陶瓷喷墨墨水及使用方法

陶瓷喷墨墨水及使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种陶瓷喷墨墨水及其使用方法，其特征是包含陶瓷色料的选择方法、陶瓷喷墨墨水配方方案五种、陶瓷喷墨墨水使用方法二种，优化了陶瓷喷墨墨水的制造方法，根据陶瓷喷墨墨水的不同理化指标配置打印装置，减少了使用陶瓷喷墨技术的成本。
【专利说明】陶瓷喷墨墨水及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种嗔墨墨水，具体涉及一种陶瓷嗔墨墨水。
【背景技术】
[0002]在全世界，印花陶瓷领域有巨大的市场；陶瓷喷墨印花技术正以其巨大优势取代传统的陶瓷印花技术；现在的陶瓷喷墨印花技术，一般是将陶瓷喷墨印花墨水装在陶瓷喷墨印花机上，通过喷墨将图案印在经过上釉的陶瓷熟胚上，经过烧制固定图案，上面再覆盖一层透明釉；喷墨印花机国产的几百万/台，进口的几千万/台；陶瓷喷墨墨水以其技术难度高而罕有，价格奇高；陶瓷喷墨印花技术为国外所垄断；所有这些因素影响陶瓷喷墨印花技术的普及；陶瓷喷墨印花技术的关键技术在于制造陶瓷喷墨印花墨水。
[0003]本发明 申请人:做过市场调查，发现现有的陶瓷喷墨打印技术的不足。
[0004]1.色差明显:本发明 申请人:发现，现有的陶瓷喷墨印花在印刷图案方面还看不出缺陷，但是在油画艺术品复制和打印人物图像上，陶瓷喷墨印花存在明显的色差，在色彩的色相、明度、纯度方面，都与油画有明显差异，色彩阴暗晦涩，没有光泽，特别是深色区域不透明，严重影响画面效果。分析其原因，陶瓷喷墨墨水的着色剂是无机颜料中的金属氧化物，与标准色谱的Lab值有差异。
[0005]2.保存稳定性和打印流畅性不足:陶瓷喷墨墨水的着色剂微粒状态存在，靠分散剂分散在载体中，因此极易团聚、沉降，不易稳定保存，同时在打印时容易堵塞喷头；专用的陶瓷喷墨印花机，特别是喷头价格昂贵，墨水易堵塞喷头无疑会增加陶瓷喷墨印花成本。现有技术资料介绍，陶瓷喷墨墨水的保存稳定期在两个月左右，这给保存和使用陶瓷喷墨墨水带来困难。分析其原因，陶瓷墨水保存稳定性和打印流畅性受到原料选择、制作技术等很多因素影响，其中一个因素是陶瓷墨水中的微粒过大；现在的陶瓷墨水是将陶瓷着色剂与陶瓷熔剂共同炼制，制成微粒，粒径在800纳米以上；这不利于扩大陶瓷色料的选择范围，同时陶瓷熔剂质地坚硬，不易制成细微的微粒。
[0006]3.陶瓷嗔墨墨水和基材的粘接性不足，陶瓷嗔墨墨水的耐擦划性、耐水性不够:陶瓷喷墨墨水打印在基材上以后，墨水中的载体挥发，色料沉淀在基材表面上，由于传统的陶瓷嗔墨墨水没有粘接剂，因此陶瓷嗔墨墨水和基材的粘接性不足，陶瓷嗔墨墨水的耐擦划性不够；同时陶瓷墨水中的陶瓷色料和陶瓷熔剂有吸水性，会吸收空气中的水汽，打印好的喷墨陶瓷上的基材和陶瓷墨水之间因吸水溶胀粘接不好而脱落；在下雨天，打印好的喷墨陶瓷放置在露天，陶瓷基材和陶瓷墨水吸收大量水分溶胀粘接不好，会造成打印后未烧制的陶瓷制品损坏。
[0007]4.陶瓷喷墨墨水的光亮性不够，需要施以透明熔剂保护:传统的陶瓷喷墨墨水，以金属氧化物作为色料，色料阴暗晦涩，没有光泽；同时色料直接裸露于外，容易在擦划、摩擦下损坏，因此需要在喷墨色料上面再施以一层透明熔剂，以保护喷墨陶瓷色料，同时增加陶瓷的光亮性，这样增加了陶瓷喷墨产品的成本。
[0008]5.现有陶瓷喷墨墨水缺乏专用匹配的陶瓷喷墨印花装置:现在的陶瓷喷墨墨水，由于制造材料和制造技术的原因，质量往往不是很好，需要取得生产陶瓷喷墨印花机生产厂家的质量认证，这样增加了技术垄断的机会；分析陶瓷喷墨墨水质量不好的原因，是陶瓷喷墨墨水的理化指标一表面张力、PH值、电导率都容易达标，就是粘度常常会超标，造成很多喷墨打印装置不能打印；如果降低陶瓷喷墨墨水的粘度以适合其它喷墨打印装置，不是陶瓷喷墨打印装置也可以打印陶瓷喷墨墨水，这样就不必购买昂贵的陶瓷喷墨打印机，能够产生使陶瓷喷墨打印的成本显著下降的结果。

【发明内容】

[0009]本发明 申请人:为了克服现有陶瓷喷墨墨水的不足，提出一种陶瓷喷墨墨水的技术方案。
[0010]本申请还提供了本陶瓷喷墨墨水的制备方法。
[0011]本申请还提供了本陶瓷喷墨墨水的使用方法。
[0012]本发明的技术方案为。
[0013]一种陶瓷喷墨墨水，其特征是含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1-15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，其余为载体。
