CN102382518A - 一种低粘度陶瓷喷墨油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷喷墨技术领域，特别是涉及一种低粘度陶瓷喷墨油墨及其制备方法，陶瓷喷墨油墨包括有以下按重量百分比计的组分：油墨稀释剂35～60%，陶瓷色料30～55%，油墨助剂0.5～4%，树脂0.5～10%；本发明的陶瓷喷墨油墨具有低粘度低表面张力，适用于高精度的喷墨打印喷头，既可以在塞尔1001型喷头上使用，也可以在美国北极星512型喷头上使用，由于油墨本身不含水，其在使用过程中对喷墨打印机的喷头无腐蚀性，能明显增加喷头使用寿命；陶瓷喷墨油墨的制备方法，先采用球磨机进行初研磨，再经砂磨机进行精研磨，从而大大节约了生产成本，是一种高效的陶瓷喷墨油墨的制备方法。

Description

一种低粘度陶瓷喷墨油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷喷墨技术领域，特别是涉及一种低粘度陶瓷喷墨油墨及其制备方法。

背景技术

陶瓷喷墨技术是将喷墨印花技术应用于陶瓷表面进行装饰的技术，它是将待成形的陶瓷粉料制成陶瓷墨水，利用特制的打印机将配置好的陶瓷墨水直接打印到建筑陶瓷的表面成形，成形体的形状及几何尺寸由计算机控制。陶瓷喷墨技术可使产品分辨率由普通技术的72dpi提高到360dpi，如用通俗的像素来表示，则可由现有辊筒印花效果的240万像素提升到1200万像素，由此使得陶瓷喷墨印刷技术已形成逐渐取代传统技术的趋势。自2009年我国引进第一台陶瓷喷墨机以来，陶瓷喷墨印刷技术的发展突飞猛进，随着陶瓷喷墨印刷技术的大量应用，相应的各种各样陶瓷墨水的需求量也在迅速增加。由于国外一些专业企业在陶瓷喷墨喷头上的技术垄断和控制，导致国内开发的喷墨墨水却难以广泛推广应用，目前国内大部分陶瓷企业使用的陶瓷墨水主要是以西班牙Esmalglass～itaca、美国Ferro等几家国外公司生产的陶瓷墨水为主。

中国发明专利申请(申请号：200410067705.1)公开了“一种数码平板喷绘机用紫外光固化油墨”， 紫外光固化油墨也俗称UV固化墨水，该UV固化墨水用于普通的UV打印装置可以取得良好的打印效果，但因其粘度相对较大，不能应用于高精度的打印装置，因而无法获得高分辨率、高精度的喷墨图像。

为了解决上述技术问题，中国发明专利申请(申请号：02808219.2)公开了一种“含有UV可固化树脂的耐水性喷墨油墨”，以及中国发明专利申请(申请号：200910040298.8)公开了一种“紫外光固化墨水”，上述专利申请虽然按不同的使用需求在不同形式上改进了配方，有效地降低了紫外光固化墨水的粘度，可在一定程度上解决应用于高精度的UV打印装置的问题，但是，由于制备的陶瓷墨水中固体颗粒的尺寸较大，无法均匀分散至纳米级，从而容易堵塞喷头。

又如：中国发明专利申请(申请号：200810192949.0)公开了一种“铁锆红色料的制备方法”，该生产工艺制备出的锆铁红色颜料中氧化铁的颗粒尺寸难以控制，而且也无法分散均匀，如将锆铁红色颜料破碎至1微米左右，该红色颜料在陶瓷生产中经1200℃下烧成的瓷砖釉面上均不能稳定发色。

作为改进，现有技术中主要采用溶胶-凝胶法、乳液法等使陶瓷墨水中的固体颗粒达到纳米级。然而，现有技术中的这些陶瓷墨水及其制备方法均普遍存在一些不足，其主要缺陷在于：1）由于上述方法制备的陶瓷墨水对陶瓷喷墨打印机的喷头具有一定腐蚀性，从而影响了喷头的使用寿命，使得实际应用效果不佳；2）陶瓷色料颗粒的尺寸难以控制在1微米以下，而且无法也均匀分散，且其制备工艺较为复杂，难以实现工业化生产；3）由于陶瓷生产工艺的烧成温度较高，使得热稳定性较差的陶瓷色料难以稳定发色，如在1200℃下陶瓷墨水中红色陶瓷色料在高温情况下（大于1175℃）很难发色，这样必然造成了为生产高质量的瓷砖而必须在色彩上有所取舍。

因此，针对现有技术中的不足，亟需提供一种无腐蚀性、适用于高精度的喷墨打印喷头、制备方法简单、节约成本的陶瓷喷墨油墨技术。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种无腐蚀性、适用于高精度的喷墨打印喷头、制备方法简单、节约成本的低粘度陶瓷喷墨油墨；

