CN104530831A - 一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及生产方法。所述制备方法包括：按重量份计，称取光致变色稀土氧化物、溶剂和超分散剂15~30：71~85：0.3~6置于搅拌机中进行混合搅拌；将搅拌后的混合物置于砂磨机进行砂磨；对砂磨得到的砂磨物进行除铁过滤，得到稀土功能陶瓷墨水。本发明通过引入稀土元素，配合优化的陶瓷粉体改性处理，使得制备的稀土功能陶瓷墨水具有分散性好、稳定性高及制备方法简单的特点，且是一种适用于喷墨打印的高性能微纳稀土功能陶瓷墨水。本发明提供的一种稀土功能陶瓷墨水，丰富了现有陶瓷喷墨打印用墨水的功能。

Description

一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及生产方法

技术领域

本发明涉及陶瓷喷墨打印用墨水领域，尤其涉及一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及生产方法。

背景技术

稀土元素又称稀土金属，是稀有元素中的一类。稀土元素具有独特的原子结构，即不充满的4f电子层存在，当受到不同波长的光照时，4f电子层表现出对光的选择性吸收和反射，或者吸收一种波长的光后，放射出另一种波长的光。由于这个特性，可利用稀土元素作为着色剂、助色剂或变色剂，来制备各种发色稳定、色调纯正、光致变色和夜间发光的陶瓷色釉料。

陶瓷中使用稀土元素的历史，最早可追溯到我国南宋时期的龙泉青瓷。龙泉青瓷原料中使用的紫金土中，就含有微量的镧、镱、钆等稀土元素。现有技术中，陶瓷引入稀土元素有以下两种方式：（1）在陶瓷釉料中引入稀土元素；（2）在结晶釉中引入稀土元素，而尚未有在陶瓷墨水中引入稀土元素的文献。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及生产方法，旨在提供一种稀土功能陶瓷墨水，解决现有技术中尚未有稀土元素用于制备陶瓷墨水的问题。

本发明的技术方案如下：

一种稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，包括步骤：

A：按重量份计，称取光致变色稀土氧化物、溶剂和超分散剂15~30：71~85：0.3~6置于搅拌机中进行混合搅拌；

B、将搅拌后的混合物置于砂磨机进行砂磨；

C、对步骤B得到的砂磨物进行除铁过滤，得到稀土功能陶瓷墨水。

所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，所述步骤A中光致变色稀土氧化物为Nd₂O₃、Er₂O₃中的至少一种。

所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，所述步骤A中光致变色稀土氧化物还包括Pr₂O₃、CeO₂、Sm₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的至少一种。

所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，所述步骤A中溶剂为烃类、酯类、联苯类中的至少一种。

所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，所述步骤A中超分散剂为聚丙烯酸脂类、树脂类中的至少一种。

所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，所述步骤A中搅拌时间为1h，搅拌机转速为200r/min，搅拌机为篮式搅拌机。

所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，所述步骤B中砂磨时的砂磨效率为8Kg/h，砂磨机转速为1300r/min，砂磨机为30L卧式砂磨机。

所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其中，所述步骤B中，混合物砂磨至细度为D10＞0.05μm，D90为0.3±0.05μm，D100＜1μm。

一种稀土功能陶瓷墨水，其中，应用如上所述的稀土功能陶瓷墨水制备方法制备。

一种稀土功能陶瓷砖的生产方法，其中，应用如上所述的稀土功能陶瓷墨水生产，包括以下步骤：

S1：配制陶瓷原料；

S2：加水砂磨成陶瓷浆料；

S3：喷雾造粒；

S4：压制成型；

S5：坯体干燥；

S6：施面釉；

S7：印花；

S8：喷墨打印稀土功能陶瓷墨水；

S9：烧成，烧成温度为1050~1200℃。

有益效果：提供了一种稀土功能陶瓷墨水，补充了现有陶瓷喷墨打印用墨水的色系，使产品更加丰富多彩；同时，通过引入稀土元素，配合优化的陶瓷粉体改性处理，使得制备的稀土功能陶瓷墨水还具有分散性好、稳定性高及制备成本低的特点。利用本发明稀土功能陶瓷墨水生产的稀土功能陶瓷砖具有稀土光致变色效果的功能，在不同强度的光线照射下，能够呈现不同的颜色，且本发明的稀土功能陶瓷墨水与釉面兼容性好，不会产生釉面缺陷，节约了原料。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种稀土功能陶瓷墨水的制备方法流程图。

