一种喷墨打印用玻璃墨水及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种喷墨打印用玻璃墨水及其制备方法，玻璃墨水主要成分包括：玻璃釉料、色料、溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂。制备步骤包括：原料准备、溶剂配备、釉料与色料混合、机械磨细、成品。本发明采用逐步粉碎的方法将玻璃釉料与色料粉碎至所需粒径，再与添加剂结合制成喷墨打印用玻璃墨水。本发明制备的玻璃墨水呈色稳定、不易沉淀、稳定性好，且工艺简单，对设备要求不高，适合产业化生产。
【专利说明】一种喷墨打印用玻璃墨水及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于玻璃表面装饰的墨水，具体涉及一种喷墨打印用玻璃墨水及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着喷墨打印技术的发展，数码喷绘技术在玻璃表面装饰行业得到了巨大的发 展。传统的玻璃表面装饰可分为釉面装饰或者有机油墨喷墨打印。釉面装饰多是采用辊 筒、丝网印刷、喷涂、手绘等上釉的方法实现，存在釉层厚、精细度差、没有细致的色差搭配 等问题；有机油墨喷墨打印则存在含有?车发性有害物质、耐候性差、不耐酸喊等缺点。玻璃 喷墨打印技术是未来玻璃表面装饰技术的发展趋势，玻璃喷墨打印是计算机与自动化技术 结合，可以非常精确的对准需印刷的区域和位置，避免了手工印刷所遇到的位置偏移的问 题，是一次性进行多色印刷，不会存在套色对位的问题。
[0003] 采用玻璃墨水的喷墨打印是将玻璃墨水直接打印在玻璃表面，然后经煅烧或钢化 处理，使墨水中的有效成分与玻璃表面成为一体；同时，在高温处理的过程中可以使墨水中 的有机溶剂完全挥发。因此，采用墨水的玻璃喷墨打印在使用中不用担心有机成分的挥发 对人体的危害。但由于玻璃墨水的稳定性和分散性均不容易控制，容易发生打印机喷嘴阻 塞和磨损。目前国内尚没有喷墨打印玻璃墨水的生产厂家，该项技术一直被国外企业所垄 断。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决玻璃墨水的稳定性、分散性不佳以及墨水成分对玻璃喷墨 打印机喷嘴阻塞和磨损的缺陷，提供一种环境友好、生产成本低、便于应用的适合玻璃喷墨 打印用的玻璃墨水。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为： 一种喷墨打印用玻璃墨水，其包括如下重量百分比计算的组分： 玻璃釉料 20-65% ; 色料 5-30% ; 助溶剂 30-70% ; 其中， 所述玻璃釉料为本 申请人:自主研发，具体可见专利《一种无铅环保玻璃釉及其制备方 法和制备釉面的方法》申请号201310355282. 2,其包括以下重量百分比计算的组分： 25-60%Si02 ； 5-30%Zn0 ； l-8%CaO+MgO ； 0-10%Ba0 ； 0-10%Sr0 ； 5-33%B2〇3 ； 0· 5-110Ml2O3 ; 0. 5-10%Ti02 ； 0- 10%Zr02 ； 1- 22%K20+Na20 ； l-10%Li20 ； 所述助溶剂包括溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂。
[0006] 作为本发明进一步的改进，上述喷墨打印用玻璃墨水的粒度是50-900nm。
[0007] 作为本发明进一步的改进，上述喷墨打印用玻璃墨水，其包括如下重量百分比计 算的组分： 玻璃釉料 35-45% ; 色料 12-20% ; 助溶剂 40-45%。
[0008] 作为本发明进一步的改进，上述玻璃釉料和色料的质量百分比含量为总质量的 30-60wt%〇
[0009] 作为本发明进一步的改进，所述助溶剂包括以下百分含量的组分： 溶剂 40-90% ; 分散剂 1-20%; 湿润剂 1-20%; 稳定剂 1-20%。
[0010] 作为本发明进一步的改进，所述的溶剂为丙二醇单甲基醚、乙二醇醚、二丙二醇甲 醚、三丙二醇甲醚、丙二醇单丁醚、双丙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇正丙醚、丙二醇二丙 醚、二甘醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙酸乙酯、异丁醇、丙三醇、丙烯二醇、丁 醇、乙二醇、链状芳香族族烃类、脂肪酸、脂肪烃类的其中一种或者任意多种的任意比例的 混合。
