CN103224727A

CN103224727A - 一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水及其制备方法

Info

Publication number: CN103224727A
Application number: CN2013101192790A
Authority: CN
Inventors: 张翼; 余水林; 陈奕
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: CN103224727B

Abstract

本发明公开了一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水及其制备方法，该墨水含有如下质量百分比的组分：陶瓷釉料30～50%，有机溶剂15～25%，分散剂4～10%，减水剂2～5%，树脂2～5%，消泡剂0.3～0.6%，流平剂0.1～0.2%，pH调节剂0.1～0.2%，粘度调节剂2～5%，防腐剂0.1～0.3%，余量为水。本发明的环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水品质稳定性好，可长时间保存，并具有良好的喷墨打印性能，墨水的粘度低，粒径分布均匀，其粘度为10.0～40.0mPa·s之间并且可调控，表面张力为32～40mN/m，pH值在7.5～8.5，平均粒径为200～400nm，最大粒径小于1μm。

Description

一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷喷墨技术领域，具体涉及一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水及其制备方法。

背景技术

陶瓷喷墨技术是一种非接触式的数字印刷技术，它是将陶瓷色釉料粉体制成的墨水，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，装饰图案的形状和几何尺寸由计算机控制。陶瓷喷墨技术与陶瓷砖传统装饰方法比较，具有能耗低、污染低、效率高，尤其是可对凹凸面进行装饰等优点，因此陶瓷喷墨技术成为了一个主流技术。

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。中国发明专利，申请号为201210138634.1公开了一种水性陶瓷立体图案打印墨水及其制备方法。这些报道都是基于色料所制备的陶瓷墨水，但是基于陶瓷釉料所制备的陶瓷墨水，尤其是环保型水性釉料墨水还鲜为报道。对于釉料而言它的制备没有像色料那样需要在900～1400℃之间烧成，含有大量塑性料使其在超细化之后，尤其在水相中容易引起很大的增稠触变现象，导致难以实现低粘度高固含量水性釉料墨水的制备。

陶瓷釉料的施工工艺通常都是通过淋釉、喷釉、丝网印刷或者辊筒印刷等方式，这些工艺污染高、效率低，并且在很大程度上对资源造成了浪费，更难以实现的是对陶瓷凹凸面进行装饰。因此研制一种水性陶瓷釉料墨水，可以实现陶瓷釉料在陶瓷立体图案上的打印，能在极短的时间内达到个性化的要求，符合当今瓷砖个性化、艺术化、小批量、多花色、低碳环保的发展趋向。更为重要的是，水性釉料墨水的开发，可以大大节省陶瓷企业生产的成本。以一条釉线日产8000平方米瓷砖计算，采用传统印花方式时约需用釉料4~5吨，而喷墨印花只需用墨水1吨半，并且墨水利用率超过95%，这对耗釉巨大的陶瓷产业来说，具有无可比拟的技术优势和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水，含有如下质量百分比的组分：陶瓷釉料30～50%，有机溶剂15～25%，分散剂4～10%，减水剂2～5%，树脂2～5%，消泡剂0.3～0.6%，流平剂0.1～0.2%，pH调节剂0.1～0.2%，粘度调节剂2～5%，防腐剂0.1～0.3%，余量为水；

所述陶瓷釉料的主要成分为：SiO₂ 45～65份，Al₂O₃ 20～26份，K₂O 0.2～1份，Na₂O 2～7份，CaO 0.2～1.0份，MgO 0.02～0.2份，Fe₂O₃ 0.1～0.3份，TiO₂ 0.05～0.2份，ZnO 1～3份，按质量份计。

所述陶瓷釉料的细度在325目以下。

所述有机溶剂为醇类溶剂，优选为乙二醇、丙二醇中的至少一种。

所述分散剂为高分子量聚丙烯酸酯型分散剂。

所述减水剂为聚羧酸钠盐。

所述树脂为丙烯酸树脂，羧甲基纤维素钠中的至少一种。

所述消泡剂为矿物油、聚甲基硅氧烷、聚醚中的至少一种。

所述流平剂为聚醚改性硅氧烷，聚丙烯酸酯中的至少一种。

所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

所述粘度调节剂为甘油。

所述防腐剂为异噻唑啉酮（卡松），为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（CMI）和 2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（MI）的混合物。

以上所述的环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水的制备方法，包括以下步骤：

1) 配制水性分散液：在有机溶剂和水的混合溶剂中，加入树脂，搅拌溶解后，分别加入分散剂、减水剂和消泡剂，搅拌均匀；

2) 制备釉浆：将釉料加入水性分散液中，用高速分散机预分散，使釉料被充分润湿，后转入砂磨机中进行研磨，控制釉料颗粒的平均粒径在200～400 nm，最大粒径小于1 μm，得釉浆；

