乾燥、脫脂與生坯體

乾燥收縮(drying shrinkage)

看一灘泥巴乾掉,你會看到它向內縮,有時留下一塊縮小的餅,四周與原本接觸的邊緣之間留出一圈空隙。成形的陶瓷也一樣,甚至更明顯:水離開時,整個坯體會明顯變小。乾燥收縮就是這種尺寸的減小——成形液體蒸發、顆粒彼此拉近、進入更緊密接觸時,坯體隨之縮小。

原因是毛細應力:每離開一層水,就讓彎液面把顆粒再拉近一點,坯體收縮的體積幾乎正好等於移除的水量——這一切都發生在恆速乾燥期,一旦顆粒相碰便不再收縮。陶瓷工作者用線性收縮來表示它,也就是長度的相對變化:(L_濕 減 L_乾)除以 L_濕。可塑黏土坯的線性收縮由百分之幾到 8 至 10 個百分比;而堆積良好、含液很少的壓製粉末坯,可能低於 1 個百分比。坯體愈濕、愈細,收縮愈多。乾燥收縮與後續大得多的燒成(燒結)收縮是分開的,而且發生在它之前。

收縮本身並不是缺陷——均勻收縮的坯體只是變小,你在模具裡預留餘量即可。麻煩在於:所有乾燥應力都住在收縮裡:若某一區域比另一區域先收縮、或收縮得更多,這種不匹配就會把坯體拉變形或撕裂。所以乾燥收縮必須被設計進去(模具與模仁要按確切收縮率放大裁製),而且最重要的是要讓它均勻。控制乾燥收縮的量與均勻度,正是乾燥排程大部分想做的事。

在一片濕黏土磚上壓出一條 100 mm 長的線,乾燥後再量:可能只剩 94 mm——線性乾燥收縮 6 個百分比。因此,想做出成品生坯為 100 mm 的模具師傅,會把模具裁成約 106 mm,讓收縮把它帶回目標尺寸。

線性乾燥收縮(L_濕 減 L_乾)除以 L_濕 會被設計進模具;危險的不是收縮本身,而是它的任何不均勻。

別把乾燥收縮和燒成收縮混為一談。乾燥收縮在接近室溫時、隨水離開而發生,顆粒一相碰即停止;較大的燒結收縮則在通紅高溫下、隨孔隙閉合而發生。坯體的總尺寸變化是兩者的合計。

又称
drying contraction乾縮