[0011] 作为本发明进一步的改进，所述的分散剂、润湿剂、稳定剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇 缩丁醛、聚乙二醇、聚丙胶体乳液、亚甲基双甲基苯、烷机磺酸钠、丙烯酸树脂、AD-1310、 AD-9600、AD-8150其中一种或者任意多种的任意比例的混合。所述AD-131、AD-9600和 AD-8150购自青岛卓意天嘉分散技术有限公司。
[0012] 作为本发明进一步的改进，所述的色料为玻璃釉料常用的无机氧化物类色料，选 自钛白色料、钴蓝色料、铬绿色料、铜铬黑色料和红色料的一种或多种。
[0013] 为实现上述目的，本发明另一方面提供了一种上述喷墨打印用玻璃墨水的制备方 法，具体包括如下步骤： (1) 将玻璃釉料经多次球磨粉碎后备用； (2) 按比例称取所述溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂经高速分散机混合均勻，制备成墨 水助溶剂备用； (3) 按照重量百分比分别称取玻璃釉料、色料和助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合 砂磨2-20h，既得。
[0014] 进一步的，所述玻璃釉料是通过以下方法制备的： a. 按重量百分比称取以下重量百分比的组分：25-60%SiO2、5-30%Zn0、I-8%CaO+MgO、 0- 10%Ba0、0-10%Sr0、5-33%B203、0. 5-11%Α1203、0· 5-10%Ti02、0-10%Zr02、卜22%K20+Na 20、 1- 10% Li2O ； b. 将步骤a称取的所有原料放入搅拌机搅拌或球磨机球磨10-30分钟，其转速为 60-100转/分钟，混合均匀； c. 将步骤b所得到的混合物在1000-1300°C下熔制，使混合物完全熔融，得到熔融的 玻璃液； d. 将步骤c所得到的熔融的玻璃液水淬； e. 将步骤d水淬后的釉料放入球磨机球磨1-8小时，其转速为60-100转/分钟，得到 玻璃粉； f. 将步骤e球磨过的玻璃粉在干燥箱中烘干，所得粉料即为玻璃釉料。
[0015] 进一步的，所述高速分散机分散的时间是10-120分钟。
[0016] 与现有技术相比，本发明取得的有益效果为： (1)本发明提供一种环境友好、便于应用的适合玻璃喷墨打印的玻璃墨水及其制备方 法，其制备工艺简单、生产成本低，适用于大规模生产。
[0017] ( 2)本发明从玻璃墨水的组成出发，优化玻璃墨水的溶剂、分散剂、润湿剂、稳定 齐U，可以针对不同的颜色的墨水添加不同的组成试剂(玻璃釉料、色料、溶剂、分散剂、润湿 齐U、稳定剂)。
[0018] (3)本发明的玻璃墨水稳定性能良好，室温静置一年以上，没有沉降、团聚、絮凝等 现象。
[0019] (4)本发明的玻璃墨水适用于不同厚度、不同种类的玻璃，能够在560_680°C高温 下烧结或钢化后成为釉面玻璃，钢化釉面玻璃的安全系数高，烧成的彩釉玻璃可以进行打 孔、切割等二次加工。
[0020] (5)本发明的玻璃墨水烧成后的釉面也不会因酸碱、紫外线辐射等原因褪色，能达 到至少三十年不褪色。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。
[0022] 实施例1 (1)玻璃釉料的制备 低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：30%Si02、25%Zn0、4. 5%Ca0+Mg0、5%Ba0、 10%B203、6%Al203、8%Ti0 2、2. 0%Zr02、6. 5%K20+Na20、3% Li2O ; 将上述配方原料按重量百分比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1200°C下熔融配 合料； 将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
[0023] (2)助溶剂的配制 玻璃墨水助溶剂各成分按重量百分比计算如下：三丙二醇甲醚20%、丙二醇单丁醚 10%、二甘醇单丁基醚 55%、聚乙二醇 5%、AD-8150 10% ; 将上述溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
[0024] (3)玻璃墨水的制备 所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为：玻璃釉料：20%、钛白色料：30%、助溶剂： 50% ； 按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混 合砂磨6小时，既得。
[0025] 所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或580°C烧成。
