日本開發(fā)出新型環(huán)保陶瓷壓坯成型生產(chǎn)技術(shù)
日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所尖端制造工藝研究部門，在與日本NGK INSULATORS公司的聯(lián)合研究中，日前成功地開發(fā)出了只需添加不足過去一半的有機(jī)粘合劑，即可形成陶瓷的全新工藝技術(shù)。其特點(diǎn)是直接使有機(jī)粘合劑的單分子層在陶瓷原料粒子的表面發(fā)生化學(xué)膠合，然后通過外部刺激，再使粘合劑層之間相互發(fā)生膠合。由于有機(jī)粘合劑通過更牢固的化學(xué)膠合，將原材料粒子相互粘接起來，從而就形成一種可有效減少粘合劑在陶瓷生產(chǎn)工藝中用量的手段。
目前，為了使陶瓷成形，必須添加有機(jī)高分子粘合劑。聚乙烯醇（polyvinyl alcohol）、甲基纖維素（methylcellulose）、丙烯酸樹脂（acrylic resin）、瓊脂（agar）等最常用的粘合劑在燒結(jié)過程中被燃料后，作為其分解物就會(huì)而排放出二氧化碳。為了降低環(huán)境負(fù)荷，必須減少有機(jī)粘合劑的用量。為了實(shí)現(xiàn)環(huán)保型陶瓷生產(chǎn)工藝，產(chǎn)綜研與NGK INSULATORS公司自平成15年度起，就各自投入一定的資金開始了聯(lián)合研究。具體的研究課題包括減少或不使用有機(jī)粘合劑的技術(shù)、低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，以及無燒結(jié)技術(shù)。
過去的高分子有機(jī)粘合劑只是吸附在原料粒子的表面，或者接合不夠緊密，因此原料粒子之間的膠合強(qiáng)度不夠。另外，由于高分子有機(jī)粘合劑與原料粒子表面的親和性差，二者之間相互分離后，就會(huì)部分地發(fā)生凝固，因而就使有機(jī)粘合劑起不到有效的作用。為此，要想實(shí)現(xiàn)良好的成形特性，確保成形后的形狀保持特性，就必須大量添加有機(jī)粘合劑。
此次，首先在單分子層狀態(tài)下將反應(yīng)性非常高的有機(jī)分子固定到陶瓷原料粒子的表面，然后再利用外部刺激使單分子層的有機(jī)粘合劑發(fā)生化學(xué)膠合，從而在全世界首次成功地實(shí)現(xiàn)了原料粒子之間直接通過化學(xué)膠合進(jìn)行接合的結(jié)構(gòu)。另外，由于有機(jī)粘合劑是以單分子層的狀態(tài)在原料粒子表面接合的，因此就能防止原料粒子與有機(jī)粘合劑的相互分離。這是一項(xiàng)對陶瓷原料粒子的表面處理技術(shù)進(jìn)行研究的過程中，通過提高粒子表面的化學(xué)活性而實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。
今后，將進(jìn)一步深化研究，以便提高此技術(shù)的通用性及易用性，降低生產(chǎn)成本。另外，還將對制成的陶瓷壓坯作為無機(jī)與有機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用進(jìn)行研究。
