CN118085640A - 陶瓷喷墨打印止滑墨水及其制备方法和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于止滑墨水制备技术领域，具体涉及陶瓷喷墨打印止滑墨水及其制备方法和应用方法。陶瓷喷墨打印止滑墨水，包括以下原料：滑石、高岭土、氧化锆、刚玉；该陶瓷喷墨打印止滑墨水包括以下重量百分比的化学成分：二氧化硅3‑6%、三氧化二铝70‑85%、氧化锆10‑21%、氧化镁1‑2%、氧化钠0.5‑1%。本发明通过各组分的复配和制备条件的控制，使其在阻滑值上远高于市面上其他同类产品。

Description

陶瓷喷墨打印止滑墨水及其制备方法和应用方法
技术领域
本发明属于止滑墨水制备技术领域，具体涉及陶瓷喷墨打印止滑墨水及其制备方法和应用方法。
背景技术
陶瓷产业是一种重要的传统制造业，其产品广泛应用于建筑、化工、航空航天、医疗等领域。然而，在陶瓷生产过程中，表面滑度是影响陶瓷质量的一个重要因素。目前，大部分的陶瓷产品通过传统的喷涂方式来增加表面滑度，这种方法虽然可以实现，但操作复杂且效率低下。此外，传统方法中的涂层容易脱落，难以满足长期的使用需求。因此，急需开发一种新型的陶瓷表面处理技术，以提高陶瓷表面的滑度和耐磨性。
喷墨打印技术是一种数字化、高效、环保的印刷技术，它可以通过将墨水精确地喷射到指定的位置，实现高分辨率和高色彩饱和度的印刷效果。近年来，喷墨打印技术在陶瓷领域的应用逐渐受到关注。通过喷墨打印技术，可以在陶瓷表面直接打印具有特殊功能的墨水，从而实现对陶瓷表面的高效、环保处理。
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陶瓷喷墨打印止滑墨水，通过各组分的复配和制备条件的控制，使其在阻滑值上远高于市面上其他同类产品。
本发明的另一个目的在于提供一种陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，该制备方法简单，条件温和，制备出的陶瓷喷墨打印止滑墨水性能好。
本发明的另一个目的在于提供一种陶瓷喷墨打印止滑墨水的应用方法，应用于陶瓷喷墨打印领域，方法简单，应用广泛。
本发明所采取的技术方案是：
所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量百分比：3-6%滑石、3-4%高岭土、12-20%氧化锆、70-82%刚玉，进行下料；
（2）配置分散液：将棕榈酸异丙酯、棕榈酸异辛酯和分散剂混合搅拌；
（3）将步骤（1）中的各原料分别加入水中，研磨至D100为0.965-1μm，100-120℃烘干；
（4）称取步骤（3）中的各原料，加入步骤（2）的分散液中，进行搅拌，调节止滑墨水密度为1.20-1.40kg/m3，得陶瓷喷墨打印止滑墨水；
所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水，包括以下重量百分比的化学成分：二氧化硅3-6%、三氧化二铝70-85%、氧化锆10-21%、氧化镁1-2%、氧化钠0.5-1%。
所述的步骤（1）中滑石、高岭土、氧化锆、刚玉的粒径均为325-400目。
325-400目筛指的是，物料连续经325目和400目筛筛分，选取能通过325目而未通过400目粒径的物料作为原料。
所述的分散液中各组分的重量百分比为：棕榈酸异丙酯60-75%，棕榈酸异辛酯15-30%，分散剂6-12%。
所述的分散剂为WinSperse1060、WinSperse1080中的一种。
所述的步骤（2）中的搅拌时间为20-30min，搅拌转速200-300rpm。
所述的步骤（4）中的搅拌时间为30-50min，搅拌转速200-300rpm。
