一種陶瓷噴墨打印用色料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陶瓷噴墨打印用色料及其制備方法，包括以下步驟：A.取色料原料和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑，加水配成溶液；B.將溶液攪拌均勻后加熱，加熱溫度為150℃-500℃，保溫1-3小時；C.保溫完畢后，待反應(yīng)物自然冷卻至室溫，再加入去離子水清洗并過濾，得到固體物；D.對固體物進行干燥，再進行煅燒，制得色料成品，所述干燥溫度為100℃-150℃，煅燒溫度為900℃-1100℃。本發(fā)明制備的色料顆粒形貌偏球形且內(nèi)部為實心、顆粒粒度小、粒度分布窄、主晶相化學計量無偏差，色料磨細至亞微米后仍能保持較規(guī)則形貌，利用該色料制得的墨水穩(wěn)定性、發(fā)色等各方面性能好，實際生產(chǎn)中不會磨損和堵塞噴頭。
【專利說明】一種陶瓷噴墨打印用色料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及噴墨打印領(lǐng)域，尤其涉及的是一種陶瓷噴墨打印用色料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷裝飾用噴墨打印技術(shù)是通過計算機控制系統(tǒng)將由陶瓷色料制成的多色墨水經(jīng)噴頭打印到介質(zhì)表面，燒后呈色的裝飾方法。隨著陶瓷墨水的需求量日益增加，陶瓷墨水產(chǎn)品逐漸進入產(chǎn)業(yè)化，但市面上的產(chǎn)品在使用過程中經(jīng)常會遇到堵塞噴頭、掛墨、發(fā)色不佳等問題。歸根究底，市面上的陶瓷墨水一般采用分散法制備得到，墨水色料需要磨細至亞微米級，難以控制顆粒的粒度分布，并且研磨過程中容易引入雜質(zhì)，破壞色料原有的晶體結(jié)構(gòu)，從而極大影響墨水的發(fā)色。此外，色料顆粒在研磨過程中會形成棱角明顯的形狀，從而嚴重影響墨水的物化性能(粘度、表面張力、穩(wěn)定性等)，并且會對噴頭造成致命性的損傷。
[0003]另外，市面上的陶瓷墨水用色料是采用傳統(tǒng)的固相法在高溫下煅烷烴混合后的金屬鹽或氧化物制備的。傳統(tǒng)的色料生產(chǎn)工藝簡單，原料級次控制不嚴，原料混合不均，產(chǎn)品存在顆粒粒度分布寬、易團聚、發(fā)色和發(fā)色穩(wěn)定性差等缺陷。當色料研磨至亞微米級時，產(chǎn)品缺陷更多，因此，傳統(tǒng)方法制備的色料不是特別適用于陶瓷墨水。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，旨在解決傳統(tǒng)色料生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本高，成品色料發(fā)色和發(fā)色穩(wěn)定性差等技術(shù)問題，本發(fā)明還公開了利用該制備方法制得的色料以及這些色料所對應(yīng)墨水的制備方法。
`[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，包括以下步驟:
A.取色料原料和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑混合，加水配成溶液；
B.將溶液攪拌均勻后加熱，加熱溫度為150°C_500°C，保溫1-3小時；
C.保溫完畢后，待反應(yīng)物自然冷卻至室溫，再加入去離子水清洗并過濾，得到固體物；
D.對固體物進行干燥，再進行煅燒，制得色料成品，所述干燥溫度為100°C-150°C，煅燒溫度為 900°C -1100°C。
[0007]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述色料為一種棕色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=CrCl3.6H20 10-25%、FeCl3.6H20 10-30%、ZnSO4.7H20 10-35%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 10-35%。
[0008]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述色料為一種棕色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=Cr(NO3)3.9H20 10-30%、Fe (NO3) 3 * 9H20 10-30%、ZnSO4.7H20 10-25%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 15-35%。
[0009]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述色料為一種棕色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=Cr2(SO4)3.12H20 10-40%、Fe2 (SO4) 3 * 9H20 10-30%、ZnSO4.7H20 10-40%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 10-35%。
[0010]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述色料為一種黃色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=ZrOCl2.8H20 10-40%、Na2SiO3.9H20 10-30%、Pr6O11 10-25%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 15-45%。
