低溫燒成噴墨瓷質釉飾磚拓寬色域的研究

王瑞峰　陳志川　古戰文　王永強

摘 要：本文借助于公司的低溫燒瓷質釉飾磚平臺，首次將低溫噴墨墨水應用到該平臺生產中。系統對比研究了高低溫墨水在不同溫度瓷質釉飾磚生產平臺上的色域表現，結果表明：低溫墨水在低溫瓷質釉飾磚生產平臺上呈色能力明顯增強，整體色域變寬，更利于瓷質釉飾磚噴墨產品的開發。

關鍵詞：低溫燒成；瓷質釉飾磚；噴墨墨水；廣色域

1 引言

陶瓷磚的表面裝飾工藝是生產的核心技術之一，歷經絲網、膠輥、噴墨三個主要階段，裝飾圖案的清晰度和逼真程度越來越高，生產過程也越來越簡便。

絲網印刷通過刮板對油墨的擠壓，使油墨通過設計好的絲網轉移到承印物上，形成與原設計圖稿一樣的圖文[1]。膠輥印刷一般由4～6個輥筒組成，通過不同輥筒印刷多種圖案和顏色，使預設的圖文一步成型。噴墨打印是一種將陶瓷色料粉體制成多色墨水，將小墨滴從直徑數十微米的噴嘴噴出，以每秒數千滴的速度沉積在坯體、釉面或其它載體上的凌空轉印技術。噴墨墨水本質是將無機色料與有機溶劑混合，通過不同的制備方法制成的可用于工業生產的高溫著色溶液[2，3]。

2 陶瓷噴墨墨水的發展現狀

陶瓷噴墨墨水研究在國內開展較晚，但近十年來發展迅速，相關研究和專利較多，國內多家公司已經完成產業化。

美國Ferro公司于2000年申請專利[4]“用于陶瓷釉面磚（瓦）和表面彩色噴墨印刷的獨特油墨和油墨組合”，但其墨水因過于昂貴難以廣泛應用；西班牙陶立西（Torrecid）公司在2006年申請了“工業裝飾墨水”的專利[5]，其墨水在世界范圍內應用廣泛；道氏公司[6-8]發明了多種陶瓷噴墨打印用顏料，該公司墨水已進入產業化應用，為國內多家陶瓷企業采用。

南昌航空工業大學[9-12]使用溶膠-凝膠方法，制得了一系列陶瓷墨水；華東理工大學曹坤武[13]和華南理工大學楊建[14]在黃色陶瓷墨水的制備中均研發了一種鐠黃墨水，但上述研究僅處于實驗階段。

噴墨打印技術在西班牙、意大利陶瓷企業已使用多年，在2011年開始大幅進口到國內，到2014年全國噴墨機數量已接近3000臺，大部分陶瓷企業已基本轉換到噴墨工藝。目前行業內普遍使用的高溫墨水有藍色、棕色、橘黃、黑色4種顏色，低溫墨水有藍色、棕色、鐠黃、粉紅4種顏色。高溫墨水發色有較大的局限性，在瓷質磚上無鮮艷的紅色和黃色。為了改善這一狀況，各墨水公司投入大量精力研制鮮艷的紅、黃色墨水，但目前產業化的紅、黃色墨水僅能在低溫燒成的瓷片產品中發出鮮艷的顏色，而在高溫燒成的瓷質釉飾磚中基本不發色。陶瓷生產廠家也通過調整釉料來改善墨水的發色，但是此種方法基本只能增加墨水的發色深度，難以提升其鮮艷程度和拓寬色彩范圍。

唯美公司經過幾年研究，在瓷質釉飾磚低溫快燒領域已實現質的突破，進入產業化階段，并申請發明專利“低溫快速燒成陶瓷磚及生產工藝”[15]。該專利大幅降低了瓷質釉飾磚的燒成溫度，而低溫墨水發色范圍和鮮艷程度都比高溫墨水好，為引入低溫墨水、增強噴墨產品發色范圍提供了一個平臺。

3 實驗內容

3.1 實驗原料和儀器

本實驗使用廣東唯美陶瓷有限公司大生產原料，包括常規瓷質釉飾磚和低溫瓷質釉飾磚所用坯體、釉料及墨水。主要實驗儀器如表1所示。

3.2 實驗方案

本實驗以常溫瓷質釉飾磚和低溫燒成瓷質釉飾磚兩個平臺為基礎做對比實驗，在釉面上打印色卡文件并燒成，比較兩個平臺上高溫和低溫墨水的發色能力。制作成的色卡使用EFI Color Verifier設備掃描，得到墨水的發色范圍，并與lab標準對比，量化墨水的發色能力。其中Lab模式是由國際照明委員會（CIE）于1976年公布的一種色彩模式，是CIE組織確定的一個理論上包括了人眼可見的所有色彩的色彩模式。Lab模式由三個通道組成，L通道是明度通道，數值越大則亮度越高，對它調整只發生亮度變化而沒有色彩變化；a通道的顏色變化是從綠色到紅色，正值為紅色且越大越紅，負值為綠色且越小越綠；b通道則是從藍色到黃色，正值為黃色且越大越黃，負值為藍色且越小越藍；調整a和b通道只有色彩變化而沒有亮度變化。