所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水，由以上所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法制得。
所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的应用方法，包括以下步骤：
面釉浆制备：
a. 按以下质量比称取釉料：高岭土10-12%，钠长石8-10%，氧化锌1-2%，碳酸钡2-3%，碳酸锶2-4%，硅灰石7-9%，石英65-68%；
b. 加入添加剂，添加剂为羧甲基纤维素和三聚磷酸钠，按质量比釉料：羧甲基纤维素：三聚磷酸钠=100:(0.1-0.12):(0.28-0.3)下料；
c. 按质量比釉料：水=100:(100-110)，加入水；
d. 加入锆珠，研磨10-20min，获得面釉浆；
使用步骤：
1）在砖坯上喷上面釉浆，施釉量：390-400g/m2；
2）在面釉浆上喷墨打印止滑墨水，止滑墨水的喷墨量为15-30g/m2；
3）窑炉烧制：烧制条件：1190-1195℃，30-40min。
二氧化硅可以提高墨水的耐酸碱及耐腐蚀性能。三氧化二铝的熔点高，可以在高温下不熔化，瓷砖在烧制过程中，由于溶剂和分散剂组成的混合溶液不断挥发，将薄薄的一层墨水冲破形成细小凹坑；再通过二氧化硅的引入，提高釉的高温黏度，提高釉的强度及烧结温度，使凹坑在瓷砖烧制后仍存在于瓷砖表面。利用这种凹凸结构，在压力下和接触面产生的机械咬合作用，以及真空吸附作用来达到防滑效果。氧化锆可以提高墨水烧结后的白度、高温黏度和硬度，其膨胀系数较小，减少墨水烧结时因沸腾产生气泡。氧化镁和氧化钠可以降低釉料的始熔点，保证墨水的烧结度和烧后致密度。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）通过各组分的复配和制备条件的控制，使其在阻滑值上远高于市面上其他同类产品。
（2）该制备方法简单，条件温和，制备出的陶瓷喷墨打印止滑墨水性能好。
（3）本发明的止滑墨水为油性溶剂制得，具有快干性，可以减少对坯层的影响，使得后续制得的止滑砖更好。
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。
滑石江西省圣诚矿业有限公司；
高岭土江西省圣诚矿业有限公司；
氧化锆山东金太阳锆业有限公司；
刚玉嘉琪化工科技（上海）有限公司；
分散剂WinSperse 1060维波斯新材料（潍坊）有限公司；
分散剂WinSperse 1080维波斯新材料（潍坊）有限公司。
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》
光泽度：GB/T 15614-2015《日用陶瓷颜料光泽度测定方法》
白度检测方法
操作步骤
1 校准
1）接通电源，开启仪器的电源开关，预热15~30min。
2）对仪器进行校零操作。
3）换上工作标准白板，把工作标准白板升至测量口，对仪器进行校准测试。
2测量
（1）取出工作标准白板，将样品放在试样座上，把滑筒升至测量口，按工作键，显示屏上即显示出该试样的白度值。
（2）同一测试条件下，连续测量3次，取平均值。
（3）样品测试完毕，切断仪器电源，将仪器套上防尘罩。
阻滑值：GB/T 37798-2019《陶瓷砖防滑性等级评价》。
防滑等级测试方法：
操作步骤
1校准
a. 仪器调平：转动调平螺丝使水准泡居中。
b. 调零：调整指针为垂直向下状态，按下释放开关摆向左运动，并带动指针向上运动。当摆达到最高位置后下落时，用手接住摆杆，此时指针应指零。若不指零时，可稍旋紧或放松指针调节螺母，重复本项目操作，直到指针指零。
