CN111138908A - 一种喷墨打印墨水及其制备方法、喷墨打印墨水的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷墨打印墨水及其制备方法、喷墨打印墨水的应用，通过喷墨打印墨水制备方法制备得到上述墨水，该墨水可烧结在玻璃上，该墨水包括以下重量百分比的组分：10～50％无机熔剂、5～30％无机颜料、20～50％有机溶剂，5～20％助剂；其中无机熔剂包括SiO2、TiO2、ZnO、ZrO、Bi2O3、Na2O、B2O3和Li2O中的一种或两种以上，无机熔剂中通过使用Bi2O3、Na2O、B2O3和Li2O中的一种或两种以上代替氧化铅来调节墨水的熔点,使墨水更符合环保要求的同时，使墨水对玻璃形成较好的结合力；无通过使用TiO2、ZnO和ZrO中的一种或两种以上来提高墨水的耐酸碱性和提升机械强度，使图案具有耐酸碱性和热稳定性,可保持图案长久的颜色鲜艳的效果。

Description

一种喷墨打印墨水及其制备方法、喷墨打印墨水的应用
技术领域
本发明涉及喷墨打印油墨领域，具体是涉及一种喷墨打印墨水及其制备方法、喷墨打印墨水的应用。
背景技术
高温烧结墨水数码打印是指数码打印机在计算机软件的支持下，将预先设计好的图案墨水打印到介质表面，然后再进行烘干和高温烧结的过程。与传统的丝印、辊涂相比，数码喷墨打印制作的装饰品图案饱满，使用性能更好。
传统烧结墨水主要由釉料、无机颜料、有机溶剂及助剂混合均匀后研磨制成，一般是通过丝网印刷将油墨印刷在基板上，经过烘干和高温烧结，油墨中的其它成分基本挥发分解完成，釉料和无机颜料熔融并覆盖在玻璃或陶瓷等难附着材料的表面，形成带有颜色的油墨薄膜层。传统的油墨通过添加大量的氧化铅来调节熔点适用于不同的应用，但是氧化铅属于有毒物质，会造成人体铅中毒，对人体生命安全造成威胁。而且传统丝网印刷工艺本身就是一个高污染的印刷方式，绿色环保数码喷墨打印方式代替传统高污染的印刷方式是印刷行业发展的必然趋势。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种无铅的喷墨打印墨水。
本发明的第二目的是提供一种无铅的喷墨打印墨水的制备方法。
本发明的第三目的是提供一种无铅的喷墨打印墨水的应用。
为了实现上述的第一目的，本发明提供的一种喷墨打印墨水包括以下重量百分比的组分：10～50％无机熔剂、5～30％无机颜料、20～50％有机溶剂，5～20％助剂；其中无机熔剂包括SiO2、TiO2、ZnO、ZrO、Bi2O3、Na2O、B2O3和Li2O中的一种或两种以上。
由上述方案可见，无机熔剂中通过使用Bi2O3、Na2O、B2O3和Li2O中的一种或两种以上代替氧化铅来调节墨水的熔点，减少墨水对人体的伤害，使墨水更符合环保的要求的同时，也使墨水对玻璃形成较好的结合力，无机熔剂中通过使用TiO2、ZnO和ZrO中的一种或两种以上来提高墨水的耐酸碱性和提升机械强度，使玻璃上的图案具有耐酸碱性和热稳定性,可保持长久的颜色鲜艳的效果。
进一步的方案是，助剂包括分散剂、润湿剂、粘度调节剂、抗静电剂和流平剂中的一种或多种。
进一步的方案是，助剂包括5～20％分散剂、0～15％粘度调节树脂、0～2％抗静电剂和/或流平剂。
进一步的方案是，无机颜料为钛白色素、铬绿色素、钴蓝色素、铁红色素、钛镍黄色素和铜铬黑色素中的一种或两种以上。
进一步的方案是，有机溶剂为二丙二醇甲醚醋酸酯、丁内酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸脂、乙二醇、丙二醇、丙三醇、异丁醇和戊二醇中一种或两种以上。
进一步的方案是，无机熔剂包括5～40％SiO2、10～40％B2O3、0～15％Bi2O3、1～15％ZrO、0～5％Al2O3、0～5％LiO2、0～5％Na2O、0～6％TiO2、0～5％CaO、0～5％SrO。
可见，通过Al2O3调节膨胀系数使墨水在不同的介质上形成更好的结合力。
