CN103642317A - 一种低温陶瓷喷墨墨水 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温陶瓷喷墨墨水，包括的组分及其重量百分比为：普通陶瓷喷墨墨水：85%-99%；外加剂：1%-15%；外加剂包括矿物原料、化工原料和低温着色熔块的一种或多种混合。本低发明在烧成过程中可加强墨水的发色强度，在稳定墨水溶剂和分散剂的同时，对墨水色料部分进行添加剂改进，本发明适用于高中低温烧成的陶瓷墨水，大大扩展了产品的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种墨水，尤其涉及的是一种低温陶瓷喷墨墨水。
背景技术
陶瓷装饰用喷墨打印是将着色剂制成多色墨水，通过喷墨打印的方式将其直接打印到陶瓷表面上，烧成后呈色的装饰方法。对于陶瓷喷墨来说，关键技术有两点，一是喷墨设备，二是陶瓷墨水。对于墨水的发色性能，研究发现，随着墨水中色料粒径的变小，其发色变弱；国内的研究团体针对这个方面，对色料的制备进行了着重的研究，如中国专利CN 102173427A和CN 102173428A中所公开的可以直接用胶体法制得一种粒径合适的陶瓷色料，发色稳定，悬浮性能等都适合陶瓷喷墨技术。
但由于每个陶瓷企业所采用的釉料配方不同，陶瓷喷墨的载体成份不一样，使得陶瓷墨水在每种装饰表面的发色情况有较大的区别，限制了其适用范围；同时陶瓷厂地砖、墙砖和多次烧砖的烧成温度和工艺不一样，对陶瓷墨水的烧成温度范围也提出了要求。目前玻璃喷绘也很流行，但是，用于耐高温无机玻璃的装饰墨水市场上还没有，这也限制了陶瓷墨水的拓展应用；由于玻璃的软化点较陶瓷的烧成温度低，要求装饰墨水的发色必须能在低温烧成时就能体现出良好的颜色。
目前的陶瓷墨水品种单一，烧成温度范围窄，对温度波动发色敏感，有些墨水如蓝色和黄色是由较高温的色料制成，在较低的温度下烧成会出现釉面哑光现象，严重影响装饰效果，这些墨水也不适用于玻璃表面装饰。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温陶瓷喷墨墨水，旨在解决现有的陶瓷墨水品种单一，烧成温度范围窄，釉面哑光和不适用于玻璃表面装饰的问题。
本发明的技术方案如下：
一种低温陶瓷喷墨墨水，其中，包括的组分及其重量百分比为：普通陶瓷喷墨墨水：85%-99%；外加剂：1%-15%；
所述外加剂包括矿物原料、化工原料和低温着色熔块的一种或多种混合；所述矿物原料包括长石、白云石、高岭土、硼砂和石英的一种或多种混合；化工原料包括CoO、CdS、SnO2、SiO2、Al2O3、ZnO、Pb3O4、B2O3、P2O5和ZrO2的一种或多种混合；低温着色熔块包括的组分及其重量百分比为：SiO2：20-50%；PbO：10-50%；TiO2：1-7%；Na2O：1-5%； Li2O：0-10%；SnO2：0-2%；Al2O3：0-1%；B2O3：2-10%；CoO：0-10%或CdO：0-3%。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，所述普通陶瓷喷墨墨水包括色料和墨水溶剂，所述墨水溶剂包括分散介质、分散剂、表面活性剂和添加剂。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，所述色料为蓝色墨水色料或黄色墨水色料，蓝色墨水色料为Co-Al，Co-Al-Zn和Co-Si的任意一种，黄色墨水色料为Pr-ZrSiO4或V-ZrO2。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，所述分散介质占普通陶瓷喷墨墨水总重量的60%，主要包括链状的脂肪族烃、芳香族烃、脂肪酸、多元醇醚和多糖的任意一种。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，所述分散剂包括聚丙烯酰胺、海藻酸铵、乙氧基化合物的任意一种。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，所述表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯类或长链脂肪羧酸盐类。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，所述添加剂包括结合剂、催干剂和防腐剂的一种或多种混合；结合剂由树脂组成，选择钛酸酯或铝酸酯偶联剂；催干剂和防腐剂选择异丙醇。