Огляд основних типів органічних і неорганічних зв'язуючих, використовуваних в різних галузях керамічної промисловості.
Сполучні - це речовини, які покращують механічну міцність сирцю, з тим щоб він міг витримати подальші виробничі операції, вироблені до випалу, без руйнування. У багатьох випадках додавання сполучного в масу просто необхідно, так як без нього деякі виробничі процеси стають неможливими. Наприклад, в процесах пресування порошкових мас додавання сполучних звільняє формування від пластичності маси.
У традиційній кераміці використовують багато типів сполучних, в тому числі природні продукти, наприклад, целюлозу та глини, і синтетичні продукти, наприклад поліакрилати і полівініловий спирт.
Гарне сполучна для маси має володіти такими властивостями:
- У нього повинен бути мінімальний зольний залишок
- Воно повинно легко вигоряти при низьких температурах
- Воно не повинно бути абразивним
- Воно повинно покращувати механічну міцність маси
- Воно не повинно викликати прилипання маси до форми
- Воно повинно добре диспергувати в масі
- Воно не може бути токсичним
- Воно не повинно впливати на процес глазурування
- І воно повинно бути максимально дешевим.
неорганічні сполучні
У неорганічних сполучних є важливі властивості: вони дешеві і не схильні до атак мікроорганізмів. Інший великий плюс - вони ніколи не дають "чорну серцевину".
силікат натрію
Його основне застосування - разріджувач ливарних мас. Крім того, він поліпшує міцність висохлих виробів у разі пресування або екструзії. Поведінка силікату натрію змінюється з хімічним складом, але, в случасе прес-порошків для плитки, це найкраще рішення, якщо є схильність до утворення "чорної серцевини".
алюмосилікати магнію
Доступні продукти мають різний хімічний склад, оскільки отримують їх з природних надзвичайно пластичних мінералів, званих смоктати. Частинки смоктати небілі, мають колоїдні розміри. При додаванні цього сполучного до шлікером в кількості 0.5-5% механічна міцність зразків зростає пропорційно. Сполучні менш ефективні в порівнянні з іншими, але у них є важлива особливість: відсутній міграція при сушінні, так що проблем при глазурування стає менше.
Це дуже пластичний природний матеріал, мінералогічної складовою якого є монтморилоніт. Він використовується в концентрації 0.5-3.0%, однак він збільшує в'язкість шликера при помелі, тому його максимальна кількість визначається як властивостями матеріалу, так і прийнятним рівнем в'язкості. Він покращує міцність сирцю і висушеного сирцю і так само не мігрує при сушінні.
органічні сполучні
Часто органічні зв'язуючі є полімери з більш-менш довгим ланцюгом, в якій є полярні групи. Більшість органічних сполучних розчинно у воді і поводиться як поверхнево-активна речовина, покращуючи контакт між рідкої і твердої фазою. Короткі полімери адсорбуються на поверхні частинок, під час сушіння вода видаляється, і на поверхні частинок формуються тривимірні структури з водневим зв'язком. Освіта хімічних зв'язків дає великий внесок в зміцнення тривимірної структури, і міцність збільшується пропорційно вмісту зв'язуючого. Сполучні з довгим ланцюгом мають меншу розчинність в воді, але можуть утворювати емульсії. Під час сушіння вони не адсорбуються на поверхні частинок, але теж здатні утворювати тривимірні структури з водневим зв'язком.
Органічні сполучні часто схильні до розкладання бактеріями і виникає необхідність додавання антибактеріальних засобів. Крім мас, органічні зв'язуючі використовують в глазурі і Ангоба для поліпшення адгезії до поверхні кераміки, запобігання седиментації і поліпшення реологічних характеристик.
