CN103224724A

CN103224724A - 一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨及其制备方法

Info

Publication number: CN103224724A
Application number: CN2013101192767A
Authority: CN
Inventors: 余水林; 陈奕; 李向钰
Original assignee: Foshan Dowstong Technology Co ltd
Current assignee: Foshan Dowstong Technology Co ltd
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-04-08
Also published as: CN103224724B

Abstract

本发明公开了一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨及其制备方法，该油墨含有如下质量百分比的组分：金属釉料40～60%、树脂2～5%、分散剂4～8%、流平剂0.1～0.2%、消泡剂0.2～0.5%、防沉剂0.08～0.12%，余量为溶剂，所述金属釉料含有如下组分的原料：SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、CaO、MgO、Fe₂O₃、P₂O₅、ZnO。本发明的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨品质稳定性好，可长时间保存，并具有良好的喷墨打印性能。本发明所制备的金属釉油墨粘度低、粒径分布均匀，采用的制备方法简单而高效。本发明所制备的金属釉油墨可与陶瓷喷墨打印用色料油墨配合使用，能够进一步提高瓷砖的装饰效果。

Description

一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷喷墨技术领域，涉及一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨及其制备方法。

背景技术

陶瓷喷墨技术是一种非接触式的数字印刷技术，它是将陶瓷色料粉体制成的墨水，将小墨滴从直径数十微米的喷嘴喷到建筑陶瓷的表面上，烧成后呈色的装饰手法，装饰的图案的形状和几何尺寸由计算机控制。陶瓷喷墨技术摒弃了传统印花方式的繁琐（如丝网印花和辊筒印花），直接在坯体上喷印，提高了印花的精度，实现了多变的图案造型情况，因此生产出来的瓷砖形象更逼真，更贴近自然。

喷墨打印技术在陶瓷的应用关键在于陶瓷油墨的制备，目前陶瓷油墨是由色料、溶剂、分散剂、连结料及其它助剂所组成。中国发明专利申请号为201010117934.5，201110375883.0和201210489664.X分别公开了陶瓷喷墨打印用油墨及其制备方法，都是基于陶瓷色料而制备的喷墨油墨。但是，对于陶瓷釉料油墨的制备也是目前一难点，到目前为止国内还未曾见报道。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，并得到大量的应用，相应的各种各样的陶瓷喷墨油墨的要求也剧增。

具有金属光泽的金属釉料是陶瓷产业釉料中的一种特殊艺术釉，主要施于仿古砖瓷砖上，不仅能产生金属般高雅、华丽的外观效果，而且能增强陶瓷釉面的化学稳定性以及对酸碱的耐受性。而具有纳米级细度的金属釉能够使金属光泽质感更细腻，并提高金属釉装饰瓷砖的耐磨性。与陶瓷喷墨打印用色料油墨配合使用，能够进一步提高瓷砖的装饰效果。但是陶瓷喷墨打印油墨要求釉料超细化和施釉量较薄，因此会影响金属釉在烧成时的析晶效果，从而也会降低金属釉的发色和光泽效果，从而也是制约陶瓷喷墨打印用金属釉油墨制备工艺研究的一个技术难点，因此在制备油墨的同时，也需要对金属釉现有的配方工艺进行一定的调整。所以，研制出一种制备工艺简单、稳定性好和打印性能优异的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨具有很大的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨及其制备方法。

针对现有技术中所存在的不足，本发明所采用的技术方案是：

一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，含有如下质量百分比的组分：金属釉料 40～60%、树脂2～5%、分散剂4～8%、流平剂0.1～0.2%、消泡剂0.2～0.5%、防沉剂0.08～0.12%，余量为溶剂；所述金属釉料，其原料含有如下质量份组分： SiO₂ 30～55份、Al₂O₃ 10～14份、（K₂O+Na₂O）1～5份、（CaO+MgO）1～3份、Fe₂O₃ 12～16份、P₂O₅ 18～24份、ZnO 1～3份。其中，金属釉的颜色主要通过调节Si/Al比，Fe和P的比例来调控。优选的，所述金属釉料的颜色为红色、蓝色、白色、黑色中的至少一种。

