專利名稱：一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種用于陶瓷表面裝飾的墨水，特別涉及一種用于陶瓷裝飾的噴墨打印用墨水以及使用該墨水對施有透明釉的未燒成陶瓷坯體進行裝飾的方法。
背景技術：
隨著市場經濟和計算機技術的發展，現有的傳統陶瓷的裝飾手段已不能滿足市場的需要。計算機現代化設計手段的引入，是今后陶瓷產品設計發展方向的必然趨勢。目前，用于無模成型的新工藝-噴墨打印技術正成為世界范圍的研究熱點，與之配套的各種陶瓷墨水也紛紛亮相。噴墨打印法是一種極具潛力的裝飾技術，該方法是將著色劑制成多色墨水用于陶瓷表面裝飾，通過計算機控制的打印機將多色墨水直接打印到陶瓷表面進行裝飾。
近幾年，國內已有單位從事噴墨打印用陶瓷墨水的研究與開發，，發表了一些研究論文，主要研究單位與代表性的相關論文有天津大學的“Sol-Gel法制備連續式噴墨打印用彩色陶瓷墨水的理化性能”、“反相微乳液法制備高濃度ZrO2陶瓷墨水”、“BaTi03陶瓷墨水的制備與性能”;南昌航空工業學院的“噴打用藍色及紅色陶瓷表面裝飾墨水的制備與性能”；陜西科技大學的“反相微乳液法制備陶瓷裝飾用彩噴墨水”等。國外陶瓷墨水的研究起始較早，2000年世界第一臺工業使用的陶瓷裝飾噴墨打印機問世，打印機是由美國FERRO公司開發的Karejet系統，墨水也是由FERRO公司與賽爾公司聯合研制的陶瓷墨水。Airey等的美國專利5407474號公開了一種包含固體無機顏料的油墨，這種油墨可以利用噴墨打印機應用到高溫物品上，但是由于無機固體與懸浮無機固體的溶液之間的密度差別大，所以這種基于懸浮在溶液中的固體的油墨是不穩定的。2000年I月7日，FERRO公司向美國專利商標局提交了一份名為《用于陶瓷釉面磚(瓦)和表面的彩色噴墨印刷的獨特的油墨和油墨組合》的專利，該專利闡述了陶瓷墨水的制作方法，為陶瓷噴墨打印技術奠定了良好基礎，但該專利所涉及的墨水生產成本較高，如黑色主要用到了含釕的金屬配合物，這些金屬配合物一般價格較為昂貴，每克動輒上千元，不適宜推廣應用。現在已有的眾多文獻對陶瓷墨水的制備方法所進行的研究，著重解決的是陶瓷墨水的分散性和穩定性問題。但是綜合國內外研究現狀來看，目前已公開發表的陶瓷墨水制備方法仍集中于分散法、溶膠凝膠法和反相乳相法，且所用直接原材料多為金屬氧化物，并且以上三種生產方法中，溶膠-凝膠法由于制造工藝方法復雜、原料昂貴、溶膠不穩定而受到限制，反相乳相法由于制得的墨水固相含量低，也有許多技術問題待解決，分散法的問題在于顏料顆粒度較大，易團聚并且會阻塞或磨損打印機噴嘴。
發明內容
本發明的目的，是為解決陶瓷墨水的穩定性、分散性以及陶瓷墨水由于色料顆粒度大所造成的打印機噴嘴阻塞和磨損的問題，提供一種效果優良、環境友好、生產成本低、便于推廣應用的噴墨打印用的黑色陶瓷墨水。為實現上述目的，本發明提供的技術方案為一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水，由可溶性金屬配合物和有機溶劑組成，該陶瓷墨水中金屬配合物的質量百分比含量為墨水總質量的30-60wt% ;所述的可溶性金屬配合物為羧酸金屬鹽，所述的有機溶劑為長鏈飽和烴，不飽和烴，芳香族烴，環狀飽和烴，脂類，醇類的其中一種或者任意多種的任意比例的混合。所述金屬配合物為羧酸鐵、羧酸鈷。 所述金屬配合物為異辛酸鐵和異辛酸鈷。所述有機溶劑為正癸烷、乙酸乙酯、異丙醇、正己烷、鄰二甲苯其中的一種或者任 意多種的任意任意比例的混合。所述黑色陶瓷墨水的粘度為5-50厘泊，表面張力為20-45毫牛/米，密度為O. 5-2. 5克/毫升。一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水的使用方法，具有如下步驟(I)將透明釉料涂覆到陶瓷坯體表面(2)將步驟(I)施釉后的陶瓷坯體加熱至300°C(3)將包含可溶性的金屬配合物的黑色陶瓷墨水涂覆到步驟(2)加熱后的覆有透明釉料的陶瓷坯體表面；(4)將步驟(3)的陶瓷坯體置于窯爐中，煅燒至900-1200°C，保溫1_3小時。所述步驟(4)優選的的煅燒溫度為1140°C。本發明的有益效果是，提供了一種效果優良、環境友好、生產成本低、便于推廣應用的噴墨打印用的黑色陶瓷墨水，該黑色陶瓷墨水為均一相，不沉降，不會阻塞打印機噴嘴或者對其造成磨損，對施有透明釉的陶瓷表面具有很好的裝飾效果。
