CN117903630A - 不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水及其制备方法和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于黑色陶瓷墨水生产技术领域，具体涉及不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水及其制备方法和应用方法。所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，由以下重量百分数的原料组成：钴黑色料：30‑40%；植物油1：40‑50%；植物油2：8‑10%；分散剂4‑10%；防冻剂1‑5%；其中，植物油1为棕榈酸异丙酯、油酸异丙酯、椰子油脂肪酸异辛酯中的一种，植物油2为棕榈酸异辛酯、硬脂酸异辛酯、辛癸酸甘油酯中的一种。该墨水具有快干的性能，不易产生釉墨分离，同时采用植物油更环保。
Description
技术领域
本发明属于黑色陶瓷墨水生产技术领域，具体涉及不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水及其制备方法和应用方法。
背景技术
瓷砖包括依次相连的砖坯层、化妆土层、喷墨打印层以及抛釉层，现有的油溶剂型墨水在喷上抛釉时，会产生釉墨分离从而造成瓷砖颜色不均一和釉面不平。陶瓷墨水的快干性是指墨水打印到瓷砖表面以后，墨水渗入釉面所需要的时间。
在现有的油溶剂型墨水使用时，由于其所用溶剂本身与水不溶，瓷砖釉面水分过高或者瓷砖生产线釉线太短的话，墨水本身如果快干性不够容易造成渗边，导致打印的图案清晰度和分辨率变差；在全抛釉砖面上容易造成抛釉的剥釉现象。墨水的渗透主要是毛细管力的作用。影响墨水快干性的因素有分散剂的种类和用量、溶剂的种类、固含量、颗粒的粒径分布、粘度大小、砖面的湿度等。选择合适的分散剂，降低固含量或者加入催干剂等可以很好的改善墨水的快干性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，黑色陶瓷墨水由以酯类为主的植物油溶剂分散制得，该墨水具有快干的性能，不易产生釉墨分离，同时采用植物油更环保。
本发明的另一个目的在于提供一种不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的制备方法，该方法制备简单，制备出的黑色陶瓷墨水性能好。
本发明的另一个目的在于提供一种不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的应用方法，不产生釉墨分离，效率高。
本发明所采取的技术方案是：
所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，由以下重量百分数的原料组成：钴黑色料：30-40%；植物油1：40-50%；植物油2：8-10%；分散剂4-10%；防冻剂1-5%；其中，植物油1为棕榈酸异丙酯、油酸异丙酯、椰子油脂肪酸异辛酯中的一种，植物油2为棕榈酸异辛酯、硬脂酸异辛酯、辛癸酸甘油酯中的一种。
所述的钴黑色料为Fe2O3-Cr2O3-NiO-CoO体系。
所述的分散剂为氢化蓖麻油、氢化棕榈油中的一种。
所述的防冻剂为二乙二醇、聚乙二醇中的一种。
所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的制备方法，包括以下步骤：
（1）将植物油1、植物油2、分散剂、防冻剂加入搅拌桶，搅拌30min-60min，得有机分散液；
（2）将钴黑色料加入球磨机，按钴黑色料和有机分散液质量比为50-60：40-50加入有机分散液，球磨至D100为0.7-1.1μm；
（3）加入余下有机分散液，得基础墨水；
（4）将基础墨水进行5μm-3μm-1μm过滤，得不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水。
所述的步骤（2）中的球磨时间为1.5-2h，球磨转速为2500rpm。
所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的应用方法，包括以下步骤：
