陶瓷墨水的技術(shù)創(chuàng)新及功能化發(fā)展

鄭樹(shù)龍++張緹++林海浪

摘 要：噴印技術(shù)能大幅提高產(chǎn)品的仿真度和清晰度，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，助力企業(yè)搶占終端市場(chǎng)。未來(lái)的陶瓷墨水產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，主要集中在水性陶瓷墨水和功能化陶瓷墨水兩大領(lǐng)域。本文提出了陶瓷墨水的技術(shù)創(chuàng)新路線，對(duì)噴墨打印水性體系陶瓷墨水、功能化陶瓷墨水的技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了闡述，對(duì)其應(yīng)用技術(shù)及市場(chǎng)前景提出了展望。

關(guān)鍵詞：陶瓷墨水；技術(shù)創(chuàng)新；水性陶瓷墨水；功能化陶瓷墨水

1 引言

陶瓷噴墨打印技術(shù)的普及促進(jìn)了傳統(tǒng)色釉料生產(chǎn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，在國(guó)產(chǎn)噴墨打印設(shè)備不斷完善和改進(jìn)的前提下，國(guó)內(nèi)色釉料行業(yè)也迎來(lái)了一次技術(shù)革命。隨著國(guó)產(chǎn)陶瓷墨水用量的不斷增加，以及產(chǎn)品性能的不斷改進(jìn)，產(chǎn)品品質(zhì)得到了很大的提升。對(duì)照國(guó)外墨水公司近幾年的色卡，國(guó)產(chǎn)墨水的發(fā)色效果也在逐步完善，在技術(shù)服務(wù)、墨水價(jià)格等方面，國(guó)內(nèi)墨水生產(chǎn)企業(yè)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)超過(guò)了進(jìn)口墨水供應(yīng)商。另外，大孔徑噴頭、噴釉噴頭的推出對(duì)于國(guó)產(chǎn)墨水企業(yè)也是一個(gè)發(fā)展良機(jī)[1]。

國(guó)產(chǎn)墨水要與國(guó)外墨水競(jìng)爭(zhēng)，除了價(jià)格優(yōu)勢(shì)外，國(guó)產(chǎn)墨水的安全性、穩(wěn)定性、使用性能、發(fā)色等方面必須不斷進(jìn)步，從實(shí)質(zhì)上達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品。建筑陶瓷功能化是傳統(tǒng)建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必由之路，利用噴墨技術(shù)將功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷磚上，可以實(shí)現(xiàn)建筑陶瓷的個(gè)性化和功能化，并且大幅度提高產(chǎn)品的附加值。

2015年6月，廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《陶瓷裝飾用溶劑型噴墨打印墨水》順利通過(guò)專家組審定，在陶瓷噴墨墨水領(lǐng)域填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。這是全國(guó)第一份陶瓷噴墨墨水的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的制定為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供了保障，也為規(guī)范和提高陶瓷噴墨打印墨水生產(chǎn)技術(shù)提供了有力的技術(shù)支持[2]。

2 國(guó)內(nèi)外陶瓷墨水的研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)陶瓷墨水已研發(fā)大約12～14種，包括7種不同顏色。其中藍(lán)色發(fā)色力最強(qiáng)，黃色發(fā)色力較弱，現(xiàn)有的黃色墨水帶有綠色調(diào)。棕色居中，鮮艷的紅色仍然很難達(dá)到，且白色墨水的白度也不高。此外，現(xiàn)有進(jìn)入生產(chǎn)的組合陶瓷墨水一般為3色（藍(lán)、棕、黃）、4色（藍(lán)、棕、黃、桔）、5色及6色[3]。

