專利名稱：搪瓷以及載劑的制作方法
搪瓷以及載劑受讓人藍(lán)寶迪有限公司-阿比扎特(VA) 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于陶瓷顏料的載劑、陶瓷墨以及用所述陶瓷墨裝飾生坯或燒制陶瓷 體的方法。本發(fā)明的陶瓷墨主要由分散在載劑中的陶瓷顏料組成，所述載劑基于水和二醇， 并含有脲。
背景技術(shù)：
用于陶瓷顏料的載劑(陶瓷介質(zhì))是在陶瓷墨制備中用于分散陶瓷顏料，調(diào)節(jié)其 粘度、流動性質(zhì)和粘合-內(nèi)聚(binding-cohesive)行為的液體。大部分傳統(tǒng)的陶瓷制品(例如墻面磚和地面磚)是由賦予物體外形和機(jī)械性質(zhì)的 陶瓷體制成的；所述陶瓷體通常具有一定的孔隙率，并且美感較差。所述陶瓷體(定義為“生坯陶瓷體”，或者若事先進(jìn)行過燒制，則定義為“燒制陶瓷 體”)通常涂覆了陶瓷層，稱為陶瓷釉；陶瓷釉通過燒制完全燒結(jié)，由此獲得合適的表面美 感，同時成為防液體滲漏的屏障；事實(shí)上，在燒制后，陶瓷釉的孔隙率通常為零，并且通常耐 磨，能耐受化學(xué)試劑如酸、堿、染料的侵蝕。陶瓷材料的美觀修飾可通過裝飾相來完成，也就是施加可燒結(jié)的不同色彩的陶瓷 材料(陶瓷顏料)，這些陶瓷材料依據(jù)精確的圖畫施加(裝飾(d6cor))。裝飾可以施加在之前已經(jīng)設(shè)置了釉的生坯或燒制陶瓷體上，或者施加在所謂的第 三燒制裝飾物中(在釉上燒制后)。本發(fā)明的陶瓷載劑適用于裝飾之前已經(jīng)施加了釉的生坯或燒制陶瓷體。用于裝飾生坯或燒制陶瓷基材的主要印刷技術(shù)是平版絲網(wǎng)印刷、輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷和 用硅酮輥裝飾(后者包括通過激光螺旋輥印刷，或“轉(zhuǎn)輪凹版印刷”，以及通過浮雕螺旋輥 印刷，或“硅酮壓花印刷”)；用硅酮輥進(jìn)行的裝飾也稱為轉(zhuǎn)輪凹版印刷。所有這些裝飾技術(shù)需要一系列重疊的印刷，對于構(gòu)成圖畫的每種顏色都要印刷一 次。依據(jù)施加技術(shù)(刷涂、刮涂、絲網(wǎng)印刷、轉(zhuǎn)輪凹版印刷……)，并根據(jù)陶瓷墨和載劑 要施加的陶瓷體的類型(生坯陶瓷、燒制陶瓷、燒結(jié)釉、玻璃、紙……)，配制陶瓷墨和載劑。在通過絲網(wǎng)印刷或轉(zhuǎn)輪凹版印刷裝飾生坯或燒制陶瓷體所用的陶瓷墨的制備中， 通常使用基于水和二醇的混合物并常含有流變改性劑、粘結(jié)劑和增塑劑等添加劑的載劑。對終端用戶而言，重要的是載劑要穩(wěn)定，能提供穩(wěn)定的陶瓷墨和清晰的裝飾效果?；谒投嫉妮d劑確實(shí)符合這些要求，但是也存在一些缺點(diǎn)。特別是，最常使用的一些二醇如乙二醇和二甘醇被認(rèn)為是有害物質(zhì)。而且，二醇是來自礦物油的工業(yè)產(chǎn)品，眾所周知，世界上的油供應(yīng)有限，二醇的價格出現(xiàn)大幅波動，最近幾年總體上強(qiáng)勁上升。因此，在對陶瓷墨的穩(wěn)定性及其性能不造成負(fù)面影響的前提下，減少陶瓷載劑中 二醇的量是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種基于水和二醇的陶瓷載劑，該載劑包含最多40重量％的脲，該 載劑提供的油墨所實(shí)現(xiàn)的裝飾效果與使用類似載劑但是脲被相同重量百分含量的二醇代 替所獲得的油墨的裝飾效果相當(dāng)或者更加清晰；而且，包含本發(fā)明陶瓷載劑的陶瓷墨的干 燥時間對于上述裝飾技術(shù)來說是足夠的。