CN101891984A - 用于在陶瓷表面形成图像的油墨组合、油墨及方法 - Google Patents

Abstract

用于在陶瓷表面形成图像的油墨组合、油墨及方法，其中油墨组合至少包含第一种油墨、第二种油墨、第三种油墨和第四种油墨，所述第一种油墨含有用于生成黑色的无机颜料，所述第二种油墨含有用于生成红色的无机颜料，所述第三种油墨含有用于生成黄色的无机颜料，所述第四种油墨含有用于生成蓝色的无机颜料，其中每一种独立油墨的粘度为9-16cps/25℃；表面张力为27-40dyne/cm；平均粒径为100-300nm；最大粒径≤800nm。

Description

用于在陶瓷表面形成图像的油墨组合、油墨及方法

技术领域

本发明涉及在陶瓷表面形成图像的油墨组合、油墨及方法，特别是采用喷墨打印设备在陶瓷坯体或釉面上形成图像的油墨组合、油墨及方法。

背景技术

目前陶瓷印花过程主要采用胶辊印刷，如连续地涂覆包含固体研磨的彩色颜料和/或悬浮在液态载剂中的玻璃状物的糊状物。在糊状物被涂覆或转移到陶瓷坯体或釉面上后，将陶瓷加热至高温，通常为300-1250℃，几分钟内将玻璃状物质熔化并在陶瓷的表面上引入成色固体且烧掉液体载剂。但采用胶辊印刷过程中需要打板、刻辊、调配釉浆等，工艺复杂、繁琐。此外，针对不同的设计，胶辊印刷过种中所需的板、辊及调配的釉浆均不同，因此采用胶辊印刷技术时，设计和颜色的变更昂贵而费时，不适于人们对陶瓷装饰的个性化需要。

喷墨打印技术是一种非接触式的数字印刷技术，它将墨水通过打印头上的喷嘴喷射到各种介质表面上，实现了非接触、高速度、低噪音的单色和彩色的文字和图像印刷，打印过程无需打板、刻辊、调配釉浆等，工艺简单，精度高。由于喷墨打印过程完全由计算机控制，不但可依靠计算机方便地制作复杂图案，还可通过改变发送到印刷头的软件命令信号即时改变设计，因此，可提高开发新设计的进行速度和效率。因此，如果能利用喷墨打印技术装饰陶瓷将是十分有利的。但众所周知，陶瓷是一种在生产过程中需要经受高温的物品，而现有喷墨打印机油墨所使用的色料多为有机颜料，这些有机颜料暴露在300℃以上的高温中几分钟即分解。同样，在可经受高温的物品，如在胶辊印刷中所使用的釉浆也不能用于喷墨打印装置中，因为这种浆状物太粘并包含有易于沉淀的、大量悬浮的成色固体。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种耐高温且可用于喷墨打印装置的油墨组合，用于在陶瓷表面形成图像。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为用于在陶瓷表面形成图像的油墨组合，其特征在于：所述油墨组合至少包含第一种油墨、第二种油墨、第三种油墨和第四种油墨，所述第一种油墨含有用于生成黑色的无机颜料，所述第二种油墨含有用于生成红色的无机颜料，所述第三种油墨含有用于生成黄色的无机颜料，所述第四种油墨含有用于生成蓝色的无机颜料，其中每一种独立油墨的粘度为9-16cps/25℃；表面张力为27-40dyne/cm；平均粒径为100-300nm；最大粒径≤800nm。

较好的方案为无机颜料选自ZrO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、Co2O3、NiO、Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或其中任意几种的混合物。

更好的方案为每一种独立油墨中无机颜料的重量百分比含量为10％-20％。

上述墨水组合中每一种独立的油墨均采用具有高温稳定性的无机颜料，且每一种独立油墨均具有特殊的物理特性，使其可适用于喷墨打印装置。使用上述墨水组合，通过喷墨打印装置在陶瓷坯体或釉面上打印图像，然后进行高温煅烧，最后形成在陶瓷表面的图像色彩鲜艳，装饰效果好。

本发明的另一目的在于提供一种耐高温且可用于喷墨打印装置的油墨，用于在陶瓷表面形成图像。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：用于在陶瓷表面形成图像的油墨，含有用于着色剂的无机颜料，其粘度为9-16cps/25℃；表面张力为27-40dyne/cm；平均粒径为100-300nm；最大粒径≤800nm。

