CN112852219A

CN112852219A - 一种静电喷雾釉料墨水组合物及其制备方法

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Publication number: CN112852219A
Application number: CN202110146717.7A
Authority: CN
Inventors: 彭小晋; 赵本茂; 张天杰; 王祥乾
Original assignee: Foshan Sanshui Create Tide Co ltd
Current assignee: Foshan Sanshui Create Tide Co ltd
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2021-05-28
Anticipated expiration: 2041-02-03
Also published as: CN112852219B

Abstract

本发明公开了一种静电喷雾釉料墨水组合物及其制备方法。按重量百分比计，该静电喷雾釉料墨水组合物包含组分：陶瓷釉料45～55％、助磨分散剂3～5％、釉料定向剂3～5％、增稠剂1～3％、减水剂0.5～1％、流平剂0.5～1％、消泡剂0.5～1％、pH调节剂0.5～1％、防腐剂0.5～1％、水余量。所述陶瓷釉料经球磨机水磨混合均匀、并磨细，过200目筛网后转入砂磨机中继续磨细，直至325目筛网全通；所得浆料再经强力超声处理，即得静电喷雾釉料墨水组合物。本发明的静电喷雾釉料墨水组合物借助于静电喷雾技术可以有效克服现有施釉工艺技术的缺点，成功制备表面工整、厚薄均匀、膜厚可控的薄层釉。

Description

一种静电喷雾釉料墨水组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑陶瓷(以下简称“建陶”)施釉技术领域，具体涉及一种静电喷雾釉料墨水组合物及其制备方法。

背景技术

当前建陶产品生产过程中，施釉是一道必不可少的工序。常规的施釉方式主要包括钟罩淋釉、喷墨打印数码釉和高压喷釉等，但上述施釉工艺在实际生产过程中均存在不足。比如：钟罩淋釉用于大尺寸超薄岩板施釉时，会使釉层过厚、含水量高，岩板坯体因吸水太多、强度降低而导致烧结时易出现炸裂等风险；喷墨打印数码釉墨水的研发、生产和加工的难度极大，并且使用条件苛刻，陶企使用成本太高；高压喷釉易使釉浆在坯体接触瞬间发生碰撞而反弹，直接导致釉层不均匀，严重影响产品质量。

静电喷雾施釉技术主要借助于电晕放电原理使釉浆带上静电，并雾化为微粒；在电场力作用下，釉浆微粒均匀沉积到被施釉工件表面而均匀成膜，是一种高质量、高效率的施釉工艺。

针对于静电喷雾施釉工艺，常规的釉浆或者数码釉料墨水等难以满足其使用要求因此，如何解决静电喷雾釉料墨水具备加工难度低、墨水存储稳定不发色死沉淀问题，是所属领域技术人员急需解决的技术难题。

发明内容

针对上述难题，本发明的目的是提出一种静电喷雾釉料墨水组合物，借助于静电喷雾技术可以有效克服上述施釉工艺的缺点，成功制备表面工整，厚薄均匀，膜厚可控的的薄层釉。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种静电喷雾釉料墨水组合物，按重量百分比计，是由以下组分组成：

陶瓷釉料45～55％、助磨分散剂3～5％、釉料定向剂3～5％、增稠剂1～3％、减水剂0.5～1％、流平剂0.5～1％、消泡剂0.5～1％、pH调节剂0.5～1％、防腐剂0.5～1％、水余量。

进一步而言，按质量百分比计，所述陶瓷釉料主要成分及组成为：

SiO₂ 30～45％、Al₂O₃ 10～20％、RO(MgO+BaO+CaO+ZnO)5～15％、R₂O(K₂O+Na₂O)35～40％。

进一步而言，所述陶瓷釉料经球磨机水磨混合均匀、并磨细，过200目筛网后转入砂磨机中继续磨细，直至325目筛网全通。

进一步而言，所述助磨分散剂为聚丙烯酸铵盐类物质，优选为BASF的

AA4040、

AA 4140和

AA 4141的一种或多种组合。

进一步而言，所述釉料定向剂为有机改性合成硅酸盐类物质，优选地为BYK的LAPONITE-RDS、LAPONITE-S 482和LAPONITE-SL 25中的一种或者多种组合。

进一步而言，所述增稠剂为有机改性聚乙烯蜡乳液类物质，优选为BYK的Aquatix8421、Cerafak 103和Cerafak 111中的一种或多种组合。

进一步而言，所述减水剂为脂肪族减水剂、萘系高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂中的一种或多种，优选为国产DG10207减水剂、国产RM-MA减水剂、国产ToJ800-10T减水剂中的一种或多种组合。