脲是一種低成本無害工業(yè)產(chǎn)品，該產(chǎn)品大量用在農(nóng)業(yè)甚至個人護(hù)理產(chǎn)品中，例如 肥皂、潔齒劑和洗滌劑。已經(jīng)知道脲是一種保水劑，用在例如織物印刷領(lǐng)域中；還需說明的是，脲可用作水 性噴墨印刷油墨的保濕劑。在陶瓷領(lǐng)域中，US 2，617，740和US 2，748，093描述了一種固體非水性組合物，該 組合物包含較少百分含量的脲，可用于在遠(yuǎn)高于室溫的溫度下進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。同樣在陶瓷領(lǐng)域中，BR PI0503487揭示了一種粉末狀組合物，該組合物基本由一 些熔劑、粘合劑、增稠劑和光滑劑組成，其被描述為基于非離子表面活性劑、消泡劑、防腐劑 和脲的化學(xué)配混物；該文獻(xiàn)中沒有描述脲的用量，以及脲的使用所帶來的益處。就本申請人所知，在文獻(xiàn)中還從來沒有描述脲作為一種能有效代替基于水和二醇 的陶瓷載劑中很大一部分二醇的物質(zhì)。發(fā)明詳述因此，本發(fā)明的一個基本目的是一種用于陶瓷顏料的載劑，該載劑包含a. 5重量％ -50重量％、優(yōu)選10重量％ -40重量％的脲；b. 20重量％ -50重量％、優(yōu)選30重量％ -50重量％的水；c. 0-60重量％、優(yōu)選10重量％ -40重量％的一種或多種二醇。本發(fā)明的另一個目的是可用于通過絲網(wǎng)印刷裝飾生坯或燒制陶瓷體的陶瓷墨，該 陶瓷墨由30-70重量份的陶瓷顏料和70-30重量份的陶瓷載劑組成，所述陶瓷載劑包含a. 5重量％ -50重量％、優(yōu)選10重量％ -40重量％的脲；b. 20重量％ -50重量％、優(yōu)選30重量％ -50重量％的水；c. 0-60重量％、優(yōu)選10重量％ -40重量％的一種或多種二醇。依據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種裝飾生坯或燒制陶瓷體的方法，該方法包括以下 步驟i.制備一種陶瓷墨，該陶瓷墨由30重量％-70重量％的陶瓷顏料和70重量％-30 重量％的陶瓷載劑組成，所述陶瓷載劑包含a. 5重量％ -50重量％、優(yōu)選10重量％ -40重量％的脲；b. 20重量％ -50重量％、優(yōu)選30重量％ -50重量％的水；c. 0-60重量％、優(yōu)選10重量％ -40重量％的一種或多種二醇；ii.在生坯或燒制陶瓷體上鋪展釉；iii.使用一種或多種依據(jù)步驟i制備的陶瓷墨，通過平版絲網(wǎng)印刷或輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷或輪轉(zhuǎn)凹版印刷進(jìn)行裝飾；iv.將得到的基材在900_1250°C之間的溫度燒制15-240分鐘。通過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)確定，使用含有脲的陶瓷載劑還可以減少陶瓷體燒制過程中釋放的 氮氧化物(NOx)(眾所周知，氮氧化物是燃燒過程的主要污染物之一)。該現(xiàn)象是本發(fā)明的另一顯著優(yōu)點(diǎn)。NOx減少的原因可能是在高于300°C的溫度，脲與水蒸氣反應(yīng)生成氨氣和CO2,而氨 氣在大氣氧存在下可以將氮氧化物轉(zhuǎn)化為隊(duì)和水。本發(fā)明載劑中的二醇是在常溫常壓條件下為液體的水溶性二醇。它們優(yōu)先選自單丙二醇(MPG)、雙丙甘醇(DPG)、單乙二醇(MEG)、二甘醇(DEG)、丙 三醇和分子量低于500道爾頓的聚乙二醇(PEG)。本發(fā)明的載劑是均勻的流體，通過哈克(Haake)流變儀在0. 1-1, 000秒―1之間測 定的粘度為30-1000毫帕·秒。根據(jù)為裝飾所選擇的印刷技術(shù)的類型選擇載劑的粘度。