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，包括的组分及其重量百分比如下：35%色料Co-Al，60%墨水溶剂和5%的蓝色低温着色熔块A或40%色料Pr-ZrSiO4、55%墨水溶剂和5%的黄色低温着色熔块B；所述墨水溶剂包括脂肪族烃、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚氧乙烯和铝酸酯偶联剂。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，包括的组分及其重量百分比如下：35%色料Co-Al，55%墨水溶剂，5%的蓝色低温着色熔块A ，2%化工原料和3%矿物原料；所述化工原料包括CoO，P2O5和Pb3O4；所述矿物原料包括硼砂，长石和石英粉；所述墨水溶剂包括脂肪族烃、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚氧乙烯和铝酸酯偶联剂。
所述的低温陶瓷喷墨墨水，其中，包括的组分及其重量百分比如下：36%色料Pr-ZrSiO4，55%墨水溶剂，5%黄色低温着色熔块B，2%化工原料和2%矿物原料；所述化工原料包括Fe3O4 和Pb3O4；所述矿物原包括硼砂、长石和石英粉；所述墨水溶剂包括脂肪族烃、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚氧乙烯和铝酸酯偶联剂。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种低温陶瓷喷墨墨水，本低温陶瓷喷墨墨水针对目前蓝色和黄色墨水中存在的问题，从陶瓷墨水的组成出发，包括优化陶瓷墨水的分散介质、分散剂、表面活性剂和添加剂，以及针对不同的色料添加三类无机外加剂（矿物原料、化工原料和低温着色熔块），使得陶瓷墨水在低温烧成时也能保证其发色性能，得到鲜艳、锐利的发色效果；避免了改动陶瓷色料的制备工艺，而在原有陶瓷墨水制备工艺上进行组分的直接改良，得到的墨水适用范围大大增加，不但适合大部分不同配方的陶瓷釉面，还适合在玻璃表面进行装饰。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下列举实施例对本发明进一步详细说明。
所述低温陶瓷喷墨墨水包括的组分及其重量百分比为：
普通陶瓷喷墨墨水：85%-99%；
外加剂：1%-15%；
所述外加剂包括矿物原料、化工原料和低温着色熔块的一种或多种混合。所述矿物原料包括长石、白云石、高岭土、硼砂和石英的一种或多种混合。化工原料包括CoO（氧化钴）、Fe2O3（氧化铁）、SnO2（氧化锡）、SiO2（二氧化硅）、Al2O3（氧化铝）、ZnO（氧化锌）、Pb3O4（四氧化三铅）、B2O3（氧化硼）、P2O5（五氧化二磷）和ZrO2（氧化锆）的一种或多种混合。低温着色熔块包括的组分及其重量百分比为：SiO2（二氧化硅）：20-50%；PbO（一氧化铅）：10-50%；TiO2（二氧化钛）：1-7%；Na2O（氧化钠）：1-5%； Li2O（氧化锂）：0-10%；SnO2（二氧化锡）：0-2%；Al2O3（氧化铝）：0-1%；B2O3（氧化硼）：2-10%；CoO（氧化钴）：0-10%或 CdO（氧化镉）：0-3%。
所述低温着色熔块分为蓝色低温着色熔块A和黄色低温着色熔块B，蓝色低温着色熔块A包括的组分及其重量百分比为：SiO2（二氧化硅）：20-50%；PbO（一氧化铅）：10-50%；TiO2（二氧化钛）：1-7%；Na2O（氧化钠）：1-5%； Li2O（氧化锂）：0-10%；SnO2（二氧化锡）：0-2%；Al2O3（氧化铝）：0-1%；B2O3（氧化硼）：2-10%；CoO（氧化钴）：0-10%。黄色低温着色熔块B包括的组分及其重量百分比为：SiO2（二氧化硅）：20-50%；PbO（一氧化铅）：10-50%；TiO2（二氧化钛）：1-7%；Na2O（氧化钠）：1-5%； Li2O（氧化锂）：0-10%；SnO2（二氧化锡）：0-2%；Al2O3（氧化铝）：0-1%；B2O3（氧化硼）：2-10%；CdO（氧化镉）：0-3%。
所述外加剂的添加成份及其添加量根据实际需要的喷墨墨水要求而定。加入的矿物原料，充当助溶剂降低色料的发色温度；加入的化工原料，使加入低温着色熔块的金属离子进入结构，增强发色；加入的低温着色熔块，可提高墨水的发色强度, 降低烧成温度, 避免在低温烧成的时其图案出现哑光现象。