4 實驗結果與分析

4.1 高溫墨水發色情況

圖1是高溫藍、棕、桔黃、黑4色墨水在兩個平臺上的發色情況，其中（a）為常規瓷質釉飾磚，（b）為低溫快燒瓷質釉飾磚。從圖1中可以看出，相比之下，低溫燒瓷質釉飾磚上的發色僅是略微偏強，兩者之間的發色沒有明顯區別。

表2是兩種平臺燒成的高溫墨水Lab值，從表2可以看出，兩者之間區別很小，僅常規瓷質釉飾磚黑色略微變淺，可以認為高溫墨水在兩個平臺上的燒成效果一致。圖2是高溫墨水在兩種平臺下色卡的色彩范圍比較，其中大圓圈為lab彩色模式的全部色彩范圍，藍色（斜線區域）為常規瓷質釉飾磚平臺色域，粉紅色（豎線區域）為低溫燒瓷質釉飾磚色域，紫色（橫線區域）為兩者的重疊區域。從圖2可以看出兩個平臺間色彩范圍接近，低溫快燒平臺的發色略偏向黃綠色。

4.2 低溫墨水發色情況

圖3是低溫藍、棕、鐠黃、粉4色墨水在兩個平臺上的發色情況，其中（a）為常規瓷質釉飾磚，（b）為低溫燒瓷質釉飾磚。從圖3可以看出兩者之間的發色區別很大，在常規瓷質釉飾磚平臺上粉色墨水基本不發色，鐠黃墨水發色也很暗淡；而在低溫燒瓷質釉飾磚平臺上粉色和鐠黃墨水發色均很鮮艷。且低溫平臺上復合色卡有更加純正的灰色色塊。

表3是兩種平臺燒成的低溫墨水Lab值，從表3可以看出，藍色變化不大，棕色略偏艷偏紅，鐠黃明顯偏艷偏黃，粉紅差距極大，在常規瓷質釉飾磚平臺上基本不發色。圖4是低溫墨水在兩種平臺下色卡的色彩范圍比較，其中大圓圈為lab彩色模式的全部色彩范圍，藍色（斜線區域）為常規瓷質釉飾磚平臺色域，粉紅色（豎線區域）為低溫燒瓷質釉飾磚色域，紫色（橫線區域）為兩者的重疊區域。從圖4可以看出粉紅色（豎線區域）的面積遠大于藍色（斜線區域）面積，并且明顯偏向紅黃色，證明在低溫燒平臺上使用低溫墨水可以明顯拓寬產品的發色范圍。

4.3 四種色域范圍整體比較

圖5是4種色域范圍的比較，lab色域中a為橫坐標，b為縱坐標。從圖5可以看出倒三角符號的三角形所圍面積最大，是低溫墨水在低溫燒瓷質釉飾磚平臺燒成的色彩范圍，相對高溫墨水僅是較深的橙色調發色較弱，整體發色范圍明顯增大，并且橙色調在瓷質釉飾磚中很容易通過面釉顏色來彌補。

瓷質釉飾磚的一個主要開發方向是仿天然石材、木材，這兩類產品在市場上也有很高的需求度，但是天然石材和木材中很多品種為紅黃色系，高溫墨水難以表現其逼真的效果。如果將低溫墨水引入到瓷質釉飾磚生產中，可以更大限度地發揮噴墨工藝的優勢，使設計開發的產品能完美再現天然石材、木材的面貌。

5 結論

（1） 高溫墨水在高溫和低溫兩個平臺中燒成發色無明顯差距；

（2） 低溫墨水在低溫平臺燒成顏色更鮮艷，鐠黃和粉紅發色明顯強于高溫平臺，藍色和棕色無明顯差距，且有更純正的灰調，說明在低溫燒平臺上使用低溫墨水可以明顯拓寬產品的發色范圍；

（3） 通過降低瓷質釉飾磚的燒成溫度，將低溫墨水引入到瓷質釉飾磚生產中，成功拓寬產品的色彩范圍，有利于開發更寬廣色域的瓷質釉飾磚新產品。

參考文獻

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[2] 江紅濤，王秀峰，牟善勇.陶瓷裝飾用彩噴墨水研究進展[J].硅酸鹽通報，2004，2：57～60.

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[15] 黃建平，謝悅增，王永強，等.低溫快速燒成陶瓷磚及生產工藝[P].專利：CN103693942A.