CN104403419A - 一种喷墨打印用玻璃墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷墨打印用玻璃墨水及其制备方法，玻璃墨水主要成分包括：玻璃釉料、色料、溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂。制备步骤包括：原料准备、溶剂配备、釉料与色料混合、机械磨细、成品。本发明采用逐步粉碎的方法将玻璃釉料与色料粉碎至所需粒径，再与添加剂结合制成喷墨打印用玻璃墨水。本发明制备的玻璃墨水呈色稳定、不易沉淀、稳定性好，且工艺简单，对设备要求不高，适合产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于玻璃表面装饰的墨水，具体涉及一种喷墨打印用玻璃墨水及其制备方法。
背景技术
随着喷墨打印技术的发展，数码喷绘技术在玻璃表面装饰行业得到了巨大的发展。传统的玻璃表面装饰可分为釉面装饰或者有机油墨喷墨打印。釉面装饰多是采用辊筒、丝网印刷、喷涂、手绘等上釉的方法实现，存在釉层厚、精细度差、没有细致的色差搭配等问题；有机油墨喷墨打印则存在含有挥发性有害物质、耐候性差、不耐酸碱等缺点。玻璃喷墨打印技术是未来玻璃表面装饰技术的发展趋势，玻璃喷墨打印是计算机与自动化技术结合，可以非常精确的对准需印刷的区域和位置，避免了手工印刷所遇到的位置偏移的问题，是一次性进行多色印刷，不会存在套色对位的问题。
采用玻璃墨水的喷墨打印是将玻璃墨水直接打印在玻璃表面，然后经煅烧或钢化处理，使墨水中的有效成分与玻璃表面成为一体；同时，在高温处理的过程中可以使墨水中的有机溶剂完全挥发。因此，采用墨水的玻璃喷墨打印在使用中不用担心有机成分的挥发对人体的危害。但由于玻璃墨水的稳定性和分散性均不容易控制，容易发生打印机喷嘴阻塞和磨损。目前国内尚没有喷墨打印玻璃墨水的生产厂家，该项技术一直被国外企业所垄断。
发明内容
本发明的目的在于解决玻璃墨水的稳定性、分散性不佳以及墨水成分对玻璃喷墨打印机喷嘴阻塞和磨损的缺陷，提供一种环境友好、生产成本低、便于应用的适合玻璃喷墨打印用的玻璃墨水。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种喷墨打印用玻璃墨水，其包括如下重量百分比计算的组分：
玻璃釉料 20-65%；
色料 5-30%；
助溶剂 30-70%；
其中，
所述玻璃釉料为本申请人自主研发，具体可见专利《一种无铅环保玻璃釉及其制备方法和制备釉面的方法》申请号201310355282.2，其包括以下重量百分比计算的组分：
25-60%SiO2；
5-30%ZnO；
1-8%CaO+MgO；
0-10%BaO；
0-10%SrO；
5-33%B2O3；
0.5-11%Al2O3；
0.5-10%TiO2；
0-10%ZrO2；
1-22%K2O+Na2O；
1-10%Li2O；
所述助溶剂包括溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂。
作为本发明进一步的改进，上述喷墨打印用玻璃墨水的粒度是50-900nm。
作为本发明进一步的改进，上述喷墨打印用玻璃墨水，其包括如下重量百分比计算的组分：
玻璃釉料 35-45%；
色料 12-20%；
助溶剂 40-45%。
作为本发明进一步的改进，上述玻璃釉料和色料的质量百分比含量为总质量的30-60wt%。
作为本发明进一步的改进，所述助溶剂包括以下百分含量的组分：
溶剂 40-90%；
分散剂 1-20%；
湿润剂 1-20%；
稳定剂 1-20%。
作为本发明进一步的改进，所述的溶剂为丙二醇单甲基醚、乙二醇醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇单丁醚、双丙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇正丙醚、丙二醇二丙醚、二甘醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙酸乙酯、异丁醇、丙三醇、丙烯二醇、丁醇、乙二醇、链状芳香族族烃类、脂肪酸、脂肪烃类的其中一种或者任意多种的任意比例的混合。
作为本发明进一步的改进，所述的分散剂、润湿剂、稳定剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、聚丙胶体乳液、亚甲基双甲基苯、烷机磺酸钠、丙烯酸树脂、AD-1310、AD-9600、AD-8150其中一种或者任意多种的任意比例的混合。所述AD-131 、AD-9600和AD-8150 购自青岛卓意天嘉分散技术有限公司。
作为本发明进一步的改进，所述的色料为玻璃釉料常用的无机氧化物类色料，选自钛白色料、钴蓝色料、铬绿色料、铜铬黑色料和红色料的一种或多种。
为实现上述目的，本发明另一方面提供了一种上述喷墨打印用玻璃墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将玻璃釉料经多次球磨粉碎后备用；
（2）按比例称取所述溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂经高速分散机混合均匀，制备成墨水助溶剂备用；
（3）按照重量百分比分别称取玻璃釉料、色料和助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合砂磨2-20h，既得。
进一步的，所述玻璃釉料是通过以下方法制备的：
a. 按重量百分比称取以下重量百分比的组分：25-60%SiO2、5-30%ZnO、1-8%CaO+MgO、0-10%BaO、0-10%SrO、5-33%B2O3、0.5-11%Al2O3、0.5-10%TiO2、0-10%ZrO2、1-22%K2O+Na2O、1-10% Li2O；
b. 将步骤a称取的所有原料放入搅拌机搅拌或球磨机球磨10-30分钟，其转速为60-100转/分钟，混合均匀；
c. 将步骤b所得到的混合物在1000-1300℃下熔制，使混合物完全熔融，得到熔融的玻璃液；
d. 将步骤c所得到的熔融的玻璃液水淬；
e. 将步骤d水淬后的釉料放入球磨机球磨1-8小时，其转速为60-100转/分钟，得到玻璃粉；
