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陶瓷|渗花墨水与喷墨渗花抛光砖(瓷抛砖)大揭秘

2018-1-17 17:15| 发布者: admin| 查看: 38| 评论: 0

摘要: 陶瓷喷墨打印技术2009年以来在国内陶瓷墙地砖生产中逐步普及,墨水的颜色也逐渐丰富,到现在全国几乎所有陶瓷厂都使用喷墨打印技术生产产品。但是目前大部分企业使用的喷墨墨水都只能在产品表面着色,因此抛釉砖必须 ...




陶瓷喷墨打印技术2009年以来在国内陶瓷墙地砖生产中逐步普及,墨水的颜色也逐渐丰富,到现在全国几乎所有陶瓷厂都使用喷墨打印技术生产产品。但是目前大部分企业使用的喷墨墨水都只能在产品表面着色,因此抛釉砖必须在喷墨打印后再淋一层透明釉,烧成后抛光。抛釉砖产品的透明釉厚度不能太厚,否则会影响产品的颜色和透感,因此只能使用弹性模块抛光,产品平整度较差,表面呈波浪状起伏。抛光砖虽然表面平整,但是布料方式的图案清晰程度和纹理丰富性远不如喷墨打印。虽然有渗花抛光砖产品,图案变化相对较多,但是水性的渗花釉扩散严重,导致产品图案模糊。如果将渗花釉和喷墨打印技术结合起来,则既能获得清晰丰富的表面图案,又能提高产品抛光后的表面平整度。


2012年,诺贝尔与METCO合作,在国内率先推出喷墨渗花抛光砖产品。至今,先后有东鹏、蒙娜丽莎、新明珠等与METCO合作研发生产。国内的道氏、伯陶、迈瑞斯、明朝、彩佳、安倍尔等公司相继推出渗花墨水,增加渗花墨水的选择性。


一、渗花墨水与常规喷墨墨水的区别

渗花墨水是一种渗透型墨水,也是一种溶剂型墨水,采用可溶性金属盐 作为着色剂,然后搭配相应的助剂以及溶剂制备成渗花墨水。与常规喷墨墨水相比,渗花墨水的着色剂一般为离子化合物,而常规墨水的着色剂为亚纳米级无机色料;助剂方面渗花墨水对悬浮性的要求没有常规墨水那么严格,但是对墨水的粘度、表面张力、PH值有一定的要求。渗花墨水经喷墨打印机打印后在砖面具有渗透能力,烧成后着色剂在高温下转化为能呈现颜色的金属氧化物,形成图案。


渗花墨水的发色方式与常规喷墨墨水不同,常规喷墨墨水是无机颜料型墨水,一般采用分散法制得。分散法是目前陶瓷墨水制备中最常见的一种方法,其工艺是先将超细陶瓷粉体或着色剂颗粒同溶剂、分散剂等一起通过球磨混合,加入结合剂、表面活性剂、pH调节剂、电解质等助剂后,通过机械分散得到稳定的悬浮液即陶瓷喷墨墨水。分散法与传统的浆料制备较为接近,根据静电-位阻稳定机制,需要加入各种物性调节剂以及助剂使墨水达到稳定状态。分散法制备工艺简单,成本较低,且制得的陶瓷墨水发色效果及发色稳定性较好。


渗花墨水采用离子化合物作着色剂,制备成有机金属盐溶解在溶剂中,在高温下转化成能呈色的金属氧化物。渗花墨水的颜色由金属离子的发色规律决定,如钴呈蓝色,铁呈红色或褐色,铬呈黄色或绿色,镍呈绿色。受限于金属离子的着色方式,现有渗花墨水的颜色局限于蓝、棕、黄三种颜色,除了蓝色渗花墨水之外,其他的渗花墨水的发色能力远弱于常规喷墨墨水,需要配合大喷墨量的喷头使用。


二、渗花墨水的渗透性

渗花墨水具有一定的渗透性,但是无法控制其渗透方向,容易同时在纵向和横向扩散,若墨水横向扩散过多会导致图案模糊,因此生产中需要搭配助渗剂 实现纵向渗透。助渗剂本质上是一种或几种矿物油的混合物,通过控制其表面张力、粘度,能够促进渗花墨水中着色剂沿着陶瓷坯体中的孔隙纵向渗透,并改善图案的清晰程度。但是助渗剂因为使着色剂纵向渗透,会减弱渗花墨水在产品表面的发色能力,因此要求助渗剂不能将着色剂完全渗透到坯体底部,而是要逐步渗透。此外,渗花墨水在产品表面的发色深浅还受坯体干燥时间影响。干燥时间越长则产品表面发色越浅,渗透深度越深;干燥时间越短则表面发色越深,渗透深度越浅。在生产中要平衡渗花墨水的渗透深度和表面发色深浅,使产品表面和内部发色接近,有利于提高产品抛光后的稳定性。


