Технология подготовки керамической чернил на основе ее физико-химических свойств

1. Введение

Керамическая струйная печать возникла в качестве революционной и передовой технологии керамического украшения в последнее время. Он изменил ландшафт керамической отделки поверхности, введя новый уровень точности и гибкости. В отличие от традиционных методов трафаретной и бетонной печати, керамическая струйная печать характеризуется своим давлением — свободным, бесконтактным, а пластины — свободной природой. Этот уникальный набор функций позволяет создавать естественные и предельно четкие узоры на керамических поверхностях. Кроме того, он обладает замечательной способностью выполнять бесконтрольную "hover" печать, эффективно преодолевая ограничения, налагаемые плоскими поверхностями традиционными методами. Кроме того, его цифровая эксплуатация упрощает его выполнение, а повторяемость моделей превосходна, обеспечивая стабильное качество при крупномасштабном производстве. Однако полная реализация этих преимуществ в решающей степени зависит от качества используемой керамической чернил. Разработка и подготовка высококачественных керамических чернил не только важны, но и являются краеугольным камнем достижения отличных результатов в керамической струйной печати.

Основные физико-химические свойства керамической чернил

Керамические чернила представляют собой сложный состав, обычно состоящий из керамических пигментов (неорганических порошков), растворителей, дисперсантов, связующих веществ, пав и различных других добавок. Каждый компонент играет жизненно важную роль в определении общей производительности чернил, и для обеспечения оптимальных результатов струйно-струйной печати необходим строгий контроль над несколькими ключевыми физико-химическими свойствами. Эти свойства включают размер частиц пигмента, вязкость, поверхностное натяжение, pH и стабильность дисперсии.

Размер частиц пигмента

Размер частиц пигментов в керамических чернилах является основным свойством, которое напрямую влияет на качество печати. Если частицы пигмента слишком большие, они создают значительный риск засорения сопла струйного принтера. Это может привести к сбоям в процессе печати, неравномерному осаждению чернил и, в конечном счете, к плохому качеству печати. С другой стороны, если частицы слишком тонкие, цветоинтенсивность напечатанного рисунка может быть скомпрометирована. Идеальная керамическая чернила должна иметь узкое и очень единообразное распределение по размеру частиц.
Общее требование в отношении общего размера частиц керамической чернил заключается в Том, что она должна составлять менее 850 нм. Средний размер частиц предпочтительно находится в диапазоне 200-300 нм. Для точного измерения распределения частиц по размеру обычно используется лазерный анализатор размера частиц. Этот сложный инструмент работает по принципу рассеивания света. Когда лазерный луч направлен на образец чернил, частицы чернил рассеивают свет, а угол и сила рассеянного света анализируются для определения размера и распределения частиц.

Вязкость чернил

Вязкость является еще одним важным свойством керамических чернил, так как она оказывает глубокое влияние на многочисленные аспекты процесса печати, в Том числе поток чернил, ее рассеивание в струйной системе струи, и производительность сопла. Если вязкость чернил слишком низкая, это может привести к утечке чернил из сопла. Это приводит не только к нерациональному использованию чернил, но и к нестабильному процессу печати с непоследовательным образованием капель и осаждением. И наоборот, если вязкость слишком высока, это может привести к засорению сопла, что предотвратит гладкий поток чернил и нарушит процесс печати.
Требования к вязкости для керамических чернил могут варьироваться в зависимости от конкретного типа принтера и конструкции струйной головки. В целом вязкость должна находиться в диапазоне 1-20 мпа · с. Для точного измерения вязкости используется вращательный вискометр. Этот прибор, как правило, работает в температурных условиях, поскольку вязкость очень чувствительна к температурным изменениям. Благодаря поддержанию постоянной температуры измеренные значения вязкости являются более надежными и репрезентативными для ink's поведение во время фактической печати.