由于制备成纳米级的金属釉料后，金属釉的发色温度会降低，因此需降低金属釉料中K和Na的含量，优选的，K₂O和Na₂O所占质量份为1～3份。

金属釉料的制备工艺需进行调整，通常金属釉的制备方法是在配好料之后在500℃烘干，然后粉碎至250～400目。金属釉料中含大量塑性料，在釉料超细化后会引起触变，从而影响油墨的流动性，难以制备成油墨，因此需要在更高温度对釉料进行烧结。优选的，金属釉料的制备方法为：将各原料组分按配比称量，混匀后于800～1100℃烧结，之后粉碎并磨细至250～400目。

优选的，树脂为醇酸树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。树脂可以列举出的商品名包括帝斯曼的Novalkyd 2510AB80、Novalkyd 3732X70、NeoCryl B731，NeoCryl B890，但不限于此。本发明树脂的主要作用提高色料与坯体间的结合力，还防止后续的施釉工艺中图案发生移色而导致图案不清晰。

所述分散剂为高分子量聚氨酯型分散剂，优选的分散剂的分子量在1000～10000之间。选用高分子量分散剂，不但能防止金属釉料沉淀，使金属釉油墨具有良好的储存稳定性，还能降低油墨的粘度，增加金属釉浆中的金属釉的固含量，提高研磨效率；优选的，分散剂可以列举出的商品名包括Tego 710、Tego 671、Afcona 4000、Afcona 4200、BYK163、BYK164、BYK168、Nuosperse FX9086，但不限于此。

优选的，溶剂为醚类溶剂或酯类溶剂。优选的，所述醚类溶剂为二乙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的至少一种；所述酯类溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

优选的，流平剂为聚丙烯酸酯型流平剂。流平剂可以列举出的商品名包括Tego Flow300、Tego Flow370、Afcona 3700、Afcona 3775，但不限于此。本发明中的流平剂主要用于调节油墨与坯体的润湿效果，防止油墨出现铺展不开或者过度扩散等情况。

优选的，消泡剂为不含有机硅的聚合物型消泡剂。消泡剂可以列举出的商品名包括BYK051、BYK052，但不限于此。

优选的，防沉剂为聚酰胺蜡、氧化聚乙烯中的至少一种。防沉剂可以列举出的商品名包括Disparlon NS-5501、Disparlon 6650，但不限于此。

上述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨的制备方法，包括以下步骤：

1) 将部分溶剂、树脂、分散剂和金属釉料混合，分散均匀，使金属釉料被充分润湿；

2) 将分散好的物料研磨，控制釉料的平均粒径为200～400 nm，最大粒径小于1 μm，得金属釉浆；

3) 向金属釉浆中加入流平剂、消泡剂、防沉剂及剩余溶剂，过滤，得陶瓷喷墨打印用金属釉油墨。

本发明的有益效果是：

本发明的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨品质稳定性好，可长时间保存，并具有良好的喷墨打印性能，且金属釉油墨的粘度低，粒径分布均匀，金属釉油墨的粘度在10.0～40.0 mPa·s之间并且可调控，表面张力为26～34 mN/m，平均粒径为200～400 nm，最大粒径小于1 μm。本发明陶瓷喷墨打印用金属釉油墨的制备方法，简单而高效，经过一步金属釉浆研磨过程和金属釉油墨性能调节过程，大大节约了生产成本。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。

实施例1

一种陶瓷喷墨打印用油墨，按质量百分比计，由以下组分组成：金属釉料50%，分散剂（BYK163）6%，醇酸树脂（Novalkyd 2510AB80）3%，流平剂（Tego Flow300）0.1%，防沉剂（Disparlon NS-5501）0.1%，消泡剂（BYK051）0.3%，二乙二醇甲醚30%，二乙二醇丙醚10.5%。

