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Aglutinantes Los aglutinantes son necesarios para proveer resistencia en el cuerpo en verde (compacto sin sinterizar) para su manejo, maquinado en verde y algunas otras operaciones previas a su densificación. Ejemplo 1: Cáscaras cerámicas. Los materiales requeridos para la fabricación de la cáscara cerámica son: Arena sílice # 200, 70, 30 y 16, humectante, antiespumante y como aglutinante, silicato de etilo hidrolizado (INDUMIL, 2004). El baño refractario está constituido por una fase sólida y otra líquida. La fase líquida está compuesta de aglutinantes, tensoactivos y antiespumantes. Como aglutinante es tradicional la utilización industrial de la sílice coloidal o el silicato de etilo (B.I.C.T.A., 1984). Ejemplo 2: Bloques zirconia presinterizados. Por lo general los bloques están formados de polvo compuesto de partículas aglomeradas con un diámetro promedio de 60 μm ym y cada partícula está compuesta por pequeños cristales de 3Y-TZP con un diámetro promedio de 40 Nm. Para aglomerar las partículas se utiliza un aglutinante que permite compactarlas bajo presión. Los bloques son producidos por presión isostática, dejando pequeños espacios entre las partículas compactadas de 20- Nm.12 El bloque finalmente se termina con el proceso de presinterizado, donde se elimina el aglutinante y se le dan las características mecánicas ideales para el maquinado, determinadas por el fabricante. Ejemplo 3: El concreto Polimérico. Tiene propiedades mecánicas excelentes, resistencia a la compresión entre 3000 y 7000 Psi producidos en obra. Éstas las resistencias a la compresión pueden ser mayores en concretos hechos con un producto aglutinante polimérico termoestable como es la Resina Poliéster Ortoftálica, agregados finos y gruesos y material de relleno "filler" el cual en este estudio particular será un material cerámico reciclado y material no reciclado para efectos de comparación y determinar la viabilidad del material reciclado en la dosificación de la mezcla de un concreto polimérico (también llamado Policoncreto), más Carbonato de Calcio (CaCO3). Lubricantes Los lubricantes son necesarios para disminuir la fricción entre partículas y de éstas con la herramienta durante la compactación. Ejemplo 1: Líquidos iónicos: Recientes estudios han mostrado que estos líquidos iónicos pueden disminuir la fricción y el desgaste en contactos metal-metal, metal- cerámico y cerámico-cerámico. Los valores obtenidos en estos estudios
demuestran que el comportamiento tribológico de los LI supera al de otros lubricantes como el PFPE en contactos como el cerámico-cerámico, acero- cerámico y acero-acero. Ejemplo 2: El par de fricción de cerámica de alúmina fue introducido en la prótesis de cadera por primera vez por Boutin7 en 1970, ver Figura 1. El par cerámica sobre cerámica (alúmina-alúmina) tiene la principal virtud de resistir el desgaste y evitar la osteolisis periprotésica que se da inducida por los desechos de polietileno en el par cerámica-polietileno o metal-polietileno. La lubricación en los pares cerámica- cerámica se ha estudiado, obteniéndose valores del parámetro lambda de los regímenes de lubricación de entre 3,4. En el régimen de lubricación para estas dos superficies duras tenemos regímenes: mixto y de película lubricante y los implantes protésicos deben diseñarse teniendo en cuenta estos criterios que los hagan funcionar en un régimen de lubricación óptimo con valores de (lambda) que permitieran el régimen en película lubricante o hidrodinámico y es aquí donde los implantes de cadera cerámica sobre cerámica tienen hasta el momento su mejor oportunidad debido a su lambda, mejorando aspectos como las asperezas, rugosidad y microestructura de las superficies de contacto, dureza del material y elasticidad del material. Y es que en otras investigaciones se valoró el contacto entre la superficie de contacto y la separación de prótesis cerámica- cerámica y se llevó a cabo en simuladores de cadera con lubricante al 25% de suero de bovino, donde la cabeza femoral y el acetábulo fueron cubiertos por una fina capa de un elemento conductor (nitruro de titanio) para permitir la aplicación de una técnica de resistividad a no conductores cerámicos. La superficie de separación de los componentes acetabular y femoral se midió a través de cada ciclo de marcha simulada. Entonces por las fluctuaciones en el voltaje aplicado a través de los componentes de la articulación se observó, a modo de conclusión, que no podía atribuirse a la lubricación elastohidrodinámica o squeeze y que la causa probable de las fluctuaciones de voltaje era el contacto breve y ocasional entre las superficies causada por una combinación de contacto con las asperezas y la separación posterior de la capa conductora. Humectantes Agente de mojado reduce la tensión superficial. Se agrega para obtener las propiedades reológicas (flujo) necesarias para obtener piezas con formas específicas mediante el vaciado de suspensiones en moldes. Ejemplo 1: Líquidos Iónicos. Las propiedades finales del polímero están ligadas al epóxido de partida y al agente de curado empleado, pero también a las condiciones bajo las cuales se realiza el proceso de curado. Entre los agentes de curado más utilizados se encuentran las aminas debido a su gran reactividad. Excelente adherencia y
