浅析陶瓷喷墨打印技术研究现状与发展

    【中国建材网】陶瓷墨水的研究现状
　　
　　国外陶瓷墨水的研究起始较早，2000年世界第一台工业使用的陶瓷装饰喷墨打印机问世，打印机是由美国FERRO公司开发的Kerajet系统，墨水也是由FERRO公司与赛尔公司联合研制的陶瓷墨水。2000年1月7日，FERRO公司向美国专利商标局提交了一份名为《用于陶瓷釉面砖（瓦）和表面的彩色喷墨印刷的独特的油墨和油墨组合》的专利，该专利阐述了陶瓷墨水的制作方法技术，为陶瓷喷墨打印技术奠定了良好的基础。2006年以后，陶瓷墨水在西班牙得到了很好的发展，到目前为止，除了西班牙FERRO公司外，西班牙的ESMALGLASS.ITACA,CHIMIGRAF,COLORBBIA,TORRECID四家公司也是陶瓷装饰墨水的主要制造商。
　　
　　国内陶瓷墨水的研究始于2000年，近年来形成了天津大学研究团队、南昌航空工业大学研究团队、大连理工大学研究团队、陕西科技大学研究团队和华南理工大学研究团队，发表了研究论文32篇，尤其是天津大学研究团队发表论文11篇，形成了杨正方、郭瑞松等一批专家。企业研究方面出现了广东佛陶集团股份有限公司、道氏制釉、华山制釉、科信达奥斯博、博奥科技、鹰牌陶瓷等公司，也形成了3个发明专利的成绩，尤其是道氏制釉已经获得专利2个。尽管如此，陶瓷墨水在国内仍处于研究阶段，离真正产业化还有一定的距离，不过，在2011年广州陶瓷工业展览会上已看到中国自己的陶瓷墨水。
　　
　　综观国内外情况，陶瓷墨水目前主要集中在个性化装饰领域，对于建筑陶瓷功能化、智能化的应用研究尚不多见。陶瓷墨水的制造方法仍集中于：分散法、溶胶凝胶法和反相乳相法，而以上三种加工方法中，溶胶凝胶法由于制造工艺方法原料昂贵、溶胶不稳定而受到限制，反相乳相法由于制得的墨水固含量低，也有待解决许多技术问题，分散法却由于颗粒度较大，需要解决墨水的稳定性问题。如何保证墨水的固含量和稳定性及成本问题是今后研究的重点。色系仍以CMKY为主的四色系和加上透明、乳白的六色系。红色主要是铈镨红、铬铝红、锰铝红、钴镁红、铁锆红等，青色主要是钴镍铝，黄色主要为钒锆黄、铬钛黄等，黑色主要为钴镍铁黑，白色和透明等11种。而整个陶瓷墨水可分为水性溶剂、高分子助剂、着色剂和釉料四部分。
　　
　　陶瓷墨水的技术特点
　　
　　喷墨打印技术在陶瓷上的应用关键在于陶瓷墨水的制备。所谓陶瓷墨水就是含有某种陶瓷釉料成分、陶瓷色料或陶瓷着色剂的墨水。陶瓷墨水的组成和性能与打印机的工作原理和墨水用途有关。陶瓷墨水通常由无机非金属颜料（色料、釉料）、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其它辅料构成。无机非金属颜料（色料、釉料）是墨水的核心物质，要求其颗粒度小于1微米，颗粒尺寸分布要窄，颗粒之间不能有强团聚，具有良好的稳定性，受溶剂等其它物质的影响小。
　　
　　溶剂是把无机非金属颜料（色料、釉料）从打印机输送到受体上的载体，同时又控制着干燥时间，使墨水粘度、表面张力等不易随温度变化而改变，溶剂一般采用水溶性有机溶剂，如：醇、多元醇、多元醇醚和多糖等。分散剂是帮助无机非金属颜料（色料、釉料）均匀地分布在溶剂中，并保证在喷印前粉料不发生团聚。分散剂主要是一些水溶性和油溶性高分子类、苯甲酸及其衍生物、聚丙烯酸及其共聚物等。结合剂是保障打印的陶瓷坯体或色料具有一定的强度，便于生产操作，同时可调节墨水的流动性能，通常树脂能起到结合剂和分散剂的双重作用。表面活性剂是控制墨水的表面张力在适合的范围内。其它辅助材料主要有墨水pH值调节剂、催干剂、防腐剂等。