[0011]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述色料為一種藍色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=CoSO4.7H20 20-40%、Al2(SO4)3.18H20 30-50%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 15-40%。
[0012]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述色料為一種藍色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=Co(NO3)2.6H20 15-30%、Al (NO3) 3.9H20 35-60%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑15-40%。
[0013]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述色料為一種藍色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=CoCl2.6H20 15-30%、AlCl3.6H20 30-50%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑20-40%。
[0014]所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其中，所述含氧酸鹽復(fù)合助熔劑包括LiN03+KN03、NaN03+KN03、LiN03+NaN03、Na2S04+K2S04、LiN03+Li2S04、K2C03+KN03、Li2C03+LiN03組合中的一種組合或者多種組合。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過利用含氧酸鹽復(fù)合助熔劑在低溫的助熔作用，并且將復(fù)合助熔劑作為O2-給體，反應(yīng)物作為O2-受體，確保反應(yīng)物徹底地分解成相應(yīng)的氧化物，得到的中間產(chǎn)物混合程度極高，有利于降低色料的合成溫度和縮短保溫時間，有利節(jié)能減排；本發(fā)明采用分步法制備陶瓷墨水用色料，首先利用濕化學法快速合成混合均勻的氧化物，然后在較低的煅燒溫度下合成符合墨水用的陶瓷色料，本發(fā)明制備色料的方法在提高色料產(chǎn)品檔次的同時也節(jié)約了生產(chǎn)成本；本發(fā)明制備的色料顆粒形貌偏球形且內(nèi)部為實心、顆粒粒度小、粒度分布窄、主晶相化學計量無偏差，色料磨細至亞微米后仍能保持較規(guī)則形貌，利用該色料制得的墨水穩(wěn)定性、發(fā)色等各方面性能好，實際生產(chǎn)中不會磨損和堵塞嗔頭。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0017]實施例1
制備色料:取 CrCl3.6H20 10%、FeCl3.6H20 30%、ZnSO4.7H20 35%、LiNO3 10% 和 KNO315%，加水配成溶液，攪拌均勻后置于特制耐熱反應(yīng)器內(nèi)加熱至200°C，保溫1小時，待反應(yīng)物自然冷卻后用去離子水清洗剩下的有氧酸鹽和其他雜質(zhì)，過濾得到混合非常均勻的Cr203、Fe2O3與ZnO混合氧化物，將上述混合氧化物在100°C下干燥3小時后置于匣缽內(nèi)于1000 °C下保溫半小時制得棕色色料。
[0018]本發(fā)明還公開了利用該色料制備墨水的方法，其步驟如下:將有機溶劑加入砂磨機的料桶中高速攪拌，攪 拌的同時加入結(jié)合劑，加料結(jié)束后繼續(xù)攪拌10-20分鐘；開啟砂磨機研磨開關(guān)，然后緩慢加入陶瓷色料，色料需在I小時內(nèi)加完，加料完畢后繼續(xù)研磨2小時；加入分散劑、表面活性劑和其他輔助劑后繼續(xù)研磨，直至墨水中色料粒度達到0.1-0.4 μ m,最后將墨水依次通過3 μ m和I μ m濾芯過濾后裝瓶打包入庫。[0019]其中，有機溶劑與其他助劑構(gòu)成墨水的溶劑體系，作為載體的作用。所用有機溶劑為醇、多元醇、多元醇醚、酯類和酮類的一種或任意幾種的混合溶劑，包括:乙二醇、甘油、1，3- 丁二醇、1，6-己二醇、乙二醇二甲醚、二甘醇甲乙醚、乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸甲基異戊酯、丙酸異戊酯、丁內(nèi)酯、環(huán)己酮、丁內(nèi)酰胺、異佛爾酮、甲基異丁基酮等。本實施例中采用乙二醇和甘油作為混合溶劑。
[0020]其中，分散劑的作用是使陶瓷色料均勻分散在溶劑中，保證色料不發(fā)生團聚，通常使用苯甲酸及其衍生物、丙烯酸酯類、聚氨酯類、聚乙二醇和超分散劑等，包括:BYK110、BYK104, EFKA5065、EBS200、S0LSPERSE11200/22000/24000/28000、SIL0K-DISPERS748 等。本實施例中采用BYKllO作為分散劑。
[0021]其中，表面活性劑的作用是調(diào)節(jié)墨水的表面張力，常用的表面活性劑包括但不限于:Span80、Tween60、AE09、TX-10、P0-E0共聚物、多元醇酯類、長鏈脂肪羧酸鹽等。本實施例中采用Span80作為表面活性劑。
[0022]其他輔助劑根據(jù)實際生產(chǎn)需要添加，包括pH調(diào)節(jié)劑、催干劑、消泡劑等。其中，pH調(diào)節(jié)劑、催干劑、消泡劑均采用常見的制備陶瓷墨水需要的PH調(diào)節(jié)劑、催干劑、消泡劑。
[0023]實施例2
本實施例制備一種棕色色料，其步驟與實施例1相同，不同的是，本實施例中，色料原料為:CrCl3.6Η20 25%、FeCl3.6Η20 20%、ZnSO4.7Η20 25%，含氧酸鹽復(fù)合助熔劑采用 NaNO320% 和 KNO3 10% 混合。