a. 将不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水打印至砖上；
b. 在保护釉中加入其质量0-0.8%的聚亚烷基乙二醇，搅拌混合得混合料，混合时间为30min-45min；
c. 将步骤b所得混合料通过喷釉柜喷于步骤a所得的砖上。
所述的保护釉制备方法为：
1）按以下质量百分比称取釉料：高岭土12%，钠长石10%，氧化锌1%，碳酸钡2%，碳酸锶2%，硅灰石8%，哑光熔块65%；
2）按质量比釉料：水=100:40加入水；
3）再加入锆珠，研磨10-12min，获得保护釉浆。
聚亚烷基乙二醇的加入量优选为0.2%-0.8%。
聚亚烷基乙二醇（PAGs)是一种很重要的聚合物材料，具有热稳定性、化学稳定性、抗水性、抗油性和生物相容性，它在高温环境、纺织、塑料、润滑剂、防水和防油方面有广泛应用。
本发明将聚亚烷基乙二醇加入0.2%-0.8%至抛釉后，可使抛釉的表面张力降低，从而降低墨水与釉料之间的表面张力差，减少釉墨分离。
聚亚烷基乙二醇的分子结构具有两亲性，一端由非极性烃链组成，另一端由极性基团羟基组成。当聚亚烷基乙二醇加入水性的釉料中时，聚亚烷基乙二醇在水-空气界面产生定向排列，亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气，从而在溶液表面聚集形成单分子层，改变了溶液表面的性质，最外层呈碳氢链性质，降低了溶液的表面张力，从而产生较好的润湿性，使釉料与墨水不产生分离。
本发明的有机分散液的主要成分采用黏度不同的植物油1和植物油2混合，使得制备的墨水具有适合的黏度及表面张力，使得墨水具有较好的润湿性使溶剂更容易进入化妆土层，而色料留在化妆土层表面。
本发明采用的分散剂，具有调节墨水的分散性及稳定性功能，使色料在有机分散液中均匀分散，并保证在使用前不团聚，不沉降。分散剂增强了钴黑色料颗粒之间的排斥作用，主要通过三种方式来实现：（1）静电稳定理论：增大陶瓷色料颗粒表面电位的绝对值，提高颗粒间的静电稳定作用；（2）空间稳定理论：通过高分子分散剂在陶瓷色料颗粒表面形成的吸附层之间的位阻效应，使颗粒之间产生很强位阻排斥力；（3）调控陶瓷色料颗粒表面极性，既增强分散介质对它的润湿性，又增强了表面溶剂化膜，提高了颗粒表面结构化程度，使结构化排斥力大大增强。
氢化蓖麻油和氢化棕榈油的脂肪酸链上存在羟基，具有某种程度的极性，在非极性溶剂中能够溶胀凝胶化，溶胀粒子间因氢化蓖麻油分子中的极性基团而产生微弱的氢键结合，形成有触变性的网络结构，改善色料悬浮性，而不改变墨水的流动和流平性，并赋予贮存稳定性和重现性，使得墨水在存储期间色料不会沉降而改变墨水发色。
同时，加入分散剂，粒子被磨碎后，分散剂会马上附着在粒子表面，并使其稳定，有效避免了已分散粒子的聚集，不仅节省了研磨能耗，同时也缩短了研磨时间，从而提高了研磨效率。
防冻剂二乙二醇和聚乙二醇可以降低墨水的冰点，使得墨水在温度较低的地方不会凝固。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）该黑色陶瓷墨水由以酯类为主的植物油溶剂分散制得，该墨水具有快干的性能，不易产生釉墨分离，同时采用植物油更环保。
（2）本方法制备简单，制备出的黑色陶瓷墨水性能好。
（3）本方法严格控制的墨水中色料的粒径，使得墨水在使用中不会堵塞喷头。
（4）本发明的墨水使用的分散剂使得墨水具有很好的分散性，保证了发色，同时该墨水不易发生沉降，可以长时间存储。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步阐述，但其并不限制本发明的实施。
测试方法：
粒径：GB/T 19077-2016《粒度分析 激光衍射法》；
比重：GB/T 611-2021《化学试剂 密度测定通用方法》；
表面张力：GB/T 22237-2008《表面活性剂 表面张力的测定》；
黏度：GB/T 13217.4-2020《油墨黏度检验方法》。
实施例1
不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，由以下重量百分数的原料组成：钴黑色料：30%；植物油1：50%；植物油2：10%；分散剂7%；防冻剂3%；其中，植物油1为棕榈酸异丙酯，植物油2为棕榈酸异辛酯；植物油1、植物油2、分散剂和防冻剂组成有机分散液。