3) 向釉浆中加入流平剂、pH调节剂、粘度调节剂、防腐剂和剩余溶剂，搅拌均匀，用1 μm滤膜过滤，得环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水。

本发明的有益效果是：

本发明所制备的环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水品质稳定性好，可长时间保存，并具有良好的喷墨打印性能，且墨水的粘度低，粒径分布均匀，墨水的粘度在10.0～40.0 mPa·s之间并且可调控，表面张力为32～40 mN/m，pH值为7.5～8.5，平均粒径为200～400 nm，最大粒径小于1 μm。

具体实施方式

一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水，含有如下质量百分比的组分：陶瓷釉料30～50%，有机溶剂15～25%，分散剂4～10%，减水剂2～5%，树脂2～5%，消泡剂0.3～0.6%，流平剂0.1～0.2%，pH调节剂0.1～0.2%，粘度调节剂2～5%，防腐剂0.1～0.3%，余量为水。

所述陶瓷釉料主要成分为SiO₂ 45～65份，Al₂O₃ 20～26份，K₂O 0.2～1份，Na₂O 2～7份，CaO 0.2～1.0份，MgO 0.02～0.2份，Fe₂O₃ 0.1～0.3份，TiO₂ 0.05～0.2份，ZnO 1～3份，按质量份计。优选的，上述陶瓷釉料的细度在325目以下。

所述分散剂为含锚固基团的、高分子量聚丙烯酸酯型分散剂。釉料墨水是一个固-液分散体系，由于重力作用和静电力对分散相的作用会引起团聚和沉降，为了防止团聚和沉降，保持浆料的稳定性，使粒子与粒子间保持最佳的静电斥力是非常重要的。因此本发明中的分散剂需要选取含锚固基团的、高分子量型分散剂，主要作用是锚固基团吸附在釉料表面，而非极性基团产生电荷斥力和空间位阻，防止分散后的无机釉料再次絮凝，可保持体系处于稳定的悬浮状态。优选的，分散剂可以列举出的商品名包括Afcona 4531，Afcona 4570，Afcona 4590，Tego 745，Tego 755，但不限于此。

釉料中含有一些塑性料，当釉料在研磨过程中或者研磨至更细的粒度时，大量的水被包裹在釉料颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了釉浆的流动性。因此，墨水制备过程中还需要加入减水剂。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于颗粒表面，使釉料颗粒表面带有同一种电荷形成静电排斥作用，促使颗粒之间相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而增加釉料墨水的流动性。优选的，减水剂为聚羧酸钠盐。

所述树脂为丙烯酸树脂、羧甲基纤维素钠中的至少一种。丙烯酸树脂可以列举出的商品名包括韩国韩华的Soluryl-20，Soluryl-90，但不限于此。本发明中树脂的主要作用为提高釉料与坯体间的结合力。

所述消泡剂为矿物油、聚甲基硅氧烷、聚醚中的至少一种，消泡剂可以列举出的商品名包括L61，BYK 017，BYK 022，Tego Fomaex 810，Tego Fomaex 1488，但不限于此。

所述流平剂为聚醚改性硅氧烷，聚丙烯酸酯中的至少一种。流平剂可以列举出的商品名包括Afcona 3580，Tego Flow 425，BYK 340，BYK 380N。本发明中的流平剂主要用于调节釉料墨水与坯体的润湿效果。

所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，可以列举出的商品名为陶氏化学的AMP-95。

所述粘度调节剂为甘油。甘油不仅可以调节粘度，还可以起到增加釉料墨水的保湿性。

上述的环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水的制备方法，包括以下步骤：

1）配制水性分散液：在乙二醇、丙二醇和水的混合溶剂中，加入树脂，搅拌溶解后，分别加入分散剂、减水剂和消泡剂，搅拌均匀；

2）制备釉浆，将釉料加入水性分散液中，用高速分散机预分散，使釉料被充分润湿，后转入砂磨机中进行研磨，控制釉料颗粒的平均粒径在200～400 nm，最大粒径小于1 μm，得釉浆；

3）向釉浆中加入流平剂、pH调节剂、粘度调节剂、防腐剂和剩余溶剂，搅拌均匀，用1 μm滤膜过滤，得陶瓷喷墨打印用釉料墨水。

本发明釉料墨水的使用方法：将釉料墨水安装入陶瓷喷墨打印机的墨盒里，通过电脑软件控制喷墨打印机喷头，按照计算机设定的图案直接在陶瓷坯体上打印。打印完之后烘干，在1080～1220℃之间烧成。

