本發(fā)明涉及陶瓷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于陶瓷噴墨打印的黑色滲透墨水。
背景技術(shù)：
黑色陶瓷制品以其端莊穩(wěn)重、高貴典雅的經(jīng)典色彩，一直以來深受人們所喜愛。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展與普及，噴墨打印技術(shù)在陶瓷工業(yè)領(lǐng)域得到迅速推廣，黑色顏料墨水在瓷片、仿古等陶瓷磚表面上的構(gòu)圖、色彩及紋理產(chǎn)生了突破性的進(jìn)展。近年來興起的噴墨打印用滲透墨水成為行業(yè)內(nèi)討論和研究的熱點(diǎn)，滲透墨水主要是基于發(fā)色離子絡(luò)合物在助滲劑的作用下從拋光磚表面滲透到陶瓷材料內(nèi)部，利用它的垂直擴(kuò)散和側(cè)向擴(kuò)散，使拋光磚獲得一種特殊的美學(xué)效果。傳統(tǒng)的顏料墨水，通常在磚坯表面得不到煙熏裝飾、明暗和深度效果。
傳統(tǒng)的黑色色料是一種典型的同晶混合型尖晶石系顏料。鉻、鐵、鈷、鎳、銅等是第四周期的過渡金屬元素，它們的離子最外層軌道為d軌道，是非球形對稱的。當(dāng)這些離子處于不同的配位場時(shí)，配位負(fù)離子對各軌道的能量改變，產(chǎn)生能級分裂，使得本來能級相同的四個(gè)d軌道在配位離子作用下變?yōu)椴煌哪芗?，即產(chǎn)生配位場效應(yīng)。電子在不同能級的d軌道躍遷，吸收一定波長的光，其躍遷能在1-4ev之間，剛好對應(yīng)的光范圍為可見光區(qū)，當(dāng)多種離子配合使用且比例適當(dāng)時(shí)，可以將可見光全部吸收，使物體呈現(xiàn)黑色。黑色滲透墨水屬溶劑型墨水，雖然不同于顏料墨水的懸浮液體系，但其噴打在拋光磚表面并經(jīng)高溫?zé)珊?，同樣可以形成各種不同的尖晶石晶體，所以呈色機(jī)理是一樣的。
黑色色料一般分有co系和無co系。對于無co系色料，專利us4205996給出了fe-cr-ni系的無鈷黑色顏料的配方，并在體系中引入mn、cu、v、al等元素取得了較好的工業(yè)效果；專利us5250112提出的黑色色料所含的尖晶石是基于cu-cr-mn系的混合氧化物，其中mn對應(yīng)的氧化物為mn3o4，使得色料具有更低的明度值l*；專利us6758894給出了a-fe-mn系的黑色顏料，其中a是金屬ca、sr、ba、mg中的一種或幾種的組合，這類色料可用于涂料、玻璃、油墨等行業(yè)。對于有co系色料，由于co的存在，使得這樣的組合很豐富且在呈色性能上有保證，它們幾乎都是在co-cr-fe系的基礎(chǔ)上引入其它各種金屬元素，如mn、ni等；專利ep704411其中一部分描述了利用釕有機(jī)化合物(1-18個(gè)碳原子的多元羧酸鹽，如丙烯酸鹽、甲基丙烯酸鹽等)的水溶液得到黑色墨水，但是該發(fā)明為水性體系的墨水，而且沒有提及釕，鐵，鈷三種異辛酸鹽的混合物作為發(fā)色物質(zhì)的情況；專利cn105733360a描述的黑色墨水雖然為油溶性體系，但其發(fā)色物質(zhì)同樣只是單一的有機(jī)羧酸釕鹽化合物。
異辛酸釕或者釕的配合物作為發(fā)色劑已經(jīng)運(yùn)用在陶瓷生產(chǎn)中。在一定條件下，其黑色色強(qiáng)度高而且純正。但單一釕的配合物的呈色表現(xiàn)除了與配制墨水的濃度有關(guān)，還與拋光磚表層涂覆的釉料有關(guān)：當(dāng)異辛酸釕含量太低(質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜5％)，墨水噴打在釉面上燒成后呈現(xiàn)的黑色不夠深厚，且在大多數(shù)常規(guī)釉料中呈現(xiàn)一定的黃綠色調(diào)；當(dāng)異辛酸釕含量過高(質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞30％)，且在特定釉的配方配合下，一定程度上加深了黑色，但墨水成本相當(dāng)昂貴，使墨水的應(yīng)用受到了限制。
將異辛酸鈷配制成墨水，噴打在陶瓷釉上與坯體或釉中的氧化鋁反應(yīng)可以生成藍(lán)色；異辛酸鐵經(jīng)高溫灼燒生成的氧化鐵在助色劑二氧化硅的保護(hù)下，可以在釉面上呈現(xiàn)紅棕色調(diào)；異辛酸鈷和異辛酸鐵的混合物在釉面上呈色時(shí)分別減去各自吸收的色光，使混合色反射或透射的光能下降，可以產(chǎn)生一定的黑色，這種黑色可以有黑灰、黑調(diào)泛藍(lán)、黑調(diào)泛紅等多種色調(diào)變化，但是這兩個(gè)混合物產(chǎn)生的黑色的色強(qiáng)度很弱，需要在墨水中添加大量異辛酸鈷和異辛酸鐵的混合物，導(dǎo)致噴墨墨水的噴射性能惡化，而且其黑色仍然不能讓人滿意。當(dāng)含少量異辛酸釕的油溶性體系中添加不同比例的異辛酸鈷和異辛酸鐵時(shí)，得到的新型墨水可以在拋光磚釉面上呈現(xiàn)艷黑、黑灰、黑調(diào)泛藍(lán)、黑調(diào)泛紅等多種色調(diào)，這種墨水既滿足了黑色的色強(qiáng)度，保證了滲透墨水獨(dú)有的煙熏、明暗和深度效果，還彌補(bǔ)了在一般釉層上釕的發(fā)色帶有黃綠色調(diào)的缺陷，降低了異辛酸釕黑色滲透墨水的使用成本。