较好的方案为无机颜料选自ZrO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、Co2O3、NiO、Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或其中任意几种的混合物。

更好方案为油墨中无机颜料的重量百分比含量为10％-20％。

本发明再一目的在于提供一种在陶瓷表面形成图像的方法。

在陶瓷表面上形成图像的方法，其特征在于：该方法包括，提供一油墨组合，所述油墨组合至少包含第一种油墨、第二种油墨、第三种油墨和第四种油墨，所述第一种油墨含有用于生成黑色的无机颜料，所述第二种油墨含有用于生成红色的无机颜料，所述第三种油墨含有用于生成黄色的无机颜料，所述第四种油墨含有用于生成蓝色的无机颜料，其中每一种独立油墨的粘度为9-16cps/25℃，表面张力为27-40dyne/cm，平均粒径为100-300nm；最大粒径≤800nm；籍助喷墨打印设备将所述油墨组合打印到陶瓷坯体或釉面上，生成图像；将打印有所述油墨组合的陶瓷加热到300℃以上的温度，在陶瓷釉面或透明釉下形成图像。

较好的方法为无机颜料选自ZrO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、Co2O3、NiO、Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或其中任意几种的混合物。

更好方案为油墨中无机颜料的重量百分比含量为10％-20％。

上述方法采用以无机颜料为着色剂的油墨组合，通过喷墨打印装置将油墨组合通过打印头上的喷嘴喷射到陶瓷坯体或釉面上，经高温烧结后可在陶瓷表面形成色彩艳丽且牢固的图像，整个打印过程无需打板、刻辊、调配釉浆等，工艺简单，精度高。此外，可通过计算机方便地制作复杂图案或更改设计，不但可实现陶瓷的个性化装饰，而可有效提高开发新设计的速度和效率。

本发明的油墨组合中每一种独立的油墨均可以通过以下方法制得：

制备色浆：用有机溶剂做载体，加入分散剂、协同分散剂、消泡剂、防沉剂、研磨树脂等搅拌均匀，再加入无机颜料，用高剪切力进行预分散，然后再将预分散好的浆料用珠磨机研磨，至粒径D50：100-300nm、D99≤800nm。本发明中，D50表示一个样品的累积粒径分布百分数达到50％时所对应的粒径，其物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒占50％，因此这个粒径也就是平均粒径。D99表示一个样品的累积粒径分布百分数达到99％时所对应的粒径，也就是最大粒径。在此过程中，如果粒径过大，容易导致油墨的流畅性不好，油墨易发生沉淀，容易堵塞喷墨打印装置的打印头；如果粒径过小烧结时发色不好，颜色浅或不发色。

制备油墨：用有机溶剂做载体，加入连接料、基材润湿剂、流平剂、消泡剂、防沉剂和制备好的色浆，搅拌分散均匀，测量墨水理化参数：粘度：9-16cps/25℃；表面张力：27-40dyne/cm，用1微米滤芯过滤。

制备色浆过程中，以色浆总重量计，各种物质的重量百分比含量如下：

无机颜料30％-45％；

有机溶剂      20％-35％；

分散剂        15％-20％；

协同分散剂    1％-4％；

消泡剂        0-1％；

防沉剂        0-0.1％；

研磨树脂      10％-20％。

制备油墨过程中，以油墨总重量计，各种物质的重量百分比含量如下：

色浆          35％-45％；

有机溶剂      30％-40％；

连结料        20％-30％；

基材润湿剂    0％-1％；

流平剂        0-1％

消泡剂        0-1％；

防沉剂        0-0.1％。

本发明中有机溶剂主要起到载体的作用，用于将颜料、助剂、树脂等分散或溶解在其中形成一个稳定的体系。不同的溶剂对颜料分散性能、树脂和助剂的溶解性能不同。本发明所使用的有机溶剂可以为低分子量的醇、醇醚、酯类、酮类中的一种或任意几种的混合物，可以例举的低分子量的醇、醇醚、酯类、酮包括：乙二醇、丙二醇、丙三醇、戊二醇、二丙酮醇、丙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丁内酯、吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、异佛尔酮等。上述溶剂可以使油墨具有良好的打印流畅性。