[0014]其中，所述陶瓷色料是在300-1400°C烘烤30分钟_3小时，陶瓷熔剂熔融，色料无变化的，有机颜料、无 机颜料、金属光泽颜料、分散染料；粒径〈I Q Q纳米；无机颜料包含传统陶瓷色料，传统陶瓷色料粒径100-300纳米。
[0015]所述的陶瓷熔剂是传统陶瓷制造技术的高温陶瓷熔剂、中温陶瓷熔剂、低温陶瓷熔剂、超低温陶瓷熔剂，熔融温度在300-140(TC ;粒径〈I O O纳米。
[0016]所述改性聚氨酯树脂选自:环氧树脂-聚氨酯树脂、环氧树脂-丙烯酸酯-聚氨酯树脂、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯树脂、丙烯酸酯-聚氨酯树脂、有机硅-聚氨酯树脂、有机硅-丙烯酸酯-聚氨酯树脂、氟硅-聚氨酯树脂、氟改性聚氨酯树脂、脂肪族聚氨酯树脂、聚酯-聚氨酯树脂、聚醚-聚氨酯树脂、聚脲-聚氨酯树脂等中的至少一种；成膜后24小时吸水率< 10%;改性聚氨酯树脂有或者没有紫外光固化性能；改性聚氨酯树脂是固体微粒或者是乳液，粒径〈I O O纳米。
[0017]所述的分散剂是有机高分子聚合物。
[0018]本方案陶瓷色料的选择方法:以陶瓷色料:陶瓷熔剂=1:1-0.5的比例混匀，在烤箱中以300-1400°C烘烤30分钟-3小时，陶瓷熔剂熔融，色料无变化的，作为陶瓷色料。
[0019]本方案中所述的载体，是含有保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，杀菌防腐剂0.1-0.5%，
余量去离子水的水基。
[0020]其中，第一种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1-20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1-15%，分散剂1-5%，表面活性剂0_2%，PH调节剂
0-2%,保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，杀菌防腐剂0.1-0.5%，余量去离子水。
[0021]本方案中所述的载体，也可以是含有保湿剂、渗透剂的溶剂基，保湿剂:渗透剂=1: 1-0.6。
[0022]其中，第二种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1-20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1-15%，分散剂1-5%，表面活性剂0_2%，PH调节剂
0-2%,余量是保湿剂和渗透剂的混合物，保湿剂:渗透剂=1:1-0.6。
[0023]本方案中所述的载体，也可以含有光引发剂1_10%，活性稀释剂1-85% ;所述的改性聚氨酯树脂具有紫外光固化性能。
[0024]其中，第三种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料
1-20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1-15%，分散剂1-5%，表面活性剂0_2%，PH调节剂
0-2%,光引发剂1-10%,活性稀释剂1_85%。
[0025]第四种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1_15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，杀菌防腐剂0.1-0.5%，光引发剂1_10%，活性稀释剂1_85%，余量去尚子水。
[0026]第五种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1_15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，光引发剂1_10%，活性稀释剂1_85%，余量是保湿剂和渗透剂的混合物，保湿剂:渗透剂=1:1-0.6。
[0027]本方案中的改性聚氨酯树脂中还可以复配有改性丙烯酸树脂，改性丙烯酸树脂是环氧树脂、有机硅、有机氟、聚氨酯树脂中至少一种改性的丙烯酸树脂；粒径〈100纳米，成膜后24小时吸水率< 10% ;改性丙烯酸树脂有或者没有紫外光固化性能；改性丙烯酸树脂与改性聚氨酯树脂之和不超过喷墨墨水总重量的15% ;改性丙烯酸树脂可以是固体微粒或者是乳液。
