Cerâmicas avançadas, também conhecidas como cerâmicas de engenharia ou técnicas, diferem das cerâmicas tradicionais porque são projetadas para resistir a ambientes agressivos. Essas cerâmicas especializadas são usadas em uma variedade de aplicações devido à sua resistência superior à corrosão, erosão e desgaste; isolamento elétrico e térmico em altas temperaturas e alta resistência ao calor.
Cerâmicas avançadas são usadas em muitas indústrias, como eletrônica (semicondutores), industrial, aeronáutica, automotiva, odontológica/médica, filtragem, engenharia elétrica e muito mais, para superar uma variedade de desafios. Muitas delas estão realmente sendo conduzidoa pela sociedade de 'big data' à medida que se expande e começa a se mover para a internet das coisas, ou seja, inteligência artificial (IA), dispositivos inteligentes, redes e casas inteligentes e, eventualmente, a cidade inteligente etc. A questão é que a indústria cerâmica está encontrando dificuldades para acompanhar a velocidade das mudanças e os requisitos de tolerâncias mais altas de seus produtos cerâmicos. Por exemplo, a indústria aeroespacial requer cerâmica com maior estabilidade térmica, pois começam a pensar em trocar as lâminas de turbinas metálicas por cerâmica; a eletrônica está vendo um crescimento massivo na inovação e eficiência de semicondutores à medida que procuram melhorar a estabilidade térmica, mecânica e também elétrica, é claro que isto tem sido realmente impulsionado pelo crescimento da memória e dos dispositivos e visores (LCD e OLED) à medida que estes dispositivos se tornam maiores, flexíveis e mais finos.
Os atuais grandes impulsionadores dos fabricantes de cerâmica avançada estão aumentando a velocidade e reduzindo custos para fornecer um processo mais eficiente. No entanto, é a jornada para tolerâncias mais altas e resíduos reduzidos que é o fator mais importante e provavelmente um dos seus principais objetivos. Isso está relacionado à obtenção de propriedades mais uniformes ao tentar minimizar rachaduras ou poros dentro do corpo verde da cerâmica à medida que ela é formada no molde antes de finalmente secar em um forno. Essas questões poderiam ser afetadas usando aditivos, ligantes e espessantes de maneira positiva; portanto a maioria dos fabricantes de cerâmica estão procurando ativamente por novos processos/materiais para ajudar a fabricar a cerâmica avançada de maior tolerância.
Em alto nível, os dispersantes são usados em formulações de cerâmica para umedecer e dispersar pós finos em meios (como água) e para controle de reologia. Os dispersantes podem ajudar a diminuir a viscosidade e ajudar a obter uma distribuição de tamanho de partícula estreita, reduzindo a aglomeração.
A Lubrizol tem ampla experiência com dispersantes tanto para sistemas de tinta e revestimento à base de água quanto de solventes , com uma linha completa de produtos que oferece excelente compatibilidade com uma ampla gama de solventes, resinas e outros componentes de formulação. Estamos agora usando a experiência adquirida na dispersão de partículas inorgânicas em solventes e água para tintas, plásticos e tintas para desenvolver dispersantes para aplicação no mercado de cerâmica avançada.
Há vários anos, a Lubrizol começou a investigar o uso de dispersantes em cerâmicas decorativas. Embora esta aplicação esteja mudando da impressão analógica tradicional para um sistema de impressão digital, isso criou um bom potencial para o uso de dispersantes Lubrizol com o propósito de criar melhores produtos. Mais recentemente, nos baseamos nesse trabalho inicial para validar como os dispersantes de alta qualidade podem agregar valor ao setor de cerâmica avançada. Os hiperdispersantes foram projetados para ter excelente adsorção às superfícies de diferentes partículas de cerâmica, como óxido de alumínio, óxido de zircônio, nitreto de silício e titanato de bário, e também ter boa compatibilidade com o meio solvente usado, seja água, solvente ou plástico.
Foco voltado para o processo
Atualmente, a Lubrizol identificou oportunidades e o entendimento das necessidades do mercado, o que nos levou a focar no processo e teste de dispersantes na fabricação de cerâmica. Nesse período, desenvolvemos vários hiperdispersantes de alto desempenho para atender a diferentes requisitos de vários processos de fabricação empregados no mercado de cerâmica avançada, como fundição por deslizamento, fundição de fita, grânulos de secagem por pulverização, extrusão, molde por injeção e prensa a seco. Descobrimos que, além do uso final, o processo de fabricação da cerâmica é de extrema importância e um processo de trabalho intensivo. A escolha do dispersante pode afetar vários parâmetros no processamento de uma peça de cerâmica, mas as propriedades principais são produzir pastas/massas consistentes com baixa viscosidade e permitir a desaeração da pasta, reduzindo assim quaisquer variações de lote e melhorando o fluxo e o enchimento nos moldes para reduzir lacunas ou defeitos.
No caso em que a água é usada como meio, o hiperdispersante pode manter a reologia ideal do sistema cerâmico no molde à medida que ele seca. Mesmo quando a água é drenada pelas paredes do molde, o hiperdispersante pode impedir a sedimentação e permitir que as partículas de cerâmica se movam umas sobre as outras para formar um corpo verde "úmido" mais denso. Desse modo, melhorar a densidade do corpo verde com hiperdispersantes leva a menos defeitos e reduz o encolhimento da peça cerâmica durante a remoção (etapa de queima/desvinculação) dos aditivos orgânicos e antes da queima final para sinterizar as partículas restantes juntas visando formar a peça cerâmica final. Essencialmente, ao reduzir os defeitos na peça final, as quebras e os desperdícios podem ser minimizados.
Embora a resistência do produto final do forno seja a maior preocupação dos produtores de cerâmica, muitas falhas no produto final resultam de rachaduras/distorção/defeitos na etapa do corpo verde. Portanto, a escolha do dispersante também pode afetar o desempenho da peça de cerâmica final e a resistência do corpo verde é um fator importante a ser controlado, especialmente porque os fabricantes de cerâmica tentam atender a tolerâncias mais altas em novas peças de cerâmica avançada, sejam elas para peças maiores ou feitas pela nova tecnologia disruptiva, como a impressão 3D.
A cerâmica avançada é um mercado crescente e os dispersantes são componentes essenciais na formulação de pastas e massas cerâmicas. Fale conosco para saber mais sobre a variedade de dispersantes que podem ser incorporados em formulações cerâmicas e como podemos colaborar para beneficiar o processamento e o desempenho das suas peças cerâmicas finais.
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