本发明中的分散剂包括聚氨酯类、丙烯酸酯类、超分散剂中的一种或多种混合物，可以举出的商品名包括但不限于：BYK104、SOLSPERSE 32500、SOLSPERSE 8000、SOLSPERSE 20000、SOLSPERSE 24000、HPC 14000/14200/14500、EFKA-4300、EFKA-4050、EFKA-4800等。

本发明中，协同分散剂可以用来包裹分散开来的颜料粒子，防止颜料颗粒再聚集成大颗粒，同时帮助颜料颗粒悬浮，不沉淀。本发明优选那些那些对所分散的颜料润湿性好的协同分散剂。

本发明中，连接料的作用主要是提供与陶瓷坯体的结合，同时保证墨水喷到坯体上的流动性能，以及保证图案的清晰锐利不洇色等。本发明所使用的连结料可以选丙烯酸树脂、乙烯类树脂中的一种或多种混合物。优选丙烯酸树脂的玻璃化温度为15-100℃，分子量(Mw)30000-300000，比重(g/ml)0.8-1.2。优选的乙烯类树脂包括醋丁树脂，可以举出的商品名包括但不限于：CAB551-0.2、CAB551-0.5、CAB381-0.2等。优选的乙烯类树脂还有氯乙烯共聚树脂，如VC/VAc二元共聚树脂、VC/VAc/MA三元共聚树脂等。

本发明所使用的基材润湿剂，包括有机硅类、丙烯酸酯类中的一种或多种混合物，可以举出的商品名称包括但不限于：BYK 300、BYK306、BYK333、EFKA 3777、EFKA 3034等。

本发明所使用的无机颜料，可以从广东道氏标准制釉股份有限公司公司购买。

本发明所使用的流平剂、消泡剂、防沉剂等可以选现有技术中用于普通油墨中的公知流平剂、消泡剂、防沉剂，为节省起见，此处不再赘述。

下面结合具体实施方式对本发明予以详细说明。

具体实施方式

1.按表1所列配方制备黑色、红色、黄色、蓝色、的色浆。先用混合溶剂做载体，加入分散剂、消泡剂、防沉剂、研磨树脂等搅拌均匀，再加入无机颜料，高剪切力分散；将预分散好的浆料用珠磨机研磨，至粒径D50：100-300nm、D99≤800nm。

2.按表2所列配方制备油墨：用混合溶剂做载体，加入连接料、基材润湿剂、流平剂、消泡剂、防沉剂和制备好的色浆，搅拌分散均匀，测量墨水理化参数：粘度：9-16cps/25℃；表面张力：27-40dyne/cm，用1微米滤芯过滤。

表1色浆配方(wt％)

	黑色	红色	黄色	蓝色
					色料	37	35	40	40
丙二醇	8	8	8	8
					丙二醇甲醚	12.85	17.55	12.85	10.85
丙二醇甲醚醋酸酯	5	5	5	5
					丙烯酸酯类分散剂EFKA4300	18.7	17.5	16	18
协同分散剂EFKA4800	3.3	2.8	2	2
					丙烯酸酯研磨树脂NeoCryl B-731	15	14	16	16
有机硅消泡剂BYK065	0.1	0.1	0.1	0.1
					防沉剂DISPARLON 4200	0.05	0.05	0.05	0.05

表2油墨配方(wt％)

	黑色	红色	黄色	蓝色
					丙二醇	12	12	12	12
丙二醇甲醚	19.5	17.5	22.5	22.5
					吡咯烷酮	3	3	3	3
表1色浆	40	42	37	37
					丙烯酸树脂B-72	18	18	18	18
乙烯基树脂CAB551-0.2(20％)	7	7	7	7
					基材润湿剂BYK333	0.2	0.2	0.2	0.2
流平剂EFKA-S022	0.15	0.15	0.15	0.15
					消泡剂BYK065	0.1	0.1	0.1	0.1
防沉剂DISPARLON 4200	0.05	0.05	0.05	0.05

3、对上述油墨的性能进行检测，并通过喷墨打印装置，用上述墨水在未烧结的陶瓷坯体或釉面上打印图像，低温烘干，然后放置到1100-1300℃的高温炉中，煅烧30分钟，取出自然冷却，检验发色效果。结果见表3。