图2为本发明一实施例的一种稀土功能陶瓷砖的生产方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种稀土功能陶瓷墨水及其制备方法及生产方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明一实施例的一种稀土功能陶瓷墨水的制备方法流程图。本发明的一种稀土功能陶瓷墨水的制备方法，如图1所示，其包括步骤：

S100：按重量份计，称取光致变色稀土氧化物、溶剂和超分散剂15~30：71~85：0.3~6置于搅拌机中进行混合搅拌；

S200、将搅拌后的混合物置于砂磨机进行砂磨；

S300、对步骤S200得到的砂磨物进行除铁过滤，得到稀土功能陶瓷墨水。

本发明所述步骤S100中，所述光致变色稀土氧化物为Nd₂O₃、Er₂O₃中的至少一种。优选地，所述光致变色稀土氧化物还包括Pr₂O₃、CeO₂、Sm₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的至少一种。例如，将Nd₂O₃ 与Pr₂O₃混合使用作为光致变色稀土氧化物，由于着色离子色调的加和作用使得光致变色稀土氧化物的着色能力更强，变色效果更加丰富。

本发明所述步骤S100中，所述溶剂为烃类、酯类、联苯类中的至少一种。具体地，所述烃类溶剂为250-300℃高沸点溶剂油，如白矿油。所述酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、乙酸甲基环己酯、乙酸卞酯中的至少一种。所述联苯类溶剂为异丙基联苯。在上述溶剂下稀土材料溶解效果佳，且溶剂不挥发，对人体和环境都较为安全。

本发明所述步骤S100中，所述超分散剂为聚丙烯酸酯类、树脂类中的至少一种。所述聚丙烯酸酯类分散剂具体为聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸叔丁酯、聚丙烯酸十二烷基酯中的至少一种。所述树脂类分散剂具体为聚丙烯酸酯树脂、羟丙甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种。在所述分散剂作用下，可提高砂磨物中稀土固体颗粒含量，保证砂磨物的分散性和稳定性。

本发明所述步骤S100中，搅拌时的搅拌时间为1h，搅拌机转速为200r/min，搅拌机为篮式搅拌机。在该条件下，实现了搅拌质量好、搅拌效率高和能耗低的统一。

本发明所述步骤S200中，砂磨时的砂磨效率为8Kg/h，砂磨机转速为1300r/min，砂磨机为30L卧式砂磨机。在该条件下，砂磨物混合均匀，砂磨物颗粒粒径小，颗粒粒径分布均匀，从而确保了最终的稀土功能陶瓷墨水高的稳定性。

本发明所述步骤S200中，稀土砂磨至细度为D10＞0.05μm，D90为0.3±0.05μm，D100＜1μm。在稀土颗粒达到该微纳米级细度后，稀土功能陶瓷墨水色度更为均匀，变色效果更优。

本发明所述步骤S300中，对步骤S200得到的砂磨物在抽真空条件下，使用孔径≤1μm的滤网进行除铁过滤，从而得到了本发明的稀土功能陶瓷墨水。

本发明还提供一种稀土功能陶瓷墨水，本发明应用如上所述的稀土功能陶瓷墨水制备方法进行制备，本发明所制得的稀土功能陶瓷墨水为微纳米稀土功能陶瓷墨水，且本发明稀土功能陶瓷墨水的稳定性好，稀土功能陶瓷墨水固体含量高，颗粒度小，光致变色效果优。

图2为本发明一实施例的一种稀土功能陶瓷砖的生产方法流程图。本发明稀土功能陶瓷砖应用如上所述的稀土功能陶瓷墨水进行生产，如图2所示，其包括以下步骤：

F1：配置陶瓷原料；

F2：加水砂磨成陶瓷浆料；

F3：喷雾造粒；

F4：压制成型；

F5：坯体干燥；

F6：施面釉；

F7：印花；

F8：喷墨打印稀土功能陶瓷墨水；

F9：烧成，烧成温度为1050~1200℃。

本发明烧成后的稀土功能陶瓷砖具有稀土光致变色效果的功能，且独有的光致变色效果，更是精绝，随着照射光线强弱的不同而变化的各种颜色，异彩纷呈，瑰丽多姿。

本发明一种稀土功能陶瓷砖的生产方法一应用实施例的具体步骤为：

F1：按重量份计，称取如下各原料组分：SiO₂：67.65、Al₂O₃：18.45、Fe₂O₃：0.95、TiO₂：0.37、CaO：0.01、MgO：0.95、K₂O：2.39、Na₂O：2.04、烧失：5.35，然后将各原料组分混合均匀，配制得到陶瓷原料。

