نقش بایندر و پلاستی سایزر در شکل دادن سرامیک ها

تعداد بازدید: 1956
چهارشنبه 03 دي 1393

نقش بایندر در شکل دادن سرامیک ها

نقش بایندر در شکل دادن سرامیک ها (Binder Role in Ceramic Forming) که معمولا پلیمرهایی با زنجیره های طولانی هستند، تامین استحکام بدنه خام با تشکیل و ایجاد اتصال میان ذرات است. در برخی از روش های شکل دادن مانند روش قالب گیری تزریقی (Injection molding) این مواد پلاستیسیته لازم را برای تغذیه مواد جهت کمک به فرآیند شکل دهی فراهم می کنند. بخش وسیعی از ترکیبات آلی می توانند به عنوان بایندر مورد استفاده قرار گیرند. برخی از این ترکیبات در آب و برخی دیگر در مایعات آلی حل می شوند. فرمول برخی از منومرهایی که به صورت مصنوعی ساخته می شونددر شکل زیر نمایش داده شده است. که شامل وینیل ها و آکریلیک ها و اتیلن اکسیدها (گلیکول ها) می شوند. وینیل ها یک زنجیره خطی دارند که از طریق اتم های C به گروه مجاور متصل می شوند. ساختار آکریلیک ها هم به صورت مشابه است اما ممکن است 1 تا 2 گروه مجاور هم به اتمهای C متصل شوند.

مشتقات سلولزی بایندرهای طبیعی هستند. مولکول های پلیمری آن ها از یک منومر حلقوی که ساختار تغییر یافته α- گلوکز را دارد تشکیل شده است 7.7. تغییرات پلیمر به شکل تغییر در گروه های جانبی R ایجاد می شود. جانشینی ابتدا در سایت C-5 ، سپس c-2 و در نهایت در C-3 انجام می شود.

ساختار تغییر یافته آلفا گلوکز

فرمول گروه های R در یکی از مشتقات سلولزی معمول در شکل زیر آمده است.

انتخاب بایندر برای یک فرآیند شکل دهی شامل ملاحظات زیادی می شود:

1- ویژگی های بایندر در هنگام سوختن

2- وزن مولکولی

3- دمای انتقال به شیشه

4- تطبیق با دیسپرسانت

5- اثر بر ویسکوزیته حلال

6- حلالیت در حلال

7- هزینه

بایندر مانند سایر افزودنی ها برای کمک به شکل دادن بدنه خام استفاده می شود و معمولا پیش از زینترینگ به طور کامل از بدنه خارج می شود. به علت این که غلظت بایندر به شکل قابل ملاحظه ای بیشتر از سایر افزودنی هاست ویژگی آنها در حین سوختن بسیار مهم است.

به طور کلی وزن مولکولی بالا استحکام بایندر را افزایش می دهد. دمای انتقال به شیشه پلیمر Tg (دمایی که در آن پلیمر از حالت لاستیکی به شیشه ای تبدیل می شود.) نباید بالاتر از دمای اتاق باشد زیرا باید اجازه شکل دهی به بدنه خام را بدهد. کاهش Tg اساسا به معنی کاهش مقاومت به حرکت زنجیره های پلیمری است و این شرایط می تواند توسط استفاده از پلیمرهایی با زنجیرهای جانبی انعطاف پذیرتر، با قطبیت کمتر و با وزن مولکولی پایین تر بدست آید. اگر چه معروف ترین راه برای کاهش پیوند بین مولکولی بین زنجیره ها، استفاده از پلاستی سایزر است. اگر از دیسپرسانت در فرآیند شکل دهی استفاده شود، بنابراین بایندر باید با پلاستی سایزر سازگار باشد. در کل بایندر نباید منجر به جا به جایی دیسپرسانت از سطح ذرات شود. برای اکسیدها این معمولا به این معناست که یک بایندر باید قطبیت کمتری نسبت به دیسپرسانت داشته باشد.

 

فرمول گروه های جانبی در مشتقات سلولزی

اثر بایندر بر رئولوژی حلال یک مسئله بسیار مهم است. چسب های آلی ویسکوزیته را افزایش می دهند و خواص جریان یابی مایع تغییر می کند. در برخی از موارد ممکن است که مایع به ژل تبدیل شود. در روش های ریخته گری (مانند ریخته گری نواری) افزایش غلظت چسب نباید منجر به افزایش سریع ویسکوزیته سیستم شود زیرا این موضوع میزان پودر را برای ویسکوزیته مناسب کاهش می دهد. از طرف دیگر، افزایش ناگهانی در ویسکوزیته معمولا در اکستروژن مد نظر است تا استحکام خام بالا با مقدار کم چسب به دست آید. چسب ها معمولا به دسته های با ویسکوزیته کم، متوسط و بالا بر اساس اثری که در ویسکوزیته محلول دارند تقسیم بندی می شوند. نمودار زیر توسط Onoda پیشنهاد شده است و دسته بندی بایندرهای متفاوت محلول در آب، بر اساس این نمودار در جدول زیر نمایش داده شده است. نوع بایندر به مقدار زیادی به ساختار زنجیره پلیمری بستگی دارد. مولکول های پلیمر در محلول به شکل یک مارپیچ هستند. مارپیچ های کوچک تر اثر کمتری بر ویسکوزیته دارند و به میزان کمتری موجب افزایش ویسکوزیته می شوند. زنجیره های خطی با انعطاف پذیری خوب که در آن پیوندها به سادگی می چرخند، مانند چسب های وینیل، اکلریک و پلی اتیلن اکسید، مارپیچ های کوچکتری تولید می کنند و ویسکوزیته پایین تری نسبت به زنجیره هایی با مولکول های حلقوی یا زنجیره های جانبی صلب (مانند برخی از چسب های سلولزی) دارند. وزن های مولکولی چسب ها در جدول زیر نمایش داده شده است اما مقادیر آن ها دقیق نیست.