表3性能检测结果

	黑色	红色	黄色	蓝色
					粘度(mPa.s)	11.8	12.4	12.6	12.0
表面张力(mN/m)	29.1	30.2	30.8	31.0
					粒径	D50 187nmD99 395nm	D50 210nmD99 420nm	D50 183nmD99 389nm	D50 225nmD99 456nm
色密度	1.35	1.30	1.23	1.61
					发色稳定性ΔE	≤8	≤8	≤8	≤8
耐摩擦性能	无明显磨损痕迹	无明显磨损痕迹	无明显磨损痕迹	无明显磨损痕迹
					印迹互渗性能	≤0.3mm	≤0.3mm	≤0.3mm	≤0.3mm
打印流畅性	好	好	好	好

从表3可以看出，本发明的油墨组合用于喷墨打印装置上均具有良好的打印流畅性，在陶瓷表面打印的图像，经过高温煅烧后仍具有良好的色密度和发色稳定性、耐摩擦性等。

在参考优选的实施例描述本发明时，本领域的技术人员会意识到：在不偏离本发明精神原则下，可能会做出各种不同的修改、变化、省略和取代，如油墨组合中还可以含有棕色、绿色等第五种、第六种油墨，因此本发明并不囿于实施例中给出的范围，只要它们所取得的效果是相同的，这些简单的变化仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.用于在陶瓷表面形成图像的油墨组合，其特征在于：所述油墨组合至少包含第一种油墨、第二种油墨、第三种油墨和第四种油墨，所述第一种油墨含有用于生成黑色的无机颜料，所述第二种油墨含有用于生成红色的无机颜料，所述第三种油墨含有用于生成黄色的无机颜料，所述第四种油墨含有用于生成蓝色的无机颜料，其中，每一种独立油墨的粘度为9-16cps/25℃；表面张力为27-40dyne/cm；平均粒径为100-300nm；最大粒径≤800nm。

2.根据权利要求1所述的油墨组合，其特征在于：

所述无机颜料选自ZrO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、Co2O3、NiO、Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或其中任意几种的混合物。

3.根据权利要求2所述的油墨组合，其特征在于：

每一种独立油墨中无机颜料的重量百分比含量为10％-20％。

4.用于在陶瓷表面形成图像的油墨，其特征在于：所述油墨含有用于着色剂的无机颜料，所述油墨的粘度为9-16cps/25℃；表面张力为27-40dyne/cm；平均粒径为100-300nm；最大粒径≤800nm。

5.根据权利要求4所述的油墨，其特征在于：

所述无机颜料选自ZrO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、Co2O3、NiO、Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或其中任意几种的混合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述油墨中无机颜料的重量百分比含量为10％-20％。

7.在陶瓷表面上形成图像的方法，其特征在于：该方法包括，

提供一油墨组合，所述油墨组合至少包含第一种油墨、第二种油墨、第三种油墨和第四种油墨，所述第一种油墨含有用于生成黑色的无机颜料，所述第二种油墨含有用于生成红色的无机颜料，所述第三种油墨含有用于生成黄色的无机颜料，所述第四种油墨含有用于生成蓝色的无机颜料，其中，每一种独立油墨的粘度为9-16cps/25℃；表面张力为27-40dyne/cm；平均粒径为100-300nm；最大粒径≤800nm；

籍助喷墨打印设备将所述油墨组合打印到陶瓷坯体或釉面上，生成图像；

将打印有所述油墨组合的陶瓷加热到300℃以上的温度，使所述油墨烧结发色，在陶瓷釉面或透明釉下形成釉质图像。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述无机颜料选自ZrO2、Cr2O3、Fe2O3、CuO、Co2O3、NiO、Al2O3、SiO2、ZnO中的一种或其中任意几种的混合物。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

每一种独立油墨中无机颜料的重量百分比含量为10％-20％。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述油墨组合中的每一种独立油墨通过以下步骤制得：

制备浆料：用有机溶剂做载体，加入分散剂、协同分散剂、消泡剂、防沉剂、研磨树脂等搅拌均匀，再加入无机颜料，用高剪切力进行预分散，然后再将预分散好的浆料用珠磨机研磨，至粒径D50：100-300nm、D99≤800nm；

制备油墨：用有机溶剂做载体，加入连接料、基材润湿剂、流平剂、消泡剂、防沉剂和制备好的色浆，搅拌分散均匀，测量墨水理化参数：粘度：9-16cps/25℃；表面张力：27-40dyne/cm，用1微米滤芯过滤。