2014年西班牙瓦倫西亞國(guó)際瓷磚衛(wèi)浴展上，F(xiàn)ERRO（西班牙）研發(fā)的水溶性墨水獲得化工領(lǐng)域的阿爾法獎(jiǎng)。水性墨水制備出的瓷磚產(chǎn)品色彩鮮艷、靚麗，引發(fā)了國(guó)際市場(chǎng)的廣泛關(guān)注，水性陶瓷墨水的推出可能迎來(lái)噴墨技術(shù)的新一輪技術(shù)變革。表1、表2分別介紹了國(guó)外墨水生產(chǎn)商[4-6]及國(guó)內(nèi)墨水生產(chǎn)商[7-9]的研發(fā)現(xiàn)狀。

3 陶瓷墨水的技術(shù)創(chuàng)新路線

噴印技術(shù)能大幅提高產(chǎn)品的仿真度和清晰度，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，助力企業(yè)搶占終端市場(chǎng)。未來(lái)的陶瓷墨水產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，主要集中在水性陶瓷墨水和功能化陶瓷墨水兩大領(lǐng)域。

4 噴墨打印水性體系陶瓷墨水的技術(shù)創(chuàng)新

4.1 拋光磚陶瓷墨水已實(shí)現(xiàn)中試生產(chǎn)

拋光磚墨水是最近研發(fā)成功并應(yīng)用于拋光磚圖案打印的墨水，可適用于表面強(qiáng)度高、耐磨性能好的拋光磚裝飾[10]。拋光磚墨水區(qū)別于釉面磚使用的墨水，但都是使用噴墨打印機(jī)將墨水噴印在拋光磚上，屬于水性體系墨水。目前，已經(jīng)成功上線應(yīng)用，滲花深度達(dá)3～4 mm，總體效果趨于穩(wěn)定，技術(shù)基本成熟。

噴墨拋光磚是指采用可溶性液體染色物作為發(fā)色體，通過(guò)噴墨打印技術(shù)，將圖案打印到坯體表面，液體染色物滲入到坯體（或釉體）內(nèi)部，經(jīng)過(guò)高溫煅燒后，從而呈現(xiàn)出具有色彩的裝飾圖案。噴墨拋光磚的面世是墨水、噴頭和設(shè)備聯(lián)動(dòng)創(chuàng)新的成果，拋光磚墨水需要專門(mén)的水性體系噴頭和適應(yīng)水性體系墨路的噴墨打印機(jī)。目前，已成功開(kāi)發(fā)出灰、褐、藍(lán)、灰綠、咖啡、黃綠、黑、白等顏色的墨水，開(kāi)發(fā)的墨水?dāng)U散問(wèn)題得到解決，能夠很好地避免噴墨后墨水橫向擴(kuò)散，并且垂直滲透能力強(qiáng)，滲透深度達(dá)到4 mm以上，拋光后滲透深度仍然有2 mm以上，垂直滲透還得益于噴墨后噴特殊的助滲劑。

噴墨拋光磚與傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷的亮點(diǎn)在于噴墨同時(shí)噴印，定位準(zhǔn)確，不同顏色的發(fā)色因子相互疊加、均勻合理，可以在磚面得到濃淡相宜、顏色平緩過(guò)渡的版面效果，可實(shí)現(xiàn)平行和垂直的噴印?，F(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計(jì)出鮮綠、鮮黃調(diào)的版面效果，其具有翡翠般的玉質(zhì)感。未來(lái)噴墨拋光磚將具有質(zhì)感、玉感、觸感的效果，其設(shè)計(jì)空間將是無(wú)限的。另外，噴墨拋光磚的另一亮點(diǎn)在于設(shè)計(jì)模仿將難于拋釉磚，因?yàn)閲娔珤伖獯u的發(fā)色與坯體的配方關(guān)系密切，將有利于品牌的保護(hù)。表3給出了噴墨拋光磚的一些生產(chǎn)參數(shù)。

