陶瓷墨水新解

　　传统的陶瓷装饰有丝网印刷，贴纸法，和滚筒印刷。但这几种传统装饰都有着缺点。丝网印刷：直接印刷法会使胚体开裂的几率增大。并且不能印刷到产品的边缘，另外丝网磨损常常造成生产线的停顿和废品出现;前套花纹没有干，急着印下套接着图案模糊且相互重叠。贴纸法：要储备大量较贵的画纸常常占用大量的资金，并在日常保管过程中需要人力和场地。滚筒印刷：目前国内较先进的陶瓷装饰技术，胶辊网板对位准确，花纹极清晰细腻，网点致密度可高达220目以上，用在瓷砖生产中，产品印刷精美，色彩鲜艳，其自然的纹理效果逼真。激光技术使并且印出的釉面具有立体结构层次。用喷墨打印是将待成形的陶瓷粉料制成陶瓷墨水，通过打印机将这种陶瓷墨水直接打印到载体上成形，成形体的形状及几何尺寸由计算机控制，该技术仍处于研发阶段。

　　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。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胚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。

　　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，墨水是由FERRO公司与赛尔公司联合研制的陶瓷墨水。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。企业研究方面出现了广东佛陶集团股份有限公司、明朝科技、华山制釉、鹰牌陶瓷等公司，也形成了3个发明专利成绩。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，明朝科技石破天惊推出中国人自己的墨水。

　　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。陶瓷墨水的保质期只有2到3个月，容易造成沉淀。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。

　　BaTiO3陶瓷墨水的制备

　　实验用BaTiO3粉体中Ba与Ti的原子比为1.014，平均粒径为0.5~1.5微米，比表面积为(BET)2.82m2/g。静电位阻型分散剂PAA由丙烯酸单体加引发剂聚合而成，平均分子量为3000.PAA分散剂的分散效果与pH值有很大的关系，实验中选择pH=11.5,采用球磨法制备BaTiO3陶瓷墨水，料与球的质量比为1:2，球磨介质为直径7mm的玛瑙球，用0.5mol/L的HCl和NH4H2O调节墨水的pH值。把BaTiO3粉体不经预磨直接与分散剂PAA一起去加入球磨几内，加热，球磨24小时后得到所需的BaTiO3陶瓷墨水。

　　作为墨水，发色效果与稳定性是核心，也是衡量墨水好坏的重要标准。好的陶瓷墨水应是喷印前粉料不团聚，墨水固含量高，颗粒度较小，发色效果好且稳定性高。目前，陶瓷墨水在实际应用中存在的问题有：⑴由于陶瓷墨水制备技术涉及多个高新技术领域，研发难度大，古可以商品化的陶瓷墨水品种还很少;⑵对不同种类的产品，需要研发相应专用的喷墨打印机器，这使得陶瓷墨水的应用受到一定限制;⑶生产成本较高。随着喷墨打印机器和陶瓷墨水制造加工技术的日益完善和成熟，这种新技术将在陶瓷工业获得广泛的应用。