Processus de fabrication des filtres en mousse céramique

Le processus de fabrication des filtres en mousse céramique comprend notamment l'ajout d'un agent porogène, le processus de moussage, le procédé sol-gel, le frittage des particules solides, le processus d'accumulation des particules et le moulage par injection de gel, etc.

Processus de fabrication des filtres en mousse céramique

Ajout du processus de formation des pores

Le processus d'ajout de l'agent porogène consiste à incorporer celui-ci aux ingrédients de la poterie, afin qu'il occupe un certain espace dans la masse. Après le frittage, l'agent porogène forme alors une mousse céramique poreuse à partir du substrat. Ce procédé permet d'obtenir une structure de mousse céramique poreuse aux formes complexes et variées, mais présente l'inconvénient d'une faible contrôlabilité et d'une distribution inégale de la porosité.

Procédé de formation de mousse

Le procédé de moussage consiste à ajouter des substances chimiques organiques ou inorganiques aux composants céramiques, à générer des gaz volatils par des réactions chimiques, puis à les cuire pour obtenir des céramiques poreuses après séchage. L'avantage du procédé de moussage réside dans la facilité avec laquelle il permet de contrôler la forme, la composition et la densité du produit ; il est particulièrement adapté à la fabrication de matériaux céramiques à cellules fermées. Cependant, le procédé de fabrication de la céramique expansée est complexe et difficile à maîtriser ; de plus, la poudre de céramique expansée a tendance à s'effriter et contient un grand nombre de cellules fermées, ce qui explique qu'elle soit rarement utilisée dans la pratique.

Méthode sol-gel

La méthode sol-gel, principalement utilisée pour la préparation de matériaux céramiques microporeux à l'échelle nanométrique, permet également, grâce à un procédé optimisé, d'obtenir des matériaux céramiques alvéolaires de haute pureté. L'utilisation de la technologie sol-gel pour la préparation de mousses entraîne une augmentation rapide de la viscosité du système lors de la conversion du sol en gel, ce qui stabilise les bulles générées au début du processus et facilite le moussage. Ce procédé permet d'obtenir un film céramique expansé présentant une taille de pores de l'ordre du nanomètre et une distribution uniforme des pores, mais la forme du produit est dans une certaine mesure limitée.

Procédé de frittage en phase solide

Le procédé de frittage en phase solide, qui exploite la facilité de frittage des particules fines. Des particules fines de même composition sont ajoutées à l'agrégat. À une certaine température, ces particules fines s'évaporent et migrent, puis se frittent et s'assemblent pour former de grosses particules. Elles relient ainsi les grosses particules entre elles. Comme chaque grain cristallin ne s'agrège à d'autres particules qu'en quelques points, un grand nombre de trous traversants tridimensionnels se forment dans le corps fritté de filtre en mousse céramique.

Procédé d'extrusion

Le procédé d'extrusion est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour la fabrication de filtres en nid d'abeille en céramique poreuse. Le corps céramique poreux obtenu par ce procédé présente une taille de pores, une forme et une porosité uniformes, et se prête à la production en série ; toutefois, il est difficile de fabriquer des produits à pores de petite taille. Dans le processus de fabrication, le moulage par extrusion constitue l'étape centrale. Ce procédé permet de concevoir avec précision la forme et l'ouverture des alvéoles en fonction des besoins, mais ne permet pas de former une structure de canaux complexe ni d'obtenir un matériau présentant des ouvertures plus petites. Par ailleurs, il impose des exigences plus élevées en matière de matières plastiques.

Procédé d'extrusion

Le processus d'accumulation de particules pour former des pores repose sur l'agrégation de particules plus grossières afin de constituer une structure poreuse granulaire homogène. Les particules grossières sont liées aux particules fines par un adhésif thermofusible et peuvent également être utilisées en combinaison avec des adhésifs thermofusibles. Cette technologie permet d'ajuster la finesse des particules en fonction de la structure poreuse. La porosité du produit est généralement comprise entre 20% et 30%. Des agents porogènes, tels que de la poudre ou de l'amidon, sont ajoutés aux matières premières afin de se volatiliser à haute température et d'augmenter la porosité jusqu'à 75%.

Procédé de moulage par injection de gel

Le moulage par injection de gel, qui constitue un nouveau type de procédé de moulage largement utilisé. À l'aide de moules non poreux, la suspension céramique se solidifie in situ pour former un corps solidifié grâce à la réaction chimique à l'intérieur de la suspension ou à l'ajout d'une petite quantité d'additifs, ce qui permet d'obtenir un corps cru présentant une bonne uniformité microscopique et une densité plus élevée, améliorant ainsi la fiabilité de la pièce moulée. En tant que nouvelle méthode de fabrication de céramiques poreuses, le moussage de la suspension est la technique la plus économique, et le corps vert formé par polymérisation et solidification in situ présente une structure réticulaire interne et une résistance élevée.