F2：将步骤F1中配置得到的陶瓷原料置于砂磨机中加水进行砂磨，经砂磨后得到陶瓷浆料，所得的陶瓷浆料的浆料水份为33%～36%，浆料流速为40～70s，浆料细度为250目，筛余为0.8～1.0g。

F3：将步骤F2得到的陶瓷浆料进行喷雾干燥，然后得到粉料颗粒级配为20目上<5%，30～80目>80%，100目下<3%。

F4：将步骤F3得到的粉料经由260～280bar的成型压力压制成型，成型厚度为10.8mm～11.0 mm，成型尺寸为713×713 mm。

F5：将步骤F4压制成型后的坯体进行干燥，干燥坯体强度大于1.3Mpa，上釉前，坯体温度控制在55～70℃之间。

F6：将步骤F5干燥后的坯体上面釉，采取钟罩淋釉方式，流速为28~35s，比重为1.85~1.88 g/ml，施釉量为210~215g/片，釉料细度为325目，筛余为0.2～0.4g。

F7：将步骤F6上完面釉的坯体进行印花，采用喷墨打印印花，喷墨打印温度在40-50℃，喷头距坯体距离为1.0-2.0mm，喷墨打印真空度为82~95，皮带速度为22m/min。

F8：将步骤F7印花完成后的坯体喷墨打印稀土功能陶瓷墨水，喷墨打印稀土功能陶瓷墨水温度在40-50℃，喷头距坯体距离为1.0-2.0mm，喷墨打印稀土功能陶瓷墨水的用量为2.5-5.5g/ m²。本发明采用在坯体中加入稀土功能陶瓷墨水生产陶瓷砖的方法，相比于在坯体中加入传统着色剂生产发光陶瓷砖时，可大大减小稀土元素的加入量，且独有的光致变色效果，更是精绝，随着照射光线强弱的不同而变化的各种颜色，异彩纷呈，瑰丽多姿，这是现有发光陶瓷砖无法比拟的。同时，本发明的稀土功能陶瓷墨水与面釉的兼容性好，避免了釉裂、针孔、缩釉等釉面缺陷的出现，从而节约了原料，提高了生产效率。

F9：将步骤F8喷墨打印稀土功能陶瓷墨水后的坯体置于窑炉中烧成，烧成温度为1050-1200℃。

下面结合实施例来对本发明进行详细说明。

稀土功能陶瓷墨水的制备：

实施例1

按重量份计，称取光致变色稀土氧化物Nd₂O₃、溶剂白矿油、超分散剂聚丙烯酸甲酯15：83：2进行混合搅拌，搅拌时间为1h，转速为200r/min，搅拌设备为篮式搅拌机。搅拌完成后的混合物进入砂磨机砂磨，砂磨效率为8Kg/h，转速为1300r/min，砂磨设备为30L卧式砂磨机。砂磨到D10＞0.05μm，D90为0.3±0.05μm，D100＜1μm的细度后，在抽真空条件下，使用孔径≤1μm的滤网进行除铁过滤。过滤完成后，得到高性能微纳稀土功能陶瓷墨水。

实施例2

按重量份计，称取光致变色稀土氧化物Nd₂O₃、Er₂O₃、溶剂异丙基联苯、超分散剂聚丙烯酸乙酯13：3：80：4进行混合搅拌，搅拌时间为1h，转速为200r/min，搅拌设备为篮式搅拌机。搅拌完成后的混合物进入砂磨机砂磨，砂磨效率为8Kg/h，转速为1300r/min，砂磨设备为30L卧式砂磨机。砂磨到D10＞0.05μm，D90为0.3±0.05μm，D100＜1μm的细度后，在抽真空条件下，使用孔径≤1μm的滤网进行除铁过滤。过滤完成后，得到高性能微纳稀土功能陶瓷墨水。

实施例3

按重量份计，称取光致变色稀土氧化物Nd₂O₃、Er₂O₃、Pr₂O₃、溶剂白矿油、异丙基联苯、超分散剂聚丙烯酸十二烷基酯15：0.7：0.3：41:41:2进行混合搅拌，搅拌时间为为1h，转速为200r/min，搅拌设备为篮式搅拌机。搅拌完成后的混合物进入砂磨机砂磨，砂磨效率为8Kg/h，转速为1300r/min，砂磨设备为30L卧式砂磨机。砂磨到D10＞0.05μm，D90为0.3±0.05μm，D100＜1μm的细度后，在抽真空条件下，使用孔径≤1μm的滤网进行除铁过滤。过滤完成后，得到高性能微纳稀土功能陶瓷墨水。