[0028]本方案中分散剂有机高分子聚合物优选毕克化学的BYK-2163、BYK-2164、BYK-180, BYK184, BYK-190, BYK2012、BYK-2020 分散剂中的至少一种。
[0029]作为优选:所述光引发剂是苯偶姻及衍生物(安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚)、苯偶酰类(二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮)、烷基苯酮类(α，α -二乙氧基苯乙酮、α -羟烷基苯酮、α -胺烷基苯酮)、酰基磷氧化物(芳酰基磷氧化物、双苯甲酰基苯基氧化磷)、二苯甲酮类(二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮)、硫杂蒽酮类(硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮)、联苯甲酰、水杨酸酯类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类等。光引发剂使用数量在1_10%，优选使用数量3-10%。
[0030]进一步优选使用两种以上上述的光引发剂复配，其性能优于任何一种单独使用的光引发剂。
[0031]本方案中活性稀释剂是单官能度活性稀释剂、双官能度活性稀释剂、多官能度活性稀释剂，单、双、三(多)官能度活性稀释剂以3-6:0-4:0-1复配。
[0032]作为优选:活性稀释剂是羟乙基甲基丙烯酸、丙烯酸十二醇脂、己二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等。
[0033]保湿剂可选用安全无毒的原料。例如异丙醇、乙醇、异丁醇等醇类；二甘醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、甘油、1，2-丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、1，2-己二醇等多元醇类。
[0034]渗透剂选自:二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇异丁醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇独丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、三乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇二乙醚、单乙二醇和聚乙二醇苯基醚、单丙二醇和聚丙二醇苯基醚、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
[0035]上述表面活性剂，选择安全无毒的原料。例如:非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂。非离子表面活性剂，优选为聚氧乙烯脂肪醇醚(ΑΕ0)、聚氧乙烯脂肪酸酯(AE)、多元醇酯、蔗糖脂、醇醚羧酸(AEC-H)、烷基多苷(APG);阴离子表面活性剂，优选为醇醚羧酸盐表面活性剂(AEC)、琥珀酸酯磺酸盐、仲烷基磺酸盐(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸脂盐(AES)、a-烯基磺酸盐。两性表面活性剂，优选为甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂。表面活性剂的用量在0-2重量％。
[0036]进一步优选使用两种以上上述的表面活性剂复配，其性能优于任何一种单独使用的表面活性剂。
[0037]上述PH调节剂，选择安全无毒的原料。PH调节剂选自柠檬酸、柠檬酸钾、乳酸、苹果酸、柠檬酸钠、盐酸、邻苯二甲酸氢钾、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化季铵、例如四甲基铵；碳酸盐:例如碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂；磷酸盐；N-甲基-2-吡咯烷酮；乙胺、二乙醇胺、三乙
醇胺、氨水等。
[0038]防腐杀菌剂选择安全环保的原料。例如山梨酸钠、山梨酸钾、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮类等。
