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陶瓷墨水的主要控制指标以及国内外墨水性能的比较
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  【摘要】本文主要介绍了陶瓷墨水国产化的现状,墨水主要控制的项目,国内外陶瓷墨水性能的比较,以及有待解决的问题。实践证明:博今科技生产的国产墨水能够达到喷墨打印机的正常使用要求。墨水发色较好,且与喷头匹配效果良好。

  关键词:陶瓷墨水;现状;性能比较;问题
  
  1 前 言
  
   陶瓷喷墨装饰技术是在传统的喷墨打印技术上发展起来的一种新型瓷砖图案印刷技术,是数码技术、压电驱动技术和传统陶瓷行业结合的产物。瓷砖喷墨装饰技术在西班牙和意大利等传统的瓷砖生产已经有近十年的历史,目前已经获得陶瓷行业的广泛认同和接受,正朝着日益普及化的方向发展。国内瓷砖行业大约在数年前开始引入该项技术,短短几年间得到了快速的发展,大批的设备供应商成长起来,并迅速打开市场。陶瓷厂商也得以为终端消费者提供更好的瓷砖产品,行业出现了技术升级的新契机。
   瓷砖喷墨打印技术有六个要素,一是打印机;二是墨水;三是设计;四是瓷砖;五是釉料;六是人才。打印设备方面,通过引进、消化、吸收和革新,国内设备已经完全达到理想的使用效果,也得到了用户的接受,与进口设备相比有价廉物美的优势。图案设计方面,由于有较好的基础,国内也有许多设计公司的图案得到用户的选用,但也有很大的提升空间。惟独墨水这一要素,是陶瓷喷墨装饰技术完全国产化,从而降低使用成本,使喷墨装饰技术在建筑陶瓷行业得以普及化的关键和难点所在。后三个要素在国内陶瓷行业有比较好的基础,但需要根据喷墨打印的工艺特点进行调整和提升。
  
  2 陶瓷墨水国产化的现状
  
   广义上的陶瓷墨水目前有两类,一类是用于特种功能材料块体或薄膜的成形或制备,将超微功能粉体颗粒分散在载液中形成液体分散体系。此类墨水在国内的许多材料科研机构已经有了较多的研究。另外一类墨水就是瓷砖装饰呈色用的陶瓷墨水,是陶瓷色剂分散在载液中得到的一种分散体系。由资料可知,目前国内有博今科技、大鸿制釉、道氏制釉、金鹰色料等企业和部分专业科研机构、高校的科研人员在进行陶瓷墨水的开发。目前国产墨水仍然处于开发和推广期,国内市场上用的陶瓷墨水,完全来自于国外的几家传统的陶瓷墨水供应商。
   国产陶瓷墨水要得到市场的认可接受,除了配套的技术服务、图案设计等重要因素外,墨水性能的良好把控,以及打印机的良好匹配也是必不可少的。
  
  3 陶瓷墨水的主要控制项目
  
  3.1 粘度
   适当的粘度可确保墨水在墨路内循环流动顺畅,有利于墨水从喷口的喷出和墨滴的均匀形成。
  3.2 颗粒度及颗粒分布
   由于喷头孔径和墨路系统的制约,墨水中的色剂颗粒必须足够细小,以保证喷墨的顺畅。为了避免存放和使用过程中的颗粒沉淀的出现,也要求色剂的颗粒细小。墨水中颗粒的粒度分布区域要尽可能窄,以避免色剂过细带来的呈色减弱的现象。
  3.3 表面张力
   适当的表面张力可以保证墨滴的均匀形成和不粘喷头,有助于喷墨的长期稳定;墨水的表面张力过大,容易出现墨滴拖尾的现象;表面张力过小,墨滴容易扩散,会使图案的清晰度和层次感降低。
  3.4 呈色
   所选用的色剂必须确保在超细颗粒的状态下具有良好的发色能力,要求选用的色剂在制备过程中反应完全,呈色晶体发育良好。
  3.5 其它方面
   与打印机墨路系统的相容性方面,要求墨水对喷头和墨路系统不会产生破坏性的损伤或形变,以及在不同工作温度下的挥发速度、触变性等适合。
  
  4 国产墨水和进口墨水的主要指标对比
  
  4.1 粘度
   测试了不同温度条件下,国产墨水与进口墨水的粘度值,分别见表1、表2。
   由表1、表2可知,当温度为40℃时,其进口墨水的粘度值比30℃条件下的粘度值要大,但博今陶瓷墨水的粘度值在30℃时反而要更大。可知,国外陶瓷墨水在40℃条件下,墨水性能更好,而博今在30℃条件下,更有助于喷墨。总体可知,陶瓷墨水的粘度范围为10~30 mPa?s。
  4.2 颗粒度和颗粒分布
   国产墨水和两种进口墨水的颗粒分布对比情况分别见图1、图2、图3、图4。
   由图1~图4可知,在相同条件下,不同颜色墨水的颗粒分布情况不同。博今粉色墨水比国外粉色墨水的平均颗粒度要大,尺寸分布范围要窄。博今和国外的黄色、棕色墨水的颗粒度分布趋势略同,但棕色颗粒尺寸的分布范围比黄色范围要窄。颗粒越细,分布越窄,则墨水的性能越好。总体可知,国内外陶瓷墨水的颗粒尺寸均小于1μm,主要颗粒尺寸分布在0.1~0.5μm范围内。
  4.3 动态表面张力
   采用最大气泡压力法测量不同颜色墨水的动态表面张力,见图5~图8。
   由图5~图8可知,不同颜色的国内外陶瓷墨水随着最大气泡压力法进行的时间越长,其表面张力呈减小趋势。当测试时间达到1.0s后,博今的黄色、粉色、蓝色、棕色墨水与进口墨水1的表面张力基本接近,为27.5mN/m左右。进口墨水2的表面张力除黄色外,都略大于30mN/m。可知,博今制备的墨水的表面张力比较适宜生产。
  
  5 陶瓷墨水国产化有待解决的问题
  
   国产墨水和进口墨水在粘度、表面张力等方面的性能都比较接近,在现有的陶瓷喷墨打印机上实施打印是完全可行的。但仍然还存在配套设计、色料细度等问题需要解决。
   (1) 配套设计。目前国内陶瓷图案设计水平已有很大提高,但和先进国家差距仍较大。
   (2) 高精色料。喷墨墨水对色剂的要求较高,要求在超微细的颗粒状态下能够实现良好的发色,对色料品质提出了新的要求。
  
  6 结 语
  
   博今科技的陶瓷墨水在赛尔、北极星喷头的陶瓷喷墨打印机上已经连续运转了半年多。实践证明,博今科技生产的国产墨水能够达到喷墨打印机的正常使用要求。墨水发色较好,且与喷头的匹配良好。此外,博今的陶瓷墨水还在配备精工、柯尼卡喷头的打印机上进行过短期的试验,效果较佳。因此,博今科技开发的国产墨水在现有的陶瓷喷墨打印机上是完全可行的。

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