其中，金属釉料，其原料由如下质量份组分组成：SiO₂ 40份、Al₂O₃ 12份、K₂O 1份、Na₂O 1份、CaO 0.5份、MgO 0.5份、Fe₂O₃ 15份、P₂O₅ 18份、ZnO 3份；（由于按%算，总计不足100%，故改为质量份）其制备方法，包括以下步骤：将各原料组分按配比称量，混匀后于1000℃烧结1h，之后粉碎并磨细至250～400目，得金属釉料。

实施例2

一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，按质量百分比计，由以下组分组成：金属釉料40%，分散剂（Nuosperse FX9086）4%，醇酸树脂（Novalkyd 3732X70）3%，流平剂（Tego Flow370）0.1%，防沉剂（Disparlon NS-5501）0.1%，消泡剂（BYK052）0.3%，二乙二醇丙醚10.5%，丙二醇甲醚醋酸酯42%。

其中，金属釉料，其原料由如下质量份的组分组成：SiO₂ 30份、Al₂O₃ 14份、K₂O 0.5份、Na₂O 0.5份、CaO 2份、MgO 1份、Fe₂O₃ 16份、P₂O₅ 20份、ZnO 1份；其制备方法，包括以下步骤：将各原料组分按配比称量，混匀后于900℃烧结1h，之后粉碎并磨细至250～400目，得金属釉料。

实施例3

一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，按质量百分比计，由以下组分组成：金属釉料40%，分散剂（Tego 710）4%，丙烯酸树脂（NeoCryl B731）2%，流平剂（Afcona 3700）0.2%，防沉剂（Disparlon 6650）0.1%，消泡剂（BYK051）0.2%，二乙二醇丁醚35%，乙二醇乙醚醋酸酯18.5%。

其中，金属釉料，其原料由如下质量份组分组成：SiO₂ 55份、Al₂O₃ 10份、K₂O 2份、Na₂O 1份、CaO 1份、MgO 1份、Fe₂O₃ 12份、P₂O₅ 24份、ZnO 2份；其制备方法，包括以下步骤：将各原料组分按配比称量，混匀后于800℃烧结1h，之后粉碎并磨细至250～400目，得金属釉料。

实施例4

一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，按质量百分比计，由以下组分组成：金属釉料60%，分散剂（Afcona 4000）8%，丙烯酸树脂（NeoCryl B890）5%，流平剂（Afcona 3775）0.2%，防沉剂（Disparlon 6650）0.1%，消泡剂（BYK052）0.5%，乙二醇乙醚醋酸酯20%，丙二醇甲醚醋酸酯6.2%。

其中，金属釉料，其原料由如下质量份组分组成：SiO₂ 45%、Al₂O₃ 13%、K₂O 2份、Na₂O 3份、CaO 1份、MgO 1份、Fe₂O₃ 14份、P₂O₅ 20份、ZnO 2份；其制备方法，包括以下步骤：将各原料组分按配比称量，混匀后于1100℃烧结1h，之后粉碎并磨细至250～400目，得金属釉料。

对比例1

其中，金属釉料，其原料由如下质量份组分组成：SiO₂ 40份、Al₂O₃ 12份、K₂O 2.5份、Na₂O 3份、CaO 0.5份、MgO 0.5份、Fe₂O₃ 15份、P₂O₅ 18份、ZnO 3份；其制备方法，包括以下步骤：将各原料组分按配比称量，混匀后于500℃烘干1h，之后粉碎并磨细至250～400目，得金属釉料。

对比例2

其中，金属釉料，其原料由如下质量份组分组成：SiO2 40份、Al₂O₃ 12份、K₂O 1份、Na₂O 1份、CaO 0.5份、MgO 0.5份、Fe₂O₃ 15份、P₂O₅ 18份、ZnO 3份；其制备方法，包括以下步骤：将各原料组分按配比称量，混匀后于500℃烘干1h，之后粉碎并磨细至250～400目，得金属釉料。