f. 将步骤e球磨过的玻璃粉在干燥箱中烘干，所得粉料即为玻璃釉料。
进一步的，所述高速分散机分散的时间是10-120分钟。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：
（1）本发明提供一种环境友好、便于应用的适合玻璃喷墨打印的玻璃墨水及其制备方法，其制备工艺简单、生产成本低，适用于大规模生产。
（2）本发明从玻璃墨水的组成出发，优化玻璃墨水的溶剂、分散剂、润湿剂、稳定剂，可以针对不同的颜色的墨水添加不同的组成试剂（玻璃釉料、色料、溶剂、分散剂、润湿剂、稳定剂）。
（3）本发明的玻璃墨水稳定性能良好，室温静置一年以上，没有沉降、团聚、絮凝等现象。
（4）本发明的玻璃墨水适用于不同厚度、不同种类的玻璃，能够在560-680℃高温下烧结或钢化后成为釉面玻璃，钢化釉面玻璃的安全系数高，烧成的彩釉玻璃可以进行打孔、切割等二次加工。
（5）本发明的玻璃墨水烧成后的釉面也不会因酸碱、紫外线辐射等原因褪色，能达到至少三十年不褪色。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。
实施例1
（1）玻璃釉料的制备
低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：30%SiO2、25%ZnO、4.5%CaO+MgO、5%BaO、10%B2O3、6%Al2O3、8%TiO2、2.0%ZrO2、6.5%K2O+Na2O、3% Li2O；
将上述配方原料按重量百分比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1200℃下熔融配合料；
将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
（2）助溶剂的配制
玻璃墨水助溶剂各成分按重量百分比计算如下：三丙二醇甲醚20%、丙二醇单丁醚10%、二甘醇单丁基醚55%、聚乙二醇5%、AD-8150 10%；
将上述溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
（3）玻璃墨水的制备
所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为：玻璃釉料：20%、钛白色料：30%、助溶剂：50%；
按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合砂磨6小时，既得。
所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或580℃烧成。
实施例2
（1）玻璃釉料的制备
低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：55%SiO2、9.5%ZnO、5.7%CaO+MgO、5.0%BaO、10.3%B2O3、1.0%Al2O3、0.5%TiO2、11%K2O+Na2O、2.0% Li2O；
将上述配方原料按重量百分比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1300℃下熔融配合料；
将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
（2）助溶剂的配制
玻璃墨水助溶剂各成分按重量百分比计算如下：三丙二醇甲醚10%、乙二醇醚15%、丙二醇单甲基醚15%、二甘醇单丁基醚45%、聚乙二醇5%、AD-8150 10%；
将上述助溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
（3）玻璃墨水的制备
所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为：
玻璃釉料：40%、黄色色料：18%、助溶剂：42%；
按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合砂磨8小时。
所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或650℃烧成。
实施例3
（1）玻璃釉料的制备
低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：45%SiO2、5.0%ZnO、1.0%CaO+MgO、4.0%SrO、33%B2O3、4.5%Al2O3、0.5%TiO2、7.0ZrO2、5.0%K2O+Na2O、1.0% Li2O将上述配方原料按重量百分比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1250℃下熔融配合料；
将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
（2）助溶剂的配制
玻璃墨水的助溶剂各成分按重量百分比计算如下：丙二醇丁醚10%、丙二醇正丙醚15%、乙酸乙酯3%、聚丙胶体乳液30%、异丁醇三丙二醇甲醚7%、二甘醇单丁基醚25%、AD-1310 10%；
将上述助溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
（3）玻璃墨水的制备
所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为：玻璃釉料：45%、蓝色色料：5%、助溶剂：50%；
按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合砂磨8小时。
所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或630℃烧成。
实施例4
（1）玻璃釉料的制备
低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：35%SiO2、15.0%ZnO、1.0%CaO+MgO、4.0%SrO、33%B2O3、4.5%Al2O3、0.5%TiO2、7.0ZrO2、5.0%K2O+Na2O、1.0% Li2O将上述配方原料按重量百分比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1150℃下熔融配合料；