[0024]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用甘油、1，3- 丁二醇和乙酸乙酯作為混合溶劑，采用EFKA5065作為分散劑，采用TWeen60作為表面活性劑。
[0025]實施例3
本實施例制備一種棕色色料，其步驟與實施例1相同，不同的是，本實施例中，色料原料為:CrCl3.6Η20 22%、FeCl3.6Η20 23%、ZnSO4.7Η20 23%，含氧酸鹽復(fù)合助熔劑采用 Na2SO414% 和 K2SO4 18% 混合。
[0026]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用乙二醇二甲醚作為溶劑，采用EBS200作為分散劑，采用TWeen60作為表面活性劑。
[0027]實施例4
制備色料:取 Cr (NO3) 3.9H20 27%、Fe (NO3)3.9H20 27%、ZnSO4.7H20 20%、NaNO3 14% 和LiNO3 12%，加水配成溶液，攪拌均勻后置于特制耐熱反應(yīng)器內(nèi)加熱至300°C，保溫I小時，待反應(yīng)物自然冷卻后用去離子水清洗剩下的有氧酸鹽和其他雜質(zhì)，過濾得到混合非常均勻的Cr203、Fe2O3與ZnO混合氧化物，將上述混合氧化物在120°C下干燥2小時后置于匣缽內(nèi)于1050°C下保溫10分鐘制得棕色色料。
[0028]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用乙二醇二甲醚作為溶劑，采用EFKA5065作為分散劑，采用TX-10作為表面活性劑。
[0029]實施例5
制備色料:取 Cr2 (SO4) 3.12H20 28%、Fe2 (SO4) 3.9H20 26%、ZnSO4.7H20 28%、Li2SO4 10%和LiNO3 8%，加水配成溶液，攪拌均勻后置于特制耐熱反應(yīng)器內(nèi)加熱至300°C，保溫2小時，待反應(yīng)物自然冷卻后用去離子水清洗剩下的有氧酸鹽和其他雜質(zhì)，過濾得到混合非常均勻的Cr203、Fe2O3與ZnO混合氧化物，將上述混合氧化物在120°C下干燥2小時后置于匣缽內(nèi)于1050°C下保溫半小時制得棕色色料。
[0030]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用乙酸甲基異戊酯和丙酸異戊酯作為混合溶劑，采用SIL0K-DISPERS748作為分散劑，采用TWeen60作為表面活性劑。
[0031]實施例6
制備色料:取 ZrOCl2.8H20 26%、Na2SiO3.9H20 23%、Pr6O11 13%、Li2SO4 21% 和 LiNO317%，加水配成溶液，攪拌均勻后置于特制耐熱反應(yīng)器內(nèi)加熱至300°C，保溫2小時，待反應(yīng)物自然冷卻后用去離子水清洗剩下的有氧酸鹽和其他雜質(zhì)，過濾得到混合非常均勻的ZrO2, SiO2與Pr6O11混合氧化物，將上述混合氧化物在100°C下干燥3小時后置于匣缽內(nèi)于1080°C下保溫30分鐘制得黃色色料。
[0032]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用乙酸甲基異戊酯和丙酸異戊酯作為混合溶劑，采用EFKA5065作為分散劑，采用AE09作為表面活性劑。
[0033]實施例7
制備色料:取 CoSO4.7H20 26%、Al2 (SO4)3.18H20 45%、Li2CO3 16% 和 LiNO3 13%，加水配成溶液，攪拌均勻后置于特制耐熱反應(yīng)器內(nèi)加熱至200°C，保溫I小時，待反應(yīng)物自然冷卻后用去離子水清洗剩下的有氧酸鹽和其他雜質(zhì)，過濾得到混合非常均勻的Co3O4與Al2O3混合氧化物，將上述混合氧化物在·120°C下干燥2小時后置于匣缽內(nèi)于KKKTC下保溫10分鐘制得藍色色料。
[0034]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用乙二醇二甲醚和二甘醇甲乙醚作為混合溶劑，采用S0LSPERSE11200作為分散劑，采用Tween60作為表面活性劑。
[0035]實施例8
制備色料:取 Co (NO3) 2.6H20 21%、Al (NO3)3.9Η20 55%、Li2CO3 14% 和 LiNO3 10%，加水配成溶液，攪拌均勻后置于特制耐熱反應(yīng)器內(nèi)加熱至350°C，保溫I小時，待反應(yīng)物自然冷卻后用去離子水清洗剩下的有氧酸鹽和其他雜質(zhì)，過濾得到混合非常均勻的Co3O4與Al2O3混合氧化物，將上述混合氧化物在120°C下干燥2小時后置于匣缽內(nèi)于1000°C下保溫30分鐘制得藍色色料。
[0036]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用乙酸甲基異戊酯和丙酸異戊酯作為混合溶劑，采用SIL0K-DISPERS748作為分散劑，采用Span80作為表面活性劑。
[0037]實施例9
制備色料:取 CoCl2.6H20 23%、AlCl3.6H20 46%、Li2CO3 17% 和 LiNO3 14%，加水配成溶液，攪拌均勻后置于特制耐熱反應(yīng)器內(nèi)加熱至350°C，保溫I小時，待反應(yīng)物自然冷卻后用去離子水清洗剩下的有氧酸鹽和其他雜質(zhì)，過濾得到混合非常均勻的Co3O4與Al2O3混合氧化物，將上述混合氧化物在120°C下干燥2小時后置于匣缽內(nèi)于1000°C下保溫30分鐘制得藍色色料。
[0038]本實施例中，制備墨水的步驟與實施例1相同。不同的是，本實施例中采用丙二醇甲醚醋酸酯和丙酸異戊酯作為混合溶劑，采用SIL0K-DISPERS748作為分散劑，采用Tween60作為表面活性劑。