espumas de poros abiertos son las adecuadas para su utilización como soportes catalíticos. Para controlar la espuma podemos encontrar agentes antiespuma, que prevén la formación de espuma, al igual que estabilizador de espuma, que da resistencia a la espuma deseada. El término sinterización se utiliza para describir los fenómenos que tienen lugar cuando se consolida un material cerámico a partir de un polvo inorgánico. El proceso consiste en someter el material a una temperatura dada (usualmente entre 1/2 y 3/4 de la temperatura de fusión) durante un intervalo de tiempo determinado. Durante este tratamiento las partículas se unen, el material contrae y se elimina la mayor parte del volumen vacío que resulta del empaquetamiento físico inicial de las partículas de polvo. Un aditivo de sinterización se aplica durante la densificación. La sinterización habitualmente concluye antes de que toda la porosidad haya sido eliminada y por tanto antes de que se alcance el valor de densidad teórico. Para un material cerámico, el tamaño de grano y la porosidad presentes al concluir la sinterización son los que presentará el producto final ya que a diferencia de lo que sucede con los metales, su fragilidad no permite posteriores tratamientos para dar forma o controlar las propiedades. Por este motivo, una mejor sinterización significa no sólo una densidad más alta sino una microestructura adecuada. En ausencia de fase líquida la sinterización se desarrolla en tres etapas; en primer lugar, aparecen los cuellos de sinterización entre las partículas, luego estos cuellos crecen haciendo que las partículas pierdan su identidad y que los poros formen una red interconectada, por último, los poros quedan como entidades aisladas en los bordes de los granos o atrapados en el interior de los mismos si la movilidad de los bordes de grano ha sido grande. La fuerza conductora del proceso es la tendencia a disminuir la energía libre superficial del sistema reemplazando las interfaces sólido-vapor por sólido-sólido. El mecanismo a través del cual tiene lugar el proceso es principalmente la difusión en estado sólido. Cuando existe una fase líquida que moja el sólido, la sinterización puede ocurrir en una o dos etapas dependiendo de la capacidad del líquido para disolver el sólido. En primer lugar, el líquido se genera entre las partículas y actúa como una película lubricante, produciendo una reordenación de las partículas que se deslizan unas sobre otras, reduciendo la porosidad. La contracción del material en esta etapa es muy rápida. Posteriormente tiene lugar el transporte de masa por un mecanismo de solución-precipitación, la contracción sigue siendo muy rápida y el crecimiento de los granos cristalinos de mayor tamaño se acelera en detrimento de los granos más pequeños. Si el sóüdo no es soluble en el líquido, entonces la etapa final de la sinterización ocurre de modo similar al caso en el que no hay fase líquida presente.
Ejemplo 1: Las espumas de alúmina son preparadas siguiendo un procedimiento muy similar a los reportados en la literatura, por impregnación de poliéster a base de espumas de poliuretano (PU) producida en Colombia con 35 ppi (poros por pulgada). Las espumas se cortaron en cubos para que estas den la forma final a la espuma. Las mezclas de alúmina fueron preparadas por dispersión comercial de alúmina CT3000SG® en polvo (Alcoa Industrial Productos químicos, Pittsburg, EE.UU.) con una pureza del 99.7% en agua. Los aditivos orgánicos se utilizan para estabilizar la mezcla, para favorecer el uniforme recubrimiento de la plantilla, para aumentar la adherencia de la mezcla de la plantilla o para evitar el bloqueo de los poros por la formación de “ventanas”. Los aditivos utilizados son agentes de dispersión (polimetacrilato de amonio), enlazantes (polivinilacetatos), agentes humectantes, (octan-1-ol,docan-1-ol) y agentes antiespumantes (polieter siloxano). Ejemplo 2: Una microestructura típica de titanato de bario, después de haber sido sinterizado, consiste en una matriz de granos pequeños que envuelve granos de gran tamaño que han crecido exageradamente. Este tipo de microestructura resulta poco conveniente debido a que dificulta la reproducibilidad de las propiedades eléctricas del material e imposibilita la obtención de láminas delgadas. La homogeneidad microestructural es imposible si el polvo cerámico de partida no presenta una distribución homogénea de tamaños de partícula. La presencia de fuertes aglomerados en el polvo cerámico genera crecimiento exagerado de grano debido a la tendencia que tienen los granos que componen el aglomerado a densificar entre sí y segregarse de la matriz. Puesto que la fuerza conductora de la sinterización es la reducción de la energía libre superficial, una superficie específica elevada conducirá a una mejor sinterización, con valores altos de densidad y tratamientos más cortos o a temperaturas inferiores. Para controlar el crecimiento de los granos y obtener así microestructuras homogéneas con tamaños de grano pequeños, se han estudiado diferentes métodos alternativos para la sinterización del material. El prensado, en caliente (hot-pressing) consiste en someter el material a presión (del orden de miles de psi)
plantillas, moldeo por inyección y el prensado en caliente que es más eficiente e introduce tecnologías de avanzadas para precisión y calidad de los cerámicos de ingeniería. Ejemplo 2: Las mezclas de carbonato sódico y silicato sódico se han utilizado ampliamente y son más eficientes a medida que aumenta la proporción de silicato. Los polianiones presentan la ventaja de requerir una menor proporción que los defloculantes basados en el cambio iónico para producir la defloculación y las barbotinas defloculadas con polianiones son menos sensibles a la sobredefloculación, provocada por un exceso de defloculante. Para el tratamiento de nuestro caso se eligieron dos de-floculantes polianionicos: tripolifosfato sódico y hexametafosfato sódico y un defloculante mixto 'compuesto por silicato sódico y carbonato sódico. Los dos defloculantes polianionicos, tripolifosfato y hexametafosfato sódico se comportaron del mismo modo, consiguiendo la defloculación con cantidades del orden del 3°/∞. Ambos presentaron curvas de defloculación muy similares.
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