c. 标定滑动长度：用橡皮刷清理砖面上的杂物，让摆自由悬挂，将标尺的中部对准摆杆，并使滑动标尺平行于测试方向并靠近橡胶片；放松固定把手，转动升降把手让摆缓慢下降，并同时用右手提起举升柄，使摆向右方移动，在标尺右端放下滑溜块使之接触砖表面并与标尺刻线对齐，然后提起举升柄使摆向左移动，并在标尺左端放下滑溜块，使之接触砖面并与标尺左端刻线齐平，然后旋紧固定把手，复核滑动长度。
2 测量
1）向砖面喷洒水，并按下释放开关使摆在砖面上滑过，指针即可指示出砖面的阻滑值（一般第一次可不作记录）当摆向右回摆时，用左手接住摆杆，右手提起举升柄使滑溜块升高，并将摆向右运动，使定位卡环进入释放开关，测定5次（每次均应洒水），记录每次的数值；
2）测定结果：每个测点用5次测定读数的平均值代表测点的阻滑值；
3）阻滑值的修正：将温度T测得的阻滑值换算成20℃的阻滑值作为该
试件的阻滑值：
β = βBT+ △β
式中：β——阻滑值；βBT——试验温度为T时测得的阻滑值；
△β——按下表确定的温度修正值，介于两个温度之间时采用内插法计算。
温度修正值
摆锤式防滑等级
3注意事项
a. 由于摩擦系数受季节和温度的影响，故应记录测试日期和湿砖面的温度。
b. 当摆向左摆动后返回时，一定要用手接住摆杆以免损坏滑溜块和指针。
c. 5次测定数值差不大于三个单位，如差值大于三个单位，应检查产生的原因，并再次重复各项操作，直到符合规定要求为止。
实施例1
陶瓷喷墨打印止滑墨水，由以下原料组成：滑石2.4g、高岭土1.6g、氧化锆5.8g、刚玉31.6g。
以上止滑墨水包括以下重量百分比的化学成分：二氧化硅4.6%、三氧化二铝78.5%、氧化锆14%、氧化镁1.5%、氧化钠0.8%。
分散剂为：WinSperse1060。
制备步骤为：
（1）各原料在325-400目筛下料；
（2）配置分散液：将棕榈酸异丙酯37.2g、棕榈酸异辛酯17.4g和分散剂7.4g混合搅拌，混合时间为20min，搅拌转速300rpm；
（3）将步骤（1）中的各原料分别加入水中，研磨至D100为0.985μm，120℃烘干；
（4）将步骤（3）中的各原料按重量百分比称取，加入步骤（2）中的分散液，搅拌时间：40min；搅拌转速：250rpm；止滑墨水密度1.32kg/m3。
实施例2
陶瓷喷墨打印止滑墨水，由以下原料组成：滑石1.9g、高岭土1.2g、氧化锆4.8g、刚玉29.9g。
以上止滑墨水包括以下重量百分比的化学成分：二氧化硅3.3%、三氧化二铝82.7%、氧化锆12%、氧化镁1%、氧化钠0.5%。
分散剂为：WinSperse1080
制备步骤为：
（1）各原料为325-400目筛下料；
（2）配置分散液：将棕榈酸异丙酯41g、棕榈酸异辛酯13.5g和分散剂3.5g混合搅拌，混合时间为 30min，搅拌转速250rpm；
（3）将步骤（1）中的各原料分别加入水中，研磨至D100为0.996μm，120℃烘干；
（4）将步骤（3）中的各原料按重量百分比称取，加入步骤（2）中的分散液，搅拌时间：50min；搅拌转速：200rpm；止滑墨水密度1.40kg/m3。
实施例3
陶瓷喷墨打印止滑墨水，由以下原料组成：滑石1.7g、高岭土1.7g、氧化锆8.5g、刚玉30.7g。
以上止滑墨水包括以下重量百分比的化学成分：二氧化硅5.8%、三氧化二铝71.1%、氧化锆20%、氧化镁1.7%、氧化钠1%。
分散剂为：WinSperse 1080
制备步骤为：
（1）各原料为325-400目筛下料；
（2）配置分散液：将棕榈酸异丙酯48g、棕榈酸异辛酯10g和分散剂6g混合搅拌，混合时间为25min，搅拌转速200rpm；
（3）将步骤（1）中的各原料分别加入水中，研磨至D100为0.968μm，120℃烘干；
（4）将步骤（3）中的各原料按重量百分比称取，加入步骤（2）中的分散液，搅拌时间：30min；搅拌转速：300rpm；调节止滑墨水密度控制1.20kg/m3。
对比例1