稀土功能陶瓷砖的生产：

实施例4

第一步：按重量份计，称取如下各原料组分：SiO₂：67.65、Al₂O₃：18.45、Fe₂O₃：0.95、TiO₂：0.37、CaO：0.01、MgO：0.95、K₂O：2.39、Na₂O：2.04、烧失：5.35，然后将各原料组分混合均匀，配制得到陶瓷原料。

第二步：将第一步配制得到的陶瓷原料置于砂磨机中加水进行砂磨，经砂磨后得到陶瓷浆料，所得的陶瓷浆料的浆料水份为35%，浆料流速为60s，浆料细度为250目，筛余为0.9g。

第三步：将第二步得到的陶瓷浆料进行喷雾干燥，然后得到粉料颗粒级配为20目上<5%，30～80目>80%，100目下<3%。

第四步：将第三步得到的粉料经由260～280bar的成型压力压制成型，成型厚度为10.9mm，成型尺寸为713×713 mm。

第五步：将第四步压制成型后的坯体进行干燥，干燥坯体强度大于1.3Mpa，上釉前，坯体温度控制在65℃。

第六步：将第五步干燥后的坯体上面釉，采取钟罩淋釉方式，流速为流速33s，比重为1.86g/ml，施釉量为213g/片，釉料细度为325目，筛余为0.3g。

第七步：将第六步上完面釉的坯体进行印花，采用喷墨打印印花，喷墨打印温度在47℃，喷头距坯体距离为1.6mm，喷墨打印真空度为90，皮带速度为22米/min。

第八步：将第七步印花完成后的坯体喷墨打印稀土功能陶瓷墨水，喷墨打印稀土功能陶瓷墨水温度在46℃，喷头距坯体距离为1.6mm，喷墨打印稀土功能陶瓷墨水的用量为3.5g/ m²。

第九步：将第八步喷墨打印稀土功能陶瓷墨水后的坯体置于窑炉中烧成，烧成温度为1200℃。

综上所述：本发明通过引入稀土元素，配合优化的陶瓷粉体改性处理，使得制备的稀土功能陶瓷墨水具有分散性好、稳定性高及制备方法简单的特点，且是一种适用于喷墨打印的高性能微纳稀土功能陶瓷墨水。本发明提供的一种稀土功能陶瓷墨水，补充了现有陶瓷喷墨打印用墨水的色系，使产品更加丰富多彩，利用其生产的陶瓷砖是采用传统着色剂生产的陶瓷砖无法比拟的，本发明稀土功能陶瓷砖具有稀土光致变色效果的功能，且独有的光致变色效果，更是精绝，随着照射光线强弱的不同而变化的各种颜色，异彩纷呈，瑰丽多姿，从而使陶瓷产品显得美妙神奇、清新高雅，点缀都市夜生活，给建筑物及室内装饰增添情调及艺术效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A：按重量份计，称取光致变色稀土氧化物、溶剂和超分散剂15~30：71~85：0.3~6置于搅拌机中进行混合搅拌；

B、将搅拌后的混合物置于砂磨机进行砂磨；

C、对步骤B得到的砂磨物进行除铁过滤，得到稀土功能陶瓷墨水。

2.根据权利要求1所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤A中光致变色稀土氧化物为Nd₂O₃、Er₂O₃中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤A中光致变色稀土氧化物还包括Pr₂O₃、CeO₂、Sm₂O₃、La₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤A中溶剂为烃类、酯类、联苯类中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤A中超分散剂为聚丙烯酸脂类、树脂类中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤A中搅拌时间为1h，搅拌机转速为200r/min，搅拌机为篮式搅拌机。

7.根据权利要求1所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤B中砂磨时的砂磨效率为8Kg/h，砂磨机转速为1300r/min，砂磨机为30L卧式砂磨机。

8.根据权利要求1所述的稀土功能陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，混合物砂磨至细度为D10＞0.05μm，D90为0.3±0.05μm，D100＜1μm。

9.一种稀土功能陶瓷墨水，其特征在于，应用如权利要求1-8任一所述的稀土功能陶瓷墨水制备方法制备。

10.一种稀土功能陶瓷砖的生产方法，其特征在于，应用如权利要求9所述的稀土功能陶瓷墨水生产，包括以下步骤：

S1：配制陶瓷原料；

S2：加水砂磨成陶瓷浆料；

S3：喷雾造粒；

S4：压制成型；

S5：坯体干燥；

S6：施面釉；

S7：印花；

S8：喷墨打印稀土功能陶瓷墨水；

S9：烧成，烧成温度为1050~1200℃。