[0026] 实施例2 (1)玻璃釉料的制备 低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：55%Si02、9. 5%Zn0、5. 7%Ca0+Mg0、5. 0%Ba0、 10. 3%Β203、1· 0%Α1203、0· 5%Ti02、ll%K20+Na20、2. 0% Li2O ; 将上述配方原料按重量百分比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1300°C下熔融配 合料； 将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
[0027] (2)助溶剂的配制 玻璃墨水助溶剂各成分按重量百分比计算如下：三丙二醇甲醚10%、乙二醇醚15%、丙 二醇单甲基醚15%、二甘醇单丁基醚45%、聚乙二醇5%、AD-8150 10% ; 将上述助溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
[0028] (3)玻璃墨水的制备 所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为： 玻璃釉料：40%、黄色色料：18%、助溶剂：42% ; 按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混 合砂磨8小时。
[0029] 所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或650°C烧成。
[0030] 实施例3 (1)玻璃釉料的制备 低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：45%Si02、5. 0%Zn0、l. 0%Ca0+Mg0、4. 0%Sr0、 33%Β203、4· 5%Α1203、0· 5%Ti02、7. 0Zr02、5. 0%K20+Na20、l. 0% Li2O将上述配方原料按重量百分 比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1250°C下熔融配合料； 将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
[0031] (2)助溶剂的配制 玻璃墨水的助溶剂各成分按重量百分比计算如下：丙二醇丁醚10%、丙二醇正丙 醚15%、乙酸乙酯3%、聚丙胶体乳液30%、异丁醇三丙二醇甲醚7%、二甘醇单丁基醚25%、 AD-1310 10%； 将上述助溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
[0032] (3)玻璃墨水的制备 所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为：玻璃釉料：45%、蓝色色料：5%、助溶剂： 50% ； 按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混 合砂磨8小时。
[0033] 所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或630°C烧成。
[0034] 实施例4 (1)玻璃釉料的制备 低温玻璃釉各成分按重量百分比计算如下：35%Si02、15. 0%Zn0、I. 0%Ca0+Mg0、 4. 0%Sr0、33%B203、4. 5%Α1203、0· 5%Ti02、7. 0Zr02、5. 0%K20+Na20、l. 0% Li2O将上述配方原料按 重量百分比称量并混合均匀后，放置于熔炉内，在1150°C下熔融配合料； 将熔融好的配合料水淬并干燥，经球磨机球磨4小时。
[0035] (2)助溶剂的配制 玻璃墨水的助溶剂各成分按重量百分比计算如下：丙二醇甲醚醋酸酯20%、聚丙胶体 乳液10%、异丁醇三丙二醇甲醚10%、二甘醇单丁基醚50%、AD-1310 10% ; 将上述溶剂原料按重量百分比称量，并用高速分散机分散30分钟。
[0036] (3)玻璃墨水的制备 所述的玻璃墨水具体组分及重量百分比为：玻璃釉料：20%、蓝色色料：10%、助溶剂： 70% ； 按照以上的重量百分比分别称取玻璃釉料、色料、助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混 合砂磨8小时。
[0037] 所制备的玻璃墨水经喷墨打印至玻璃表面，钢化或600°C烧成。
[0038] 效果例1，将实施例1-4所制备的玻璃墨水进行性能测验，具体如下表1 :
【权利要求】