本实施例中，所述低温着色熔块为蓝色玻璃熔块或黄色玻璃熔块所包括的成份及其重量百分比，特别适用于蓝色墨水和黄色墨水。低温着色熔块的成份及其重量百分比可根据实际需要配比成适用于其他颜色的玻璃熔块。
所述普通陶瓷喷墨墨水为市场上可以任意买到的普通用于陶瓷喷墨的墨水，普通陶瓷喷墨墨水的主要成份包括色料和墨水溶剂，所述墨水溶剂包括分散介质、分散剂、表面活性剂以及添加剂，等等。
本实施例中，所述普通陶瓷喷墨墨水的色料为蓝色墨水色料或黄色墨水色料，蓝色墨水色料为Co-Al，Co-Al-Zn和Co-Si的任意一种，黄色墨水色料为Pr-ZrSiO4和V-ZrO2的任意一种。
所述普通陶瓷喷墨墨水的分散介质作为墨水溶剂的主体，陶瓷色料的载体，将色料均匀输送到要求打印的地方，占普通陶瓷喷墨墨水总重量的60%，主要包括链状的脂肪族烃、芳香族烃、脂肪酸、多元醇醚和多糖的任意一种。
普通陶瓷喷墨墨水的分散剂为超大高分子，一端锚固基团与色料颗粒连接，一端溶解在墨水溶剂中，利用空间位阻效应和静电位阻机制分散陶瓷色料颗粒；包括聚丙烯酰胺、海藻酸铵、乙氧基化合物的任意一种。
普通陶瓷喷墨墨水的表面活性剂用于调解墨水表面张力和流动性，控制墨水的表面张力在合适的范围。所述表面活性剂选用脂肪酸聚氧乙烯类或长链脂肪羧酸盐类。
所述普通陶瓷喷墨墨水的添加剂：包括结合剂、催干剂和防腐剂的一种或多种混合。结合剂由树脂组成，保障色料与培体的结合强度，选择钛酸酯或铝酸酯偶联剂。所述催干剂和防腐剂用于提高墨水的稳定性和干燥速度，如异丙醇。
根据上述的普通陶瓷喷墨墨水提供以下具体实施例（实施例1为现有的普通蓝色陶瓷喷墨墨水的制备，实施例5为现有的普通黄色陶瓷喷墨墨水的制备，实施例2-4、6-8为本发明低温陶瓷喷墨墨水的制备），以下实施例选用包括相同组分的普通陶瓷喷墨墨水作为溶剂，其组成由上述所述的几种溶剂和添加剂（色料、分散介质、分散剂、表面活性剂和添加剂）混合而成，通过调整色料和固相添加剂的比例来调整本低温陶瓷喷墨墨水的发色强度和在相同烧成温度下釉面的光洁度和哑光效果。
实施例1（现有的普通蓝色陶瓷喷墨墨水）
现有的普通蓝色陶瓷喷墨墨水适于陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：35%色料Co-Al和 65% 的墨水溶剂，所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。把上述组分混合，把上述普通陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米, 黏度在10-30mPa.S。把制得的普通陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在陶瓷墙砖上打印，在1050°C烧成， 测量发色强度和烧成后的哑光度。
实施例2（低温蓝色陶瓷喷墨墨水）
本低温陶瓷喷墨墨水适于陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：35%色料Co-Al，60%墨水溶剂和5%的蓝色低温着色熔块A；所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。把上述低温陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米, 黏度在10-30mPa.S。把制得的低温陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在陶瓷墙砖上打印，在1050°C烧成，测量发色强度和烧成后的哑光度。
实施例3（低温蓝色陶瓷喷墨墨水）
本低温陶瓷喷墨墨水适于陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：32%色料Co-Al，60%墨水溶剂，5%的蓝色低温着色熔块A和3%的化工原料；所述化工原料包括CoO，P2O5和Pb3O4；所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。把上述低温陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米, 黏度在10-30mPa.S。把制得的低温陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在陶瓷墙砖上打印，在1050°C烧成， 测量发色强度和烧成后的哑光度。
实施例4（低温蓝色陶瓷喷墨墨水）
