陶瓷墨水稳定性研究及发展趋势

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1、陶瓷墨水稳定性研究及发展趋势康永摘要：建筑陶瓷功能化是传统建筑陶瓷产业升级的必由之路。利用喷墨技术将功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷砖上，可以实现建筑陶瓷的个性化和功能化，并且人幅度提高产品的附加值。喷印技术能大幅提高产品的仿真度和清晰度，增强产品的竞争力，助力企业抢占终端市场。未來的陶瓷黑水产品技术创新，主要集中在水性陶瓷黑水和功能化陶瓷墨水两大领域。本文对陶瓷墨水的技术特性进行了剖析，提出了陶瓷墨水稳定性研究方向。同时，列出了陶瓷墨水未来的发展趋势。关键词：陶瓷墨水；分散稳定性；功能化；喷印技术；发展趋

2、势1引言随着计算机技术的发展，数7化技术(Digitaltechnology)在我国传统制造业中的应川越來越广泛，现己成为一项非常重要的技术⑴。喷墨打印技术是20卅:纪70年代末开发成功的一种非接触式的数字印刷技术(Digitalprintingtechnology),其将墨水(Ink)通过打印头上的喷嘴喷射到各种介质表面，实现了非接触、高速度、低噪音的单色和彩色的文字和图像印刷［2］。在喷墨打印技术的基础上，将特殊的粉体制备成适用于陶瓷装饰用的陶瓷墨水，通过计算机的控制，利用特制的喷打装置，可以将配

3、制好的陶瓷黑水直接打印到陶瓷的表血上进行表面改性或表面装饰。陶瓷喷墨打印技术(Ceramicink-jetprintingtechnology)的广泛应用是陶瓷装饰技术的一次历史性革命，具有非常广阔的市场前景。陶瓷装饰用彩色喷墨打印技术是将陶瓷色料粉体制成彩色墨水，通过打印机将其直接打卬到坯体、釉面或其他载体上而呈色的装饰方法，成型体的形状和尺寸由计算机控制⑶。喷墨打印法与现有的装饰手段相比貝有如下优点⑷：(1)能够实现个性化设计与制造，既节省时间，又提高效率；(2)几何形状由计算机软件控制，可制作各

4、种复杂图案；(3)有可能突破现有的装饰手段中一些人为因素的制约，进一步提高陶瓷装饰效果；(4)有利于实现多种图案小批量的陶瓷制品牛产，特别适合于设计复杂图案；(5)可用于块体材料装饰，更适合于薄膜材料装饰。陶瓷喷墨打印关键技术Z—为陶瓷墨水(Ceramicink)的制备。所谓陶瓷墨水就是含冇某种特殊陶瓷粉休的悬浊液或乳浊液，通常包括陶瓷粉体、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其他辅料⑸。陶瓷喷衆打卬技术作为一种数字化技术，在研究和应用领域也主要集中在装饰方面。在陶瓷产业结构调整的关键时期［6］,陶瓷喷

5、墨打印技术应该可以作为撬起产业朝“资源化、低碳化、数字化、个性化、功能化、智能化”发展的支点。2陶瓷黑水的技术特点喷墨打印技术在陶瓷上的应用关键在于陶瓷墨水的制备。所谓陶瓷墨水就是含有某种陶瓷釉料成份、陶瓷色料或陶瓷着色剂的墨•水。陶瓷墨水的组成和性能与打卬机的工作原理和墨水用途冇关，它通常由无机非金属颜料(色料、釉料)、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其它辅料构成⑺。无机非金属颜料是墨水的核心物质，要求颗粒度小于Ium,颗粒尺寸分布窄，颗粒之间不能团聚，有良好的稳定性，受溶剂等其它物质的影响小。溶

6、剂是把无机非金属颜料从打卬机输送到受体上的载体，同时要控制好干燥时间、墨水黏度、表面张力等不随温度变化而改变［8］。溶剂一般采用水溶性有机溶剂，如醇、多元醇、多元醇讎和多糖等；分散剂是帮助无机非金属颜料均匀地分布在溶剂中，并保证在喷印前粉料不发生团聚。它的主要成份是一些水溶性和油溶性高分子类、苯甲酸及其衍生物、聚内烯酸及其共聚物等；结合剂是保障打印的陶瓷坯体或色料貝有一定的强度，便于生产操作，同时可调节黑水的流动性能，通常树脂能起到结合剂和分散剂的双重作川［9］。表面活性剂是控制墨水的表面张力在适合的

7、范围内；英它辅助材料主要冇墨水pH值调节剂、催干剂、防腐剂等。陶瓷墨水的性能要求除普通墨水的颗粒度、黏度、表面张力、电导率、pH值外，根据陶瓷应用特点还要求一些特殊性能［10］o如：1）要求陶瓷粉料（色剂）在溶剂中能保持良好的化学和物理稳定性。经长时间存放，不会发生化学反应和颗粒团聚沉淀。2）要求在打印过程屮，陶瓷色料颗粒能在短时间内以最有效的堆积结构排列，附着牢固，获得较人密度的打印层，以便燉烧后具有较高的烧结密度。3）要求打印的色剂具有高温烧成后稳定和良好的呈色性能以及与坯釉的匹配性能［ll］o由

8、于目前采用按需喷墨工艺，所以対电导率要求不高。但如果采用连续喷墨工艺，対电导率就会耍求较高。当然墨水与喷头材料的适应性、喷头材料和孔径及压电特征等决定了陶瓷墨水的技术特征。3提高陶瓷墨水稳定性的途径3.1降低色料颗粒的沉降速率首先，要求色料的粒度较小，并需经过良好的分散，而不是团聚在一起，所以分散设备、分散方法、分散介质、分散时间等因索很重要。色料颗粒越小，布朗运动越强，颗粒会克服重力影响而不下沉。其次，可尝试降低分散相与分散介质的密度差，可通过调整色料