在制備用于輪轉(zhuǎn)凹版印刷的陶瓷墨時，使用具有牛頓型或輕微假塑性行為的低粘 度(30-100毫帕 秒)載劑；在制備用于平版或輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷的陶瓷墨時，使用假塑性行為 更強(qiáng)的高粘度(100-1，000毫帕·秒)載劑?？梢愿鶕?jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式向陶瓷載劑中加入流變改性劑，以此控制粘 度和假塑性。本發(fā)明的陶瓷載劑通常包含0. 10重量％ -10重量％的流變改性劑；優(yōu)選的流變改 性劑是改性的天然聚合物，例如羥乙基纖維素和羥丙基瓜爾膠(hydroxypropyl guar)，以 及合成聚合物，例如聚丙烯酸類增稠劑。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，還可以使用具有不同增稠性質(zhì)和不同流變學(xué)行為的流變改性劑 的混合物。本發(fā)明載劑的制備可依常規(guī)技術(shù)進(jìn)行，也就是制備二醇/水混合物，在攪拌下逐 漸加入脲和流變改性劑，根據(jù)需要加入堿來產(chǎn)生粘度，然后加入常用于制備陶瓷顏料載劑 的添加劑來完成制備；本發(fā)明的載劑實(shí)際上可含有最多10重量％的一種或多種常用的添 加劑，例如防腐劑、殺生物劑、消泡劑、分散劑、粘合劑、均化劑等。依據(jù)一個特別有利的方面，載劑的制備可以在室溫下進(jìn)行。而且，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)進(jìn)行的裝飾可有利地在室溫下進(jìn)行?？捎糜诒景l(fā)明的陶瓷墨的陶瓷顏料是固體可燒結(jié)材料，也就是說它們在燒制過程 中在陶瓷中轉(zhuǎn)變；這些材料是氧化物、顏料、玻璃料、玻璃和其它陶瓷材料；它們是尺寸為 0. 5-100微米的固體顆粒形式。通常，它們包括鐵、鈦、鉻、鋅、鎂、鋁、鈷和鎘的氧化物，以及鋯和鐠的硅酸鹽。通過哈克流變儀在0. 1-200秒―1之間測量的陶瓷墨的平均粘度在50-2，000毫 帕·秒之間。實(shí)施例本文所報告的所有粘度都是用轉(zhuǎn)動流變儀測量的；通過在指定間隔之間，在“受控 剪切速率”下的流動曲線進(jìn)行粘度測量。實(shí)施例1
載劑制備制備12種用于陶瓷顏料的載劑(載劑A1-A4，B1-B4, C1-C4)。帶相同字母的載劑(例如實(shí)施例A1-A4)是類似的載劑，其中二醇被脲代替的部分 依次增多。通過以下步驟制備載劑首先制備水/ 二醇/脲和添加劑的混合物，并且在規(guī)定 時，將增稠劑分散到該混合物中，通過加入堿產(chǎn)生粘度。載劑的基本組成如表1所示，該表給出了組分及其含量(重量％ )表 權(quán)利要求
1.一種陶瓷墨，所述陶瓷墨由30重量％ -70重量％的陶瓷顏料和70重量％ -30重量％ 的陶瓷載劑組成，所述陶瓷載劑包含a.5重量％-50重量％的脲；b.20重量％ -50重量％的水；c.0-60重量％的一種或多種二醇。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷墨，其特征在于，所述載劑包含a.10重量％ -40重量％的脲b.30重量％ -50重量％的水c.10重量％ -40重量％的一種或多種二醇。
3.如權(quán)利要求2所述的陶瓷墨，其特征在于，所述載劑包含最多10重量％的一種或多 種選自下組的添加劑防腐劑、殺生物劑、消泡劑、分散劑、粘合劑和均化劑。
4.如權(quán)利要求3所述的陶瓷墨，其特征在于，所述載劑由以下組分組成a.10重量％ -40重量％的脲b.30重量％ -50重量％的水c.10重量％ -40重量％的一種或多種二醇；d.0-10重量％的一種或多種選自下組的添加劑防腐劑、殺生物劑、消泡劑、分散劑、 粘合劑和均化劑。
