國產陶瓷墨水以及進口陶瓷墨水的比較以及表面張力的影響

1 前 言

　　陶瓷噴墨裝飾技術是在傳統的噴墨打印技術上發展起來的一種新型瓷磚圖案印刷技術，是數碼技術、壓電驅動技術和傳統陶瓷行業結合的產物。瓷磚噴墨裝飾技術在西班牙和意大利等傳統的瓷磚生產已經有近十年的歷史，目前已經獲得陶瓷行業的廣泛認同和接受，正朝著日益普及化的方向發展。國內瓷磚行業大約在數年前開始引入該項技術，短短幾年間得到了快速的發展，大批的設備供應商成長起來，并迅速打開市場。陶瓷廠商也得以為終端消費者提供更好的瓷磚產品，行業出現了技術升級的新契機。

　　瓷磚噴墨打印技術有六個要素，一是打印機;二是墨水;三是設計;四是瓷磚;五是釉料;六是人才。打印設備方面，通過引進、消化、吸收和革新，國內設備已經完全達到理想的使用效果，也得到了用戶的接受，與進口設備相比有價廉物美的優勢。圖案設計方面，由于有較好的基礎，國內也有許多設計公司的圖案得到用戶的選用，但也有很大的提升空間。惟獨墨水這一要素，是陶瓷噴墨裝飾技術完全國產化，從而降低使用成本，使噴墨裝飾技術在建筑陶瓷行業得以普及化的關鍵和難點所在。后三個要素在國內陶瓷行業有比較好的基礎，但需要根據噴墨打印的工藝特點進行調整和提升。

2 陶瓷墨水國產化的現狀

　　廣義上的陶瓷墨水目前有兩類，一類是用于特種功能材料塊體或薄膜的成形或制備，將超微功能粉體顆粒分散在載液中形成液體分散體系。此類墨水在國內的許多材料科研機構已經有了較多的研究。另外一類墨水就是瓷磚裝飾呈色用的陶瓷墨水，是陶瓷色劑分散在載液中得到的一種分散體系。由資料可知，目前國內有博今科技、大鴻制釉、道氏制釉、金鷹色料等企業和部分專業科研機構、高校的科研人員在進行陶瓷墨水的開發。目前國產墨水仍然處于開發和推廣期，國內市場上用的陶瓷墨水，完全來自于國外的幾家傳統的陶瓷墨水供應商。

　　國產陶瓷墨水要得到市場的認可接受，除了配套的技術服務、圖案設計等重要因素外，墨水性能的良好把控，以及打印機的良好匹配也是必不可少的。

3 陶瓷墨水的主要控制指標

　　3.1 粘度

　　適當的粘度可確保墨水在墨路內循環流動順暢，有利于墨水從噴口的噴出和墨滴的均勻形成。

　　3.2 顆粒度及顆粒分布

　　由于噴頭孔徑和墨路系統的制約，墨水中的色劑顆粒必須足夠細小，以保證噴墨的順暢。為了避免存放和使用過程中的顆粒沉淀的出現，也要求色劑的顆粒細小。墨水中顆粒的粒度分布區域要盡可能窄，以避免色劑過細帶來的呈色減弱的現象。

　　3.3 表面張力

　　適當的表面張力可以保證墨滴的均勻形成和不粘噴頭，有助于噴墨的長期穩定;墨水的表面張力過大，容易出現墨滴拖尾的現象;表面張力過小，墨滴容易擴散，會使圖案的清晰度和層次感降低。

SITA動態表面張力儀

　　3.4 呈色

　　所選用的色劑必須確保在超細顆粒的狀態下具有良好的發色能力，要求選用的色劑在制備過程中反應完全，呈色晶體發育良好。

　　3.5 其它方面

　　與打印機墨路系統的相容性方面，要求墨水對噴頭和墨路系統不會產生破壞性的損傷或形變，以及在不同工作溫度下的揮發速度、觸變性等適合。

4 國產墨水和進口墨水的主要指標對比

　　4.1 粘度

　　測試了不同溫度條件下，國產墨水與進口墨水的粘度值，分別見表1、表2。

　　由表1、表2可知，當溫度為40℃時，其進口墨水的粘度值比30℃條件下的粘度值要大，但博今陶瓷墨水的粘度值在30℃時反而要更大。可知，國外陶瓷墨水在40℃條件下，墨水性能更好，而博今在30℃條件下，更有助于噴墨。總體可知，陶瓷墨水的粘度范圍為10～30 mPa?s。

　　4.2 顆粒度和顆粒分布

　　國產墨水和兩種進口墨水的顆粒分布對比情況分別見圖1、圖2、圖3、圖4。

　　由圖1~圖4可知，在相同條件下，不同顏色墨水的顆粒分布情況不同。博今粉色墨水比國外粉色墨水的平均顆粒度要大，尺寸分布范圍要窄。博今和國外的黃色、棕色墨水的顆粒度分布趨勢略同，但棕色顆粒尺寸的分布范圍比黃色范圍要窄。顆粒越細，分布越窄，則墨水的性能越好。總體可知，國內外陶瓷墨水的顆粒尺寸均小于1μm，主要顆粒尺寸分布在0.1～0.5μm范圍內。

　　4.3 動態表面張力

　　采用最大氣泡壓力法測量不同顏色墨水的動態表面張力，見圖5~圖8。

　　由圖5~圖8可知，不同顏色的國內外陶瓷墨水隨著最大氣泡壓力法進行的時間越長，其表面張力呈減小趨勢。當測試時間達到1.0s后，博今的黃色、粉色、藍色、棕色墨水與進口墨水1的表面張力基本接近，為27.5mN/m左右。進口墨水2的表面張力除黃色外，都略大于30mN/m。可知，博今制備的墨水的表面張力比較適宜生產。

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5 陶瓷墨水國產化有待解決的問題

　　國產墨水和進口墨水在粘度、表面張力等方面的性能都比較接近，在現有的陶瓷噴墨打印機上實施打印是完全可行的。但仍然還存在配套設計、色料細度等問題需要解決。

　　(1) 配套設計。目前國內陶瓷圖案設計水平已有很大提高，但和先進國家差距仍較大。

　　(2) 高精色料。噴墨墨水對色劑的要求較高，要求在超微細的顆粒狀態下能夠實現良好的發色，對色料品質提出了新的要求。

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