本发明的另一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种制备无腐蚀性、适用于高精度的喷墨打印喷头、制备方法简单、节约成本的低粘度陶瓷喷墨油墨的制备方法。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

本发明提供一种低粘度陶瓷喷墨油墨，包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 35～60%

陶瓷色料                   30～55%

油墨助剂                   0.5～4%

树脂                          0.5～10%；

其中：

所述树脂为聚苯乙烯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂以及聚酯树脂中的一种或者一种以上的混合物；

所述陶瓷色料为红色、黄色、蓝色、米黄色、棕色、白色或者黑色的一种色料或者一种以上的混合色料；

所述油墨助剂为消泡剂、流平剂、防沉剂或者分散剂中的一种油墨助剂或者一种以上的混合油墨助剂。

优选的，所述树脂为光聚合树脂，所述光聚合树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂或者聚酯丙烯酸酯树脂中的一种或者一种以上的混合物。

另一优选的，所述低粘度陶瓷喷墨油墨包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50～55%

陶瓷色料                    35～50%

油墨助剂                    2～4%

树脂                           2～6%。

更优选的，所述低粘度陶瓷喷墨油墨包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 55%

黑色陶瓷色料              37%

油墨助剂                    2%

树脂                           6%。

另一优选的，所述低粘度陶瓷喷墨油墨包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 40～50%

陶瓷色料                    35～50%

油墨助剂                    2～4%

树脂                           7～10%。

更优选的，包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50%

红色陶瓷色料              40%

油墨助剂                    3%

树脂                           7%。

本发明还提供一种陶瓷喷墨油墨的制备方法，是对以上所述陶瓷喷墨油墨的制备方法，所述制备方法包括有以下步骤：

步骤a. 物料的混合，其中：

步骤a1. 将油墨稀释剂加入料桶中经高速分散机搅拌，搅拌的同时加入油墨助剂，加料完毕后继续搅拌25～35分钟；

步骤a2. 待油墨稀释剂和油墨助剂搅拌均匀后，设置高速分散机的转速为3000～4500转/分钟，然后缓慢加入陶瓷色料，陶瓷色料需在30分钟内加料完毕，加料完毕后，继续高速搅拌55～65分钟；

步骤a3. 加入树脂，在3000～4500转/分钟的条件下继续分散搅拌25～35分钟，直至物料充分混合，获得均匀的混合物料；

步骤b. 初研磨

将步骤a3获得的所述混合物料先经球磨机进行初步研磨分散，研磨1.5～2.5小时后获得初研磨物料；

步骤c. 精研磨

将步骤b获得的初研磨物料再经砂磨机进一步研磨分散，研磨9.5～10.5小时，直至物料中陶瓷色料的粒度达到 0.1～1微米，获得陶瓷喷墨油墨的成品，并避光保存备用。

优选的，步骤b中，所述球磨机采用直径分别为5mm，8mm和12mm的研磨球进行初研磨。

更有选的，所述直径为5mm的研磨球、直径为8mm的研磨球、直径为12mm的研磨球的质量比为3:2:1。

另一优选的，步骤c中，所述砂磨机采用直径为0.2mm的氧化锆珠进行经研磨。

本发明的有益效果：

本发明的陶瓷喷墨油墨，具有低粘度低表面张力，适用于高精度的喷墨打印喷头，很好地保留了陶瓷喷墨技术的高分辨率和高精度，既可以在塞尔1001型喷头上使用，也可以在美国北极星512型喷头上使用。由于本发明的陶瓷喷墨油墨本身不含水，其在使用过程中对喷墨打印机的喷头无腐蚀性，而且其粒度分布均匀，粒度达到亚微米甚至纳米级，完全不会对目前所有的陶瓷喷墨打印设备上使用的喷头造成堵塞，从而可延长喷头的使用寿命；

本发明的陶瓷喷墨油墨的制备方法，先采用球磨机进行初研磨，再经砂磨机进行精研磨的二次研磨法，大大节约了生产成本，是一种高效的陶瓷喷墨油墨的制备方法。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 35～60%

陶瓷色料                   30～55%

油墨助剂                   0.5～4%

树脂                          0.5～10%；

其中：

具体的，树脂为聚苯乙烯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂以及聚酯树脂中的一种或者一种以上的混合物；

具体的，陶瓷色料为红色、黄色、蓝色、米黄色、棕色、白色或者黑色的一种色料或者一种以上的混合色料；

具体的，油墨助剂为消泡剂、流平剂、防沉剂或者分散剂中的一种油墨助剂或者一种以上的混合油墨助剂。

更具体的，树脂还可以是光聚合树脂，该光聚合树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂或者聚酯丙烯酸酯树脂中的一种或者一种以上的混合物。