Устойчивость к рассеиванию

Стабильность дисперсии означает способность пигментных частиц в керамической черниле оставаться равномерно рассеянными в матрице чернил без оседания или агломерации во время хранения и использования. Отсутствие стабильности дисперсии может привести к образованию когтей или агрегатов пигментных частиц, что может привести к засорению сопла и неравномерному цветораспределению в печатных рисунках.
Существует несколько методов для проверки дисперсионной устойчивости керамических чернил. Одним из распространенных методов является измерение потенциала зетов. Потенциал зетов — это мера электрического потенциала в плоскости скольжения между частицами пигмента и окружающей жидкой средой. Более высокое абсолютное значение потенциала зетов указывает на большее электростатическое отталкивание между частицами, что помогает поддерживать их дисперсию. Другим методом является мониторинг стабильности вязкости во времени. Если вязкость чернил значительно меняется в течение определенного периода времени, это может указывать на то, что пигментные частицы накапливаются. Кроме того, твердое содержание чернил может измеряться через регулярные промежутки времени. Уменьшение содержания твердых веществ со временем может указывать на седиментацию пигментных частиц.

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение — это свойство, которое влияет на несколько важнейших аспектов процесса печати, таких как образование капель, увлажнение подложки чернилами и поведение высыхания чернил на подложке. Когда чернила выкачиваются из сопла, поверхностное натяжение играет решающую роль в определении формы и размера капель. Надлежащее значение поверхностного натяжения обеспечивает равномерное образование капель и их надлежащий размер для точной печати.
На подложке поверхностное натяжение чернил определяет, насколько хорошо они распространяются и скрепляются. Если поверхностное натяжение является слишком высоким, то чернила не могут надлежащим образом мочить субстрат, что приводит к плохому сцеплению и неравномерному охвату. С другой стороны, если поверхностное натяжение является слишком низким, чернила могут распространяться слишком широко, что приводит к размытым или искаженным рисункам.
Для измерения поверхностного натяжения керамической чернил используется тензиометр поверхности. Существуют различные типы тензиометров поверхности, такие как метод выпадения подвески и метод кольца du Nouy. При падении подвески в конце капиллярной трубки образуется капля чернил, а форма падения анализируется для расчета поверхностного натяжения. Метод du Nouy ring предполагает измерение силы, необходимой для снятия платинового кольца с поверхности чернил, что связано с поверхностным натяжением.

Значение pH

Значение pH керамической чернил является важным параметром, поскольку оно влияет на поверхностный заряд пигментных частиц и их дисперсию. Частицы пигмента в чернилах могут иметь различные поверхностные заряды в зависимости от pH окружающей среды. Соответствующее значение pH помогает поддерживать стабильную дисперсию, обеспечивая, чтобы пигментные частицы имели постоянный поверхностный заряд, который способствует электростатическому отталкиванию и предотвращает агрегацию.
Кроме того, экстремальные значения pH могут оказывать негативное воздействие на сам струйный принтер. Кислотные или щелочные чернила могут разъедать струйные головки, что приводит к уменьшению printer' срок службы s. Поэтому важно контролировать значение pH керамических чернил в соответствующем диапазоне для обеспечения стабильности чернил и долговечности принтера.

Методы подготовки керамической чернил

Метод измельчения дисперсии

Метод шлифования дисперсии является одним из наиболее широко используемых методов для подготовки керамических чернил, особенно в промышленном производстве. Его популярность обусловлена относительно низкой стоимостью и простотой его эксплуатации. При этом методе тщательно смешиваются керамические пигменты, растворители, диспергенты и другие добавки. Затем для фрезерования используются планетарные мельницы с циркониевыми буснами. Циркониевые бусины, как правило, размером 0,3-0,4 мм или 0,35-0,45 мм, весьма эффективно уменьшают размер частиц пигментов.
В процессе фрезерования смесь подвергается высокой скорости вращения и революции на планетарной мельнице. Циркониевые бусины сталкиваются с частицами пигмента, разбивая их на меньшие размеры. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнут желаемый размер частиц под микроном. Размер частиц под микроном имеет решающее значение для обеспечения гладкой струйной печати и предотвращения засорения сопла. Метод измельчения дисперсии позволяет относительно большое производство керамической чернил, что делает его подходящим для удовлетворения потребностей керамической промышленности.