Найбільш поширені сполучні:
Полівінілхлорид (ПВС)
Зазвичай використовують для глазурі, в процесі глазурування, перед проведенням шелкографические друку - водний розчин ПВС напилюють на поверхню глазурі, яку передбачається декорувати. Це сильне ПАР, єднальна здатність тісно пов'язана зі смачивающей здатністю. ПВС з низькою молекулярною масою володіють меншою в'язкістю і мінімально впливають на в'язкість глазурі або шлікера. ПВС стабільний, що не ферментує. Часто товарною формою ПВС є його водний розчин.
Крохмалі - порошкові матеріали з групи вуглеводів, що утворюють колоїдні суспензії у воді і мають сильні сполучні властивості. Деякі модифіковані крохмалі поставляються в рідкому вигляді.
Часто крохмалі не розчиняються повністю у воді через велику молекулярного ваги, і ця обставина перешкоджає міграції в процесі сушіння. Можливо змішування крохмалю і сухих керамічних порошків, після чого суміш можна улажніть, відформувати і висушити. Крохмалі дуже швидко руйнуються ферментами. Хімічні похідні крохмалю мають властивості, близькі до ефірів целюлози, але і вони нестійкі до дії бактерій.
Карбоксиметилцелюлоза (КМЦ)
КМЦ - жовтувато-білий розчинний у воді порошок Може мігрувати при сушінні, тому його розподіл в тілі виробу буде неоднорідним. Існують різні види КМЦ з різною молекулярною вагою. КМЦ-продукти із середнім і високим молекулярною вагою є більш сильними сполучними, але вони збільшують в'язкість шликеров і тому не можуть бути використані понад деяких концентрацій, так що їх зміцнюючі дію реалізується не повністю. КМЦ покращує пластичність і механічні характеристики сухого вироби, повністю вигорає при випалюванні, але відносно дорого коштує.
Це жовтуватий порошок, який отримують при обробці крохмалю невеликими кількостями кислоти. Декстрин - сильне сполучна, іноді його застосовують для гранулювання глазурі сухого нанесення і як глазурного клею, поліпшує зчеплення з керамічної підкладкою. Декстрин теж покращує пластичність глинистої маси.
воскові емульсії
Воскові емульсії поводяться як мастила в сирці і як сполучна в сухому виробі. Найбільш широко їх використовую при виробництві технічної Глиноземисті кераміки.
Поліетиленгліколі (ПЕГ)
ПЕГ з низькою молекулярною ваго використовують в якості пластифікатора і мастила. Високомолекулярні ПЕГ схожі на консистентні мастила, їх використовують як сполучна і пластифікатор при пресуванні. Вони розчиняються у воді і тому часто застосовуються для приготування друкарських фарб.
Лігносульфонати
метилцелюлоза
Похідне целюлози, що отримується з целюлози обробкою під тиском метіленхлорідом в присутності лугів. Склад варіюється в залежності від довжини ланцюга. Це неіоногенний полімер, що розчиняється у воді при низьких температурах. Метилцелюлоза стійка до дії мікроорганізмів, але має тенденцію до утворення піни. Залежно від довжини ланцюга, розчини метіллцеллюлози мають різну в'язкість. крім того, вона проявляє розріджують властивості. Метилцелюлозу часто використовують як тимчасову зв'язку в виробництві вогнетривів та іншої технічної кераміки, так як вона одночасно є мастилом, зволожувачем і пластифікатором. Гідроксиетилцелюлоза - схожий матеріал, але з меншим піноутворенням.
Суміш парафінів і карнаубского воску широко використовується як сполучна при виробництві спеціальних виробів при холодному ізостатичному або звичайному пресуванні. Склад суміші визначається завданнями точності розмірів і формою крайок. Ці суміші виробляються і у вигляді емульсій для деяких спеціальних завдань, які виконують функції сполучної, пластифікатора і мастила.
Поліакрилати
Натрієва і амонієва солі поліакрилової кислоти розчинні у воді, вони в основному використовуються як сильні разжижители. Вони можуть виступати і в ролі сполучних, однак їх вартість різко обмежує застосування в цій якості. Ефіри поліакрилатів нерозчинні в воді, але мають схожі властивості.