Analysis of Ceramic Molded Products by Thermal Analysis

Význam tématu

Termická analýza keramických výrobků pomáhá odhalit chování organických pojiv při odpařování a zlepšit účinnost výroby. Optimalizace teplotního programu a atmosféry umožní snížit energetickou náročnost a minimalizovat riziko deformací.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat chování injekčně lisovaných keramických vzorků (oxid hlinitý s organickým pojivem) při odpojování pojiva v různých plynných atmosférách (vzduch, dusík) a analyzovat vznikající plyny za pomoci DTG-60, TMA-60 a DTG-FTIR.

Použitá metodika a instrumentace

• DTG-60: současné termogravimetrické a diferenční termické měření (30–600 °C, 10 °C/min, atmosféra vzduch nebo dusík).
• TMA-60: termomechanická analýza dimenzionálních změn (25–600 °C, 10 °C/min, zatížení 3 g, atmosféra vzduch nebo dusík).
• DTG-FTIR: kvalitativní analýza evolvovaných plynů (20 °C/min, 30–600 °C, rozlišení 8 cm⁻¹, interval 30 s, akumulace 10×).

Hlavní výsledky a diskuse

• DTG/DTA: v prostředí vzduchu se rozklad pojiva zahajuje při nižší teplotě a probíhá rychleji s výrazným exotermickým průběhem; v dusíku převažuje mírný endotermický rozklad kolem 400 °C.
• TMA: v obou atmosférách došlo nejprve k expanzi do cca 60–80 °C, následovala vícefázová kontrakce, přičemž při 200 °C nastal prudký pokles rozměrů související s rozkladem pojiva.
• DTG-FTIR: detekce desylmethakrylátu jako hlavní evolvované organické složky a CO₂ ve dvou fázích (vrcholový výdej kolem 360 °C a opětovná evoluce okolo 440 °C).

Přínosy a praktické využití metody

• Stanovení optimální atmosféry a teplotního profilu pro rychlé, bezporuchové odpojování pojiva.
• Zkrácení doby odpojování, snížení spotřeby energie a emisí CO₂.
• Snížení rizika deformací a prasklin, zvýšení kvality a výtěžnosti keramických dílů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Sledování evolvovaných plynů za reálných výrobních podmínek, integrace termických metod s on-line kontrolou kvality a využití pokročilých datových analýz (strojové učení) pro predikci optimálních parametrů. Rozšíření aplikací na různé typy keramiky a pojiv.

Závěr

Kombinované využití DTG-60, TMA-60 a DTG-FTIR poskytuje komplexní pohled na chování keramických materiálů při odpojování pojiva. Experimenty potvrdily význam ovzduší na kinetiku a termodynamiku rozkladu a identifikovaly hlavní evolvované plynné produkty. Tento přístup představuje efektivní nástroj pro optimalizaci výrobních procesů keramiky.

Reference

1. Tomohiro Wada, Taiki Horino. Development of Atmospheric Gas Technology for Dewax and Sintering in Fine Ceramics Products. TAIYO NIPPON SANSO Technical Report No.29 (2010).