Efeito das variáveis de processamento em misturas de alumina com ligantes orgânicos usadas na moldagem por injeção em baixa pressão - Ourique, Pedro Antonio (My University, 2014)
Low-pressure injection molding (LPIM) is a technique that has been used in the production of ceramic parts with complex shapes and geometries. The composition and homogeneity of the mixture of ceramic powder and organic binders are determining factors that must be controlled to minimize the defect formation in LPIM parts. Typical defects generated in LPIM processing, such as bubbles and agglomerates, form density gradients in the mixtures, that after molded, have a low probability of removal. These imperfections compromise the performance of the products obtained by this technique. Therefore, this work aims to evaluate the influence of process variables (such as mixers, the use or not of vacuum during the processing and mixing time), on the apparent density of green samples. It was also evaluated the influence of particle size distribution, the surface active agents and the percentage of carnauba wax on the rheological behavior of these mixtures. For that, purpose submicrometric alumina (as received and deagglomerated), was added to a molten binder mixture (based on paraffin wax and additives) and processed in two different mixers, with and without vacuum assistance. Furthermore, mixtures were prepared varying the composition, changing the surface active agent used or modifying the percentage of carnauba wax presents in the organic vehicle (O.V.). It was observed the presence of alumina agglomerates in the powder as received, possibly generated during the calcination step. It was also observed that the kind of the mixer and the application or not of vacuum during the final stage of process has a great influence on the density of green samples, as well as in the viscosity of feedstock for injection. Furthermore, it was observed that the mixture with two surface active agents (oleic acid and stearic acid) presents lower viscosity than only one surface active agent. Finally, the addition of carnauba wax reduces exponentially the viscosity of feedstock, allowing the possibility to increase the percentage of solids or reduce the time of processing, which can help in the production cost reduction of ceramic parts using the low-pressure injection molding method.
A moldagem por injeção em baixa pressão (MIBP) é uma técnica que já vem sendo empregada na produção de peças cerâmicas com formas e geometrias complexas. A composição e a homogeneidade da mistura de ligantes orgânicos e pós cerâmicos, são fatores determinantes que devem ser controlados para minimizar a formação de imperfeições no processamento do feedstock2 para MIBP. Defeitos típicos de processamento por MIBP, como bolhas de ar e aglomerados, geram gradientes de densidade nas misturas, que após conformadas, possuem poucas possibilidades de remoção. Essas imperfeições comprometem o desempenho dos produtos obtidos por essa técnica. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo avaliar a influência que variáveis de processo, tais como o tipo de misturador, o uso ou não de vácuo durante o processamento e o tempo de mistura, exercem na densidade aparente das amostras a verde. Também foi analisada a influência que a distribuição do tamanho de partículas, os modificadores de superfície e o percentual de cera de carnaúba exercem no comportamento reológico dessas misturas. Para tanto, usou-se alumina submicrométrica (como recebida ou desaglomerada), foi adicionada a uma mistura fundida de ligantes (a base de parafina, ceras e aditivos) e processada em dois tipos diferentes de misturadores, com e sem o auxílio de vácuo. Além disso, foram preparadas misturas variando-se a composição, trocando o modificador de superfície utilizado ou alterando o percentual de cera de carnaúba presente no veículo orgânico (V.O.). Foi observada a presença de aglomerados na alumina como recebida, possivelmente gerados durante a etapa de calcinação. Também foi observado que o tipo de misturador e a aplicação ou não de vácuo durante a etapa final do processamento tem grande influência na densidade das amostras a verde, bem como na viscosidade do feedstock para a injeção. Além disso, observou-se que a composição com dois modificadores de superfície (ácido oleico e ácido esteárico) apresenta viscosidade menor do que quando se usa um único agente modificador de superfície. Finalmente, foi observado que a adição de cera de carnaúba diminui exponencialmente a viscosidade das amostras a verde, abrindo assim a possibilidade de aumentar o percentual de sólidos ou diminuir o tempo de processamento, o que pode auxiliar na redução de custos na produção de peças cerâmicas utilizando o método de moldagem por injeção em baixa pressão.
Keywords: Cerâmica; Óxido de alumínio; Reologia