利用陶瓷喷墨油墨创建3D效果的方法和设备与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月24日提交的美国专利申请第14/695,856号的优先权，该专利申请通过引用全文并入本文。

本发明涉及喷墨印刷。更具体地，本发明涉及利用陶瓷喷墨油墨创建3d效果的方法和设备。

背景技术：

陶瓷喷墨3d效果目前正通过使用以下方法来实现：涉及将陶瓷材料喷射到瓷砖上的添加工艺或涉及将陶瓷助熔材料喷射到釉面瓷砖上的类似工艺。这产生了均匀的并且通常良好匹配至喷射在其上的釉下料的浮雕。这两种方法都可以创建图案并增强印刷的图像，例如木材纹理。

纹理和3d釉面效果在传统陶瓷业内是已知的。这些纹理釉料用手工施加以产生被称为水泡、气泡和蜡防效果的艺术效果。被称为蜡防的技术通过在上釉之前将蜡状材料施用至陶瓷件来产生纹理和浮雕效果。由于表面张力，水性釉料避开了其中施用蜡状材料的任何区域，从而产生效果。目前，通过这种技术产生的设计通过手动或模拟方法来应用。

技术实现要素：

本发明的实施例将喷墨和蜡防技术相结合以使用喷墨油墨产生3d浮雕效果。喷墨技术的引入使得能够精确控制浮雕的位置和程度。

附图说明

图1是示出根据本发明被执行为在瓷砖上印刷浮雕效果的步骤的流程图；和

图2和图3提供了在应用于以半无光泽的釉烧制瓷砖时利用本发明实施例实现的浮雕效果的概念示例的证据。

具体实施方式

本发明的实施例将喷墨和蜡防技术相结合以使用喷墨油墨产生3d浮雕效果。喷墨技术的引入使得能够精确控制浮雕的位置和程度。

本发明的实施例提供了用于使用喷墨油墨在例如瓷砖上形成特定艺术效果的方法和设备。例如，这样的效果可以包括木材纹理、鹅卵石、相框、文字、定制设计和定制艺术品。

这种效果通常被称为蜡防。在本发明的实施例中，在将具有高表面张力的水性釉料浆料层叠在具有低表面张力的印刷特效油墨顶上时，产生这种效果。表面张力的差异导致釉料与印刷的油墨分离。这在印刷的图像的位置处产生浮雕图案。浮雕的面积和深度取决于印刷的油墨的面积和量。通过施用单个84皮升的特效油墨液滴，其通过瀑布法施用水性釉料，示范了这种瓷砖上的3d效果，尽管较小的液滴也可产生效果。成功避开具有3d特效油墨的釉料的最大面积是1平方英寸，但是更大的面积也可以示范该效果。

在本发明的实施例中，特效油墨可以是或可以不是可固化流体，并且可以包含或可以不包含固体组分。不可固化的特效油墨可以包括包含以下流体和溶剂的油墨：脂肪族和芳香族烃、天然油和合成油、脂肪酸酯、酮、醚、醇、酰胺、胺、酯、硅油、硅烷、硅氧烷、水、及其他等。不可固化的特效油墨可以包括在溶液或分散体中包含以下聚合物和低聚物的油墨：聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚胺、聚酮、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丁二烯和其它橡胶、氟化聚合物(例如聚四氟乙烯)、及其他等。不可固化的特效油墨可以包括包含以下固体组分的油墨：粘土、长石、二氧化硅、玻璃料、氧化铝、金属、金属氧化物、金属氮化物、有机染料和颜料、无机染料和颜料。可固化的特效油墨可以包括包含前述和以下材料的油墨：丙烯酸酯、环氧树脂、三聚氰胺、异氰酸酯、不饱和甘油三酸酯、和其它疏水性流体、聚合物、树脂和固体。固化可以或可以不通过辐射(例如uv或微波)、热、溶剂蒸发、化学平衡、空气暴露和/或水暴露来促进。