5.如權(quán)利要求3所述的陶瓷墨，其特征在于，所述載劑包含0.1重量％-10重量％的一 種或多種流變改性劑。
6.如權(quán)利要求5所述的陶瓷墨，其特征在于，所述載劑由以下組分組成a.10重量％ -40重量％的脲b.30重量％ -50重量％的水c.10重量％ -40重量％的一種或多種二醇；d.0-10重量％的一種或多種選自下組的添加劑防腐劑、殺生物劑、消泡劑、分散劑、 粘合劑和均化劑；e.0. 1重量％ -10重量％的一種或多種流變改性劑。
7.一種裝飾生坯或燒制陶瓷體的方法，該方法包括以下步驟 i.制備如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的陶瓷墨； .在所述生坯或燒制陶瓷體表面上鋪展釉；iii.使用一種或多種依據(jù)步驟i制備的陶瓷墨，通過平版絲網(wǎng)印刷或輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷或 輪轉(zhuǎn)凹版印刷進(jìn)行裝飾；iv.將得到的基材在900-1250°C之間的溫度燒制15-240分鐘。
8.一種用于陶瓷顏料的載劑，所述載劑包含a.5重量％-50重量％的脲；b.20重量％ -50重量％的水；c.0-60重量％的一種或多種二醇。
9.如權(quán)利要求8所述的用于陶瓷顏料的載劑，其特征在于，所述載劑包含a.10重量％-40重量％的脲；b.30重量％ -50重量％的水；C. 10重量％ -40重量％的一種或多種二醇。
10.如權(quán)利要求9所述的用于陶瓷顏料的載劑，其特征在于，所述載劑包含最多10重 量％的一種或多種選自下組的添加劑防腐劑、殺生物劑、消泡劑、分散劑、粘合劑和均化 劑。
11.如權(quán)利要求10所述的用于陶瓷顏料的載劑，其特征在于，所述載劑由以下組分組成a.10重量％-40重量％的脲；b.30重量％ -50重量％的水；c.10重量％ -40重量％的一種或多種二醇；d.0-10重量％的一種或多種選自下組的添加劑防腐劑、殺生物劑、消泡劑、分散劑、 粘合劑和均化劑。
12.如權(quán)利要求10所述的用于陶瓷顏料的載劑，其特征在于，所述載劑包含0.1重 量％ -10重量％的一種或多種流變改性劑。
13.如權(quán)利要求11所述的用于陶瓷顏料的載劑，其特征在于，所述載劑由以下組分組成a.10重量％-40重量％的脲；b.30重量％ -50重量％的水；c.10重量％ -40重量％的一種或多種二醇；d.0-10重量％的一種或多種選自下組的添加劑防腐劑、殺生物劑、消泡劑、分散劑、 粘合劑和均化劑；e.0. 1重量％ -10重量％的一種或多種流變改性劑。
14.如權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的用于陶瓷顏料的載劑，其特征在于，所述載劑從 01.1-1，000秒―1的哈克粘度為30-1，000毫帕·秒。
15.如權(quán)利要求14所述的用于陶瓷顏料的載劑，其特征在于，所述流變改性劑是羥乙 基纖維素、羥丙基瓜爾膠或聚丙烯酸類增稠劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種陶瓷墨，該陶瓷墨包含分散在載劑中的陶瓷顏料，所述載劑基于水和二醇，并含有脲；本發(fā)明還提供使用所述陶瓷墨裝飾生坯或燒制陶瓷體的方法。
文檔編號C03C8/16GK102056857SQ200980122234
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者A·納帕, 巴希 G·利, P·普拉莫泊里尼, S·克雷斯皮 申請人:藍(lán)寶迪有限公司