三、渗花墨水的其它特性

渗花墨水稳定性比普通喷墨墨水差,主要表现为在35 ~ 40℃时容易变质,渗花墨水粘度等参数发生变化,导致波形文件不匹配及喷墨拉线等问题。渗花墨水的粘度、表面张力、PH值、电导率等特性均会影响其使用性能,通过测试多家公司的渗花墨水,40℃时的粘度在13 ~ 19 mpa.s,表面张力在25 ~ 28 mN/m,PH值在4.2 ~ 8.0。


1、粘 度

粘度是影响打印效果的一个重要因素,粘度过高会造成墨水在墨盒中流动不畅,在喷射的过程中也难以保证墨水顺畅地通过细小的喷墨头,以至造成堵塞喷头的现象。过低的粘度也会造成喷射困难,影响墨水的正常喷射。墨水的粘度还需要和喷头相适应,不同的喷头对墨水的粘度范围有不同的要求。

2、表 面 张 力

渗花墨水的表面张力适当时才能形成标准墨滴,如果表面张力过大,墨流将难以断裂,将导致墨滴打印不流畅。墨水的表面张力低,则墨滴与纸张的接触角小,有助于提高覆盖率,得到高质量的图案。但表面张力过小时,墨水非常容易扩散,影响图案的清晰程度。

3、PH 值

PH值过低(呈酸性)墨水会腐蚀墨盒;PH值过高(呈碱性)会产生额外的盐而减低墨盒的使用寿命,并提高电导率。墨水的电导率受墨水的盐类和离子性决定,墨水中的盐分会损坏墨盒甚至使墨盒失效。墨水的电导率反映的是墨水的含盐量的高低,含盐量过高,会产生结晶,造成喷头堵塞现象,墨水的电导率受墨水的盐类和离子决定。

4、扩 散 性

渗花墨水相对常规墨水有一定的扩散性,扩散较大时会影响图案的清晰程度,使产品丧失喷墨的优势。黄色墨水扩散较小,基本在3%以内;蓝色墨水扩散一般在10 ~ 30%之间;棕色墨水扩散最严重,在25 ~ 45%。除墨水本身外,助渗剂的种类和用量、干燥的温度和时间、喷墨时的坯体温度都会影响渗花墨水的扩散性。此外,在设计文件时,要根据渗花墨水的扩散能力将喷墨文件做相应的处理,尤其是线条石纹纹理。


四、渗花墨水使用设备

1、喷墨打印机

渗花墨水使用的喷墨机与常规墨水使用的相同,保证不同产品交替生产时的稳定性,在国内主要使用的喷墨机有进口的Cretaprint、Tecno、Kerajet,国产的有希望、新景泰、彩神等。进口喷墨机整体使用效果更好,体现在硬件及软件两个方面。


硬件方面进口喷墨机有更加完善的供墨、墨水循环、过滤、除尘等系统,能够单独调整每个喷头的喷墨量,并且能加载更大更多的文件,反应速度更快,Cretaprint的喷墨打印机还可以实现两块砖同时打印不同图案。


软件方面进口喷墨机的操作更加人性化,比如能同时加载多个喷墨文件,打印模式更加丰富,能在生产的同时渲染另外的喷墨文件,能够指定插入打印的文件和次数,有配套的色彩管理系统,可以减少工艺设计人员的工作量。


2、喷 头

无论是进口喷墨机还是国产喷墨机,所用的喷头都是进口的。渗花墨水因为喷墨量较大,需要使用大墨量的喷头,主要有东芝XL、赛尔GS40、星光1024、精工、柯尼卡KM1024ILHE。这些喷头的工作频率、对渗花墨水的性能要求不尽相同,共同特点是最大喷墨量大于100 pl。喷头生产厂家会根据自身喷头的特点,对使用的墨水做出相应的要求。其中精工喷头相对其它喷头属于高频喷头,要求配套墨水的粘度较低。


3、波形文件

每一种墨水需要经过喷头生产厂家的认证,然后根据墨水的特性设计一个适合该墨水的波形文件。在喷墨打印机上使用该墨水的时候,要在对应的通道上加载经过认证的波形文件,喷墨打印机才能正常打印该墨水。如果没有对应的波形文件,即使使用同样的喷墨打印机和喷头,也有可能出现各种缺陷,主要缺陷如下:


(1)无法打印,即喷墨打印机已经开始工作,但是无法打印出墨水;

(2)缺墨,即打印过程中会随机时间和位置出现无墨水的情况;

(3)拉线,即打印时会随机出现偏深或偏浅的线状图案,宽度至少1 ~ 3 mm,严重时接近喷头宽度;

(4)水纹,即打印的图案像是浸入水中一般,有明显的深浅变化和波纹状纹理;