钴黑色料为Fe2O3-Cr2O3-NiO-CoO体系。
分散剂为氢化蓖麻油。
防冻剂为二乙二醇。
制备步骤为：
（1）将植物油1、植物油2、分散剂、防冻剂加入搅拌桶，搅拌40min，得有机分散液；
（2）将钴黑色料加入球磨机，按钴黑色料和有机分散液质量比为50：50加入有机分散液，球磨至D100为0.895μm；其中，球磨时间为1.5h，球磨转速为2500rpm；
（3）加入余下有机分散液，得基础墨水；
（4）将基础墨水进行5μm-3μm-1μm过滤，得不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水。
实施例2
不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，由以下重量百分数的原料组成：钴黑色料：40%；植物油1：46%；植物油2：9%；分散剂4%；防冻剂1%；其中，植物油1为椰子油脂肪酸异辛酯，植物油2为硬脂酸异辛酯；植物油1、植物油2、分散剂和防冻剂组成有机分散液。
钴黑色料为Fe2O3-Cr2O3-NiO-CoO体系。
分散剂为氢化棕榈油。
防冻剂为聚乙二醇。
制备步骤为：
（1）将植物油1、植物油2、分散剂、防冻剂加入搅拌桶，搅拌30min，得有机分散液；
（2）将钴黑色料加入球磨机，按钴黑色料和有机分散液质量比为40：60加入有机分散液，球磨至D100为1.08μm；其中，球磨时间为2h，球磨转速为2500rpm；
（3）加入余下有机分散液搅拌混合，得基础墨水；
（4）将基础墨水进行5μm-3μm-1μm过滤，得不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水。
实施例3
不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，由以下重量百分数的原料组成：钴黑色料：37%；植物油1：40%；植物油2：8%；分散剂10%；防冻剂5%；其中，植物油1为油酸异丙酯，植物油2为辛癸酸甘油酯；植物油1、植物油2、分散剂和防冻剂组成有机分散液。
钴黑色料为Fe2O3-Cr2O3-NiO-CoO体系。
分散剂为氢化蓖麻油。
防冻剂为聚乙二醇。
制备步骤为：
（1）将植物油1、植物油2、分散剂、防冻剂加入搅拌桶，搅拌60min，得有机分散液；
（2）将钴黑色料加入球磨机，按钴黑色料和有机分散液质量比为60：40加入有机分散液，球磨至D100为0.715μm；其中，球磨时间为1.8h，球磨转速为2500rpm；
（3）加入余下有机分散液搅拌混合，得基础墨水；
（4）将基础墨水进行5μm-3μm-1μm过滤，得不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水。
对比例1
黑色陶瓷墨水，由以下重量百分数的原料组成：钴黑色料40%：5#工业白油44%；7#工业白油6%；分散剂10%。
制备步骤为：
（1）制备有机分散液：将5#工业白油、7#工业白油、分散剂加入搅拌桶，搅拌60min；
（2）将钴黑色料加入球磨机，按钴黑色料和有机分散液质量比为50：50加入有机分散液，球磨至D100为0.958μm；其中，球磨时间为2h，球磨转速为2500rpm；
（3）加入余下有机分散液；
（4）墨水进行5μm-3μm-1μm过滤。
实施例1-3和对比例1的测试数据见表1。
根据墨水效果文件设计的图案灰度为10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%十个梯度，将实施例及和对比例制备墨水采用喷墨打印，喷墨量：20g/m2；喷上保护釉，保护釉比重：1.40g/mL；施釉量：400g/m2；烧制温度：1200℃；烧制时间：40min。
保护釉浆制备：
（1）按以下质量比称取釉料：高岭土12%，钠长石10%，氧化锌1%，碳酸钡2%，碳酸锶2%，硅灰石8%，哑光熔块65%；
（2）按质量比釉料：水=100:40加入水；
（3）加入锆珠，研磨10min，获得保护釉浆。
表1实施例1-3和对比例1的测试数据