[0039]本發(fā)明將色料原料與復(fù)合助熔劑溶液攪拌均勻，在稍高于復(fù)合助熔劑共熔點的溫度下反應(yīng)，既促進色料原料徹底分解成相應(yīng)的氧化物，又使生成的氧化物混合程度極高，使產(chǎn)物在較低溫度下合成。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)固相反應(yīng)法的色料成分不均、顆粒大、發(fā)色性能不佳等缺陷，本發(fā)明方法制備的色料顆粒形貌偏球形且內(nèi)部為實心、顆粒粒度小、粒度分布窄、主晶相化學計量無偏差，色料磨細至亞微米后仍能保持較規(guī)則形貌，利用該色料制備的墨水穩(wěn)定性、發(fā)色等各方面性能好。另外，本發(fā)明中，色料煅燒溫度低于傳統(tǒng)的色料制備方法，同時保溫時間也大大縮短,有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0040]對實施例1-9制得的墨水進行測試，各顏色墨水在實驗打印機上打印于瓷片上，
打印條件:棕色4L灰度，黃色6L灰度，藍色4L灰度，皮帶速度都為21m/min ;燒成溫度為
1180°C。對打印結(jié)果進行分析，色差測試結(jié)果如下:
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A.取色料原料和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑混合，加水配成溶液； B.將溶液攪拌均勻后加熱，加熱溫度為150°C_500°C，保溫1-3小時； C.保溫完畢后，待反應(yīng)物自然冷卻至室溫，再加入去離子水清洗并過濾，得到固體物； D.對固體物進行干燥，再進行煅燒，制得色料成品，所述干燥溫度為100°C-150°C，煅燒溫度為 900°C -1100°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述色料為一種棕色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=CrCl3.6H2010-25%、FeCl3.6H20 10-30%、ZnSO4.7H20 10-35%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 10-35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述色料為一種棕色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為:Cr (NO3) 3.9H20 10-30%、Fe (NO3)3.9H20 10-30%、ZnSO4.7H20 10-25%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑15-35% 。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述色料為一種棕色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為:Cr2(SO4)3 * 12H20 10-40%, Fe2 (SO4) 3 * 9H20 10-30%、ZnSO4.7H20 10-40%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 10-35% 。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述色料為一種黃色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為=ZrOCl2.SH2O10-40%、Na2SiO3.9H20 10-30%、Pr6O11 10-25%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 15-45%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述色料為一種藍色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為:CoSO4.7H20 20-40%、Al2 (SO4)3.18H20 30-50%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 15-40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述色料為一種藍色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為:Co (NO3) 2.6H20 15-30%、Al (NO3) 3.9H20 35-60%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 15-40%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述色料為一種藍色色料，所述色料原料的成分和含氧酸鹽復(fù)合助熔劑的重量百分比分別為:CoCl2.6H20 15-30%、AlCl3.6H20 30-50%、含氧酸鹽復(fù)合助熔劑 20-40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項所述的陶瓷噴墨打印用色料的制備方法，其特征在于，所述含氧酸鹽復(fù)合助熔劑包括 LiN03+KN03、NaN03+KN03> LiN03+NaN03> Na2S04+K2S04、LiN03+Li2S04、K2C03+KN03、Li2C03+LiN03組合中的一種組合或者多種組合。
【文檔編號】C04B41/85GK103708849SQ201310712147
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】王祥乾 申請人:佛山市三水區(qū)康立泰無機合成材料有限公司