本低温陶瓷喷墨墨水适于玻璃和陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：35%色料Co-Al，55%墨水溶剂，5%的蓝色低温着色熔块A ，2%化工原料和3%矿物原料；所述化工原料包括CoO，P2O5，Pb3O4；所述矿物原料包括硼砂，长石和石英粉；所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。把上述低温陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米, 黏度在10-30mPa.S。把制得的低温陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在玻璃原片上打印，在750oC烧成， 测量发色强度和烧成后的哑光度。
实施例5（现有的普通黄色陶瓷喷墨墨水）
现有的普通黄色陶瓷喷墨墨水适于陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：包括40%色料Pr-ZrSiO4和60%墨水溶剂，所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。把上述陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米, 黏度在10-30mPa.S。把制得的普通陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在陶瓷墙砖上打印，在1050°C烧成， 测量发色强度和烧成后的哑光度。
实施例6（低温黄色陶瓷喷墨墨水）
本低温黄色陶瓷喷墨墨水适于陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：40%色料Pr-ZrSiO4、55%墨水溶剂和5%的黄色低温着色熔块B；所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。把上述低温陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米，黏度在10-30mPa.S。把制得的低温陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在陶瓷墙砖上打印，在1050°C烧成， 测量发色强度和烧成后的哑光度。
实施例7（低温黄色陶瓷喷墨墨水）
本低温黄色陶瓷喷墨墨水适于陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：38%色料Pr-ZrSiO4，55%墨水溶剂，5%的黄色低温着色熔块B和2%化工原料，所述化工原料包括Fe3O4 和Pb3O4；所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。把上述低温陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米，黏度在10-30mPa.S。把制得的低温陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在陶瓷墙砖上打印，在1050°C烧成， 测量发色强度和烧成后的哑光度。
实施例8（低温黄色陶瓷喷墨墨水）
本低温黄色陶瓷喷墨墨水适于玻璃和陶瓷表面数码印刷，包括的组分及其重量百分比如下：36%色料Pr-ZrSiO4，55%墨水溶剂，5%黄色低温着色熔块B，2%化工原料和2%矿物原料；所述化工原料包括Fe3O4 和Pb3O4；所述矿物原包括硼砂、长石和石英粉；所述墨水溶剂包括脂肪族烃+聚丙烯酰胺+脂肪酸聚氧乙烯+铝酸酯偶联剂。 把上述低温陶瓷喷墨墨水的各组分在砂磨机中混合研磨至粒径小与1微米，中径小于0.5微米, 黏度在10-30mPa.S。把制得的低温陶瓷喷墨墨水使用单喷头打印机在玻璃表面上打印，在750°C烧成， 测量发色强度和烧成后的哑光度。
把实施例1（现有的普通蓝色陶瓷喷墨墨水）和实施例2-4（低温蓝色陶瓷喷墨墨水）的发色强度和烧成后的哑光度做检测对比，结果如下表1-1所示。
表1-1 实施例1-4的发色强度和烧成后的哑光度对比（表中L表示颜色的深浅，a 代表颜色的红值和绿值，＋表示红色，－表示绿色；b代表颜色的黄值和蓝值，＋表示黄色，－表示蓝色。）
把实施例5（现有的普通黄色陶瓷喷墨墨水）和实施例6-8（低温黄色陶瓷喷墨墨水）的发色强度和烧成后的哑光度做检测对比，结果如下表1-2所示：