止滑墨水，由以下原料组成：钾长石6g、钠长石16g、碳酸钙12.3g、氧化锌2.8g、高岭土1.2g、煅烧土0.5g、滑石1.2g、硅灰石0.8g。
以上止滑墨水的化学成分重量百分比为：二氧化硅49.9%、三氧化二铝17.2%、氧化钠4.8%、氧化钙16%、氧化镁1%、氧化钾2.4%、氧化锌7%。
分散剂为：WinSperse 1080
制备步骤为：
（1）各原料为325目筛下料；
（2）配置分散液：将棕榈酸异丙酯 37g、棕榈酸异辛酯17g和分散剂 6 g混合搅拌，混合时间为70min ，搅拌转速200rpm将棕榈酸异丙酯、棕榈酸异辛酯和分散剂混合搅拌；
（3）将步骤（1）中的各原料分别加入水中，研磨至D100为0.987μm，120℃烘干；
（4）将步骤（3）中的各原料按重量百分比称取，加入步骤（2）中的分散液，搅拌时间：30min；搅拌转速：200rpm；止滑墨水密度1.22kg/m3。
将实施例1-3和对比例1制备的墨水采用喷墨打印，喷墨量：30g/m2。
面釉浆制备：
a. 按以下质量比称取釉料：高岭土12%，钠长石10%，氧化锌2%，碳酸钡2%，碳酸锶2%，硅灰石7%，石英65%；
b. 加入添加剂，添加剂为羧甲基纤维素和三聚磷酸钠，按质量比釉料：羧甲基纤维素：三聚磷酸钠=100：0.1：0.3下料；
c. 按质量比釉料：水=100：100，加入水；
d. 加入锆珠，研磨10min，获得面釉浆；
使用步骤：
1）在砖坯上喷上面釉浆，施釉量：400g/m2；
2）在面釉浆上喷墨打印止滑墨水，止滑墨水的喷墨量为30g/m2；
3）窑炉烧制：烧制条件：1195℃，30min。
实施例1-3和对比例1的测试数据见表1。
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，本发明制备的防滑墨水粒径、比重和表面张力与对比例的墨水接近，制备的防滑墨水的黏度高于对比例的墨水，保证喷墨打印时墨水供应充足，印刷清晰；同时满足墨水黏度符合喷墨打印的要求（陶瓷喷墨打印墨水的黏度范围5-25mPa·s）；通过喷墨打印，相同条件烧制后，本发明制备的墨水在光泽度和白度上与对比例的墨水接近，不会改变墨水打印后的光泽度和白度，本发明制备的防滑墨水的阻滑值和防滑等级均高于比对比例墨水，可以达到很好的阻滑效果。
将实施例1-3和对比例1制备的墨水采用喷墨打印，喷墨量：20g/m2。
面釉浆制备：
a. 按以下质量比称取釉料：高岭土10%，钠长石8%，氧化锌1%，碳酸钡2%，碳酸锶2%，硅灰石9%，石英68%；
b. 加入添加剂，添加剂为羧甲基纤维素和三聚磷酸钠，按质量比釉料：羧甲基纤维素：三聚磷酸钠=100：0.12：0.28下料；
c. 按质量比釉料：水=100：110，加入水；
d. 加入锆珠，研磨15min，获得面釉浆；
使用步骤：
1）在砖坯上喷上面釉浆，施釉量：390g/m2；
2）在面釉浆上喷墨打印止滑墨水，止滑墨水的喷墨量为20g/m2；
3）窑炉烧制：烧制条件：1190℃，40min。
实施例1-3和对比例1的测试数据见表2。
表2实施例1-3和对比例1的测试数据
将实施例1-3和对比例1制备的墨水采用喷墨打印，喷墨量：15g/m2。
面釉浆制备：
a. 按以下质量比称取釉料：高岭土10%，钠长石8%，氧化锌1%，碳酸钡3%，碳酸锶4%，硅灰石9%，石英65%；
b. 加入添加剂，添加剂为羧甲基纤维素和三聚磷酸钠，按质量比釉料：羧甲基纤维素：三聚磷酸钠=100：0.11：0.29下料；
c. 按质量比釉料：水=100：100，加入水；
d. 加入锆珠，研磨20min，获得面釉浆；
使用步骤：
1）在砖坯上喷上面釉浆，施釉量：390g/m2；
2）在面釉浆上喷墨打印止滑墨水，止滑墨水的喷墨量为15g/m2；
3）窑炉烧制：烧制条件：1195℃，30min。
测试数据见表3。