进一步而言，所述流平剂为基于气相二氧化硅的聚丙烯酸酯类物质，优选为BYK-3902P、BYK-3900P和BYK-3933P三种中的一种或者多种组合。

进一步而言，所述消泡剂为改性脂肪酸聚合物类物质，优选为EFKA-1500、EFKA-1501和EFKA-1503三种中的一种或者多种组合。

进一步而言，所述pH调节剂为醇胺类物质，优选为DeuAdd MA-95和AMP-95两种中的一种或者两种组合。

进一步而言，所述防腐剂为苯氧乙醇和乙基己基甘油的协同混合物类物质，优选为Clariant的Nipaguard EHP型产品。

另外，本发明还提供了上述静电喷雾釉料墨水组合物的制备方法，包括以下步骤：

1)根据上述配比称取陶瓷原料粉料加入球磨机中，再按照上述配比分别加入水和助磨分散剂，混合均匀后连续球磨8～14h，过200筛网后转入砂磨机中，再连续研磨4～6h直至325目筛网全通，确保所得釉浆粒径D50＝1～3μm、D97≤5μm；

2)根据上述配比，向上述陶瓷釉浆中依次添加釉料定向剂、增稠剂、减水剂、流平剂、消泡剂、pH调节剂和防腐剂，再用砂磨机研磨混合0.5～1h，使陶瓷浆料与各项助剂混合均匀。此时，所述浆料各项理化指标如下：

粘度15～30mPas，表面张力为33～38mN/m，pH＝7～8，比重1.40～1.55；

3)将上述浆料用强力超声波超声分散处理20分钟，确保釉浆团聚体被进一步打开并分散均匀，最后用5.0μm的滤膜增压过滤，所得滤液即为静电喷雾釉料墨水。

借由上述技术方案，本发明具有下列如下优点和有益技术效果：

1)本发明的釉料墨水组合物在使用时施釉量小、成膜均匀；该釉料墨水组合物经高速雾化设备雾化后形成细小均匀的釉浆微粒，在电场力与釉浆定向剂的协同作用下均匀沉积到坯体表面，形成均匀的薄层釉膜，且该成膜均匀性与施釉量影响不大；

2)该釉料墨水组合物长时间储存不会产生死沉淀，大大延长了釉浆使用期限。釉浆经过增稠剂和减水剂的配合改性，可以有效改善釉浆中粉体表面特性，使颗粒之间产生静电排斥和空间位阻作用，确保长时间储存依旧不产生死沉淀，有效延长了该釉料墨水的使用期限。

3)该釉料墨水组合物经过强力超声分散处理，浆料中局部粉料团聚体被进一步打开，整体分散更加均匀，与同级别的釉料相比，该浆料对于薄釉层的质感和发色都有更强烈的促进作用。

具体实施方式

本发明提供一种特定的适合静电喷涂技术的静电喷雾釉料墨水组合物及其制备方法。按重量百分比计，该静电喷雾釉料墨水组合物是由以下组分组成：

其中，按质量百分比计，所述陶瓷釉料主要成分及组成为：SiO₂ 30～45％、Al₂O₃10～20％、RO(MgO+BaO+CaO+ZnO)5～15％、R₂O(K₂O+Na₂O)35～40％。

上述陶瓷釉料经球磨机水磨混合均匀、并磨细，过200目筛网后转入砂磨机中继续磨细，直至325目筛网全通；所得浆料再经强力超声处理，即得静电喷雾釉料墨水组合物。

该静电喷雾釉料墨水组合物具备加工难度低、墨水存储稳定不发色死沉淀，所得釉层均匀、厚薄可控，且釉浆利用率高、环保性能好等诸多优点，十分有利于在陶企中推广使用。

另外，本发明所取得的技术效果和优点可表述如下：

本发明的釉料墨水组合物中粉料经釉浆定向剂研磨改性，定向剂高分子粘附在粉料颗粒表面，当该釉料墨水经高速雾化成为细小的微粒时，在静电场与定向剂的协同作用下定向沉积到坯体表面，不会产生飞雾影响成膜均匀性；另外，沉积到坯体表面的微粒彼此之间具有一定的静电排斥作用，当釉层达到一定的电荷密度后釉浆微粒便不会再重叠堆积，即成膜厚度十分均匀。

同理，经过增稠剂和减水剂的配合改性，釉料墨水中粉料微粒表面包覆有长链高分子有机物，颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力；另外，不同颗粒的高分子长链会彼此形成空间位阻作用，颗粒之间彼此排斥，所以经过改性的釉浆微粒分散性能提高，不易形成死沉淀，釉料墨水的有效使用期延长。

普通的研磨混合一般只能将分散剂分子包覆在浆料颗粒表面；但本发明对于釉料墨水还采取了强力超声分散处理，这将更进一步将分散剂的分子长链结构打开，在水中均匀铺展，形成更加有效的空间位阻作用，所以超声分散的釉料墨水中釉料微粒分布更加均匀，成膜厚薄可控，这对于建陶产品的发色和质感都有促进作用。

以下通过具体较佳实施例结合效果试验例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。

实施例1-6

实施例1～6的静电喷雾釉料墨水组合物的釉料部分组成为：

SiO₂ 35％、Al₂O₃ 18％、MgO 1.5％、BaO 4.5％、CaO 2％、ZnO 3％、K₂O 18％和Na₂O19％，其墨水的组成如表1所示。

表1实施例1～6的静电喷雾釉料墨水组合物组成成分及含量(重量百分比％)