(5)模糊,即墨水打印位置无法按照文件设计打印,或者无法正常控制墨滴大小,造成图案模糊。


可见波形文件对于墨水的重要性,进口墨水在出厂前就已经通过喷头公司的认证。国产墨水这方面还需要加强,只有部分墨水得到喷头公司的认证;很多墨水只是在喷墨机上加载其它公司墨水的波形文件,通过实验选择能够正常工作的参数,但是长期生产的稳定性难以保证。



五、喷墨渗花产品

1、生产工艺

不同厂家实现喷墨渗花产品的生产工艺有所区别,产品也各有特点。有代表性的产品生产工艺方案有二次布料、淋面浆料以及通体一次布料结合淋浆3种。


2、二次布料工艺

此工艺方案基本采用抛光砖二次布料的工艺流程,基本工艺流程为二次布料→压制→干燥→磨坯→喷墨渗花→喷助渗剂→烧成→中性抛。采用此工艺方案的代表企业有东鹏、天弼、宏宇。由于工艺方案与二次布料的抛光砖基本一致,只是使用渗花墨水替代有色微粉布料,使产品的图案相对抛光砖更加清晰,变化更加丰富。


该工艺方案主要 优点 如下:

一是产品的内质与抛光砖接近,莫氏硬度高于抛釉砖,由于图案深入面料中,耐磨程度更高,适合于人流量较大的场所。

二是对生产线改造小,只需要在现有的抛光砖生产线加装一台喷墨机即可。

三是对底料白度要求不高,可以较好的控制坯体成本。


该工艺方案的主要 缺点 如下:

一是采用二次布料工艺,面料中需加入发色剂促进渗花墨水发色,而现阶段助色剂价格昂贵,导致产品成本居高不下。

二是布料的均匀程度对砖型影响大,使产品的砖型难以控制,从而影响抛光平整度。三是无法实现天然石材表面石纹线的凹凸立体效果。

四是二次布料工艺中面料的厚度一般在3 mm,而渗花墨水的渗透深度不足1 mm,因此采用此工艺方案的产品在经过倒边、拉槽等冷加工后,会显现出底料层、面料层、渗花墨水层3层完全不同的颜色,影响装饰效果。

五是表面图案比较模糊。


3、淋面料浆工艺

此工艺方案与常规瓷质釉面砖的生产工艺基本一致,基本工艺流程为布白色粉料→压制→干燥→淋面料浆→干燥→喷墨渗花→喷助渗剂→烧成→中性抛。采用此工艺方案的代表企业有能强、石博士。该工艺方案与现有瓷质釉面砖生产线的布局一致,只是面料和喷墨墨水换成了渗花产品专用的,整个生产线布局和人员基本不需要调整,能够较快速的转换。


该工艺方案的主要 优点 如下:

一是面料相对二次布料工艺明显偏薄,成本相对较低。

二是淋浆厚度均匀,砖型相对容易控制。

三是喷墨打印的图案较二次布料工艺更加清晰。

四是产品表面平整度优于抛釉产品。

五是产品表面莫氏硬度比抛釉产品高一个级别,耐磨性也更好。

六是渗花墨水基本能渗透整个面料层,配合白度较高的坯体产品的整体性更强。


该工艺方案的主要 缺点 如下:

一是坯体粉料成本偏高。

二是釉线在喷墨打印前需要增加一条较长的干燥窑,对釉线长度和布局有较高的要求。

三是淋面料浆较薄或者没有化妆土时产品白度偏低,颜色不够鲜艳。

四是无法实现天然石材表面石纹线的凹凸立体效果。

五是倒边、拉槽等深加工效果仍然不如通体布料产品,拉槽偏深则会露出白色的坯体。


4、通体一次布料结合淋浆工艺

此工艺方案坯体采用通体一次布料,淋浆工艺与方案二相同,基本工艺流程为通体布料→压制→干燥→淋面料浆→干燥→喷墨渗花→喷助渗剂→烧成→中性抛。采用此工艺方案的代表企业有诺贝尔、新明珠。该工艺方案相对比较复杂,对坯体粉料要求较高,釉线与现有抛釉砖生产线基本保持一致。


该工艺方案的主要 优点 如下:

一是坯体为通体布料,坯体的颜色与产品表面颜色接近,产品的整体感较好,可以满足倒边、拉槽等深加工装饰。

二是面料相对二次布料工艺明显偏薄,成本相对较低

三是淋浆厚度均匀,砖型相对容易控制。

四是产品表面平整度优于抛釉产品。五是产品表面莫氏硬度比抛釉产品高一个级别,耐磨性也更好。


该工艺方案的主要 缺点 如下:

一是坯体粉料制备及压制方法与抛光砖产品类似,生产难度比使用白坯偏高。

二是釉线在喷墨打印前需要增加一条较长的干燥窑,对釉线长度和布局有较高的要求。

三是淋面料浆较薄或者没有化妆土时产品白度偏低,颜色不够鲜艳。

四是无法实现天然石材表面石纹线的凹凸立体效果。

五是总体成本偏高。




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