表3实施例1-3和对比例1的测试数据
根据表1、表2和表3的数据可知，改变喷墨量可以改变墨水烧成砖后的阻滑值，根据不同的阻滑效果可以应用与不同场景。R9-R10可用于一般的室内地砖，比如家庭，酒店，办公楼等；R10-R11可用于需要防滑的公共场所，比如饭店、厨房等；R11-R12适用于人流密集的的公共场所，比如医院、机场、商场等。

Claims (8)

1.一种陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量百分比：3-6%滑石、3-4%高岭土、12-20%氧化锆、70-82%刚玉，进行下料；
（2）配置分散液：将棕榈酸异丙酯、棕榈酸异辛酯和分散剂混合搅拌；
（3）将步骤（1）中的各原料分别加入水中，研磨至D100为0.965-1μm，100-120℃烘干；
（4）称取步骤（3）中的各原料，加入步骤（2）的分散液中，进行搅拌，调节止滑墨水密度为1.20-1.40kg/m3，得陶瓷喷墨打印止滑墨水；
所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水，包括以下重量百分比的化学成分：二氧化硅3-6%、三氧化二铝70-85%、氧化锆10-21%、氧化镁1-2%、氧化钠0.5-1%。
2.根据权利要求1所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中滑石、高岭土、氧化锆、刚玉的粒径均为325-400目。
3.根据权利要求1所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，其特征在于，所述的分散液中各组分的重量百分比为：棕榈酸异丙酯60-75%，棕榈酸异辛酯15-30%，分散剂6-12%。
4.根据权利要求1所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，其特征在于，所述的分散剂为WinSperse1060、WinSperse1080中的一种。
5.根据权利要求1所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中的搅拌时间为20-30min，搅拌转速200-300rpm。
6.根据权利要求1所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法，其特征在于，所述的步骤（4）中的搅拌时间为30-50min，搅拌转速200-300rpm。
7.一种陶瓷喷墨打印止滑墨水，其特征在于，由权利要求1-6任一所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的制备方法制得。
8.一种权利要求7所述的陶瓷喷墨打印止滑墨水的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
面釉浆制备：
a. 按以下质量比称取釉料：高岭土10-12%，钠长石8-10%，氧化锌1-2%，碳酸钡2-3%，碳酸锶2-4%，硅灰石7-9%，石英65-68%；
b. 加入添加剂，添加剂为羧甲基纤维素和三聚磷酸钠，按质量比釉料：羧甲基纤维素：三聚磷酸钠=100:(0.1-0.12):(0.28-0.3)下料；
c. 按质量比釉料：水=100:(100-110)，加入水；
d. 加入锆珠，研磨10-20min，获得面釉浆；
使用步骤：
1）在砖坯上喷上面釉浆，施釉量：390-400g/m2；
2）在面釉浆上喷墨打印止滑墨水，止滑墨水的喷墨量为15-30g/m2；
3）窑炉烧制：烧制条件：1190-1195℃，30-40min。
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