1. 一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，其包括如下重量百分比计算的组分： 玻璃釉料 20-65% ; 色料 5-30% ; 助溶剂 30-70% ; 其中，所述玻璃釉料，包括以下重量百分比计算的组分： 25-60%Si02 ； 5-30%Zn0 ； l-8%CaO+MgO ； 0-10%Ba0 ； 0-10%Sr0 ； 5-33%B2〇3 ； 0. 5-ll%Al2〇3 ； 0. 5-10%Ti02 ； 0- 10%Zr02 ； 1- 22%K20+Na20 ； l-10%Li20 ； 所述助溶剂包括溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂。
2. 根据权利要求1所述的所述一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述玻璃墨水 的粒度是50-900nm。
3. 根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，其包括如下重量百 分比计算的组分： 玻璃釉料 35-45% ; 色料 12-20% ; 助溶剂 40-45%。
4. 根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，玻璃釉料和色料的 质量百分比含量为总质量的30-60wt%。
5. 根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述助溶剂包括以 下百分含量的组分： 溶剂 40-90%; 分散剂 1-20%; 湿润剂 1-20%; 稳定剂 1-20%。
6. 根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述的溶剂为丙二 醇单甲基醚、乙二醇醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇单丁醚、双丙二醇丁醚、丙二 醇丁醚、丙二醇正丙醚、丙二醇二丙醚、二甘醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙酸 乙酯、异丁醇、丙三醇、丙烯二醇、丁醇、乙二醇、链状芳香族族烃类、脂肪酸、脂肪烃类的其 中一种或者任意多种的任意比例的混合； 所述的分散剂、润湿剂、稳定剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、聚丙胶体乳 液、亚甲基双甲基苯、烷机磺酸钠、丙烯酸树脂、AD-1310、AD-9600、AD-8150其中一种或者任 意多种的任意比例的混合。
7. 根据权利要求1所述的一种喷墨打印用玻璃墨水，其特征在于，所述的色料为玻璃 釉料常用的无机氧化物类色料，选自钛白色料、钴蓝色料、铬绿色料、铜铬黑色料和红色料 的一种或多种。
8. -种如权利要求1-7任一项所述的喷墨打印用玻璃墨水的制备方法，其特征在于， 具体包括如下步骤： (1) 将玻璃釉料经多次球磨粉碎后备用； (2) 称取所述溶剂、分散剂、润湿剂和稳定剂经高速分散机混合均匀，制备成墨水助溶 剂备用； (3) 按照重量百分比分别称取玻璃釉料、色料和助溶剂，将各组分加入砂磨机中，混合 砂磨2-20h，既得。
9. 根据权利要求8所述的所述一种喷墨打印用玻璃墨水的制备方法，其特征在于，所 述玻璃釉料是通过以下方法制备的： a. 按重量百分比称取以下重量百分比的组分：25-60%Si02、5-30%Zn0、1 -8%CaO+MgO、 0- 10%Ba0、0-10%Sr0、5-33%B203、0. 5-ll%Al203、0. 5-10%Ti02、0-10%Zr02、卜22%K20+Na 20、 1- 10% Li20 ； b. 将步骤a称取的所有原料放入搅拌机搅拌或球磨机球磨10-30分钟，其转速为 60-100转/分钟，混合均匀； c. 将步骤b所得到的混合物在1000-1300°C下熔制，使混合物完全熔融，得到熔融的 玻璃液； d. 将步骤c所得到的熔融的玻璃液水淬； e. 将步骤d水淬后的釉料放入球磨机球磨1-8小时，其转速为60-100转/分钟，得到 玻璃粉； f. 将步骤e球磨过的玻璃粉在干燥箱中烘干，所得粉料即为玻璃釉料。
10. 根据权利要求8所述的所述一种喷墨打印用玻璃墨水的制备方法，其特征在于，所 述1?速分散机分散的时间是10-120分钟。
【文档编号】C09D11/30GK104403419SQ201410725626
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】栾晓波, 李娜, 程金树, 陆平 申请人:河北省沙河玻璃技术研究院