4.2 大墨量水性陶瓷墨水

從現(xiàn)在噴墨產(chǎn)品來(lái)看，現(xiàn)有的油性墨水在生產(chǎn)淺色瓷磚具有優(yōu)勢(shì)，而缺點(diǎn)在于難于發(fā)出大紅、大紫、檸檬黃等圖案比較鮮艷飽滿的顏色，難以得到炫彩圖案，一些大圖案始終比不上輥筒印刷。而伴隨著噴頭的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，噴墨量將達(dá)到100～1000 g/m2，噴墨量提升后，墨水的顆粒亦可進(jìn)一步放大。如此大的噴墨量，需要水性體系的墨水進(jìn)行配合，方可完全與釉料兼容，避免出現(xiàn)裂釉等缺陷，同時(shí)在環(huán)保上得到改善，也有利于儀器設(shè)備的清洗。

在國(guó)外，已經(jīng)有水性體系的墨水在流通；在國(guó)內(nèi)，2015年廣州陶瓷工業(yè)展上，也有水性體系的墨水展出，不過(guò)除了滲花墨水有應(yīng)用樣板外，其他的普通水性色料體系墨水未見(jiàn)應(yīng)用樣板展出。從目前的文獻(xiàn)資料來(lái)看，裝飾用的水性陶瓷墨水可供參考的研究性文獻(xiàn)極少，其關(guān)鍵技術(shù)主要被掌握在少數(shù)西班牙陶瓷色釉料公司。在2015年廣州陶瓷工業(yè)展上亦有一些進(jìn)口助劑公司，如畢克化學(xué)等，相關(guān)水性助劑的展示也在一定程度上加速了水性墨水的產(chǎn)品研發(fā)力度和進(jìn)度。在大墨量水性陶瓷墨水的工業(yè)應(yīng)用配套方面，國(guó)外的噴墨打印用設(shè)備廠商，也一直在研究適用于大墨量墨水噴墨打印的噴頭，詳細(xì)參數(shù)如表4所示。

4.3 噴釉噴墨一體化技術(shù)

數(shù)碼噴釉墨水包括下陷釉、金屬釉、閃光釉、啞光釉、白花釉、滲花釉等。噴釉通過(guò)特殊的陶瓷噴墨打印噴頭將功能墨水、釉料直接通過(guò)噴頭噴射到瓷磚表面，呈現(xiàn)立體感強(qiáng)的特殊裝飾效果，如：各種立體顆粒、凹凸紋理等。噴釉是陶瓷噴墨的發(fā)展趨勢(shì)，目前的數(shù)碼噴印設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)是集噴墨噴釉于一體，噴釉與噴墨功能可在同一設(shè)備上靈活配合使用，可進(jìn)行噴頭的混搭、兼容，可支持使用不同品牌，墨水配置的多樣性和對(duì)陶瓷色釉料的兼容性，以及強(qiáng)大的電腦軟件管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，為噴釉技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)支持，帶來(lái)無(wú)限可能。數(shù)碼噴釉亦將在大規(guī)格板材方面具有優(yōu)勢(shì)，在國(guó)外工業(yè)展上曾展示出5400 mm×1800 mm規(guī)格的大板，如此大規(guī)格的陶板，唯有用到噴釉技術(shù)才能進(jìn)行施釉。所以，隨著日后的大規(guī)格板材和薄板需求增多，噴釉技術(shù)能很好地配合特殊規(guī)格板材的生產(chǎn)。

5 噴墨打印功能化陶瓷墨水的技術(shù)創(chuàng)新

功能墨水是指用于瓷磚的釉面表層，賦予瓷磚有益于人身體健康或特殊效果、特定環(huán)境特殊要求的附加功能，是色料墨水成熟應(yīng)用之后發(fā)展起來(lái)的陶瓷墨水新品。利用噴墨技術(shù)將功能性陶瓷墨水打印在陶瓷磚上，可以實(shí)現(xiàn)建筑陶瓷的個(gè)性化和功能化，順應(yīng)了國(guó)家政策和消費(fèi)者的主流，對(duì)于陶瓷企業(yè)研制新產(chǎn)品，打造品牌具有十分重大的意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)墨水企業(yè)專注于功能墨水的研發(fā)，并成功研發(fā)出負(fù)離子墨水、下陷墨水、爆花墨水、金屬效果墨水、閃光墨水、自潔墨水、變色墨水等功能性墨水。目前，在各大產(chǎn)區(qū)以及海外一些大型品牌企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用功能墨水進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新取得了重大的成效。另外，在一些適合我國(guó)國(guó)情的功能墨水方面，負(fù)離子墨水在國(guó)際上未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

