Binder(결합제)라고 하는 유기 첨가제 및 기타 압축 보조제는 소결전에 Green Body에서 제거해야 합니다.
Ceramic Green Body에서 Binder를 제거하는 이 과정을 Debinding이라고 합니다.

이상적으로는 Particle packing배열에 영향을 주거나 Green Body에 새로운 결함을 일으키지 않고 Binder가 완전히 제거됩니다. 그러나 탄소 및 유기 이온과 같은 잔류 불순물과 균열 및 큰 기공과 같은 결함은 Sintering중 미세 조직 발달에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이로 인해 생산된 제품의 특성에 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 Debinding은 Ceramic가공에서 중요한 단계입니다. 특히, Green Body에서 높은 비율의 Binder를 필요로 하는 성형 방법을 사용할 때 중요합니다.

Technical ceramics의 Debinding을 위한 솔루션

Debinding 방법

Ceramic Green Body의 Binding을 제거하는 방법에는 세 가지가 있습니다.

Thermal
Debinding

지금까지 가장 일반적으로 사용되는 방법은 Thermal Decomposition(열분해)라고도 하는 Thermal Debinding입니다. Binder를 제거하는 방법에는 두 가지가 있습니다.
산화성, 비산화성 분위기 또는 진공 상태에서 증기 형태로 주변 압력으로 가열합니다.
Thermal Decomposition 과정은 화학적 및 물리적 요인의 영향을 받습니다. 화학적 요인에는 Binder의 구성이 포함됩니다. 이것은 Decomposition Temperature(분해온도)를 결정하며, 일반적으로 100 - 400 ℃ 입니다. 물리적으로 Binder의 제거는 구성 요소로의 열 전달과 분해된 Decomposition Product(분해 생성물)의 Mass Transfer(질량 이동)에 의해 제어됩니다.

Debinding
공정 준수 사항

Binder의 분해 및 관련 Steam 발생으로 구성요소에 압력이 발생할 수 있으므로, 열처리는 Thermal Debinding 중에 천천히 진행되어야 합니다. Binder 제거를 위해 충분한 양의 산소 또는 공기도 공급해야 합니다. Binder 함량이 높은 제품(예: 사출성형, 압출성형, 슬립주조, 또는 기타 플라스틱 성형 방법으로 생산된 제품)을 Debinding할때는 특별한 예방조치를 진행해야 합니다. 경우에 따라 Debinding은 별도의 저온 소성로에서 진행한 후, 고온 소성로에서 소성합니다. 최대 가열 속도는 제품의 크기와 모양에 따라 결정됩니다. 높은 가열 속도는 제품의 온도 구배를 유발하여 제품의 내부 층이 고르지 않게 수축되게 할 수 있습니다. 이로 인해 균열이 발생할 수 있습니다.

온도의 균일성 뿐만 아니라 각 Debinding공정 중에 공업로 내에서 일정하고 균일 한 공기 또는 산소의 흐름은 제품의 온도 구배를 방지하는데 매우 중요합니다. 따라서 온도와 공기의 흐름은 매우 신중하게 설정, 측정 및 제어되어야 합니다. Debinding후 계속 가열하고 제품을 Sintering하는 것도 매우 중요합니다. 세라믹 제품은 Debinding과 Sintering 사이의 단계에서 매우 부서지기 쉽고 기계적 응력에 민감합니다. 따라서, Sintering전에 제품을 운반하면 균열 또는 심각한 손상이 발생할 수 있습니다.

Debinding 과정에서 발생하는 폐가스는 유해 유기 물질이 포함되어 있으므로, 관련 안전 및 환경 규정에 따라 공업로에서 조심스럽게 추출하여 별도의 챔버에서 처리해야 합니다. 실제로 Binder 시스템은 휘발성과 화학적 분해가 다른 적어도 두 가지 이상의 구성 요소의 혼합물로 구성되어 있습니다. 따라서 Debinding 프로세스를 제어하는 것이 훨씬 복잡해집니다.