مقایسی برای گرید های ویسکوزیته بر اساس ویسکوزیته - غلظت

در بسیاری از روش های شکل دهی (به جز روش قالب گیری تزریقی) معمولا بایندر به یک محلول افزوده می شود و در نتیجه میزان حلالیت آن در مایع یک فاکتور مهم است. بخش اصلی مولکول از اتم های کربن، اکسیژن و نیتروژن که به صورت کووالانت با هم پیوند دارند، تشکیل شده است. اگر گروه های عاملی بایندر و حلال یکی باشند و یا قطبیت مولکولی یکسانی داشته باشند، میزان حلالیت بایندر در حلال افزایش می یابد. سدیم سیلیکات یک چسب غیر معدنی است که استفاده قابل ملاحظه ای در شکل دهی برخی سرامیک های سنتی دارد زیرا خواص سرامیک های سنتی تحت تاثیر یون های سدیم و سیلیسیم باقی مانده قرار نمی گیرد. ترکیباتی که به عنوان بایندر استفاده می شود نسبت Na2O/SiO2 در محدود 2 تا 4 دارند. هیدرولیز منجر به تشکیل ذرات کوچک SiO2 می شود که سپس ژل شده و تشکیل یک فاز پیوندی میان ذرات سرامیک را می دهد.

نقش پلاستی سایزر در شکل دادن سرامیک ها

نقش پلاستی سایزر در شکل دادن سرامیک ها (Plasticizer Role in Ceramic Forming) نرم کردن بایندر در حالت خشک (به عنوان مثال کاهش دمای انتقال به شیشه Tg بایندر) و افزایش انعطاف پذیری بدنه خام  (در ریخته گری نواری) است. پلاستی سایزرها معمولا مواد آلی با وزن های مولکولی کمتر از بایندر هستند. اگر چه استفاده از پلاستی سایزر منجر به افزایش انعطاف پذیری بدنه خام می شود اما استحکام گسیختگی را کاهش می دهند.

برای فرآیندهای شکل دهی که در آن ها بایندر به صورت محلول استفاده می شود، باید توجه داشت که پلاستی سایزر در حلال بایندر محلول باشد. مولکول های پلاستی سایزر میان زنجیره های پلیمری بایندر قرار می گیرند، نحوه قرار گیری زنجیره ها را بر هم می زنند و نیروی واندوالس بین زنجیره های مجاور را کاهش می دهند. این عمل منجر به نرم شدن بایندر می شود اما استحکام را نیز کاهش می دهد. برخی از پلاستی سایزر های معروف در جدول زیر نمایش داده شده است.

منابع و یپوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

Mohamed N. Rahaman, Ceramic Processing, Taylor & Francis, 2006.

شکل دادن سرامیک ها

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و صنایع سرمایشی و گرمایشی مشهد 97
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی مشهد 97 &n ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97
بیست و سومین نمایشگاه بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی تهران 97   ...بیشتر
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97
بیست و یکمین دوره نمایشگاه بین المللی حرارتی، برودتی و سیستم های تهویه تبریز 97 ...بیشتر
هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
  درباره همایش با توجه به تغییر و تحولات هر کشوری در مسیر توسعه ا ...بیشتر
دریافت لوح تقدیر هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق مصرف کنندگان
پاکمن مفتخر به دریافت لوح تقدیر و گواهینامه هفدهمین همایش روز ملی حمایت از حقوق ...بیشتر
هشتمین دوره نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96
عنوان: نمایشگاه ساختمان، برق، تاسیسات آب و فاضلاب اردبیل 96 شهر:  ...بیشتر
سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی
عنوان: سومین کنفرانس ملی تهویه مطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی شهر: ق ...بیشتر
اولین نیروگاه خورشیدی یزد به بهره برداری رسید
اولین نیروگاه خورشیدی استان یزد با حضور اسحاق جهانگیری معاون اول رییس جمهور و جم ...بیشتر
دهمین دوره نمایشگاه بین المللی انرژی نو، تجدیدپذیر، بهره وری و صرفه جویی تهران 96
عنوان: دهمین دوره نمایشگاه بین المللی انرژی نو، تجدیدپذیر، بهره وری و صرفه ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر