包裹大红墨水,陶瓷墨水的下一个风口?

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  2016年以来,以宏宇、扬子、道氏、康立泰、金鹰等为代表的国内多家企业先后推出了大红墨水产品,并开始在建陶企业上线试产,大红墨水这一“世界性难题”宣告突破。记者还了解到,陶丽西、快达平等国外色釉料企业也在逐步推进大红墨水的研发、推广,预计将于今年广州工业展和博洛尼亚展期间面世……种种迹象透露出一个信息,包裹大红墨水或将成为陶瓷墨水的下一个风口。

  包裹大红墨水的基本原理

  在日用瓷、艺术瓷领域,红色釉料被广泛应用于各类造型优美的瓶、壶、碟等器皿之上,而在建筑陶瓷行业,红色系纹理在大多数瓷砖产品中都有应用,是应用最为广泛的纹理之一。

  陶瓷釉料中所使用的红色色料来源于各类矿物原料中的金属离子,随着近现代陶瓷工艺的不断发展,铬铝红、锰铝红、钴镁红、铁锆红等可以烧制出粉红、棕红的陶瓷色料陆续出现。但能真正发出鲜红、大红色调的,只有硫硒化镉一种。

  硫硒化镉热稳定性较差,在温度高于800℃时易氧化变黑,甚至会挥发褪色,因此需要用稳定较高的硅酸锆将硒镉元素包裹到锆英石晶格里,以防止硫硒化镉色料在高温条件下提前氧化分解。用这样的无机包膜结构制成的硫硒化镉色料,在建陶行业被称为包裹大红色料。

  包裹大红墨水,就是指用硅酸锆包裹硫硒化镉而制成的墨水,其包裹原理与包裹大红色料相类似,但难度和要求更高。因墨水需要通过喷墨打印机的喷头进行喷射打印,所以墨水中色料颗粒的粒径必须控制在至2μm以下,否则就无法保证喷墨打印的顺畅,甚至会堵塞喷头。但是包裹大红色料的粒径约为4-10μm,如何将其做到符合喷头要求的细度是难点所在。

  对此,佛山市扬子颜料有限公司技术副总监付晓解释道:“从工艺上来讲,既要把它包住,又要把它磨细。这是一个矛盾的东西,因为一磨细就会破坏包裹结构。”康立泰常务副总经理张天杰也表示,大红墨水是包裹色料生产出来的墨水,若磨的太细会破坏硅酸锆包裹着硒化镉的结构,在建筑陶瓷1100℃的烧成条件下硒化镉难以发色,这样就不适合做墨水了。

  此外,包裹大红墨水还面临着细度与悬浮性的矛盾,具体表现为:若墨水细度太大,色料颗粒粒度大,则墨水悬浮性较差,极易产生沉淀;若细度太小,虽然墨水悬浮性好,但却难以发色。因此,包裹大红墨水的关键在于找到发色效果、细度和悬浮性三者之间的平衡点,在符合喷墨打印的要求下尽量将包裹的色料颗粒做粗,以保证墨水的悬浮性。

  作为陶瓷墨水的发源地,欧洲色釉料企业曾对大红墨水也做了大量的研究和尝试。陶丽西和卡罗比亚曾研发出以黄金为原材料的红色墨水,成本非常之高,但也只能在900℃左右的低温烧成时发色,在高温烧成下仍然难以达到理想的发色效果。

  而在国内,宏宇集团于2016年1月宣布成功研发出了高温大红墨水,并被广东省科学技术厅组织评定为达到“国际领先水平”。在2016年5月举办广州陶瓷工业展上,佛山市扬子颜料有限公司展出了包裹大红墨水,引起了业内人士极大的关注。从2016年下半年至今,康立泰、道氏、金鹰等企业相继成功研发出包裹大红墨水,并开始逐步推广。与国外的红色墨水相比,国内的包裹大红墨水可以在1100℃以上的烧制下发色,性价比也极具优势。