通過試驗(yàn)，特定比例的異辛酸釕、異辛酸鈷和異辛酸鐵的混合物可以得到純正濃厚的黑色，避免了原來單獨(dú)使用的一些缺陷，通過混合使用獲得了新的黑色滲透墨水。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于陶瓷噴墨打印的黑色滲透墨水。該墨水是在著色力強(qiáng)的異辛酸釕黑色色調(diào)的基礎(chǔ)上，通過加入不同比例的異辛酸鈷和異辛酸鐵，調(diào)制得到的ru-fe-co系混合型墨水，可在拋光磚釉面上獲得更加豐富的色調(diào)，同時(shí)減少昂貴異辛酸釕的用量，降低墨水成本。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種適用于陶瓷噴墨打印的黑色滲透墨水，為ru-fe-co系混合型墨水，墨水溶劑為低極性有機(jī)溶劑，發(fā)色劑為異辛酸鈷、異辛酸鐵和異辛酸釕。
進(jìn)一步地，所述低極性有機(jī)溶劑包括烷烴、芳香烴或酯類的低極性有機(jī)溶劑。本發(fā)明采用的低極性有機(jī)溶劑對異辛酸鈷、異辛酸鐵和異辛酸釕具有良好的溶解性，且和陶瓷噴墨機(jī)有良好的兼容性。
更進(jìn)一步地，所述烷烴的低極性有機(jī)溶劑包括c10-c16的異構(gòu)烷烴和c10-c16的環(huán)烷烴中的一種以上。
更進(jìn)一步地，所述芳香烴的低極性有機(jī)溶劑包括聯(lián)苯型多環(huán)芳烴。
更進(jìn)一步地，所述酯類的低極性有機(jī)溶劑包括辛酸異丙酯、月桂酸異丙酯或棕櫚酸異丙酯。
進(jìn)一步地，所述低極性有機(jī)溶劑包括道達(dá)爾公司的商品牌號為20/22h、24/27h或25/28h的溶劑油。
進(jìn)一步地，所述低極性有機(jī)溶劑包括美孚公司的商品牌號為s100、s150或s200的溶劑油。
進(jìn)一步地，墨水中，異辛酸釕的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％～15％，異辛酸鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％-30％，異辛酸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～45％。
進(jìn)一步地，墨水中，摩爾比co/fe＝1/3～2/1。
進(jìn)一步地，墨水在拋光磚釉面上呈現(xiàn)的黑色色調(diào)具有可調(diào)性，在異辛酸釕的黑色色調(diào)基礎(chǔ)上，改變金屬co、fe的混合摩爾比，得到包括艷黑、黑灰、黑調(diào)泛藍(lán)、黑調(diào)泛紅的色調(diào)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
(1)本發(fā)明的黑色滲透墨水可滲透在表面涂覆有面釉的拋光磚坯體中，且拋光磚坯體經(jīng)拋光后，仍然可在表面形成經(jīng)典的黑色裝飾圖案，使釉面上的圖案更加豐富和個(gè)性化；
(2)本發(fā)明的黑色滲透墨水在拋光磚釉面上呈現(xiàn)的黑色色調(diào)具有可調(diào)性，在異辛酸釕的黑色色調(diào)基礎(chǔ)上，改變金屬co、fe的混合摩爾比，得到包括艷黑、黑灰、黑調(diào)泛藍(lán)或黑調(diào)泛紅的色調(diào)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例中涂覆在拋光磚表面面釉的氧化物重量組成(100wt％)如表1所示。
表1釉料的氧化物重量組成(100wt％)
制備釉漿：在表1所示的釉料中，加入相對釉料重量5wt％的納米二氧化硅助色劑，混勻，再加入相對釉料重量0.3wt％的多聚磷酸鈉和0.15wt％的羧甲基纖維素鈉，混勻后分散在水中，水與混合物的重量比為1:2，球磨8min后得到釉漿。
本發(fā)明的墨水所用的釉料不限于上述配比的釉料或者陶瓷坯料，各種常規(guī)的陶瓷釉料或者坯料均可適用，但不同的配方以及添加不同種類和重量的助色劑納米二氧化硅的情況下，上述三種異辛酸鹽混合物的呈色表現(xiàn)是有差異的，此時(shí)需要針對具體陶瓷釉的成分和陶瓷的燒成條件來調(diào)整三種異辛酸鹽混合物的比例以獲得最終需要的色調(diào)。
實(shí)施例1
(1)配制出異辛酸鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％、異辛酸鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％和異辛酸釕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的混合溶液，所用溶劑為道達(dá)爾公司的商品牌號為20/22h的溶劑油；
(2)將上述混合溶液裝入希望jet-xy700型陶瓷噴墨打印機(jī)中，以計(jì)算機(jī)中設(shè)定好的圖案噴于表面溫度在50℃的600mm*600mm*11mm規(guī)格且涂覆有釉料的拋光磚表面上；
(3)將磚坯置于輥道窯中，高溫1200℃燒成45min，燒成后表面經(jīng)刮平、拋光處理；
(4)利用wf-32型色差儀測量拋光磚表面顏色的l*a*b*值，如表2所示。
實(shí)施例2