表1-2 实施例5-8的发色强度和烧成后的哑光度对比（表中L表示颜色的深浅，a 代表颜色的红值和绿值，＋表示红色，－表示绿色；b代表颜色的黄值和蓝值，＋表示黄色，－表示蓝色。）
从实施例1-8和表1-1、1-2可以看出，通过添加适当的低温着色熔块和化工原料，可明显改善高温色料墨水的烧成温度，消除哑光效果，提高原有的发色强度，拓展了墨水的使用范围。
Claims (10)
1.一种低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，包括的组分及其重量百分比为：普通陶瓷喷墨墨水：85%-99%；外加剂：1%-15%；
所述外加剂包括矿物原料、化工原料和低温着色熔块的一种或多种混合；所述矿物原料包括长石、白云石、高岭土、硼砂和石英的一种或多种混合；化工原料包括CoO、CdS、SnO2、SiO2、Al2O3、ZnO、Pb3O4、B2O3、P2O5和ZrO2的一种或多种混合；低温着色熔块包括的组分及其重量百分比为：SiO2：20-50%；PbO：10-50%；TiO2：1-7%；Na2O：1-5%； Li2O：0-10%；SnO2：0-2%；Al2O3：0-1%；B2O3：2-10%；CoO：0-10%或CdO：0-3%。
2.根据权利要求1所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，所述普通陶瓷喷墨墨水包括色料和墨水溶剂，所述墨水溶剂包括分散介质、分散剂、表面活性剂和添加剂。
3.根据权利要求2所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，所述色料为蓝色墨水色料或黄色墨水色料，蓝色墨水色料为Co-Al，Co-Al-Zn和Co-Si的任意一种，黄色墨水色料为Pr-ZrSiO4或V-ZrO2。
4.根据权利要求2所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，所述分散介质占普通陶瓷喷墨墨水总重量的60%，主要包括链状的脂肪族烃、芳香族烃、脂肪酸、多元醇醚和多糖的任意一种。
5.根据权利要求2所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，所述分散剂包括聚丙烯酰胺、海藻酸铵、乙氧基化合物的任意一种。
6.根据权利要求2所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪酸聚氧乙烯类或长链脂肪羧酸盐类。
7.根据权利要求2所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，所述添加剂包括结合剂、催干剂和防腐剂的一种或多种混合；结合剂由树脂组成，选择钛酸酯或铝酸酯偶联剂；催干剂和防腐剂选择异丙醇。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，包括的组分及其重量百分比如下：35%色料Co-Al，60%墨水溶剂和5%的蓝色低温着色熔块A或40%色料Pr-ZrSiO4、55%墨水溶剂和5%的黄色低温着色熔块B；所述墨水溶剂包括脂肪族烃、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚氧乙烯和铝酸酯偶联剂。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，包括的组分及其重量百分比如下：35%色料Co-Al，55%墨水溶剂，5%的蓝色低温着色熔块A ，2%化工原料和3%矿物原料；所述化工原料包括CoO，P2O5和Pb3O4；所述矿物原料包括硼砂，长石和石英粉；所述墨水溶剂包括脂肪族烃、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚氧乙烯和铝酸酯偶联剂。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的低温陶瓷喷墨墨水，其特征在于，包括的组分及其重量百分比如下：36%色料Pr-ZrSiO4，55%墨水溶剂，5%黄色低温着色熔块B，2%化工原料和2%矿物原料；所述化工原料包括Fe3O4 和Pb3O4；所述矿物原包括硼砂、长石和石英粉；所述墨水溶剂包括脂肪族烃、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚氧乙烯和铝酸酯偶联剂。
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