  制作包裹大红色料的方法有固相烧结法和水热合成法两种,前者包裹率较低,后者虽然包裹率好,但工艺相对来说较为复杂,成本也偏高。但随着包裹技术的不断优化改进以及微纳米材料的分散技术不断成熟,瓶颈终于被突破。据张天杰介绍,伯陶的“包你红”大红墨水所借助的正是水热法纳米技术,包裹合成的微小红色颗粒悬浮于溶剂中,不团聚不沉淀,既能满足喷头的打印要求,又能在高温下发出红色。突破了原有色料颗粒大难以研磨的局限性。“一般来讲,为保证打印顺畅,包裹大红墨水更适用于大墨量的喷头,比如星光1024MC、LC,赛尔GS40,精工1536等喷头。”张天杰补充道。

  包裹大红墨水的应用现状

  喷墨打印技术以其极高的自动化程度和生产稳定性,迅速取代滚筒印花、平板印花成为了国内建陶行业最为流行的表面装饰方式,但这也对大红墨水的研发提出了更为迫切的需求。

  红色作为三原色之一,与其他的颜色叠加后可以生成更多不同的颜色。大红墨水也拥有类似的效果,喷墨打印的许多种颜色都需要大红墨水与其他颜色的墨水叠加调和后才能表现出相应的颜色。

  在包裹大红墨水推出之前,建陶行业普遍以红棕墨水作为大红墨水的替代品使用,然而由于红棕墨水发色较浅较暗,生产出来的产品颜色不够鲜艳,色彩不够丰富,图案呆板、易失真。因此,企业通常会在喷墨打印之后增加丝网印花工序,旨在用包含了包裹大红色料的花釉对产品进行补色,用喷墨叠加丝网的方式来解决产品色彩不够鲜艳、丰富,图案呆板、易失真的问题。但丝网印花操作起来相对较为复杂,转产也比较麻烦,还存在对位偏差的问题,另外在花釉的储备以及人工方面上都增加了生产成本。

  付晓介绍道:“一部分企业是丝网印刷运用的非常好,但对于大多数企业来说,他们是非常不愿意用丝网的。如果用喷墨机能做的了话,他们绝对不想用丝网做。包裹大红墨水推出以后,以前一些要用丝网来补色的产品,现在都可以直接用包裹大红墨水来做。”

  此外,由于饱和度更高,包裹大红墨水可以与其他颜色的墨水叠加出更加宽广的色域范围,使企业可以尝试以前难以触及的产品领域。张天杰也表示:“包裹大红墨水极大地丰富了传统陶瓷色系的种类,令瓷砖花色、瓷砖图案的表现更加丰富多彩,以前常规墨水做不出的图案和色调,现在可以做得更多、更逼真。

  一位陶瓷企业的工艺人员也向记者表示,在使用了包裹大红墨水之后,以前一些很难发色的颜色和一些发色不正的颜色,如紫色、黑色、灰色、金色等,都实现了良好的发色效果。付晓也表示,“尤其是一些做现代仿古砖的企业,在使用了包裹大红墨水以后,仿古砖的灰色发色非常好。他们以前的灰色有点发青或发绿,青和绿就需要大红色去压。”

  尽管包裹大红墨水有望改变维持已久的喷墨打印格局,但相比常规墨水较为高昂的价格在一定程度上阻碍了其推广进程。此外,目前各色釉料企业推出的包裹大红墨水在发色表现上依然达不到包裹大红色料的鲜艳程度,这是由于在墨水生产过程中,有一部分硫硒化镉没有被硅酸锆包裹,或包裹结构遭到了破坏。

  包裹大红墨水的最终目标是色料颗粒更细,可以直接应用于各类喷头及各种喷墨设备,墨水的发色、流动性、悬浮性优秀,不易沉淀。但在采访中,多位色釉料企业负责人均表示,就当下的生产工艺水平来说,目前的包裹大红墨水已经是比较成熟的产品了,效果也比较理想。但这也从侧面表明,包裹大红墨水的发色效果仍然有进一步提升的空间。

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