(1)配制出異辛酸鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％、異辛酸鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％和異辛酸釕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的混合溶液，所用溶劑為道達(dá)爾公司的商品牌號為20/22h的溶劑油；
(2)將該混合溶液裝入希望jet-xy700型陶瓷噴墨打印機(jī)中，以計(jì)算機(jī)中設(shè)定好的圖案噴于表面溫度在50℃的600mm*600mm*11mm規(guī)格且涂覆有釉料的拋光磚表面上；
(3)將磚坯置于輥道窯中，高溫1200℃燒成45min，燒成后表面經(jīng)刮平、拋光處理；
(4)利用wf-32型色差儀測量拋光磚表面顏色的l*a*b*值，如表2所示。
實(shí)施例3
(1)配制出異辛酸鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％、異辛酸鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％和異辛酸釕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的混合溶液，所用溶劑為道達(dá)爾公司的商品牌號為20/22h的溶劑油；
(2)將該混合溶液裝入希望jet-xy700型陶瓷噴墨打印機(jī)中，以計(jì)算機(jī)中設(shè)定好的圖案噴于表面溫度在50℃的600mm*600mm*11mm規(guī)格且涂覆有釉料的拋光磚表面上；
(3)將磚坯置于輥道窯中，高溫1200℃燒成45min，燒成后表面經(jīng)刮平、拋光處理；
(4)利用wf-32型色差儀測量拋光磚表面顏色的l*a*b*值，如表2所示。
實(shí)施例4
(1)配制出異辛酸鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％、異辛酸鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45％和異辛酸釕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的混合溶液，所用溶劑為道達(dá)爾公司的商品牌號為20/22h的溶劑油；
(2)將該混合溶液裝入希望jet-xy700型陶瓷噴墨打印機(jī)中，以計(jì)算機(jī)中設(shè)定好的圖案噴于表面溫度在50℃的600mm*600mm*11mm規(guī)格且涂覆有釉料的拋光磚表面上；
(3)將磚坯置于輥道窯中，高溫1200℃燒成45min，燒成后表面經(jīng)刮平、拋光處理；
(4)利用wf-32型色差儀測量拋光磚表面顏色的l*a*b*值，如表2所示。
實(shí)施例5
(1)配制出異辛酸鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％、異辛酸鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％和異辛酸釕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的混合溶液，所用溶劑為道達(dá)爾公司的商品牌號為20/22h的溶劑油；
(2)將該混合溶液裝入希望jet-xy700型陶瓷噴墨打印機(jī)中，以計(jì)算機(jī)中設(shè)定好的圖案噴于表面溫度在50℃的600mm*600mm*11mm規(guī)格且涂覆有釉料的拋光磚表面上；
(3)將磚坯置于輥道窯中，高溫1200℃燒成45min，燒成后表面經(jīng)刮平、拋光處理；
(4)利用wf-32型色差儀測量拋光磚表面顏色的l*a*b*值，如表2所示。
實(shí)施例6
(1)配制出異辛酸鈷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％、異辛酸鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45％和異辛酸釕質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的混合溶液，所用溶劑為道達(dá)爾公司的商品牌號為20/22h的溶劑油；
(2)將該混合溶液裝入希望jet-xy700型陶瓷噴墨打印機(jī)中，以計(jì)算機(jī)中設(shè)定好的圖案噴于表面溫度在50℃的600mm*600mm*11mm規(guī)格且涂覆有釉料的拋光磚表面上；
(3)將磚坯置于輥道窯中，高溫1200℃燒成45min，燒成后表面經(jīng)刮平、拋光處理；
(4)利用wf-32型色差儀測量拋光磚表面顏色的l*a*b*值，如表2所示。
表2實(shí)施例1～6的拋光磚表面顏色的l*a*b*值
從表2可以看出，調(diào)節(jié)ru-fe-co系混合型墨水中ru，fe，co的不同比例，可以獲得不同的黑色色調(diào)。
以上所述僅是本發(fā)明的部分優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造構(gòu)思前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。