Обратный метод микроэмульсии

Обратная микроэмульсия является более передовым методом для подготовки керамической чернил. Этот метод использует микроэмульсии W/O (вода-в-масло), которые образуются с использованием пав и со-пав. В обратной микроэмульсии крошечные капли воды (которые содержат пигмент) рассеиваются в непрерывной масляной фазе. Пав и со играют решающую роль в стабилизации этих наночастиц.
Преимущество этого метода заключается в Том, что он обеспечивает превосходную долговременную стабильность дисперсии. Наночастицы пигмента эффективно защищены поверхностными слоями друг от друга, предотвращая седиментацию и агломерацию. Это приводит к керамической черниле, которая может храниться в течение длительных периодов времени без значительного ухудшения ее характеристик. Однако обратный метод микроэмульсии требует тщательного отбора и контроля пав и со пав, и общий процесс может быть более сложным по сравнению с методом измельчения дисперсии.

Sol guadalupe-отель на майорке

Метод sol-gel — это очень сложный метод приготовления керамических чернил. Этот метод предполагает гидролиз и конденсацию прекурсоров, которыми обычно являются металлические алкоксиды или соли. Когда эти прекурсоры смешиваются с растворителями и подвергаются особым условиям, они подвергаются гидролизу, при котором молекулы воды вступают в реакцию с металлическими алкоксидами, образуя металлические-гидроксидные виды. Затем эти виды подвергаются реакции конденсации, что приводит к образованию трехмерной гелевой сети.
В ходе этого процесса образуются стабильные наночастицы, которые являются строительными блоками керамической чернил. Преимущество метода sol-gel состоит в Том, что он обеспечивает высокую стабильность чернил. Трехмерная гелевая сеть помогает в захвате пигментных частиц и обеспечивает стабильную матрицу для их дисперсии. Однако этот метод сопряжен с рядом проблем. Она требует строгого контроля различных параметров, таких как температура, pH и соотношение реагентов. Этот процесс также является относительно сложным, включает в себя несколько этапов и требует тщательного контроля. Кроме того, используемые материалы, особенно металлические алкоксиды, могут быть дорогостоящими, что делает метод sol-gel менее затратным-эффективным для крупномасштабного производства по сравнению с методом измельчения дисперсии.

Iii. Выводы и рекомендации

Качество керамической чернил, которое определяется сочетанием таких свойств, как размер частиц, вязкость, поверхностное натяжение, устойчивость к рассеиванию и pH, оказывает непосредственное и глубокое влияние на производительность печати в керамической струйной печати. В то время как обратная микроэмульсия и метод sol-gel обеспечивают превосходную устойчивость с точки зрения дисперсии пигмента, метод шлифования дисперсии остается наиболее практичным выбором для крупномасштабного производства в керамической промышленности. Простота, низкая стоимость и относительно простая эксплуатация делают его рабочей лошадкой для удовлетворения высокого спроса на рынке.
Однако для оптимизации технологии подготовки керамической чернил по-прежнему необходимы постоянные исследования и разработки. Это включает в себя дальнейшее повышение эффективности метода измельчения дисперсии, тонкой настройки параметров обратной микроэмульсии и Сол-геля методов, чтобы сделать их более затратоэффективными, и изучение новых материалов и добавок для повышения общей производительности керамической чернил. Оптимизируя технологию подготовки, можно обеспечить высокую производительность чернил, которые могут полностью соответствовать все более требовательным требованиям современной керамической струйной печати. Это, в свою очередь, будет стимулировать рост и инновации в керамической промышленности украшения, что позволит создать более сложные, высококачественные керамические продукты.