5.1 負(fù)離子功能墨水

負(fù)離子陶瓷墨水?dāng)?shù)碼技術(shù)[7]是指將負(fù)離子材料研制成陶瓷墨水并應(yīng)用陶瓷噴墨機(jī)打印在陶瓷磚表面，經(jīng)燒成后能夠永久產(chǎn)生負(fù)離子的技術(shù)。具有成本低廉、不影響磚面圖案效果、負(fù)離子發(fā)生量高、放射性達(dá)到A類合格水平、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)還具有普通油性墨水一樣的使用性能，可直接在現(xiàn)有體系的噴頭和工藝條件上應(yīng)用。負(fù)離子磚產(chǎn)生的負(fù)離子可以凈化空氣，能讓人精力充沛，提高人們的工作效率，在一些公共場(chǎng)所，如：學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓、養(yǎng)老院、娛樂(lè)場(chǎng)所等地方將能發(fā)揮很好的作用，有利于改善人們的健康。負(fù)離子墨水的技術(shù)指標(biāo)如表5所示。負(fù)離子墨水?dāng)?shù)碼噴印的參數(shù)如表6所示。

5.2 變色功能墨水

變色功能墨水是將稀土元素的發(fā)光特性充分應(yīng)用在陶瓷噴墨墨水中，利用稀土獨(dú)特的光學(xué)性能作為著色或助色原料[11]。近些年來(lái)，稀土在高級(jí)建筑裝飾材料和藝術(shù)陶瓷、日用瓷等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，能夠達(dá)到一些傳統(tǒng)色料不能達(dá)到的效果。使用稀土原料燒制成的陶瓷是采用一般著色劑的產(chǎn)品難以比擬的，其色澤艷麗、柔潤(rùn)、均勻，如：桔黃、嬌黃、淺藍(lán)、銀灰、紫色等玲瓏精美，且獨(dú)有的變色和發(fā)光效果，更是精絕。隨著照射光線強(qiáng)弱的不同而變化的各種顏色異彩紛呈、瑰麗多姿。變色功能墨水噴印在陶瓷磚表面經(jīng)燒結(jié)后，由于稀土氧化物譜線繁多，其在可見(jiàn)光區(qū)具有多個(gè)明顯狹窄吸收峰，在不同光照下能呈現(xiàn)出不同的色彩，其中以釹稀土為變色材料的墨水在日光燈下呈現(xiàn)出藍(lán)色色彩，而在弱光下呈現(xiàn)出粉紅調(diào)的色彩。變色功能墨水經(jīng)過(guò)對(duì)粉體進(jìn)行改性，墨水具有良好的使用穩(wěn)定性和高溫呈色穩(wěn)定性，墨水適應(yīng)現(xiàn)在市面上流行的各種噴頭和噴墨設(shè)備。變色功能墨水的技術(shù)指標(biāo)如表7所示。

5.3 下陷功能墨水

下陷墨水是使用在高溫條件下能夠產(chǎn)生溶蝕效果的材料制得的墨水，其下陷效果深淺可調(diào)節(jié)，下陷線條寬度可減小到1 mm以下。達(dá)到相同的瓷磚圖案，相比下陷釉節(jié)省至少50%以上的用量。燒成溫度范圍廣，在1000～1200 ℃之間的范圍均可，一次燒、二次燒墻地磚均可。墨水不會(huì)影響磚面色彩的發(fā)色，其表現(xiàn)的立體、簡(jiǎn)潔、高貴的效果，是新一輪開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品高峰的首選科技產(chǎn)品。目前，已在一些知名陶瓷品牌廠家應(yīng)用，在開(kāi)發(fā)拋釉磚類、墻紙類產(chǎn)品和一些小地磚產(chǎn)品上效果明顯，形成異彩紛呈的圖案，圖案逼真，市場(chǎng)反饋很好，下陷功能墨水開(kāi)啟3D打印新時(shí)代。下陷墨水的技術(shù)指標(biāo)如表8所示。