根据表1的数据可知，本发明制得的墨水与对比例中的墨水在粒径、比重、表面张力和黏度接近；在相同喷墨量的条件下，实施例中的墨水产生釉墨分离的灰度为80%以上，对比例中的墨水产生釉墨分离的灰度为30%，即实施例中的墨水产生釉墨分离的灰度高于对比例中的墨水，更不易产生釉墨分离。
根据墨水效果文件设计的图案灰度为10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%十个梯度，将实施例及和对比例制备墨水采用喷墨打印，喷墨量：35g/m2；喷上保护釉，在保护釉中加入0-0.8%聚亚烷基乙二醇，保护釉比重：1.40g/mL；施釉量：400g/m2；烧制温度：1200℃；烧制时间：40min。
实施例1-3和对比例1加入聚亚烷基乙二醇后釉墨分离灰度测试数据见表2。
表2实施例1-3和对比例1加入聚亚烷基乙二醇后釉墨分离灰度测试数据
其中，釉墨分离灰度与喷墨的厚度有关，随着厚度增加，釉墨分离灰度会降低；釉墨分离灰度为100%时，与未产生釉墨分离的状态还有一定差别。通过对比可以发现，虽然在釉料中加入聚亚烷基乙二醇可以降低釉料的表面张力，使得在喷墨量增大时，减少釉墨分离的产生，使得釉面更加平整，但对比例1明显需要更多的添加量才可以实现釉面平整的目的。
Claims (8)
1.一种不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，其特征在于，由以下重量百分数的原料组成：钴黑色料：30-40%；植物油1：40-50%；植物油2：8-10%；分散剂4-10%；防冻剂1-5%；其中，植物油1为棕榈酸异丙酯、油酸异丙酯、椰子油脂肪酸异辛酯中的一种，植物油2为棕榈酸异辛酯、硬脂酸异辛酯、辛癸酸甘油酯中的一种。
2.根据权利要求1所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，其特征在于，所述的钴黑色料为Fe2O3-Cr2O3-NiO-CoO体系。
3.根据权利要求1所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，其特征在于，所述的分散剂为氢化蓖麻油、氢化棕榈油中的一种。
4.根据权利要求1所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水，其特征在于，所述的防冻剂为二乙二醇、聚乙二醇中的一种。
5.一种权利要求1-4任一所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将植物油1、植物油2、分散剂、防冻剂加入搅拌桶，搅拌30min-60min，得有机分散液；
（2）将钴黑色料加入球磨机，按钴黑色料和有机分散液质量比为50-60：40-50加入有机分散液，球磨至D100为0.7-1.1μm；
（3）加入余下有机分散液，得基础墨水；
（4）将基础墨水进行5μm-3μm-1μm过滤，得不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水。
6.根据权利要求5所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中的球磨时间为1.5-2h，球磨转速为2500rpm。
7.一种权利要求1-4任一所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 将不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水打印至砖上；
b. 在保护釉中加入其质量0-0.8%的聚亚烷基乙二醇，搅拌混合得混合料，混合时间为30min-45min；
c. 将步骤b所得混合料通过喷釉柜喷于步骤a所得的砖上。
8.根据权利要求7所述的不产生釉墨分离的黑色陶瓷墨水的应用方法，其特征在于，所述的保护釉制备方法为：
1）按以下质量百分比称取釉料：高岭土12%，钠长石10%，氧化锌1%，碳酸钡2%，碳酸锶2%，硅灰石8%，哑光熔块65%；
2）按质量比釉料：水=100:40加入水；
3）再加入锆珠，研磨10-12min，获得保护釉浆。
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