection et le coulage en bande de céramiques complexes.
Mélange de céramique dans un rhéomètre à couple
Outre ses avantages en termes de gélification thermique, METHOCEL™ augmente le pouvoir lubrifiant du mélange céramique. Les équipements de traitement de la céramique, tels que les moules et les matrices, sont sujets à l'usure due au frottement des particules de céramique. En augmentant le pouvoir lubrifiant, METHOCEL™ contribue à réduire l'usure des particules, augmentant ainsi la durée de vie des équipements et réduisant les coûts énergétiques liés au moulage, à la coulée et à l'extrusion des pièces en céramique. De plus, METHOCEL™ brûle proprement lors de la cuisson, garantissant l'absence de résidus susceptibles d'altérer l'intégrité structurelle ou la forme de la pièce en céramique.
Prévention de la migration du liant
De nombreux liants organiques migrent à la surface des céramiques en cours de séchage avec le liquide qui s'évapore. Ceci peut entraîner la formation d'une couche de liant à la surface de la céramique, inhibant le séchage. Lors de la cuisson, cette migration et la répartition inégale du liant qui en résulte peuvent entraîner des fissures de contrainte, des cloques et d'autres défauts de surface. Les liants METHOCEL™ restent fixés dans le réseau tridimensionnel formé lors de la gélification thermique et ne migrent pas à la surface. Par conséquent, les céramiques contenant du METHOCEL™ comme liant sont plus homogènes et beaucoup moins susceptibles de présenter des défauts de surface.
Variation de gélification des liants METHOCEL™
La température de gélification thermique, la fermeté du gel et la viscosité dynamique d'un mélange céramique contenant un additif METHOCEL™ varient selon le type et la concentration de METHOCEL™ dans le système. En particulier, la gélification thermique entraîne une augmentation significative de la viscosité apparente des mélanges céramiques à des concentrations et des températures variables selon le grade utilisé. Cela permet d'obtenir facilement le bon équilibre de propriétés pour chaque type de céramique fabriqué.
Outre les considérations ci-dessus, le choix du grade METHOCEL™ approprié pour une application céramique dépend de la formulation et des exigences de mise en œuvre des techniques de mise en œuvre. Les grades listés dans le tableau ci-dessous constituent des recommandations de base basées sur ces techniques et applications.
D'autres qualités et concentrations METHOCEL™ peuvent être recommandées selon vos besoins. Nos spécialistes METHOCEL™ se feront un plaisir de vous aider à trouver la qualité qui vous convient et de vous fournir un échantillon. Cliquez ci-dessous pour nous contacter.