具體實施例方式本發明通過噴墨打印裝置，將該黑色陶瓷墨水打印在涂覆有透明釉的未燒成的陶瓷坯體表面上，然后進爐煅燒至1000°c以上，并保溫I到3個小時。在這個過程中，墨水中所包含的金屬配合物中的有機鍵斷裂，并且隨著溫度升高，其中所含碳、氫元素被燒掉，只剩下金屬氧化物氧化鐵以及氧化鈷。氧化鐵及氧化鈷同涂覆于陶瓷表面的透明釉料中的氧化物通過一系列物理化學變化，顯現出較好的黑色。下面通過具體實施例對本發明作進一步描述。實施例I參照表I所示的配方(表中數值均為質量比，即實施例I為異辛酸鐵異辛酸鈷正癸烷的質量比=3 :1:4)，配制實施例I的黑色陶瓷墨水，墨水外觀呈深棕色溶液；通過噴墨打印機，在涂覆有透明釉料的未燒成陶瓷表面上進行打印，然后進爐煅燒至1140°C，保溫3小時，待冷卻后檢測發色效果，檢測結果詳見表2。實施例2參照表I所示的配方(表中數值均為質量比)，配制實施例2的黑色陶瓷墨水，墨水外觀呈深棕色溶液，通過噴墨打印機，在涂覆有透明釉料的未燒成陶瓷表面上進行打印，然后進爐煅燒至1140°C，保溫3小時，待冷卻后檢測發色效果，檢測結果詳見表2。
實施例3參照表I所示的配方(表中數值均為質量比)，配制實施例3的黑色陶瓷墨水，墨水外觀呈深棕色溶液，通過噴墨打印機，在涂覆有透明釉料的未燒成陶瓷表面上進行打印，然后進爐煅燒至1140°C，保溫3小時，待冷卻后檢測發色效果，檢測結果詳見表2。實施例4 參照表I所示的配方(表中數值均為質量比)，配制實施例4的黑色陶瓷墨水，墨水外觀呈深棕色溶液，通過噴墨打印機，在涂覆有透明釉料的未燒成陶瓷表面上進行打印，然后進爐煅燒至1140°C，保溫3小時，待冷卻后檢測發色效果，檢測結果詳見表2。表I
權利要求
1.一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水，由可溶性金屬配合物和有機溶劑組成，該陶瓷墨水中金屬配合物的質量百分比含量為墨水總質量的30-60wt% ;所述的可溶性金屬配合物為羧酸金屬鹽，所述的有機溶劑為長鏈飽和烴，不飽和烴，芳香族烴，環狀飽和烴，脂類，醇類，其中的一種或者任意多種的任意比例的混合。
2.根據權利要求I的一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水，其特征在于，所述金屬配合物為羧酸鐵、羧酸鈷。
3.根據權利要求I的一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水，其特征在于，所述金屬配合物為異辛酸鐵和異辛酸鈷。
4.根據權利要求I的一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水，其特征在于，所述有機溶劑為正癸烷、乙酸乙酯、異丙醇、正己烷、鄰二甲苯其中的一種或者任意多種的任意任意比例的混口 ο
5.根據權利要求I的一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水，其特征在于，所述黑色陶瓷墨水的粘度為5-50厘泊，表面張力為20-45毫牛/米，密度為O. 5-2. 5克/毫升。
6.權利要求I的一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水的使用方法，具有如下步驟 (1)將透明釉料涂覆到陶瓷坯體表面 (2)將步驟(I)施釉后的陶瓷坯體加熱至300°C (3)將包含可溶性的金屬配合物的黑色陶瓷墨水涂覆到步驟(2)加熱后的覆有透明釉料的陶瓷坯體表面； (4)將步驟(3)的陶瓷坯體置于窯爐中，煅燒至900-1200°C，保溫1_3小時。
7.根據權利要求5的一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水的使用方法，其特征在于，所述步驟(4)優選的的煅燒溫度為1140°C。
全文摘要
本發明公開了一種噴墨打印用黑色陶瓷墨水，由可溶性金屬配合物和有機溶劑組成，該陶瓷墨水中可溶性金屬配合物的質量百分比含量為墨水總質量的30-60wt%；所述可溶性金屬配合物為羧酸金屬鹽，所述有機溶劑為正癸烷、乙酸乙酯、異丙醇、正己烷、鄰二甲苯其中的一種或者任意多種的任意任意比例的混合。該陶瓷墨水使用方法為涂覆于經300℃加熱過的施有透明釉的陶瓷坯體表面，經過900-1200℃煅燒，保溫1-3小時。本發明的陶瓷墨水為均一相，不沉降，不會阻塞打印機噴嘴或者對其造成磨損，效果優良、環境友好、生產成本低、便于推廣應用，具有很好的裝飾效果。
文檔編號C09D11/02GK102964911SQ20121055699
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者王富民, 王利鋒, 蔡哲, 蔡旺鋒, 張旭斌, 王錄 申請人:天津大學