La lechada de cerámica se vuelve más espesa a medida que se agita: por qué el agua no restablece el flujo

En la preparación cerámica, el estado de fluidez de la suspensión afecta la mezcla, el transporte, la formación y el posterior procesamiento. A veces, la suspensión se agita normalmente cuando se agrega el polvo al líquido por primera vez, pero a medida que continúa la agitación, el sistema se espesa gradualmente, incluso formando hilos, aglomerados o fluyendo con dificultad.

Una respuesta común es seguir agregando agua para reducir el contenido de sólidos. Pero después de agregar agua, es posible que la lechada aún no fluya bien o que aparezcan nuevos problemas, como sedimentación y un cambio en el estado de formación. Por lo tanto, la viscosidad de la lechada no está determinada únicamente por el contenido de agua. Las interacciones de las partículas, el estado de dispersión y los aditivos en la formulación pueden afectar el comportamiento final.

Una vez en el líquido, el polvo cerámico no necesariamente forma por sí solo un sistema de partículas distribuidas uniformemente. Si existe una fuerte atracción entre las partículas, se agrupan en grupos. Estas estructuras aglomeradas ocupan más espacio y pueden formar redes de partículas interconectadas, dando una alta viscosidad. Si el polvo no se humedece y dispersa completamente durante la agitación, es posible que quede una aglomeración local. Una agitación más prolongada tampoco necesariamente mejora la dispersión; La capacidad de corte del equipo, la velocidad de alimentación y la secuencia de adición de polvo influyen en la distribución final de las partículas.

Los polvos cerámicos difieren en el tamaño de las partículas, la superficie específica, la carga superficial y la química de la superficie. Algunos polvos finos tienen una gran superficie específica y necesitan más líquido para humedecerlos; algunos se aglomeran fácilmente a través de efectos superficiales. Las interacciones fuertes de las partículas pueden provocar una mayor viscosidad y un flujo deficiente. Incluso con proporciones de adición similares, polvos con diferentes características pueden dar estados de suspensión muy diferentes.

Un dispersante puede mejorar la humectación de las superficies de las partículas y debilitar la atracción entre partículas, lo que ayuda a que el polvo se distribuya uniformemente en el líquido. Pero no necesariamente reduce la viscosidad una vez agregado. Si el aditivo no coincide con la superficie del polvo, o si la dosificación y la secuencia de adición no son adecuadas, las partículas aún pueden aglomerarse. En algunos sistemas, un exceso de aditivo cambia la composición de la fase líquida o las interacciones de las partículas y empeora el estado de la suspensión. La selección debe considerar el tipo de polvo, el medio líquido, el contenido sólido objetivo y los requisitos de formación, y no puede depender únicamente de la dosis.

La suspensión cerámica suele ser un sistema multifásico con ciertas propiedades reológicas. Algunas lechadas forman una estructura interna en reposo y cambian bajo el efecto de corte; otros muestran fluctuaciones de viscosidad durante la agitación debido a una distribución desigual de las partículas o a una concentración localmente alta. Si la capacidad de corte es insuficiente, es posible que el polvo no se disperse completamente; si la alimentación es demasiado rápida, se forman zonas localmente de alta concentración y se vuelve más probable la aglomeración. Analice la velocidad de agitación, el tiempo, el método de alimentación y la temperatura juntos, en lugar de simplemente revolver por más tiempo.

En otras condiciones similares, más líquido generalmente reduce el contenido de sólidos y aumenta la distancia promedio entre partículas. Pero si el polvo ha formado aglomerados bastante estables, es posible que el agua no los redisperse. Es por eso que algunas lechadas muestran una viscosidad más baja después de la dilución, pero aún tienen grumos y un flujo desigual.

La lechada necesita un flujo adecuado y también debe cumplir con los requisitos de formación, estabilidad de asentamiento y posterior secado. Reducir la viscosidad únicamente añadiendo agua puede reducir el contenido de sólidos, prolongar el tiempo de secado o cambiar la distribución de las partículas durante el formado. Para procesos que necesitan un contenido sólido específico, analice primero la estructura y la dispersión de la lechada y luego juzgue si se debe cambiar la cantidad de líquido.

La viscosidad depende de la temperatura, la velocidad de corte, el tiempo de reposo y el método de medición. Si las condiciones de la prueba difieren cada vez, la viscosidad medida puede ser inconsistente incluso sin un cambio de formulación. Al comparar antes y después de agregar agua, mantenga constantes las condiciones de prueba y observe la uniformidad, el flujo y los cambios después del reposo.

Comprobar humectación y dispersión. Esté atento a la flotación, aglomeración o amontonamiento local después de agregar el polvo y verifique la velocidad de alimentación, la intensidad de la agitación y la dispersión previa. Si la aglomeración ocurre principalmente durante la alimentación, ajuste la secuencia de alimentación y la humectación previa.

Elija el dispersante en polvo. Las propiedades superficiales difieren ampliamente entre los polvos cerámicos. Compare aditivos en pruebas pequeñas con el mismo contenido de sólidos para determinar el cambio de viscosidad, la uniformidad de la dispersión y la estabilidad en reposo, y observe la dosificación y la secuencia de adición en lugar de solo la viscosidad inmediatamente después de agitar.

Optimizar el contenido de sólidos y la agitación. Cuando los requisitos del proceso lo permitan, ajuste la proporción de polvo a líquido de manera sensata y verifique que el equipo tenga suficiente mezcla y cizallamiento. La alimentación por lotes y la dispersión previa pueden mejorar la mezcla en sistemas propensos a la aglomeración local.

Observe el flujo y la estabilidad juntos. Una baja viscosidad no significa necesariamente un mejor estado general. Si las partículas se sedimentan fácilmente o las capas del cuerpo formadas, el procesamiento posterior aún puede verse afectado, por lo que se deben juzgar los ajustes por la viscosidad, la estabilidad en reposo, el rendimiento del conformado y la adaptabilidad del proceso.