对本发明的陶瓷喷墨油墨，进行以下性能分析测试：

1.激光粒度分析仪检测陶瓷喷墨油墨的粒度分布

陶瓷喷墨油墨的粒度分布是关系到陶瓷喷墨油墨性能和陶瓷喷墨打印机的喷头寿命最重要的性能测试，如果粒度分布太宽，会堵塞喷头，而软堵塞可以经过清洗疏通，硬堵塞则直接损害喷头。

表1为本发明的陶瓷喷墨油墨通过激光粒度分析仪的粒度分布测试表。 

              表1 本发明的陶瓷喷墨油墨的粒度分布 (单位um)

D10	D20	D30	D40	D50	D60	D70	D80	D90	D100
										0.05	0.10	0.11	0.13	0.17	0.19	0.25	0.30	0.35	0.42

如表1所示，对本发明的陶瓷喷墨油墨经粒度分布测试表明，该陶瓷喷墨油墨粒度分布均匀，粒度达到亚微米甚至纳米级，完全不会对目前所有陶瓷喷墨打印设备上使用的喷头造成堵塞，从而有利于增加喷头的使用寿命。

 2.粘度测试

粘度也是影响陶瓷喷墨油墨性能好坏的一个重要因素，可通过对所制备的陶瓷喷墨油墨的动力粘度随温度的变化的测试来判断陶瓷喷墨油墨的使用温度范围。

图1为本发明的陶瓷喷墨油墨运动粘度随温度的变化曲线图。

由图1可知，陶瓷喷墨油墨的运动粘度随温度的变化的测试表明，所制备的陶瓷喷墨油墨的较佳的喷墨温度为35-50℃，在此温度范围内，可控制陶瓷喷墨油墨的运动粘度在30mm²/s以下。

综上所述，本发明的陶瓷喷墨油墨，具有低粘度低表面张力，适用于高精度的喷墨打印喷头，既可以在塞尔1001型喷头上使用，也可以在美国北极星512型喷头上使用，由于本发明的陶瓷喷墨油墨本身不含水，其在使用过程中对喷墨打印机的喷头无腐蚀性，而且不会堵塞喷头，从而可延长喷头的使用寿命。

实施例2

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例1的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50～55%

陶瓷色料                    35～50%

油墨助剂                    2～4%

树脂                           2～6%。

实施例3

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例2的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例2的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50%

黄色陶瓷色料              40%

油墨助剂                    4%

树脂                           6%。

实施例4

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例2的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例2的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50%

白色陶瓷色料              43%

油墨助剂                    3%

树脂                           4%。

实施例5

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例2的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例2的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 55%

黑色陶瓷色料              37%

油墨助剂                     2%

树脂                           6%。

实施例6

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例1的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 40～50%

陶瓷色料                    35～50%

油墨助剂                    2～4%

树脂                           7～10%。

实施例7

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例6的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例6中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例6的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50%

红色陶瓷色料              40%

油墨助剂                     3%

树脂                            7%。

实施例8

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例6的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例6中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例6的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50%

蓝色陶瓷色料              36%

油墨助剂                     4%

树脂                            10%。

实施例9

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例6的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例6中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例6的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 45%

米黄色陶瓷色料          43%

油墨助剂                     4%

树脂                            8%。

实施例10

本实施例的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，在实施例6的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例6中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例6的区别在于：

陶瓷喷墨油墨，它包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50%

棕色陶瓷色料              38%

油墨助剂                   3%

树脂                          9%。

实施例11

本发明的一种低粘度陶瓷喷墨油墨的制备方法的实施例11，在实施例1的基础上，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于：

制备方法包括有以下步骤： 

步骤a. 物料的混合，其中：

步骤a1. 将油墨稀释剂加入料桶中经高速分散机搅拌，搅拌的同时加入油墨助剂，加料完毕后继续搅拌25～35分钟；

步骤a2. 待油墨稀释剂和油墨助剂搅拌均匀后，设置高速分散机的转速为3000～4500转/分钟，然后缓慢加入陶瓷色料，陶瓷色料需在30分钟内加料完毕，加料完毕后，继续高速搅拌55～65分钟；

步骤a3. 加入树脂，在3000～4500转/分钟的条件下继续分散搅拌25～35分钟，直至物料充分混合，获得均匀的混合物料；

步骤b. 初研磨

将步骤a3获得的混合物料先经球磨机进行初步研磨分散，研磨1.5～2.5小时后获得初研磨物料；

步骤c. 精研磨

将步骤b获得的初研磨物料再经砂磨机进一步研磨分散，研磨9.5～10.5小时，直至物料中陶瓷色料的粒度达到 0.1～1微米，获得陶瓷喷墨油墨的成品，并避光保存备用。

