影響噴墨滲花墨水發色的因素探討

王永強++王瑞峰++劉江義++古戰文++潘超憲

摘 要：本文通過研究二氧化鈦、超細氧化硅、礦化劑、增白劑、滲透時間對滲花墨水發色性能的影響，探討適合滲花墨水產品的技術方案，為穩定生產該類產品提供了一定的技術指導。

關健詞：滲花墨水；Lab值；白炭黑

1 引言

滲花磚是拋光磚的一種，傳統滲花磚的工藝是通過絲網或膠輥將滲花釉印刷在磚坯表面，再在整片磚上噴助滲劑，燒成后拋光，產品圖案設計比微粉磚更加容易實現，但圖案清晰度較低、沒有變化且色系較為單調。拋釉磚憑借噴墨打印技術使產品圖案遠比拋光磚豐富和精細，占領了大量屬于拋光磚的市場。

噴墨滲花是傳統滲花磚的升級，通過噴墨打印的方式將滲花墨水和助滲劑打印在瓷磚表面，做到定位滲透，使產品的圖案更加豐富、清晰。2015年以來，市場上已經有多家企業推出噴墨滲花產品，這些產品的表面裝飾效果和拋光平整度均介于拋光磚和拋釉磚之間，所使用的滲花墨水主要有國外的美高和國內的道氏、伯陶。

但該類產品存在紅黃色發色偏淺的缺點。在傳統滲花磚的生產中，米黃色產品一般通過在坯體中加入二氧化鈦來增強黃色滲花釉的發色能力[1，2]。棕色滲花墨水中的著色劑是硅鐵紅，研究硅鐵紅發色的文獻中提到氧化硅[3～6]和礦化劑[5，7]能促進硅鐵紅發色。本研究探討配方中原料及工藝對滲花墨水發色的影響，從二氧化鈦、超細氧化硅、礦化劑、增白劑、滲透時間這五個因素研究滲花墨水的發色影響，為生產噴墨滲花產品提供一些參考。

2 實驗方案

2.1 樣品制備

實驗原料為工業純的釉用原料，按配方稱取一定量的原料后，加入適量的CMC、三聚和水，放入球磨罐中按料：球石：水=1：2：0.8球磨，每100 g干料球磨8 min得到釉漿，將釉漿比重調整至1.65 ± 0.02備用。

樣品制備的基本流程為壓制坯體→干燥→施釉→干燥→噴滲花墨水→噴助滲劑→燒成→拋光，施釉方式小試為刮釉，中試和大生產為淋釉。施釉后的半成品在輥道窯燒成，窯爐最高表溫1187℃，燒成時間75 min。

2.2 樣品表征

使用噴墨機按80%的灰度打印色卡，使用EFI Color Verifier設備掃描，得到墨水的發色范圍。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。

樣品藍、棕、黃三色墨水中只要有一種顏色的墨水發色很差則認為該面釉配方不適合噴墨滲花墨水使用。

2.3 實驗儀器

樣品實驗及檢測所用實驗儀器見表1。

3 實驗結果與討論

滲花墨水中的主要成分與普通墨水相似，包括著色劑、懸浮劑、穩定劑等，其中著色劑具有一定的滲透能力，配合助滲劑能滲透到釉層中。著色劑屬于高溫色料，影響其發色的基本因素與常規色料類似。

實驗用樣品坯體白度為41度，釉料配方在拋光磚面料基礎上調整，配方組成為SiO2：65 ～ 70，Al2O3：18.5 ～ 21，CaO：0.9 ～ 1.3，MgO：1.2 ～ 1.7，K2O：3.5 ～ 4.5，Na2O：2.5 ～ 3.5。此配方磚型、內質均符合國標要求，但是滲花墨水發色極差，只有藍色墨水發色較深，棕色和黃色墨水發色極淺，具體發色情況見表2。

如表2所示，滲花墨水中藍色在此面釉上發色正常，棕色和黃色的Lab值與基礎釉面接近，基本不發色。

3.1 二氧化鈦

在基礎面釉配方中分別加入質量百分比0.5%、1%、1.5%的二氧化鈦，試驗滲花墨水的發色情況，具體結果見表3。

由表3可知，在面釉配方中加入二氧化鈦能明顯提升黃色滲花墨水的發色能力，對藍色和棕色墨水的發色影響較弱。但是面釉的顏色隨著二氧化鈦的加入而逐漸變黃，過度的黃色影響產品的整體色調，藍色和棕色墨水也隨之偏向黃調。

因加入質量百分比1%的二氧化鈦時黃色墨水的發色已經有明顯提升，效果最佳。后續實驗均在面釉中加入質量百分比1%的二氧化鈦。

3.2 超細氧化硅

氧化硅的細度及比表面積對硅鐵紅發色影響極大，研究對比多種氧化硅以及其加入方式對滲花墨水的發色影響。

3.2.1不同氧化硅之間的發色對比

對比釉用石英粉、超細石英粉、國產氣相白炭黑、進口氣相白炭黑、沉淀法白炭黑[8，9]、硅藻土對滲花墨水的發色影響，在面釉中的加入量為質量百分比3%，球磨1 min。其中釉用石英粉是公司常用工業原料，粒徑較粗；超細石英粉是將釉用石英粉研磨至1000目以內；國產氣相白炭黑、進口氣相白炭黑、沉淀法白炭黑、硅藻土為購買工業純原料。滲花墨水的具體發色情況見表4。

