陶瓷喷墨打印成型技术_陶瓷印花_印花技术

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陶瓷喷墨打印成型技术

集萃印花网 2010-10-20

　　2.墨水性能与制备方法

　　（1）墨水的性能

　　陶瓷喷墨打印质量取决于陶瓷墨水的性能。墨水性能要与打印机最佳打印输出相匹配。由于陶瓷粉料密度较大，纳米级陶瓷粉又容易形成团聚体，因而陶瓷墨水一般由陶瓷微粉着色剂、分散剂、结合剂、溶剂及其它辅料构成。陶瓷微粉的粒度要小于1弘m，颗粒尺寸分布要窄，颗粒之间不能有强团聚。着色剂的作用是使墨水呈现不同的颜色，彩色陶瓷墨水的着色剂是各种颜料，需具备以下条件：①具有良好的溶解稳定性，即溶于水时不发生分解变色；②煅烧后具有良好的色彩呈现性；③要有一定的耐水性，即着色剂在水中的溶解度不能太大。通常情况下着色剂在水中的溶解度只要使墨水能打印出的图像有良好的色彩饱和度就可以了，其中适宜的溶解度是最首要的条件。分散剂帮助陶瓷微粉均匀地分布在溶剂中，并保证在喷打之前微粒不发生团聚。分散性差的墨水会因陶瓷微粒在墨滴中分散不均匀而阻塞打印机的喷嘴。因此，分散剂的合理选择及用量是十分关键的。分散剂主要是一些水溶性和油溶性高分子聚合物。结合剂的作用是在溶剂挥发后保障打出的陶瓷坯体具有足够的结合强度，便于坯体的转移操作。溶剂是把陶瓷微粒从打印机输送到基板上的载体，同时又控制着干燥时间。它要有足够强的挥发性以保证快速干燥，为多层沉积提供条件，同时也应该是低黏度并且与其它成分之间有相容性。用于连续喷墨打印的陶瓷墨水还需加入少量导电盐使墨水达到足够的电导率，保证形成的墨滴能够带电，在偏转电场作用下能够改变路径，打印到计算机指定的位置。

　　墨水保持一定的碱性（pH为8～9）可减少对金属喷头的腐蚀。如果墨水的pH值偏低，容易引起喷嘴堵塞和偏色现象，稳定的pH值可减少这些现象的发生。但是，在制备黄色陶瓷墨水采用混有HN03的NHtVo溶液时，可用氨水将混合液调至pH为4。常用的pH调节剂有氨水、三甲氨、三乙醇胺、硫酸盐等。它们可以单独使用，也可以几种物质混合使用。这些物质还有助于提高颜料的分散稳定性。墨水中加入一些挥发性强的物质有助于印出的图案迅速干燥，从而不至于沾污与之接触的物质。常用的催干剂有乙醇、异丙醇等，其用量为墨水质量的1%～10%。但是应注意，低沸点溶剂的加入易引起喷打中断和喷嘴堵塞。

　　（2）墨水的制备方法

　　目前墨水制备方法有两种：一种是分散法，就把陶瓷微粉与溶剂、分散剂等成分混合，采用球磨和超声波处理打开陶瓷微粉的初始团聚；另一种是用溶胶一凝胶（Sol—Gel）法制备墨水。

分散法是最常用的方法，一般是将陶瓷颜料粉末与分散介质球磨混合后，用超声分散，获得稳定的悬浮液。这种方法与传统的浆料制备较为接近，期间需引入静电一位阻稳定机制，并加入各种物性调节剂及辅助成分。Teng等人采用分散法对喷墨打印用zr02陶瓷墨水的分散性、黏度、电导率进行了研究，并使用体积分数为5%、分散剂质量分数为1.43%的zr02乙醇墨水成功地实现了陶瓷墨水的单层打印，获得了良好的打印效果。分散法虽然工艺简单，但要制得高度分散、高度稳定的陶瓷墨水仍很困难。对于较大颗粒，尽管团聚程度较轻，但重力将造成失稳；超细颗粒团聚往往较严重，很难彻底解聚。虽然有静电一位阻机制的作用，但仍不足以起到高度分散、高度稳定的作用。当制备的陶瓷墨水浓度较高时，还可能出现絮凝性、触变性等一些对实现喷墨打印不利的特性。溶胶一凝胶法是制备超细粉末和纳米材料的一种湿化学方法，已经获得广泛应用，工艺技术也已经成熟。该方法用于制备陶瓷墨水时，只利用其第1步，即溶胶的制备。

来源：集萃印花网作者：薛朝华贾顺田

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