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黑色喷墨全抛釉产品的避釉缺陷处理

 举水垚 2022-03-11

1 前言

喷墨打印的全抛釉产品,其图案纹理的变化多样、印刷墨点的超细精准、转产的方便快捷,深受生产厂家、消费者喜欢。黑色全抛釉产品,传统以丝网印刷或胶辊印刷为主,而使用喷墨工艺生产黑色全抛釉产品时,容易出现一些问题:黑色的颜色浅;颜色深度足够时,喷墨量大,淋抛釉易发生避釉缺陷;使用低温抛釉容易出现釉面针孔等等。

避釉是陶瓷墨水(目前陶瓷喷墨墨水均为油性墨水)与釉浆不相溶引起的釉面缺陷,也是以喷墨打印生产黑色全抛釉的技术瓶颈之一。从试验情况来看,PS打印中设计图各通道的平均灰度总值过高,均会导致避釉问题。具体数值视生产条件不同,各有差异。

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图1  深色全抛釉产品避釉缺陷图

常见的处理办法是,喷墨后增加干燥器、印刷隔离釉、在抛釉中添加排墨剂等表面活性剂,这些办法都挺好效果也明显。但是印刷隔离釉增加生产工艺、抛釉中添加表面活性剂增加成本,因此寻求生产工艺更简、成本更低的解决办法,对生产组织更有利。

2 黑色喷墨全抛釉产品的避釉缺陷处理方法

常规产品,其Photoshop设计图中各通道的平均灰度总值并不太高,喷墨量并不大,因此并无避釉缺陷出现。而黑色产品,其平均灰度总值在200左右,喷墨量大,因墨水中过量的溶剂,与釉浆油水不相溶的缘故,在淋抛釉工序中,出现避釉缺陷。我们处理的思路就是:第一、在喷墨颜色达到要求的前提下,尽量降低墨水的喷墨量;第二、喷墨打印的墨水,在淋抛釉前,釉面干燥程度尽量高些。

2.1  在喷墨颜色达到要求的前提下,尽量降低墨水的喷墨量

降低墨水的喷墨量,避釉缺陷出现的可能性将大幅减少。

在黑色喷墨全抛釉的制成工艺中,就底面釉、喷墨墨水、Photoshop调色等影响因素进行分析,提高墨水在底釉釉表的集中度、合理搭配各通道颜色的组合、调整底面釉配方令墨水的发色更佳等方法,将降低各通道灰度总值,从而降低喷墨量。

2.1.1 提高墨水在底釉釉表的集中度

墨水喷涂在底釉表面上,因底釉具有许多孔隙,墨水中的溶剂与无机色料的细颗粒均往下渗。如果墨水中溶剂下渗时,色料随之下渗少,则墨水中的色料在釉表集中度高,达到同样的颜色深度,其墨水用量将降低。

高岭土是釉中常见的原料。其在釉中令釉浆悬浮,具保水性等。实验证明,底釉配方中高岭土用量增多,墨水中色料在底釉表面的集中度提高。因此以底釉中高岭土加入量与底釉细度为参数,进行实验对比,寻求其最佳参数。

固定抛釉配方、喷墨的PS对色文件等因素,设计实验配方进行对比。做细度325目筛余0.2~0.4%与0.6~0.8%对比,其结果如表1所示。

表1 底釉的不同细度与高岭土加入量变化对颜色的影响

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实验结果表明:随高岭土引入量适当增多、底釉细度变细后,墨水在底釉表面的集中度大大提升,喷墨打印的颜色也随之加深,见图2。

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图2  不同高岭土含量与细度对喷墨颜色深度的影响

保持底釉釉浆细度在325目筛余0.2~0.4%不变的前提下,高岭土加入量继续增加,以同样的喷墨设计打印,其颜色仍会有小幅的加深。但是,加至某个百分比时,即出现避釉。显然,当高岭土换批次时,其加入量将根据实际的情况调整加入比例。

2.1.2 合理搭配Photoshop中各通道的灰度值

丝网与胶辊印刷,属于专色印刷,专网专色,可以根据需要来调色。喷墨打印则需要根据减色法原理,在Photoshop里面对各通道的灰度信息进行调整,以调节各色喷涂的量。

陶瓷生产上,除引入以黑色墨水以外,常辅以蓝与棕色墨水来制造黑色。

在调制黑色时,镨黄、金棕、橘黄等墨水最好不用或尽量少用。以黑、蓝、棕色墨水调制黑色时,要尽量使用黑色墨水调色。蓝色与棕色作为辅助,可以少些。

我们生产过程中的经验,在同一底釉与抛釉的釉环境、同一窑炉烧成制度的条件下,蓝73+棕50+黑60能生产的黑色产品,经调整以蓝32+棕10+黑90,也可以生产出来。

