عملية تصنيع المرشحات الخزفية الرغوية

يُصنع مرشح السيراميك الرغوي باستخدام تقنية استنساخ الرغوة، وهي طريقة تقليدية لإنتاج الرغوة السيراميكية التي تُستخدم كجهاز لترشيح المعادن المنصهرة. في عملية تصنيع مرشحات السيراميك الرغوية، تُطلى رغوة البولي يوريثان بملاط السيراميك، ثم تُجفف وتُحرق. خلال عملية الحرق، تتبخر رغوة البولي يوريثان المطلية بالسيراميك، لكن البنية السيراميكية تبقى محفوظة، مما يؤدي إلى تكوين رغوة سيراميكية تشبه الهيكل الخارجي الذي يحتوي على فراغات في الأماكن التي كانت تشغلها رغوة البولي يوريثان سابقًا. هذه البنية هي في الأساس عبارة عن ربط بين الأعمدة، مع وجود مسام حولها أو بداخلها.

عملية تصنيع المرشحات الخزفية الرغوية

يتم اختيار الملاط المستخدم وفقًا للمادة الخزفية المستخدمة في التطبيق. ويجب أن يكون الملاط المستخدم قادرًا على إضفاء الخصائص الكافية على المنتج النهائي، كما يجب أن يتمتع بقوة ميكانيكية كافية لتحمل ظروف معينة من درجات الحرارة المرتفعة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع الملاط بقدرة عالية نسبيًا على التدفق، ومن الأفضل أن تتكون الملاط المستخدمة في المرشح من محلول مائي لمعلق سيراميكي. وعادةً ما تحتوي الملاط على الماء. كما قد تحتوي الملاط أيضًا على إضافات مثل المواد الرابطة والمواد الخافضة للتوتر السطحي.

يتم تشريب مادة الرغوة المرنة بملاط مائي خزفي لتشكيل طبقة شبكية تشبه الألياف على سطح مادة الرغوة المرنة، كما يتم ملء التجاويف أيضًا. وعادةً ما يتم تشريب الرغوة بالملاط بشكل متكرر، ويتم ضغط الرغوة بين عمليتي التشريب لضمان تشريبها بالكامل.

اضغط على الرغوة المشبعة لإخراج 25-75% من الملاط، تاركًا الجزء الشبكي الشبيه بالألياف الذي تم طلاؤه به. في التشغيل المستمر، يمكن تمرير الرغوة المشبعة عبر أسطوانة محددة مسبقًا لتفريغ الملاط من الرغوة، تاركًا الكمية المطلوبة ليتم تشريبها. ويمكن تحقيق ذلك أيضًا ببساطة عن طريق عصر مادة الرغوة المرنة يدويًّا بالدرجة المطلوبة. في هذه المرحلة، تظل الرغوة مرنة وتشكل بنية مناسبة لمهمة الترشيح المحددة. أما في الطرق التقليدية، فمن الضروري وضع الرغوة المقولبة في الوضع المناسب حتى تتحلل الركيزة البوليمرية، أو حتى يتم تلبيد السيراميك.

تُجفف الرغوة المشبعة عند درجة حرارة تتراوح بين 35 و700 درجة مئوية لمدة تتراوح بين دقيقتين و6 ساعات. وبعد التجفيف، تُسخَّن المادة عند درجة حرارة عالية لربط جزيئات السيراميك معًا لتشكيل شبكة تشبه الألياف. يتم تسخين المادة المشبعة والمجففة على مرحلتين. تتمثل المرحلة الأولى في التسخين عند درجة حرارة تتراوح بين 350 و700 درجة مئوية، مع إبقاء المادة في هذا النطاق الحراري لمدة تتراوح بين دقيقتين و6 ساعات، وذلك لإحراق شبكة الرغوة المرنة أو تطايرها. ومن الواضح أن هذه الخطوة يمكن أن تكون جزءًا من دورة التجفيف. أما المرحلة الثانية فهي التسخين عند درجة حرارة تتراوح بين 900 و1700 درجة مئوية، مع إبقاء المادة في هذا النطاق الحراري لمدة تتراوح بين دقيقتين و10 ساعات لربط جزيئات السيراميك ببعضها.

الـ مرشح رغوي خزفي من الألومنيوم المنصهر تتميز ببنية خلوية مفتوحة، تتسم بوجود العديد من التجاويف المترابطة والمحاطة بشبكة خزفية. ووفقًا للبنية المطلوبة لعملية ترشيح معينة للمعدن المنصهر، يمكن أن تتخذ الرغوة الخزفية أي بنية مرغوبة.