为实现上述的第二目的，本发明提供一种喷墨打印墨水的制备方法，其中喷墨打印墨水为上述的喷墨打印墨水；喷墨打印墨水的制备方法包括无机熔剂粉制备步骤和混合步骤；
无机熔剂粉制备步骤包括：
步骤a、将无机熔剂中的氧化物混合后熔融，保温后水淬得到无机熔剂渣；
步骤b、将步骤a中得到的无机熔剂渣置于球磨机中，以无水乙醇为球磨介质，球磨干燥后得到无机熔剂粉；
混合步骤包括：
将无机颜料、有机溶剂、助剂和无机熔剂粉制备步骤制备得到的无机熔剂粉混合后，在分散机中搅拌，在砂磨机上研磨，过滤。
进一步的方案是，无机熔剂粉制备步骤具体为：
步骤a具体为：将无机熔剂中的氧化物混合后，升温至1150℃～1300℃并保温100min～120min使玻璃充分熔融，保温30min～40min，再将上述的熔融物倒入水中，水淬得到无机熔剂渣；
步骤b具体为：将步骤a中得到的无机熔剂渣置于球磨机中，以无水乙醇为球磨介质，以300rpm～400rpm的转速球磨12h～14h，取出干燥后得到无机熔剂粉；
混合步骤具体为：
将无机颜料、有机溶剂、助剂和将无机熔剂粉制备步骤制备得到的无机熔剂粉混合，在分散机中搅拌以1500rpm～2500rpm搅拌25min～30min后，在砂磨机上以400rpm～600rpm研磨12h～36h。
为实现上述的第三目的，本发明提供一种喷墨打印墨水的应用，其中喷墨打印墨水为上述的喷墨打印墨水，喷墨打印墨水在450℃～800℃可烧结在玻璃上。
由上述方案可见，喷墨打印墨水在450℃～800℃烧结在载体上，该烧结温度范围较现有技术中烧结温度更广，并且使墨水在载体上的结合力更加稳定。
具体实施方式
下面结合具体的实施例1到6对本发明作进一步的描述，以更好地理解本发明。
实施例1至6中喷墨打印墨水的制备方法相同，喷墨打印墨水的制备方法包括无机熔剂浆制备步骤、颜料浆制备步骤和混合步骤，其中可添加粘度调节剂将喷墨打印墨水的粘度调节至3cP～30cP。
喷墨打印墨水的制备方法包括无机熔剂粉制备步骤和混合步骤，喷墨打印墨水的制备方法具体为：
无机熔剂粉制备步骤具体为：
步骤a、将无机熔剂中的氧化物混合均匀后，升温至1200℃并保温100min充分熔融，保温30min，再将上述的熔融物倒入水中水淬得到无机熔剂渣；
步骤b、将步骤a中得到的无机熔剂渣置于球磨机中，以无水乙醇为球磨介质，以300rpm的转速球磨12h，取出干燥后得到无机熔剂粉；
混合步骤包括：
将无机颜料、有机溶剂、助剂和将无机熔剂粉制备步骤制备得到的无机熔剂粉混合，在分散机中搅拌以1800rpm搅拌25min后，在砂磨机上以400rpm研磨24h，过滤，得到喷墨打印墨水。在上述的制备方法中，无机熔剂中各氧化物按照重量百分比的具体比例见表1。
表1：
Figure BDA0002347233970000041
在上述制备方法中，按表2所示重量百分比组成配制实施例1～6中的喷墨打印墨水。
表2：
Figure BDA0002347233970000051
将实施例1至6制备得到的喷墨打印墨水在星光喷头的喷墨打印机上进行打印，打印介质为2mm的玻璃，按照单一色块，100％喷墨设置进行喷墨打印，然后放入高温炉内，650℃烧结2min，冷却到常温，得到玻璃成品。
下面对喷墨打印墨水及经过上述喷墨打印得到的玻璃样品按照如下测试项目进行性能评价。
测试项目1：悬浮稳定性测试
在常温常压下静置各实施例得到的喷墨打印墨水，在静置6个月后，观察到墨水中出现固体组分沉淀或分层的情况，产生沉淀的时间越短说明越不稳定，产生沉淀的时间越长越稳定，在观察时间内不发生沉淀的喷墨打印墨水悬浮稳定性能最佳。
测试项目2：热稳定性测试
将墨水经打印处理后的玻璃样品在浸泡在沸水中，在100℃下加热24h，观察玻璃样品表面情况。
测试项目3：耐酸性测试
将墨水打印处理后的玻璃样品浸泡在6M盐酸溶液中，加热至沸，并保持该盐酸溶液均匀沸腾6h，观察样品表面情况。
测试项目4：耐碱性测试
将墨水打印处理后的样品浸泡在由等体积的0.5M碳酸钠溶液和1M氢氧化钠溶液配置而成的混合碱液中，加热至沸，并保持该混合碱液均匀沸腾3h，观察样品表面情况。