以上实施例的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨的制备方法，包括如下步骤：（1）将部分溶剂、树脂、分散剂、金属釉料经高速分散机进行预分散，使金属釉料被充分润湿；（2）将预分散好的物料转入到研磨机中进行研磨2～4h，使金属釉料的平均粒径为200～400 nm，最大粒径小于1 μm，得金属釉浆；（3）向金属釉浆中加入流平剂、消泡剂、防沉剂及溶剂，用1微米滤芯过滤，得到陶瓷喷墨打印用金属釉油墨。

将实施例1～4及对比例1～2制备的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨进行性能测试，测试结果见表1。

Figure 2013101192767100002DEST_PATH_IMAGE001

本发明实施例1～4所制备的油墨粘度为10.0～40.0 mPa·s，表面张力在26～34 mN/m，粒径分布均匀，平均粒径在200～400 nm之间，最大粒径小于1 μm，而且稳定性好，具有良好的喷墨打印流畅性能。没有出现断线、条痕等现象，不会磨损和堵塞喷头，打印的图案清晰，相比较而言，实施例1的打印流畅性尤其好，打印的图案细节清晰。

对比例1所制备的油墨采用的是没有调整金属釉料配方前的金属釉，即K₂O和Na₂O 的含量较高，总质量份为5.5份，油墨中其它的配方和实施例1一样。所制备的金属釉油墨同比实施例1～4所制备的油墨，烧成后，金属釉的发色偏黑和偏棕，没有金属光泽。

对比例2所制备的油墨所采用的金属釉是在500℃烘干处理的，其它原料和工艺同实施例1一样。但是在釉浆研磨过程中，随着时间的增长釉浆变得越来越稠，虽然也能研磨到所需的粒径范畴，但是粘度太高难以调制成油墨。

本发明油墨中的流平剂主要用于调节油墨与坯体的润湿效果。将实施例中的流平剂均替换为聚醚改性硅氧烷BYK306，同等条件下制备的金属釉用于油墨陶瓷喷墨打印后，可见坯体上的油墨会出现铺展不开或者过度扩散等现象，可见本发明油墨中添加的流平剂能防止油墨出现铺展不开或者过度扩散等情况。

Claims

1.一种陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，含有如下质量百分比的组分：金属釉料40～60%、树脂2～5%、分散剂4～8%、流平剂0.1～0.2%、消泡剂0.2～0.5%、防沉剂0.08～0.12%，余量为溶剂；

所述金属釉料，其原料含有如下质量份组分：SiO₂ 30～55份、Al₂O₃ 10～14份、（K₂O+Na₂O）1～5份、（CaO+MgO）1～3份、Fe₂O₃ 12～16份、P₂O₅ 18～24份、ZnO 1～3份。

2.根据权利要求1所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：金属釉料原料中K₂O和Na₂O的的质量份为1～3份。

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：金属釉料的制备方法为：将各原料组分按配比称量，混匀后于800～1100℃烧结，之后粉碎并磨细至250～400目。

4.根据权利要求1或2所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：树脂为醇酸树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：流平剂为聚丙烯酸酯型流平剂。

6.根据权利要求1或2所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：分散剂为高分子量聚氨酯型分散剂。

7.根据权利要求1或2所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：溶剂为醚类溶剂或酯类溶剂。

8.根据权利要求7所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：所述醚类溶剂为二乙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的至少一种；所述酯类溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

9.根据权利要求1或2所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨，其特征在于：消泡剂为不含有机硅的聚合物型消泡剂；和/或防沉剂为聚酰胺蜡、氧化聚乙烯中的至少一种。

10.权利要求1～9任一项所述的陶瓷喷墨打印用金属釉油墨的制备方法，包括以下步骤：

1)将部分溶剂、树脂、分散剂和金属釉料混合，分散均匀，使色料充分润湿；

2)将分散好的物料研磨，控制金属釉料的平均粒径为200～400 nm，最大粒径小于1 μm，得金属釉浆；

3)向金属釉浆中加入流平剂、消泡剂、防沉剂及剩余溶剂，过滤，得陶瓷喷墨打印用金属釉油墨。