将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
（2）助溶剂的配制
玻璃墨水的助溶剂各成分按重量百分比计算如下：丙二醇甲醚醋酸酯20%、聚丙胶体乳液10%、异丁醇三丙二醇甲醚10%、二甘醇单丁基醚50%、AD-1310 10%；
将上述溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
（3）玻璃墨水的制备
所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为：玻璃釉料：20%、蓝色色料：10%、助溶剂：70%；
按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合砂磨8小时。
所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或600℃烧成。
效果例1，将实施例1-4所制备的玻璃墨水进行性能测验，具体如下表1：
综上，本发明提供的玻璃墨水具备较好的稳定性，粒度分布窄，粘度适合喷墨打印用，其制备工艺简单、生产成本低，适用于大规模生产。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，其包括如下重量百分比计算的组分：
玻璃釉料 20-65%；
色料 5-30%；
助溶剂 30-70%；
其中，所述玻璃釉料，包括以下重量百分比计算的组分：
25-60%SiO2；
5-30%ZnO；
1-8%CaO+MgO；
0-10%BaO；
0-10%SrO；
5-33%B2O3；
0.5-11%Al2O3；
0.5-10%TiO2；
0-10%ZrO2；
1-22%K2O+Na2O；
1-10%Li2O；
所述助溶剂包括溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂。
2.根据权利要求1所述的所述一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述玻璃墨水的粒度是50-900nm。
3.根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，其包括如下重量百分比计算的组分：
玻璃釉料 35-45%；
色料 12-20%；
助溶剂 40-45%。
4.根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，玻璃釉料和色料的质量百分比含量为总质量的30-60wt%。
5.根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述助溶剂包括以下百分含量的组分：
溶剂 40-90%；
分散剂 1-20%；
湿润剂 1-20%；
稳定剂 1-20%。
6.根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述的溶剂为丙二醇单甲基醚、乙二醇醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇单丁醚、双丙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇正丙醚、丙二醇二丙醚、二甘醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙酸乙酯、异丁醇、丙三醇、丙烯二醇、丁醇、乙二醇、链状芳香族族烃类、脂肪酸、脂肪烃类的其中一种或者任意多种的任意比例的混合；
所述的分散剂、润湿剂、稳定剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、聚丙胶体乳液、亚甲基双甲基苯、烷机磺酸钠、丙烯酸树脂、AD-1310、AD-9600、AD-8150其中一种或者任意多种的任意比例的混合。
7.根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述的色料为玻璃釉料常用的无机氧化物类色料，选自钛白色料、钴蓝色料、铬绿色料、铜铬黑色料和红色料的一种或多种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的喷墨打印用玻璃墨水的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）将玻璃釉料经多次球磨粉碎后备用；
（2）称取所述溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂经高速分散机混合均匀，制备成墨水助溶剂备用；
（3）按照重量百分比分别称取玻璃釉料、色料和助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合砂磨2-20h，既得。
9.根据权利要求8所述的所述一种喷墨打印用玻璃墨水的制备方法，其特征在于，所述玻璃釉料是通过以下方法制备的：
a. 按重量百分比称取以下重量百分比的组分：25-60%SiO2、5-30%ZnO、1-8%CaO+MgO、0-10%BaO、0-10%SrO、5-33%B2O3、0.5-11%Al2O3、0.5-10%TiO2、0-10%ZrO2、1-22%K2O+Na2O、1-10% Li2O；
b. 将步骤a称取的所有原料放入搅拌机搅拌或球磨机球磨10-30分钟，其转速为60-100转/分钟，混合均匀；
c. 将步骤b所得到的混合物在1000-1300℃下熔制，使混合物完全熔融，得到熔融的玻璃液；
d. 将步骤c所得到的熔融的玻璃液水淬；
e. 将步骤d水淬后的釉料放入球磨机球磨1-8小时，其转速为60-100转/分钟，得到玻璃粉；
f. 将步骤e球磨过的玻璃粉在干燥箱中烘干，所得粉料即为玻璃釉料。
10.根据权利要求8所述的所述一种喷墨打印用玻璃墨水的制备方法，其特征在于，所述高速分散机分散的时间是10-120分钟。
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