平均灰度总值下降30%左右,墨水用量大幅下降,避釉缺陷解决的难度也大幅降低。

2.1.3调整底面釉配方,令墨水发色更佳

黑金花、劳伦黑金等黑色全抛釉产品颜色深,其抛釉必须透明度好,釉中不能有高温料的未熔物、气泡、折射率高的晶体等,这将影响其透明度。

对于底釉而言,一般以滑石降温。但是滑石在釉中易析晶,导致釉的透明度变差。虽然是用在底釉中,但是该釉系统中,底面釉的酸度系数差值较大,底面釉反应较剧烈,底釉中的滑石成分进入抛釉中,与喷墨色料混在一起,导致黑色的抛釉中出现白絮状斑纹,影响产品的质感。因此底釉中不采用滑石降温,而使用少许硅灰石、氧化锌降温。

黑色全抛釉产品的抛釉配方,其熔融温度较浅色产品低。在抛釉配方中,常引入10~20%的细磨石英粉,提高釉的硅铝比、降低氧化铝含量。必须注意的是,氧化铝含量过低,釉则耐碱稍欠而耐磨性也会下降。釉中氧化铝,以长石、熔块方式引入较好。

配方中仅有少许提供釉悬浮性的高岭土为最高温的物料,煅烧土、氧化铝等一概不用。

长石类熔剂原料以钠长石对釉的透明度有利,可固定其使用比例如50~60%。若需要降低釉温,则可以将部分钠长石,替换成比钠长石更低温的成釉或熔块,而其总量保持不变。若需要提升釉温,可将部分钠长石,换以钾长石甚至是少许煅烧土。

碱土金属氧化物等助熔剂原料,则以方解石、硅灰石、氧化锌为主,三者使用占比20~30%。滑石易析晶,不用。碳酸钡、碳酸锶等,分解温度高,在釉中因气泡多而发白失透,不用。

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图3  抛釉中加入滑石及氧化钙、氧化锌的黑色抛釉产品效果对比

该釉系统在烧成时,釉光泽度90±5度为较好的效果。配合合适的烧成曲线,将大部分气泡排至釉表,抛光后釉面干净、色泽纯正、外观质感好。耐酸碱合格,耐磨稍差,磨耗在0.28~0.38之间,随烧成温度升降而有所不同。

2.2  尽量提高淋抛釉前釉面的干燥程度

陶瓷墨水打印到底釉上,墨水中的溶剂则通过底釉的孔隙下渗。在生产的过程中发现,产品表面干燥程度提高至一定的程度,则淋抛釉时不发生避釉缺陷。除使用红外干燥器之外,延长喷墨到淋抛釉之间的时间,也有助于减少避釉缺陷。

表2  釉线上红外干燥工艺参数

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红外干燥的温度在设定时不宜过高。尤其是在环境温度比较高时,最高温度设定过高,比如280℃,釉面会出现干燥裂。生产经验表明,喷墨前设红外干燥,效果也不错。

延长喷墨打印与淋抛釉之间的时间间隔,其方法有两种。其一,增加喷墨房到后淋釉钟罩之间的距离,该方法效果较好。其二,将走砖皮带速度放慢,缩小砖与砖之间的距离。此方法仅在避釉表现极为轻微时,有改善的效果。

喷墨后,环境温度、湿度的不同,干燥速度差异很大。夏天墨水容易干,可以不开釉线上的干燥器。而冬天气温低,釉线上的干燥器则必须全开。必要时,底釉中的高岭土,需要降低1~2%的用量。

半成品出喷墨机的位置,到墨水溶剂全部渗入底釉的地方,二者之间的距离若是在1~2米以内,则不易出现避釉。若3m以外墨水都未干,则极易出现避釉。

3 结论

避釉缺陷处理的办法有很多,业内有许多可借鉴的解决办法。

我们通过优化PS配色、调整底釉配方中高岭土加入量与釉浆细度、底面釉中采用合适的碱土金属氧化物增强发色等方法,降低其喷墨量。

在此基础上,喷墨前后使用红外线干燥器、延长喷墨房到后淋釉钟罩的距离,有效地避免了避釉缺陷的发生。

整个生产过程,不使用排墨剂等表面活性剂,也不需要使用隔离釉印刷工艺。

文章来源:《佛山陶瓷》2022.2期

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