具体的，步骤b中，球磨机采用直径分别为5mm，8mm和12mm的研磨球进行初研磨。

更具体的，直径为5mm的研磨球、直径为8mm的研磨球、直径为12mm的研磨球的质量比为3:2:1，由于直径小的研磨球的研磨效果更好，因此，该步骤中，直径较小的研磨球的数量多于直径较大的研磨球的数量。

具体的，步骤c中，砂磨机采用直径为0.2mm的氧化锆珠进行精研磨。

本实施例中，步骤a中，该陶瓷喷墨油墨的混合物料的用量比按照实施例1的配方比例添加。

由上述方法制备的陶瓷喷墨油墨，采用实施例1的性能测试方法分别对陶瓷喷墨油墨进行粒度分布和粘度的性能分析测试，以确定较佳的陶瓷喷墨的温度范围值，从而控制陶瓷喷墨油墨至适于所需喷头的运动粘度。

本发明的陶瓷喷墨油墨在制备的过程中，先采用球磨机进行初研磨，再经砂磨机进行精研磨，从而大大节约了生产成本，是一种高效的陶瓷喷墨油墨的制备方法，与现有技术相比，本发明的方法制备得到的陶瓷喷墨油墨粒度分布均匀，粒度达到亚微米甚至纳米级，完全不会对目前所有陶瓷喷墨打印设备上使用的喷头造成堵塞，从而可延长喷头的使用寿命。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种低粘度陶瓷喷墨油墨，其特征在于，包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 35～60%

陶瓷色料                   30～55%

油墨助剂                   0.5～4%

树脂                          0.5～10%；

其中：

所述树脂为聚苯乙烯树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂以及聚酯树脂中的一种或者一种以上的混合物；

所述陶瓷色料为红色、黄色、蓝色、米黄色、棕色、白色或者黑色的一种色料或者一种以上的混合色料；

所述油墨助剂为消泡剂、流平剂、防沉剂或者分散剂中的一种油墨助剂或者一种以上的混合油墨助剂。

2.根据权利要求1所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，其特征在于：

所述树脂为光聚合树脂，所述光聚合树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂或者聚酯丙烯酸酯树脂中的一种或者一种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，其特征在于：包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50～55%

陶瓷色料                    35～50%

油墨助剂                    2～4%

树脂                           2～6%。

4.根据权利要求3所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，其特征在于：包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 55%

黑色陶瓷色料              37%

油墨助剂                     2%

树脂                           6%。

5.根据权利要求1所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，其特征在于：包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 40～50%

陶瓷色料                   35～50%

油墨助剂                   2～4%

树脂                          7～10%。

6.根据权利要求5所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨，其特征在于：包括有以下按重量百分比计的组分：

油墨稀释剂                 50%

红色陶瓷色料              40%

油墨助剂                    3%

树脂                           7%。

7.一种陶瓷喷墨油墨的制备方法，其特征在于：如权利要求1至6任意一项所述陶瓷喷墨油墨，其制备方法包括有以下步骤：

步骤a. 物料的混合，其中：

步骤a1. 将油墨稀释剂加入料桶中经高速分散机搅拌，搅拌的同时加入油墨助剂，加料完毕后继续搅拌25～35分钟；

步骤a2. 待油墨稀释剂和油墨助剂搅拌均匀后，设置高速分散机的转速为3000～4500转/分钟，然后缓慢加入陶瓷色料，陶瓷色料需在30分钟内加料完毕，加料完毕后，继续高速搅拌55～65分钟；

步骤a3. 加入树脂，在3000～4500转/分钟的条件下继续分散搅拌25～35分钟，直至物料充分混合，获得均匀的混合物料；

步骤b. 初研磨

将步骤a3获得的所述混合物料先经球磨机进行初步研磨分散，研磨1.5～2.5小时后获得初研磨物料；

步骤c. 精研磨

将步骤b获得的初研磨物料再经砂磨机进一步研磨分散，研磨9.5～10.5小时，直至物料中陶瓷色料的粒度达到 0.1～1微米，获得陶瓷喷墨油墨的成品，并避光保存备用。

8.根据权利要求7所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述球磨机采用直径分别为5mm，8mm和12mm的研磨球进行初研磨。

9.根据权利要求8所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨的制备方法，其特征在于：所述直径为5mm的研磨球、直径为8mm的研磨球、直径为12mm的研磨球的质量比为3:2:1。

10.根据权利要求7所述的一种低粘度陶瓷喷墨油墨的制备方法，其特征在于：步骤c中，所述砂磨机采用直径为0.2mm的氧化锆珠进行精研磨。