由表4可知，釉用石英粉和超細石英粉完全不能促進棕色滲花墨水發色；氣相白炭黑和沉淀法白炭黑能夠明顯影響棕色墨水滲花發色，但沉淀法白炭黑發色效果遠不如氣相法白炭黑，氣相白炭黑同時促進紅黃色發色，沉淀法白炭黑使棕色墨水發出很重的黃調；硅藻土使棕色墨水略發出黃調，且釉面出現大量閉口泡。

氧化硅的比表面積對硅鐵紅的發色影響極大，實驗原料中白炭黑為人工合成，具有較高的比表面積，其中氣相白炭黑的比表面積極大，在高溫時能充分促進硅鐵紅發色，從而使棕色墨水的發色能力大幅提升。

3.2.2加入量對發色的影響

選用進口氣相白炭黑實驗加入量對滲花墨水發色的影響，加入量分別為質量百分比1%、3%、5%、7%，球磨1 min，具體發色情況見表5。

如表5所示，進口氣相白炭黑加入量在1 ～ 5%時，滲花墨水的發色能力隨白炭黑的增多而逐漸增強，加入量達到7%時滲花墨水的發色沒有明顯變化。說明促進發色的物質在加入量達到一定程度后已達到飽和，繼續增加含量難以提高其發色能力，后續實驗均按質量百分比5%加入進口氣相白炭黑。

3.2.3加入方式對發色的影響

實驗進口氣相白炭黑在面料漿中直接攪拌、球磨30 s、球磨5 min、球磨10 min、球磨15 min對滲花墨水發色的影響，具體效果見表6。

由表6可知，氣相白炭黑的加入方式會影響滲花墨水的發色，主要是影響棕色墨水，影響結果如下：

（1）直接攪拌、球磨30s、球磨5min這三種加入方式，藍、棕、黃三色墨水發色均變化較小；

（2）球磨10 min后，藍色墨水逐漸偏暗，顏色變化小；

（3）球磨10 min后，棕色墨水逐漸偏淺，顏色明顯偏黃；

（4）黃色墨水整體影響不大，隨球磨時間增長略偏淺；

因此，為了噴墨滲花產品的生產穩定性，氣相白炭黑最好在其它原料球磨達到細度要求后，單獨加入并短時間混合均勻；或者在生產前通過攪拌的方式加入到面料漿中。

3.3 礦化劑

實驗添加礦化劑進一步增強滲花墨水的發色能力，礦化劑包括氯化鋰、碳酸鋰、氟化鈣和冰晶石，試劑純度為化學純，與氣相白炭黑一起球磨30 s，結果見表7。

由表7可知，礦化劑對滲花墨水的發色能力沒有明顯的改善作用，且從實驗結果發現，部分礦化劑還會造成釉面不平整，影響產品效果。

3.4 增白劑

噴墨滲花產品和拋釉磚一樣有不同深淺的產品，其中比較鮮艷的產品需要面釉的白度較高，一般通過在面釉中加入硅酸鋯或α-氧化鋁來提高白度。實驗加入不同質量百分比的硅酸鋯和α-氧化鋁，具體結果見表8。

由表8可知，硅酸鋯和α-氧化鋁均可以提高面釉的白度，同時減弱墨水的發色能力，需要綜合參考面釉白度和發色能力選擇增白劑的種類和加入量。

面釉隨著硅酸鋯加入量增多逐漸變鮮艷，但是棕色和黃色滲花墨水發色逐漸變弱，加入量達到3%時棕色墨水已經明顯下降，加入量達到6%時棕色和黃色墨水發色均明顯減弱，其中棕色墨水發色已經不到無增白劑面釉的一半。

α-氧化鋁增加面釉白度不如硅酸鋯，但對墨水的發色影響較小，加入量6%時棕色墨水發色才有較明顯降低，黃色墨水無明顯影響，此時面釉白度高于加入3%硅酸鋯。但此時面釉溫度偏高，拋光后易吸污。

3.5 滲透時間

噴墨滲花墨水由于具有滲透性和擴散性，在圖案表現上與傳統噴墨墨水有較大區別，主要表現在圖案清晰程度偏弱。噴墨滲花產品圖案顏色與墨水的滲透深度和產品的拋光深度有關，而墨水滲透深度又與燒成前的滲透時間有關。研究不同滲透時間對滲花墨水顏色的影響，具體效果見圖1。

如圖1所示，噴墨打印后燒成前的滲透時間從左至右分別是1 h、30 min、20 min、9 min。隨著滲透時間的增長，表面圖案的顏色逐漸變淺和模糊。9 min和20 min的顏色差距最大，說明剛開始圖案迅速變淺，墨水中的著色因子快速的滲透到磚坯中。隨著滲透時間的增長，表面顏色變淺和模糊的速度也逐漸放慢，30 min后圖案的顏色和清晰程度基本趨于穩定。

4 實驗結論

（1）氧化鈦能增強黃色墨水的發色能力，加入質量百分比1%最佳。

（2）氣相白炭黑能增強棕色墨水的發色能力，加入質量百分比5%最佳；其加入方式對棕色墨水的發色有較大影響，直接加入攪拌或球磨5 min以內對顏色影響較小。

（3）礦化劑對三種墨水的發色無明顯影響。

（4）增白劑中硅酸鋯會明顯減弱棕色墨水發色，不宜在噴墨滲花磚中使用；α-氧化鋁在增加面釉白度的同時對墨水發色影響較小，加入質量百分比4%較佳。

（5）噴墨滲花墨水打印后的滲透時間對表面顏色有一定影響，30 min后顏色趨于穩定。

參考文獻

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