[0039]为了提高陶瓷喷墨墨水性能，还可以添加改善墨水性能的常规助剂。如粘度调节剂、电导率调节剂、稳定剂、鳌合剂、消泡剂、偶联剂、流平剂、稀释剂等。
[0040]本发明的陶瓷喷墨墨水，其制备方法为。
[0041](I)准备墨水的各组分，充分搅拌均匀，研磨机械高速研磨(500-3000转/分钟)
1-30小时；检测最大微粒细度< 100纳米，得墨水混合物；(传统陶瓷色料粒径100-300纳米)。
[0042](2)墨水混合物静置12小时-7天熟化。
[0043]( 3)检测墨水混合物各项理化指标。
[0044](4)依次用I微米、0.45微米滤膜过滤，得成品。
[0045]本发明陶瓷喷墨墨水的使用方法，是根据陶瓷墨水的理化指标配置在各种适合的打印装置中，转印或打印在陶瓷生坯、熟坯，釉下、釉中、釉上，在烤箱中以300-1400°C烘烤30分钟-3小时，所得制品不必施加保护釉。
[0046]解决陶瓷喷墨墨水色差的方法，第一是扩大陶瓷色料的选择范围，第二是采用陶瓷色料混合拼色的方法，以减少色差；使用色差仪检测陶瓷产品色彩与标准色谱的Lab值差距，差值应尽量小或者为零，通过多次试验才能达到理想的效果。陶瓷色料的选择和使用数量以及混合拼色的比例，要根据不同的配方、不同的打印装置、不同的打印介质、不同的打印方法、不同的烘烤温度等才可以精确确定，没有一个笼统的数值。
[0047]根据上面五种陶瓷喷墨墨水的配置，或者使用方法，要根据具体的使用情况来选择。特别需要注意根据墨水的理化参数来选择喷墨打印装置，水性墨水选择水性喷墨装置，本发明溶剂型墨水可以选用溶剂型喷墨装置，也可以选用水性喷墨装置，UV固化的墨水选用UV固化的喷墨装置，是选择转印还是直接打印，根据使用的具体环境情况决定。
[0048]本发明的有益效果和优势在于。[0049]1.以具体的色料选择方法，扩大了色料的选择范围，缩小了色料的色差。
[0050]2.将陶瓷色料和陶瓷熔剂分别研磨和制备，有利于扩大色料的选择范围，同时有利于缩小陶瓷熔剂的粒径。
[0051]3.严格要求陶瓷喷墨墨水中组分的细度，除了传统陶瓷色料要求在100-300纳米外，其余微粒都要求在100纳米以下；有利于喷墨墨水的保存稳定性和打印流畅性的提闻。
[0052]4.在陶瓷墨水中添加优异性能的改性聚氨酯树脂，有利于提高陶瓷墨水的综合性能，有利于提高喷墨墨水的保存稳定性和打印流畅性；有利于陶瓷墨水的研磨步骤，减小微粒细度。
[0053]5.优选超低温陶瓷熔剂作为组分，有利于降低陶瓷喷墨产品的烘烤温度，有利于节约能源。
[0054]6.严格控制陶瓷喷墨墨水的各项理化指标，不必使用专用陶瓷喷墨打印装置打印陶瓷墨水，扩大了陶瓷墨水使用范围，降低了陶瓷喷墨技术使用成本。
【具体实施方式】
[0055]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。(但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例)。
[0056]实施例1:从市场 购得的某品牌超低温陶瓷熔剂，具有重量百分比的以下组分，熔融温度780°C:(见表1)。
【权利要求】
1.一种陶瓷喷墨墨水，其特征是含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1-20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1-15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，其余为载体； 其中，所述陶瓷色料是在300-1400°C烘烤30分钟-3小时，陶瓷熔剂熔融，色料无变化的，有机颜料、无机颜料、金属光泽颜料、分散染料；粒径〈I Q Q纳米；无机颜料包含传统陶瓷色料，传统陶瓷色料粒径100-300纳米； 所述的陶瓷熔剂是传统陶瓷制造技术的高温陶瓷熔剂、中温陶瓷熔剂、低温陶瓷熔剂、超低温陶瓷熔剂，熔融温度在300-140(TC ;粒径〈I O O纳米； 所述改性聚氨酯树脂选自:环氧树脂-聚氨酯树脂、环氧树脂-丙烯酸酯-聚氨酯树月旨、蓖麻油-丙烯酸酯-聚氨酯树脂、丙烯酸酯-聚氨酯树脂、有机硅-聚氨酯树脂、有机硅-丙烯酸酯-聚氨酯树脂、硅氟-聚氨酯树脂、氟-聚氨酯树脂、脂肪族聚氨酯树脂、聚酯-聚氨酯树脂、聚醚-聚氨酯树脂、聚脲-聚氨酯树脂等中的至少一种；粒径〈I O O纳米，成膜后24小时吸水率< 10% ;改性聚氨酯树脂有或者没有紫外光固化性能；改性聚氨酯树脂是固体微粒或者是乳液； 所述的分散剂是有机高分子聚合物。