5.4 自潔功能墨水

隨著居住要求不斷提高，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視程度也越來(lái)越高，致力于利用自然條件和人工手段來(lái)創(chuàng)造一個(gè)更舒適、健康的生活環(huán)境，同時(shí)又要控制自然資源的使用，保持建筑外觀的美麗潔凈。自潔陶瓷在日本國(guó)家已得到大量的應(yīng)用，其主要原理是瓷磚表面有一層經(jīng)高溫?zé)珊竽軌蚴沟么纱u表面細(xì)膩光亮平滑的材料，即憎水材料，從而使得污垢極難附著在瓷磚表面上，非常容易清潔。一個(gè)很簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法可以對(duì)比噴印了自潔墨水的瓷片磚與普通瓷片磚的自潔效果，即在磚面上倒100 g左右的水，然后用嘴吹磚面的水，將會(huì)發(fā)現(xiàn)具有自潔效果的磚能夠使得水很容易流動(dòng)，而普通的亮面磚得很難使得水流動(dòng)。所以，對(duì)于外墻磚和應(yīng)用在廚房、衛(wèi)生間的瓷磚就具有很好的清潔效果。自潔功能墨水是使用特殊材料制得的陶瓷墨水，經(jīng)噴墨打印后均勻施在陶瓷磚表面上。自潔功能墨水的技術(shù)指標(biāo)如表9所示。

5.5 其他功能墨水

（1） 閃光墨水開(kāi)啟噴墨打印金碧輝煌時(shí)代，噴印在瓷磚釉面，高溫?zé)珊笪龀龅V物晶體而使釉面強(qiáng)烈反光。

（2） 金屬墨水點(diǎn)石成金，打造陶瓷中的（下轉(zhuǎn)第18頁(yè)）土豪金，墨水噴印在瓷磚釉面上，有金屬般的光澤，有金色、黃、黑色、銀灰色等系列。

（3） 夜光墨水噴印在瓷磚表面后經(jīng)燒成，瓷磚在黑暗的條件下能夠發(fā)光。

（4） 銀離子和二氧化鈦材料能起到抗菌殺菌的作用，所以把一些銀離子和二氧化鈦材料制作成墨水噴印在瓷磚表面經(jīng)燒成，使得瓷磚具有抗菌殺菌的效果。

（5） 除此之外，還有一些珠光效果的墨水，可噴大墨量的親水釉料墨水，使得瓷磚表面具有凹凸效果的憎水墨水，可粘顆粒的膠水墨水等等。

6 結(jié)語(yǔ)

綜觀國(guó)內(nèi)外噴墨技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展，噴頭、設(shè)備與墨水創(chuàng)新不斷，并且創(chuàng)新空間仍然十分巨大，陶瓷墨水的創(chuàng)新將驅(qū)動(dòng)建筑陶瓷產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型升級(jí)。目前，陶瓷墨水朝著水性體系和功能化兩大創(chuàng)新技術(shù)方向發(fā)展。水性陶瓷墨水又將細(xì)分為拋光磚墨水和大墨量墨水，而功能墨水又包括具有環(huán)境友好型的負(fù)離子功能、抗菌殺菌功能、自潔功能、防靜電功能等功能和特殊裝飾效果功能的下陷3D效果、貴金屬效果、閃光效果等墨水。陶瓷墨水的創(chuàng)新，將促進(jìn)五位一體釉線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施釉+炫彩+裝飾+功能+噴釉為一體的釉線裝飾材料墨水化，使得建筑陶瓷更具個(gè)性化、功能化、藝術(shù)化，成為美化人居環(huán)境的建材首選。

參考文獻(xiàn)

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