实施例1的静电喷雾釉料墨水组合物的制备方法如下：

1)根据陶瓷原料配比称取粉料加入球磨机中，再按照表1中配比分别加入水和助磨分散剂，混合均匀后连续球磨8～14h，过200筛网后转入砂磨机中，再连续研磨4～6h直至325目筛网全通，确保所得釉浆粒径D50＝1～3m、D97≤5m；

2)按表1中配比，向上述陶瓷釉浆中依次添加釉料定向剂、增稠剂、减水剂、流平剂、消泡剂、pH调节剂和防腐剂，再用砂磨机研磨混合0.5～1h，使陶瓷浆料与各项助剂混合均匀；

另外，实施例2～6的静电喷雾釉料墨水组合物的制备过程与实施例1类似，只是各类助剂的加入量存在差异，具体如表1所示。

实施例7-12

实施例7～12的静电喷雾釉料墨水组合物，是在实施例1～6的基础上变化了釉料配方组成，其制备工艺过程保持不变，具体参见下表2所示。

表2静电喷雾釉料墨水实施例7～12组成成分及含量(重量百分比％)

以下为效果试验例部分的内容。

效果试验例1

实施例1～6的静电喷雾釉料墨水组合物的各项性能参数及喷釉结果，如下表3所示。

表3实施例1～6的静电旋喷釉料墨水组合物性能测试结果

效果试验例2

实施例7～12的静电旋喷釉料墨水组合物的各项性能参数及喷釉结果如表4所示。

表4实施例7～12制备的静电旋喷釉料墨水的性能测试结果汇总

由上述表3、4的结果可知：本发明所制备的静电旋喷釉料墨水组合物具有良好的稳定性，产时间存储不会出现死沉淀现象；从施釉成膜角度来看，该静电旋喷釉料墨水喷雾性能好，雾化颗粒细小均匀，成膜厚度一致，膜厚可控，说明该釉料墨水具有良好的静电喷涂性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种静电喷雾釉料墨水组合物，其特征在于：按重量百分比计，是由以下组分组成：

2.如权利要求1所述的静电喷雾釉料墨水组合物，其特征在于：按质量百分比计，所述陶瓷釉料主要成分及组成为：

3.如权利要求1所述的静电喷雾釉料墨水组合物，其特征在于：所述陶瓷釉料经球磨机水磨混合均匀、并磨细，过200目筛网后转入砂磨机中继续磨细，直至325目筛网全通。

4.如权利要求1所述的静电喷雾釉料墨水组合物，其特征在于：所述助磨分散剂为聚丙烯酸铵盐类物质；所述釉料定向剂为有机改性合成硅酸盐类物质。

5.如权利要求4所述的静电喷雾釉料墨水组合物，其特征在于：

所述助磨分散剂为BASF的

AA 4040、

AA 4140和

AA 4141的一种或多种组合；

所述釉料定向剂为BYK的LAPONITE-RDS、LAPONITE-S 482和LAPONITE-SL 25中的一种或者多种组合。

6.如权利要求1所述的静电喷雾釉料墨水组合物，其特征在于：

所述增稠剂为有机改性聚乙烯蜡乳液类物质；

所述减水剂为脂肪族减水剂、萘系高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂中的一种或多种；

所述流平剂为基于气相二氧化硅的聚丙烯酸酯类物质；

所述消泡剂为改性脂肪酸聚合物类物质；

所述pH调节剂为醇胺类物质；

所述防腐剂为苯氧乙醇和乙基己基甘油的协同混合物类物质。

7.如权利要求6所述的静电喷雾釉料墨水组合物，其特征在于：

所述增稠剂为BYK的Aquatix 8421、Cerafak 103和Cerafak 111中的一种或多种组合；

所述减水剂为国产DG10207减水剂、国产RM-MA减水剂、国产ToJ800-10T减水剂中的一种或多种组合；

所述流平剂为BYK-3902P、BYK-3900P和BYK-3933P三种中的一种或者多种组合；

所述消泡剂为EFKA-1500、EFKA-1501和EFKA-1503三种中的一种或者多种组合；

所述pH调节剂为DeuAdd MA-95和AMP-95两种中的一种或者两种组合；

所述防腐剂为Clariant的Nipaguard EHP型产品。

8.权利要求1～7中任一项所述的静电喷雾釉料墨水组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)根据权利要求2中配比称取陶瓷原料粉料加入球磨机中，再按照配比分别加入水和助磨分散剂，混合均匀后连续球磨8～14h，过200筛网后转入砂磨机中，再连续研磨4～6h直至325目筛网全通；

2)根据权利要求1中配比，向上述陶瓷釉浆中依次添加釉料定向剂、增稠剂、减水剂、流平剂、消泡剂、pH调节剂和防腐剂，再用砂磨机研磨混合0.5～1h，使陶瓷浆料与各项助剂混合均匀；

9.如权利要求8所述的静电喷雾釉料墨水组合物的制备方法，其特征在于：步骤1)中，确保所得釉浆粒径D50＝1～3μm、D97≤5μm。

10.如权利要求8所述的静电喷雾釉料墨水组合物的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述浆料各项理化指标如下：

粘度15～30mPas，表面张力为33～38mN/m，pH＝7～8，比重1.40～1.55。