La cerámica avanzada, también conocida como cerámica técnica o de ingeniería, se refiere a materiales inorgánicos, no metálicos y cristalinos básicos de composición exhaustivamente controlada y fabricados con regulación detallada a partir de materias primas muy refinadas o caracterizadas que ofrecen atributos específicos y precisos, tales como corrosión superior, erosión y resistencia al desgaste, dureza, aislamiento térmico y eléctrico elevado, y resistencia a altas temperaturas.
Estos materiales están diseñados para utilizarse en ambientes adversos en una variedad de aplicaciones e industrias, entre ellas, electrónica (semiconductores), industrial, aeronáutica, automoción, dental/médica, filtración, ingeniería eléctrica, y más debido a sus propiedades superiores.
La cerámica avanzada se produce con polvos altamente refinados y purificados que deben dispersarse en medios específicos para que puedan ser procesados por las tecnologías tradicionales (secado por pulverización, colado en molde y en cinta, moldeado por inyección, extrusión) o más disruptivas, como la fabricación aditiva.
Los dispersantes se utilizan en formulaciones de cerámica avanzada para humedecer y dispersar los polvos finos en diferentes medios (como agua, solventes y ceras), y para el control reológico.
La dispersión y la estabilización de las partículas cerámicas en un medio líquido suele ser un problema, dado que la naturaleza de la superficie sólida de cerámica puede variar ampliamente de acuerdo con el tipo de sustancia. El buen secado y la buena estabilización, ya sea electrostática, estérica o electroestérica, solo se producirá cuando el dispersante polimérico se fije firmemente a una superficie de pigmentos y la cola polimérica tenga buena solubilidad en el medio solvente utilizado y una longitud de cadena suficiente (MW) para contrarrestar las fuerzas de atracción entre las partículas sólidas. Los dispersantes Lubrizol están diseñados para contener grupos de anclaje que se adsorben en la superficie de la partícula cerámica y están adheridos a una cadena polimérica diseñada para que sea compatible con el medio del lodo cerámico y perfeccionada para ofrecer una estabilidad de dispersión de lodo superior.
Los dispersantes pueden ayudar a disminuir la viscosidad de los lodos cerámicos y a obtener una distribución estrecha de tamaño de partículas al reducir la aglomeración. Más allá de esto, el proceso de elaboración de la cerámica avanzada es un proceso sumamente importante que requiere mucha mano de obra. La elección del dispersante puede afectar varios parámetros en el procesamiento de una pieza de cerámica, pero las propiedades clave producen pastas/lodos consistentes con baja viscosidad, flujo óptimo, y permiten la extracción de aire de la mezcla, por lo que reducen cualquier variación entre lotes y mejoran el flujo y el llenado en los moldes para reducir vacíos o defectos.
En el caso de procesos de extrusión o moldeado de cerámica, el dispersante recubrirá las partículas de cerámica individuales por completo para lograr propiedades de flujo óptimas durante la etapa de moldeado y para proporcionar un encogimiento reducido y consistente del cuerpo verde moldeado durante el calentamiento.
Cuando se utiliza agua como medio, el dispersante puede mantener la reología óptima del sistema de cerámica en el molde mientras se seca. Incluso mientras el agua se escurre por las paredes del molde, el dispersante puede evitar la sedimentación y permitir que las partículas de cerámica se muevan entre ellas para formar un cuerpo verde "húmedo" más denso. Por eso, al mejorar la densidad del cuerpo verde con hiperdispersantes se reducen los defectos y se evita el encogimiento de la pieza de cerámica durante la extracción (paso de quemado/desmolde) de los aditivos orgánicos y antes del último calentamiento para sintetizar las partículas restantes todas juntas y obtener la pieza de cerámica final. Por último, al reducir los defectos en la pieza final, se pueden minimizar los daños y el desperdicio.
Si bien la solidez del producto final que sale del horno es la propiedad por la que más se preocupa la mayoría de los fabricantes de cerámica; muchas de las fallas en los productos finales se deben a grietas/distorciones/defectos que ocurrieron en la etapa de formación del cuerpo verde.
Por lo tanto, la elección del dispersante también puede afectar el rendimiento de la pieza de cerámica final, y la solidez del cuerpo verde es un factor importante que controlar, en especial a medida que los fabricantes de cerámica intentan lograr tolerancias más altas en piezas de cerámica avanzada nuevas, independientemente de si son para piezas más grandes o se hicieron con la tecnología disruptiva nueva como la fabricación aditiva.
Lubrizol tiene vasta experiencia con dispersantes para sistemas de tinta y recubrimiento con base solvente y de agua, con una línea completa de productos que presentan una excelente compatibilidad con una amplia variedad de solventes, resinas y otros componentes de la formulación. Lubrizol comenzó a pensar en la idea de usar dispersantes en cerámica decorativa. Esta aplicación, mientras cambiaba de la impresión analógica tradicional al sistema de impresión digital, sentó una buena base para que Lubrizol utilizara dispersantes para fabricar mejores productos. Ahora aprovechamos la experiencia que obtuvimos con las partículas inorgánicas dispersantes en solventes y agua para pinturas, tintas, plásticos y cerámica decorativa para desarrollar dispersantes para su aplicación en el mercado de la cerámica avanzada.
Explore la cartera de hiperdispersantes Solsperse™ AC de Lubrizol para cerámica avanzada
Hace poco volvimos a este trabajo previo para validar la manera en que los dispersantes pueden aportar valor a la cerámica avanzada. En aquel momento, desarrollamos varios hiperdispersantes de alto rendimiento para satisfacer los distintos requisitos de varios procesos de fabricación que se implementan en el mercado de la cerámica avanzada, por ejemplo, moldeo con arcilla líquida, colada en cinta, gránulos de secado por atomización, extrusión, moldeado por inyección y prensado en seco.
Estos dispersantes se incluyen actualmente en una nueva línea de productos de hiperdispersantes Solsperse™ AC, una variedad de dispersantes poliméricos adaptados para las aplicaciones de cerámica más exigentes y a las formulaciones más complejas. El diseño de los hiperdispersantes Solpserse AC les permite tener una excelente absorción a las superficies de distintas partículas cerámicas, como el óxido de aluminio, el óxido de zirconio, el nitrito de silicona y el titanato de bario; y también presenta una buena compatibilidad con el medio solvente que se use, ya sea agua, solvente, monómeros UV o algún plástico. El uso de los hiperdispersantes Solsperse AC ayuda no solo a mejorar el rendimiento de los lodos y dispersiones, sino también a influir en la calidad de los productos finales y en los costos de fabricación totales.
La cerámica avanzada es un mercado en crecimiento, y los dispersantes son componentes clave al formular los lodos y las pastas cerámicas. Contáctenos para conocer más sobre nuestra gama de dispersantes que se pueden incorporar en las formulaciones de cerámica y cómo podemos colaborar en beneficio del procesamiento y el rendimeinto de sus piezas cerámicas finales.
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