陶瓷墨水的主要控制指標及檢測方法

張豪

摘 要：本文主要介紹了陶瓷墨水國產化的現狀，墨水主要控制的項目，及其意義和檢測方法，并研究了國產墨水有待解決的問題。

關鍵詞：陶瓷墨水；現狀；檢測；問題

1 前言

陶瓷噴墨裝飾技術是在傳統的噴墨打印技術上發展起來的一種新型瓷磚圖案印刷技術，是數碼技術與壓電驅動技術和傳統陶瓷行業結合的產物。陶瓷裝飾用噴墨打印墨水：通過噴墨打印的方式施在待裝飾陶瓷制品上，經過800 ℃以上燒制后起裝飾作用的液態物料。

2 陶瓷墨水國產化的現狀

廣義上的陶瓷墨水目前有兩類：一類是用于特種功能材料塊體或薄膜的成形或制備，將超微功能粉體顆粒散在載液中形成液體分散體系。此類墨水在國內的材料科研機構已經有了較多的研究；另外一類墨水就瓷磚裝飾呈色用的陶瓷墨水 ，是陶瓷色劑分散在載液得到的一種分散體系。

3 墨水要求及主要檢測項目

（1） 滿足噴墨打印的要求：黏度、表面張力、粒度分布等；

（2） 滿足高溫燒成顯色：色差；

（3） 其他參數： pH值、 固含量、穩定性等。

4 墨水的檢測方法及意義

4.1 外觀

墨水在檢測時，其外觀與標樣外觀目視要基本均勻一致，不得有明顯可視雜質。其測試方法為：將樣品和標樣裝入50 mL納氏比色管中，在自然光下目視比較外觀和雜質。納氏比色管的標準為：50 mL納氏比色管，在25 mL刻度處管身直徑為24.5±0.5 mm。

4.2 黏度

適當的黏度可確保墨水在墨路內循環流動順暢，有利于墨水從噴口的噴出和墨滴的均勻形成。黏度太小，則墨水內摩擦力小，液滴呈彎月形而產生阻尼振蕩，影響噴射速度；黏度過大，墨水流動性差，且不易形成小液滴。

粘度檢測時所使用的儀器及材料為旋轉式粘度計：測量范圍為 1 MPa·s～106 MPa·s，誤差±3﹪。恒溫水浴裝置：精度±2 ℃。

4.3 表面張力

表面張力，是液體表面層由于分子引力不均衡而產生的沿表面作用于任一界線上的張力。因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內部液相分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內部，結果導致液體表面具有自動縮小的趨勢，這種收縮力稱為表面張力。

表面張力的檢測方法為把被測陶瓷墨水倒入燒杯內，恒溫水浴至40℃。動態表面張力儀檢測表面張力，單位為牛頓每米（mN/m）。

表面張力的檢測儀器及材料為動態表面張力儀：讀數精度為0.1 mN/m；恒溫水浴裝置：精度±2 ℃。

4.4 粒度分布

粒度分布的檢測方法—激光粒度分析儀法。所使用的分散介質分為以下幾種情況：

（1） 對于水溶性陶瓷墨水，通常用蒸餾水作為分散介質，使用前應靜置一段時間或抽真空，以排出空氣；

（2） 對于有機溶劑型陶瓷墨水，可以采用無水乙醇作為分散介質，無水乙醇中乙醇含量應大于99.5%；

（3） 如果采用水、無水乙醇無法獲得有效的分散效果，則可以使用其他分散介質。為提高分散效果，可以添加陶瓷墨水相關企業所提供的分散介質。

4.5 固相含量

固含量的檢測方法—高溫灼燒法。將經過灰化處理的裝有試樣的坩堝置于室溫的高溫爐中，蓋上坩堝蓋，使坩堝與蓋間留一間隙。將高溫爐逐漸升溫至1025±25 ℃，并在該溫度下灼燒60 min。取出坩堝，蓋上蓋，稍冷。將坩堝和蓋置于干燥器中，冷卻至室溫，快速稱量。將坩堝和蓋再次置于高溫爐中，于1025±25 ℃灼燒15 min。取出坩堝，蓋上蓋，稍冷。將坩堝和蓋置于干燥器中，冷卻至室溫，快速稱量。直至前后二次稱量不超過1.0 mg。如重復灼燒后稱得質量增加，則以稱量增加之前最后一次稱得的質量計算分析結果，精確至0.0001 g。

4.6 色差

影響陶瓷噴墨發色的主要因素有：色料的種類、結晶度、純度；在墨水中的粒度分布及含量；坯、釉的成份；溫度、氣氛制度等等。例如：所選用的色料必須確保在超細顆粒的狀態下具有良好的發色能力，要求選用的色料在制備過程中反應完全，呈色晶體發育良好，高溫穩定性好，耐釉料侵蝕。

色差的檢測方法：取陶瓷坯體兩塊，分別在陶瓷噴墨打印實驗機上，使用樣品和標樣打印出分辨率不低于200 dpi×200 dpi、面積不小于50 mm×50 mm的純色色塊各1塊，再按照企業規定的燒成制度在相應的窯爐中依使用條件燒成。實驗前對色差儀進行校正后，將上述試燒而成的試片用色差儀測量，記錄待檢樣品與標樣的色度值。

4.7 穩定性

穩定性常用檢測方法為沉降體積法和吸光度法。

沉降體積法需要較長的一段時間才能體現陶瓷墨水是否穩定，具體操作為取 20 mL 陶瓷墨水于有刻度的 20 mL試管中，在溫度 25 ℃下，每隔一段時間測量其上清液體積，計算沉降率。沉降率=上清液體積（mL）/20×100%。

靜置沉淀法操作簡單，需要時間長，而且分層的界限難以確定。

（1） 穩定性的檢測方法

經時劣化性實驗。

（2） 穩定性測試儀器及材料

恒溫箱：精度±2 ℃；碘量瓶：250 mL。

（3） 穩定性測試試驗條件

檢驗應在溫度（60±2） ℃條件下進行。

（4） 穩定性測試檢驗程序和結果

將被測墨水倒入碘量瓶中，放置在規定的試驗條件的恒溫箱中，待28天后取出，放置至室溫。將水基型及有機溶劑型陶瓷墨水在經時劣化性實驗后，按照不同的項目進行試驗。

5 陶瓷墨水國產化有待解決的問題

國產墨水和進口墨水在黏度、表面張力等方面的性能都比較接近。在現有的陶瓷噴墨打印機上實施打印是完全可行的，但仍然還存在配套設計方面以及色料細度等問題上需要解決。目前國內陶瓷圖案設計水平已有很大提高，但和先進國家差距仍較大。噴墨墨水對色劑的要求也較高，要求在超微細的顆粒狀態下能夠實現良好的發色，所以對色料品質提出了新的要求。

6 結語

陶瓷噴墨打印技術的核心技術是噴頭、墨水。目前噴頭的研制難度較大而且成功率低；而陶瓷墨水的國產化則是可行的，各個檢測項目都基本符合噴墨打印機要求，與國外墨水的性能基本接近，其中陶瓷墨水的穩定性、發色效果、圖案設計、噴頭認證是噴墨打印推廣和應用的關鍵。

參考文獻

[1] 胡俊，區卓琨.提高陶瓷墨水穩定性的途徑[J].佛山陶

瓷，2012，1：17-22.

[2] 胡俊，區卓琨.陶瓷墨水的制備技術[J].佛山陶瓷，2011，

9：23-26.

[3] 黃惠寧，柯善軍，孟慶娟，等. 噴墨打印用陶瓷墨水的研

究現狀及其發展趨勢[J].中國陶瓷，2012，2.