结论：在静置6个月后，未观察到各实施例中的墨水中出现固体组分沉淀或分层的情况，触摸玻璃成品的打印表面不粘手，说明各实施例中的墨水的悬浮稳定性好。对各实施例墨水的热稳定性、耐酸性和耐碱性进行测试时，观察到实施例1至6各实施例中的玻璃样品，样品上的颜料均没有出现任何开裂和脱落的情况，且没有出现明显裂痕，说明墨水的热稳定性和耐酸碱性良好。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种喷墨打印墨水，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：
10～50％无机熔剂、5～30％无机颜料、20～50％有机溶剂，5～20％助剂；
其中所述无机熔剂包括SiO2、TiO2、ZnO、ZrO、Bi2O3、Na2O、B2O3和Li2O中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的喷墨打印墨水，其特征在于：
所述助剂包括分散剂、润湿剂、粘度调节剂、抗静电剂和流平剂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的喷墨打印墨水，其特征在于：
所述助剂包括5～20％分散剂、0～15％粘度调节树脂、0～2％抗静电剂和或流平剂。
4.根据权利要求1所述的喷墨打印墨水，其特征在于：
所述无机颜料为钛白色素、铬绿色素、钴蓝色素、铁红色素、钛镍黄色素和铜铬黑色素中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的喷墨打印墨水，其特征在于：
所述有机溶剂为二丙二醇甲醚醋酸酯、丁内酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸脂、乙二醇、丙二醇、丙三醇、异丁醇和戊二醇中一种或两种以上。
6.根据权利要求1至5任一项所述的喷墨打印墨水，其特征在于：
所述无机熔剂包括5～40％SiO2、10～40％B2O3、0～15％Bi2O3、1～15％ZrO、0～5％Al2O3、0～5％LiO2、0～5％Na2O、0～6％TiO2、0～5％CaO、0～5％SrO。
7.一种喷墨打印墨水的制备方法，其特征在于：
所述喷墨打印墨水为权利要求1至6任一项所述的喷墨打印墨水；
所述喷墨打印墨水的制备方法包括无机熔剂粉制备步骤和混合步骤；
所述无机熔剂粉制备步骤包括：
步骤a、将所述无机熔剂中的氧化物混合后熔融，保温后再水淬得到无机熔剂渣；
步骤b、将步骤a中得到的无机熔剂渣置于球磨机中，以无水乙醇为球磨介质，球磨干燥后得到无机熔剂粉；
所述混合步骤包括：
将所述无机颜料、所述有机溶剂、所述助剂和所述无机熔剂粉制备步骤制备得到的所述无机熔剂粉混合后，在分散机中搅拌，在砂磨机上研磨，过滤。
8.根据权利要求7所述的喷墨打印墨水的制备方法，其特征在于：
所述无机熔剂粉制备步骤具体为：
所述步骤a具体为：将所述无机熔剂中的氧化物混合后，升温至1150℃～1300℃并保温100min～120min使玻璃充分熔融，再将上述的熔融物倒入水中，水淬得到无机熔剂渣；
所述步骤b具体为：将步骤a中得到的无机熔剂渣置于球磨机中，以无水乙醇为球磨介质，以300rpm～400rpm的转速球磨12h～14h，取出干燥后得到无机熔剂粉；
所述混合步骤具体为：
将所述无机颜料、所述有机溶剂、所述助剂和所述无机熔剂粉制备步骤制备得到的所述无机熔剂粉混合，在分散机中搅拌以1500rpm～2500rpm搅拌25min～30min后，在砂磨机上以400rpm～600rpm研磨12h～36h，过滤。
9.一种喷墨打印墨水的应用，其特征在于：
所述喷墨打印墨水为权利要求1至6任一项所述的喷墨打印墨水，所述喷墨打印墨水在450℃～800℃可烧结在玻璃上。
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