Kinetics of capillary extraction of organic vehicle from ceramic bodies. Part I: Flow in porous media

Abstract

Gas and water flow permeabilities of four powder beds with diverse characteristics were measured and compared with values predicted by a range of model equations. No single equation was found to fit all powders. This means that a general theory of capillary extraction of ceramic binders cannot rest on currently available permeability models. The kinetics of wax sorption from an unlimited supply was measured gravimetrically and was found to have parabolic dependence on time, as predicted by Darcy's Law. The sorption constant was deduced and, together with experimental values of permeability, used to calculate the average capillary pressures for the powder beds. These in turn were compared with theory. In Part II the results will be used to attempt to quantify the extraction of wax from ceramic bodies. An vier Pulverschüttungen mit unterschiedlichen Eigenschaften wurden die Permeabilitäten für Gas und Wasser gemessen und mit theoretisch berechneten Werten mehrerer Modelle verglichen. Keine Einzige dieser Gleichungen konnte alle vier Pulver korrekt beschreiben. Dies bedeutet, daß eine allgemeingültige Theorie über das Entfernen der Bindephase aus keramischen Formkörpern mittels kapillarer Kräfte durch zur Zeit verfügbare Permeabilitätsmodelle nicht aufgestellt werden kann. Die Kinetik der Wachsaufnahme unter der Randbedingung einer unbegrenzten Wachsmenge wurde gravimetrisch gemessen und gehorcht, wie Darcy's Gleichung vorhersagt, einem parabolischen Zeitgesetz. Die Sorptionskonstante wurde abgeleitet und, zusammen mit den experimentell bestimmten Permeabilitäten, dazu verwendet, die durchschnittlichen Kapillardrücke der Pulverschüttungen zu berechnen. Diese wurden mit den theoretischen Werten verglichen. In Teil 2 wird versucht anhand dieser Ergebnisse den Entzug des Wachses aus keramischen Formkörpern quantitativ zu erfassen. Les valeurs de perméabilité d'écoulement de gaz et d'eau de quatre lits de poudres présentant diverses caractéristiques ont été mesurées et comparées avec les valeurs prévues par une série d'équation types. On n'a pas trouvé d'équation unique qui corresponde à l'ensemble des poudres étudiées. Cela signifie qu'une théorie générale de l'extraction capillaire des liants céramiques ne peut pas reposer sur les modèles de perméabilité dont on dispose couramment. Les cinétiques de sorption de la cire en alimentation continue ont été mesurées gravimétriquement en dépendent du temps de manière parabolique comme le prévoit la loi de Darcy. On en a déduit la constante de sorption et, en utilisant conjointement les valeurs experimentales de perméabilité, on a pu calculer les pressions capillaires moyennes pour les lits de poudres. Les résultats ont ensuite été comparés avec la théorie et seront utilisés dans la partie 2 pour tenter de quantifier l'extraction de la cire de pièces céramiques.