Bei der Herstellung keramischer Bauteile müssen feine Pulver zunächst in die gewünschte Form gebracht werden. Bevor der Formkörper gebrannt wird, braucht er ausreichend Festigkeit für Transport und weitere Verarbeitung. Ein Keramik Bindemittel hält die Partikel in dieser Phase zusammen. Kuraray Poval auf Basis von Polyvinylalkohol (PVOH) wird dafür als temporäres Bindemittel eingesetzt, insbesondere in der technischen Keramik.
Warum ist die Grünstandfestigkeit wichtig?
Ein ungebrannter keramischer Formkörper wird als Grünling bezeichnet. Ist seine Grünstandfestigkeit zu gering, kann er beim Entformen oder Handhaben beschädigt werden. Das Bindemittel soll den Zusammenhalt der Pulverpartikel verbessern, bis das Bauteil den nächsten Fertigungsschritt erreicht.
Kuraray Poval eignet sich laut Hersteller als temporäres Binde- und Plastifizierungsmittel für keramische Massen. Eine mögliche Verarbeitung besteht darin, einen keramischen Schlicker sprühzutrocknen und das entstandene Pulver anschließend kalt zu verpressen. Dabei unterstützt das Bindemittel die Herstellung von Formkörpern mit hoher Grünstandfestigkeit. Welche Eigenschaften benötigt werden, hängt jedoch vom Pulver, der Formgebung und dem gewünschten Bauteil ab.
Polyvinylalkohol in wässrigen Keramikschlickern
Für viele keramische Verfahren ist nicht allein die Festigkeit des Grünlings entscheidend. Auch der Schlicker muss sich gut verarbeiten lassen. Ein zu hoher Wasseranteil verlängert beispielsweise die Trocknung, während eine ungeeignete Viskosität die Formgebung erschweren kann.
Hier bietet Polyvinylalkohol eine Möglichkeit, die Rezeptur gezielt einzustellen. Kuraray beschreibt für Kuraray Poval die Kombination aus hoher Grünstandfestigkeit und niedriger Viskosität des wässrigen Schlickers vor der Trocknung als wichtigen Vorteil. Da bei einer geeigneten Rezeptur weniger Wasser verdampft werden muss, kann sich auch der Energiebedarf beim Trocknen verringern. Die tatsächliche Wirkung sollte für den jeweiligen Prozess geprüft werden.
Was geschieht beim Brennen?
Ein Keramik Bindemittel erfüllt seine Aufgabe vor dem Brennen. Während des Brennprozesses muss es wieder aus dem Formkörper entfernt werden, damit die gewünschte keramische Struktur entstehen kann. Kuraray Poval zerfällt nach Angaben von Kuraray beim Brennen nahezu rückstandslos zu Wasser und Kohlendioxid.
Für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Reinheit sind außerdem besonders aschearme PVOH-Qualitäten verfügbar. Das kann beispielsweise bei elektrokeramischen Bauteilen relevant sein. Die Auswahl einer solchen Qualität sollte sich an den Anforderungen des Endprodukts und am vorgesehenen Brennprozess orientieren.
Die geeignete Qualität und Dosierung finden
Kuraray Poval ist in verschiedenen Qualitäten erhältlich. Ein universell passendes Keramik Bindemittel gibt es deshalb nicht: Die richtige Wahl richtet sich nach der keramischen Masse, der Verarbeitungsmethode und den geforderten Eigenschaften des Grünlings. Kuraray nennt für seine Anwendung in keramischen Massen Einsatzmengen von etwa 0,1 bis 5 Prozent, bezogen auf die Trockenmischung. Dieser Bereich dient als Orientierung, nicht als feste Dosierung für jede Rezeptur.
Bei der Entwicklung sollten Unternehmen insbesondere die Viskosität des Schlickers, die Grünstandfestigkeit, das Trocknungsverhalten und die Rückstände nach dem Brennen untersuchen. Auch das Zusammenspiel mit weiteren Bestandteilen der Rezeptur ist wichtig. So lässt sich beurteilen, welche PVOH-Qualität die Anforderungen eines konkreten Fertigungsprozesses erfüllt.
Kuraray Poval unterstützt als temporäres Bindemittel mehrere Schritte der Keramikherstellung: Es hilft bei der Formgebung, stärkt den ungebrannten Körper und kann beim Brennen weitgehend entfernt werden. Damit ist Polyvinylalkohol eine interessante Option für Hersteller, die ihre keramischen Rezepturen gezielt auf Verarbeitung und Bauteilqualität abstimmen möchten.
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