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Artículos Invitados


Rev. LatinAm. Metal. Mat. 2014, 34(1): 2-27

CONSOLIDACIÓN DE MATERIALES CERÁMICOS POR GELIFICACIÓN DE POLISACÁRIDOS
(CONSOLIDATION OF CERAMICS THROUGH POLYSACCHARIDES GELATION)

María Isabel Nieto Jiménez, Isabel Santacruz Cruz, Rodrigo Moreno Botella

Online: 18-06-2013

GA-488

Abstract


El conformado neto de materiales cerámicos es una etapa fundamental del procesamiento, ya que en ella se convierte una masa de polvos en una pieza con la geometría y tamaño deseados. Durante la consolidación de la pieza se pueden introducir muchos defectos, por lo que el control de cada etapa para evitar o reducir la presencia de defectos es esencial. Entre las técnicas de conformado más interesantes para el conformado de piezas complejas destacan los métodos de gelificación de polisacáridos, debido a la relativa sencillez del método, el empleo de agua como medio de dispersión y la baja concentración de aditivos necesaria para obtener la pieza. En este trabajo se revisan las aplicaciones más importantes de los polisacáridos en el conformado de materiales cerámicos por técnicas de gelificación. Se describe la estructura química de los polisacáridos más comunes y los mecanismos de gelificación, tanto para aquellos que gelifican por polimerización química, como ocurre con los alginatos en presencia de iones divalentes, así como aquellos que gelifican por un cambio de temperatura, bien por calentamiento, como las celulosas, o por enfriamiento, como en el caso de agares y carragenatos. También se analiza la influencia de otros polisacáridos, empleados por sus propiedades como espesante, pero que presentan efecto sinérgico con polisacáridos gelificantes, como son las gomas de garrofín o de xantana. Junto a la estructura y los mecanismos básicos de gelificación, se muestran diversos ejemplos de la influencia de los polisacáridos en la reología de suspensiones cerámicas y en su conformado.

Near-net shaping of ceramics is a key step in ceramic processing, because in this step a mass of powder is transformed into a piece with the desired geometry and size. During consolidation many defects can be introduced in the piece, so that the control of any stage is necessary to reduce or avoid the presence of defects. The gelation of polysaccharides constitutes one the most interesting consolidation mechanisms for shaping of ceramics due to the relative simplicity of the method, the use of water as liquid medium and the low concentration of additives necessary to obtain the bodies. In this work the main applications of polysaccharides in ceramic manufacturing through a gelation mechanism are reviewed. The chemical structure of the most common polysaccharides and their gelation mechanisms are described, including those yielding chemical gelation, as in the case of alginates in the presence of divalent ions, as well as polysaccharides that gel by a temperature change, either on heating as in cellulose derivatives, or on cooling, as in the case of agar derivatives and carrageenans. The influence of other polysaccharides used for their thickening properties but having an important synergy with gelling polysaccharides is also analyzed. In addition to the structure and the basic gelation mechanisms, several examples showing the influence of polysaccharides on the rheology and shaping of ceramic slurries are presented.


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