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傳統(tǒng)的陶瓷裝飾有絲網(wǎng)印刷,貼紙法,和滾筒印刷。但這幾種傳統(tǒng)裝飾都有著缺點(diǎn)。絲網(wǎng)印刷:直接印刷法會使胚體開裂的幾率增大。并且不能印刷到產(chǎn)品的邊緣,另外絲網(wǎng)磨損常常造成生產(chǎn)線的停頓和廢品出現(xiàn);前套花紋沒有干,急著印下套接著圖案模糊且相互重疊。貼紙法:要儲備大量較貴的畫紙常常占用大量的資金,并在日常保管過程中需要人力和場地。滾筒印刷:目前國內(nèi)較先進(jìn)的陶瓷裝飾技術(shù),膠輥網(wǎng)板對位準(zhǔn)確,花紋極清晰細(xì)膩,網(wǎng)點(diǎn)致密度可高達(dá)220目以上,用在瓷磚生產(chǎn)中,產(chǎn)品印刷精美,色彩鮮艷,其自然的紋理效果逼真。激光技術(shù)使并且印出的釉面具有立體結(jié)構(gòu)層次。用噴墨打印是將待成形的陶瓷粉料制成陶瓷墨水,通過打印機(jī)將這種陶瓷墨水直接打印到載體上成形,成形體的形狀及幾何尺寸由計(jì)算機(jī)控制,該技術(shù)仍處于研發(fā)階段。
所謂陶瓷墨水就是含有某種陶瓷釉料成分、陶瓷色料或陶瓷著色劑的墨水。陶瓷墨水的組成和性能與打印機(jī)的工作原理和墨水用途有關(guān)。陶瓷墨水通常由無機(jī)非金屬顏料(色料、釉料)、溶劑、分散劑、結(jié)合劑、表面活性劑及其它輔料構(gòu)成。無機(jī)非金屬顏料(色料、釉料)是墨水的核心物質(zhì),要求其顆粒小于1微米,顆粒尺寸分布要窄,顆粒之間不能有強(qiáng)團(tuán)聚,具有良好的穩(wěn)定性,受溶劑等其它物質(zhì)的影響小。溶劑是把無機(jī)非金屬顏料(色料、釉料)從打印機(jī)輸送到受體上的載體,同時(shí)又控制著干燥時(shí)間,使墨水粘度、表面張力等不易隨溫度變化而改變,溶劑一般采用水溶性有機(jī)溶劑。分散劑是幫助無機(jī)非金屬顏料(色料、釉料)均勻地分布在溶劑中,并保證在噴印前粉料不發(fā)生團(tuán)聚。分散劑主要是一些水溶性和油溶性高分子類、苯甲酸及其衍生物、聚丙烯酸及其共聚物等。結(jié)合劑是保障打印的陶瓷胚體或色料具有一定的強(qiáng)度,便于生產(chǎn)操作,同時(shí)可調(diào)節(jié)墨水的流動(dòng)性能,通常樹脂能起到結(jié)合劑和分散劑的雙重作用。表面活性劑是控制墨水的表面張力在適合的范圍內(nèi)。其它輔助材料主要有墨水pH值調(diào)節(jié)劑、催干劑、防腐劑等。
國外陶瓷墨水的研究起始較早,2000年世界第一臺工業(yè)使用的陶瓷裝飾噴墨打印機(jī)問世,打印機(jī)是由美國FERRO公司開發(fā)的Kerajet系統(tǒng),墨水是由FERRO公司與賽爾公司聯(lián)合研制的陶瓷墨水。國內(nèi)陶瓷墨水的研究始于2000年,近年來形成了天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)、南昌航空工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)、大連理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)、陜西科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)和華南理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì),發(fā)表了研究論文32篇。企業(yè)研究方面出現(xiàn)了廣東佛陶集團(tuán)股份有限公司、道氏制釉、華山制釉、鷹牌陶瓷等公司,也形成了3個(gè)發(fā)明專利成績。盡管如此,陶瓷墨水在國內(nèi)仍處于研究階段,離真正產(chǎn)業(yè)化還有一定的距離,不過,在2011年廣州陶瓷工業(yè)展覽會上已看到中國自己的陶瓷墨水。
綜觀國內(nèi)外情況,陶瓷墨水目前主要集中在個(gè)性化裝飾領(lǐng)域,對于建筑陶瓷功能化、智能化的應(yīng)用研究尚不多見。陶瓷墨水的制造方法仍集中于:分散法、溶膠凝膠法和反相乳相法,而以上三種加工方法中,溶膠法由于制造工藝方法原料昂貴、溶膠不穩(wěn)定而受到限制,反相乳相法由于制得的墨水固含量低,也有待解決許多技術(shù)問題,分散法卻由于顆粒度較大,需要解決墨水的穩(wěn)定性問題。陶瓷墨水的保質(zhì)期只有2到3個(gè)月,容易造成沉淀。如何保證墨水的固含量和穩(wěn)定性及成本問題是今后研究的重點(diǎn)。色系仍以CMKY為主的四色系和加上透明、乳白的六色系。紅色主要是鈰鐠紅、鉻鋁紅、錳鋁紅、鈷鎂紅、鐵鋯紅等,青色主要是鈷鎳鋁,黃色主要為釩鋯黃、鉻鈦黃等,黑色主要為鈷鎳鐵黑,白色和透明等11種。而整個(gè)陶瓷墨水可分為水性溶劑、高分子助劑、著色劑和釉料四部分。
BaTiO3陶瓷墨水的制備
實(shí)驗(yàn)用BaTiO3粉體中Ba與Ti的原子比為1.014,平均粒徑為0.5~1.5微米,比表面積為(BET)2.82m2/g。靜電位阻型分散劑PAA由丙烯酸單體加引發(fā)劑聚合而成,平均分子量為3000.PAA分散劑的分散效果與pH值有很大的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)中選擇pH=11.5,采用球磨法制備BaTiO3陶瓷墨水,料與球的質(zhì)量比為1:2,球磨介質(zhì)為直徑7mm的瑪瑙球,用0.5mol/L的HCl和NH4H2O調(diào)節(jié)墨水的pH值。把BaTiO3粉體不經(jīng)預(yù)磨直接與分散劑PAA一起去加入球磨幾內(nèi),加熱,球磨24小時(shí)后得到所需的BaTiO3陶瓷墨水。
作為墨水,發(fā)色效果與穩(wěn)定性是核心,也是衡量墨水好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。好的陶瓷墨水應(yīng)是噴印前粉料不團(tuán)聚,墨水固含量高,顆粒度較小,發(fā)色效果好且穩(wěn)定性高。目前,陶瓷墨水在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題有:⑴由于陶瓷墨水制備技術(shù)涉及多個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域,研發(fā)難度大,古可以商品化的陶瓷墨水品種還很少;⑵對不同種類的產(chǎn)品,需要研發(fā)相應(yīng)專用的噴墨打印機(jī)器,這使得陶瓷墨水的應(yīng)用受到一定限制;⑶生產(chǎn)成本較高。隨著噴墨打印機(jī)器和陶瓷墨水制造加工技術(shù)的日益完善和成熟,這種新技術(shù)將在陶瓷工業(yè)獲得廣泛的應(yīng)用。
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