成形與塑形

刮刀(doctor blade)

如果你曾把濕水泥抹平,或以固定高度拖一把直尺刮開灰泥,你其實已經懂刮刀了。它不過是一把精密的直刀刃,懸在移動表面上方一段設定的距離,刀後積著一池漿料。當載帶從刀下滑過時,刀刮掉一切高於縫隙的東西,只讓一層恰好等於縫隙高度的膜通過。就是這一道不起眼的刀刃,在流延成形中把一灘陶瓷漿料變成一片受控、均勻厚度的薄片。

關鍵數字是刀刃與載帶之間的縫隙——有時數十微米,有時一毫米。但縫隙並不是最終帶厚。從刀下通過的漿料大部分是溶劑,所以乾燥時膜會塌陷到濕厚度的一個分數;一個經驗法則是乾帶厚度約等於縫隙乘以留下來的固體加黏結劑的體積分率。因此在一個非揮發分約 30 volume percent 的漿料上,100 micron 的縫隙可能留下接近 30 microns 的乾帶。精密機台會用串聯的雙刀刃、細心塑形的刀尖,以及穩定的漿料液位,好讓計量壓力——因而厚度——在整趟走帶中都保持恆定。

這名字有點掌故:doctor 是老工坊裡指「修正、校正一件活兒」的裝置的用語,而這把刀把不均的傾倒校正成均勻的片。除了流延,同樣的刮塗技巧也用來鋪釉、油漆、黏著劑與電池電極漿料。讓它運作良好的是漿料的流變:剪切變稀的漿料在刀口的高剪切下流得薄,過刀後又變稠,好讓新鋪的膜保持形狀、平滑流平,而不流淌或起脊。

在氧化鋁基板產線上,刀刃設為 0.5 mm 縫隙,載帶在滿滿的漿料儲槽下以穩定速度前進;濕膜平流、在隧道中乾燥,產出一張數百微米厚的生基板帶,從邊到邊都均勻,因為縫隙與漿料液位始終恆定。

固定縫隙的刀刃把漿料計量成均勻的膜;溶劑離開後,乾厚度是縫隙的一個分數。

刀縫設定的是濕厚度而非乾厚度——忘了乾燥時的塌陷,是把帶子流延得遠比預期薄的經典失誤。而一個不夠剪切變稀的漿料,不是在刀下拖曳,就是過刀後塌流,把帶子弄出脊紋。

又称
casting bladeblade coater刮漿刀