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。

实施例中的陶瓷釉料购自广东道氏技术股份有限公司，颗粒大小在325目以下。

表1列出了实施例1～4所采用的配方，配置方法包括如下步骤：1）配制水性分散液：在乙二醇、丙二醇和水的混合溶剂中，加入树脂，搅拌溶解后，分别加入分散剂、减水剂和消泡剂，搅拌均匀；2）制备釉浆，将釉料加入水性分散液中，用高速分散机预分散，使釉料被充分润湿，后转入砂磨机中进行研磨，控制釉料颗粒的平均粒径在200～400 nm，最大粒径小于1 μm，得釉浆；3）向釉浆中加入流平剂、pH调节剂、粘度调节剂、防腐剂和剩余溶剂，搅拌均匀，用1 μm滤膜过滤，得环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水。

实施例1～4中所用釉料的组成为：SiO₂ 45份，Al₂O₃ 25份，K₂O 0.5份，Na₂O 5份，CaO 0.5份，MgO 0.1份，Fe₂O₃ 0.2份，TiO₂ 0.1份，ZnO 2份，按质量份计。

将实施例1～4制备的环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水进行性能测试，测试结果见表2。由表可知，本发明所制备的陶瓷喷墨打印用的釉料墨水具有良好的稳定性和喷墨打印性能。

表3列出了实施例5～8所采用釉料的配方，制备方法同上。其中：

实施例5所用釉料的的组成为：SiO₂ 50份，Al₂O₃ 26份，K₂O 0.2份，Na₂O 2.0份，CaO 1.0份，MgO 0.2份，Fe₂O₃ 0.1份，TiO₂ 0.2份，ZnO 3份，按质量份计。

实施例6所用釉料的组成为：SiO₂ 65份，Al₂O₃ 20份，K₂O 1.0份，Na₂O 4.0份，CaO 0.2份，MgO 0.02份，Fe₂O₃ 0.3份，TiO₂ 0.05份，ZnO 1.0份，按质量份计。

实施例7所用釉料的组成为：SiO₂ 45份，Al₂O₃ 20份，K₂O 0.4份，Na₂O 7.0份，CaO 0.5份，MgO 0.1份，Fe₂O₃ 0.2份，TiO₂ 0.2份，ZnO 3.0份，按质量份计。

实施例8所用釉料的组成为：SiO₂ 50份，Al₂O₃ 25份，K₂O 1.0份，Na₂O 2.0份，CaO 0.5份，MgO 0.02份，Fe₂O₃ 0.3份，TiO₂ 0.05份，ZnO 2.0份，按质量份计。

将实施例5～8制备的环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水进行性能测试，测试结果见表4。由表可知，本发明所制备的陶瓷喷墨打印用的釉料墨水具有良好的稳定性和喷墨打印性能。

以上实施例仅为介绍本发明的优选案例，对于本领域技术人员来说，在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易见的变化和改进，都应被视为本发明的一部分。

Claims

1.一种环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水，含有如下质量百分比的组分：陶瓷釉料30～50%，有机溶剂15～25%，分散剂4～10%，减水剂2～5%，树脂2～5%，消泡剂0.3～0.6%，流平剂0.1～0.2%，pH调节剂0.1～0.2%，粘度调节剂2～5%，防腐剂0.1～0.3%，余量为水；

2.根据权利要求1所述的釉料墨水，其特征在于，所述陶瓷釉料的细度在325目以下。

3.根据权利要求1所述的釉料墨水，其特征在于，所述有机溶剂为醇类溶剂。

4.根据权利要求1所述的釉料墨水，其特征在于，所述分散剂为高分子量聚丙烯酸酯型分散剂。

5.根据权利要求1所述的釉料墨水，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸钠盐。

6.根据权利要求1所述的釉料墨水，其特征在于，所述树脂为丙烯酸树脂，羧甲基纤维素钠中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的釉料墨水，其特征在于，所述消泡剂为矿物油、聚甲基硅氧烷、聚醚中的至少一种。

8.根据权利要求所述的釉料墨水，其特征在于，所述流平剂为聚醚改性硅氧烷，聚丙烯酸酯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的釉料墨水，其特征在于，所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；粘度调节剂为甘油；防腐剂为异噻唑啉酮。

10.权利要求1～9任一项所述的环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水的制备方法，包括以下步骤：

1)配制水性分散液：在有机溶剂和水的混合溶剂中，加入树脂，搅拌溶解后，分别加入分散剂、减水剂和消泡剂，搅拌均匀；

2)制备釉浆：将釉料加入水性分散液中，用高速分散机预分散，使釉料被充分润湿，后转入砂磨机中进行研磨，控制釉料颗粒的平均粒径在200～400 nm，最大粒径小于1 μm，得釉浆；

3)向釉浆中加入流平剂、pH调节剂、粘度调节剂、防腐剂和剩余溶剂，搅拌均匀，用1 μm滤膜过滤，得环保型陶瓷喷墨打印用釉料墨水。