膠體製程與懸浮液

黏結劑(binder)

陶瓷生坯——那乾燥、未燒、由堆積粉末構成的形狀——本身脆得像沙堡:顆粒只是相觸,並無任何東西把它們固定。黏結劑就是那種添加物,幾乎總是有機高分子,充當顆粒間的膠,好讓生坯能被拿取、加工、送進爐子而不崩解。可以把它想成麵粉加水的糊,讓鬆散的沙在烘烤前先撐住派皮的形狀。

黏結劑是溶於或乳化於漿料液體中的高分子——常見選擇有水中的聚乙烯醇(PVA)、流延成形溶劑中的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、各種纖維素醚,以及壓克力乳液。當液體乾去,高分子留下來包覆顆粒,並在其接觸點間形成固態橋,把粉末焊成一塊完整而有彈性的固體。用量很關鍵:要足以給出真正的生坯強度(常為數重量百分比),卻不能多到填滿氣孔、日後留下大空洞。黏結劑要與它的搭檔塑化劑一同挑選,塑化劑軟化黏結劑膜,讓澆鑄的流延膜能彎曲而不裂。關鍵是,黏結劑是暫時的——早在燒成開始前它就已完成全部任務。

這種暫時性正是麻煩所在。每一絲黏結劑都必須在陶瓷緻密化之前被移除,靠一段緩慢、精心分階的加熱,稱為黏結劑燒除(binder burnout)或脫脂(debinding),高分子在此分解、化為氣體從仍然開放的氣孔中逸出。操之過急,被困的氣體會使零件開裂或鼓脹;留下碳殘渣,則可能使陶瓷變色或敗壞其性質。所以黏結劑是你為濕坯與生坯階段雇來的僕人,必須在真正燒成前乾淨地遣散——它整個設計就是在給出強韌生坯與不留痕跡地燒盡之間的折衷。

多層電容器用的流延漿料帶有數重量百分比的 PVB 黏結劑;溶劑乾去後,高分子橋讓紙一般薄的陶瓷膜柔韌到能被撕下、裁切、疊層。燒成時同樣的黏結劑會在陶瓷開始燒結之前、於約 400 度 C 以下被緩慢烤除。

黏結劑賦予脆弱的生坯真正的操作強度,之後必須在陶瓷燒結前被乾淨地烤除。

黏結劑不是最終陶瓷的一部分——它是暫時的,必須在緻密化前完全燒除。黏結劑太多、或燒除太快,都會留下空洞、裂縫或碳殘渣,使燒成件變弱或變色。

又稱
organic binder接合劑膠合劑