特效油墨可以印刷在干燥瓷砖；釉底料，即施用至陶瓷体的粘土滑涂层；或釉料上。对于陶瓷，这种方法与有光泽的釉到无光泽的釉兼容。釉料和釉底料由各种粘土、长石、玻璃料和元素氧化物组成。由于本地来源的泥土的组成变化，所以确切的元素组成和混合比例依赖于区域。根据期望的最终外观或性能，上述材料的比例是分布式的；例如，有光泽的釉和无光泽的釉之间的主要区别是配方中使用的二氧化硅的量。

特效油墨必须在至少一次施用水性混合物之前印刷，所述水性混合物例如为釉底料和釉料浆料，如上文所述。

在本发明的实施例中，可以通过本领域内公知的模拟或数字方法(例如喷雾法和瀑布法)来施用一种或多种水性混合物。

此外，本发明的实施例可以通过改变基材和顶部混合物来用于除陶瓷之外的应用。

图1是示出根据本发明被执行为在瓷砖上印刷浮雕效果的步骤的流程图。

在步骤1中，用数字油墨印刷预先上釉的瓷砖以提供3d效果。3d特效油墨作为由设计者产生的图像来印刷。特效油墨可以透明和无色的。为了进行目视检查，可以包括染料或颜料，但不必产生效果。施用至基材的油墨量由以下变量决定：打印机使用的数字图像、打印头样式和型号、打印头参数(压电电压、波形、喷射温度等)和所需打印的次数。油墨性质(例如粘度、密度、电导率和最大粒径)，如果适用的话，仅受用于印刷图像的打印机和打印头的能力限制。使用3d特效油墨印刷的图像可以在能够产生图像文件的任何软件(例如adobephotoshop)中生成。

在步骤2中，将水性釉料施用至瓷砖。如可以看出的，油墨和水性釉料的性质是导致分离的原因。

在步骤3中，根据本领域公知的行业标准干燥釉料。釉料应干燥至足以吸收印刷的油墨而不使图像失真。这可以通过自然风干或通过使用干燥炉、风扇和/或真空系统加速预定的时间量来实现。

在步骤4中，印刷最终的图像。在图1中，图像是木材纹理的图像。

在步骤5中，根据本领域内公知的行业标准来烧制印刷的瓷砖。典型的温度范围可以为1060℃至1250℃并且每个烧制周期的烧制持续时间为35分钟至120分钟。

图2和图3提供了在应用于具有半无光泽的釉的烧制瓷砖时利用本发明实施例实现的浮雕效果的概念示例的证据。

在图2中，左侧的图像部分显示用于印刷特效油墨的图案；并且在图2中，右侧的图像部分显示在单次所需打印中印刷在素烧瓷砖上的特效油墨。将黑色染料作为视觉助剂(但对于效果而言不是必需的)结合到油墨中；否则，3d效果图像在下一步之前将不可见。

对于图2的瓷砖，在印刷之后将水性釉料倾倒在瓷砖上，并且在1小时的开始-结束烧制循环中将瓷砖在nannetti辊式窑中烧制至1145℃。注意，在图2中，效果的分辨率强至足以使来自质量差的打印头的缺陷出现在浮雕图案中。该缺陷表现为沿印刷方向的细线，并且是由打印头喷嘴堵塞或损坏引起的。

在图3中，左侧的图像部分显示了印刷在素烧瓷砖上的特效油墨，其中黑色染料被作为视觉助剂包含在油墨中。在印刷之后，通过瀑布法将水性釉料施用至瓷砖。在1小时的开始-结束烧制循环中将瓷砖在nannetti辊式窑中烧制至1145℃；并且在图3中，右侧的图片部分显示了印刷有通过瀑布法施用的3d特效油墨和釉料的相同图像。将釉料在60℃的实验室烘箱中干燥30分钟，然后在其顶上印刷全色图像。在印刷全色图像之后，在1小时的开始-结束烧制循环中将瓷砖在nannetti辊式窑中烧制到1145℃。

尽管本文参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将容易理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下，其他应用可以用本文所阐述的那些来替代。因此，本发明仅由所附的权利要求限定。