2.权利要求1中所述的陶瓷色料的选择方法:以陶瓷色料:陶瓷熔剂=1:1-0.5的比例混匀，在烤箱中以300-1400°C烘烤30分钟-3小时，陶瓷熔剂熔融，色料无变化的，作为陶瓷色料。
3.权利要求1中所述的载体，是含有保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，杀菌防腐剂 0.1-0.5%,余量去尚子水的水基； 其中，第一种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1_10%，改性聚氨酯树脂1_15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，杀菌防腐剂0.1-0.5%，余量去离子水。
4.权利要求1中所述的载体，是含有保湿剂、渗透剂的溶剂基，保湿剂:渗透剂=1:1-0.6 ； 其中，第二种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1_10%，改性聚氨酯树脂1_15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，余量是保湿剂和渗透剂的混合物，保湿剂:渗透剂=1: 1-0.6。
5.权利要求1中所述的载体，含有光引发剂1_10%，活性稀释剂1-85%;所述的改性聚氨酯树脂具有紫外光固化性能； 其中，第三种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1_10%，改性聚氨酯树脂1_15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，光引发剂1_10%，活性稀释剂1-85% ； 第四种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1_10%，改性聚氨酯树脂1-15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，保湿剂5-25%，渗透剂5-15%，杀菌防腐剂0.1-0.5%，光引发剂1_10%，活性稀释剂1_85%，余量去离子水； 第五种方案:一种陶瓷喷墨墨水，含有重量百分比的以下组分:陶瓷色料1_20%，陶瓷熔剂1-10%，改性聚氨酯树脂1-15%，分散剂1-5%，表面活性剂0-2%，PH调节剂0_2%，光引发剂1-10%，活性稀释剂1-85%，余量是保湿剂和渗透剂的混合物，保湿剂:渗透剂=1:1-0.6。
6.权利要求1所述的陶瓷喷墨墨水，其特征是:改性聚氨酯树脂中还复配有改性丙烯酸树脂，改性丙烯酸树脂是环氧树脂、有机硅、有机氟、聚氨酯树脂中至少一种改性的丙烯酸树脂；粒径〈100纳米，成膜后24小时吸水率< 10%;改性丙烯酸树脂有或者没有紫外光固化性能；改性丙烯酸树脂与改性聚氨酯树脂之和不超过喷墨墨水总重量的15%;改性丙烯酸树脂是固体微粒或者是乳液。
7.权利要求1所述的喷墨墨水，其特征是:所述有机高分子聚合物是毕克化学的BYK-2163、BYK-2164、BYK-180、BYK184、BYK-190、BYK2012、BYK-2020 分散剂中的至少一种。
8.权利要求5所述的陶瓷喷墨墨水，其特征是:活性稀释剂是单官能度活性稀释剂、双官能度活性稀释剂、多官能度活性稀释剂，单、双、多官能度活性稀释剂以3-6:0-4:0-1复配。
9.权利要求1所述的陶瓷喷墨墨水，其制备方法为: (1)准备墨水的各组分，充分搅拌均匀，研磨机械高速研磨(500-3000转/分钟)1-30小时；检测最大微粒细度< 100纳米，得墨水混合物；(传统陶瓷色料粒径100-300纳米) (2)墨水混合物静置12小时-7天熟化； (3)检测墨水混合物各项理化指标； (4)依次用I微米、0.45微米滤膜过滤，得成品。
10.权利要求1所述的陶瓷喷墨墨水的使用方法，是根据陶瓷墨水的理化指标配置在各种适合的打印装置中，转印或打印在陶瓷生坯、熟坯，釉下、釉中、釉上，在烤箱中以300-1400°C烘烤30分钟-3小时，所得制品不必施加保护釉。
【文档编号】C09D11/32GK103937326SQ201410094020
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】鲁继烈 申请人:鲁继烈