低溫?zé)蓢娔少|(zhì)釉飾磚拓寬色域的研究

王瑞峰　陳志川　古戰(zhàn)文　王永強(qiáng)

摘 要：本文借助于公司的低溫?zé)少|(zhì)釉飾磚平臺(tái)，首次將低溫噴墨墨水應(yīng)用到該平臺(tái)生產(chǎn)中。系統(tǒng)對比研究了高低溫墨水在不同溫度瓷質(zhì)釉飾磚生產(chǎn)平臺(tái)上的色域表現(xiàn)，結(jié)果表明：低溫墨水在低溫瓷質(zhì)釉飾磚生產(chǎn)平臺(tái)上呈色能力明顯增強(qiáng)，整體色域變寬，更利于瓷質(zhì)釉飾磚噴墨產(chǎn)品的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：低溫?zé)?；瓷質(zhì)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(chǎn)的核心技術(shù)之一，歷經(jīng)絲網(wǎng)、膠輥、噴墨三個(gè)主要階段，裝飾圖案的清晰度和逼真程度越來越高，生產(chǎn)過程也越來越簡便。

絲網(wǎng)印刷通過刮板對油墨的擠壓，使油墨通過設(shè)計(jì)好的絲網(wǎng)轉(zhuǎn)移到承印物上，形成與原設(shè)計(jì)圖稿一樣的圖文[1]。膠輥印刷一般由4～6個(gè)輥筒組成，通過不同輥筒印刷多種圖案和顏色，使預(yù)設(shè)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(shù)十微米的噴嘴噴出，以每秒數(shù)千滴的速度沉積在坯體、釉面或其它載體上的凌空轉(zhuǎn)印技術(shù)。噴墨墨水本質(zhì)是將無機(jī)色料與有機(jī)溶劑混合，通過不同的制備方法制成的可用于工業(yè)生產(chǎn)的高溫著色溶液[2，3]。

2 陶瓷噴墨墨水的發(fā)展現(xiàn)狀

陶瓷噴墨墨水研究在國內(nèi)開展較晚，但近十年來發(fā)展迅速，相關(guān)研究和專利較多，國內(nèi)多家公司已經(jīng)完成產(chǎn)業(yè)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(dú)特油墨和油墨組合”，但其墨水因過于昂貴難以廣泛應(yīng)用；西班牙陶立西（Torrecid）公司在2006年申請了“工業(yè)裝飾墨水”的專利[5]，其墨水在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛；道氏公司[6-8]發(fā)明了多種陶瓷噴墨打印用顏料，該公司墨水已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為國內(nèi)多家陶瓷企業(yè)采用。

南昌航空工業(yè)大學(xué)[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(xué)曹坤武[13]和華南理工大學(xué)楊建[14]在黃色陶瓷墨水的制備中均研發(fā)了一種鐠黃墨水，但上述研究僅處于實(shí)驗(yàn)階段。

噴墨打印技術(shù)在西班牙、意大利陶瓷企業(yè)已使用多年，在2011年開始大幅進(jìn)口到國內(nèi)，到2014年全國噴墨機(jī)數(shù)量已接近3000臺(tái)，大部分陶瓷企業(yè)已基本轉(zhuǎn)換到噴墨工藝。目前行業(yè)內(nèi)普遍使用的高溫墨水有藍(lán)色、棕色、橘黃、黑色4種顏色，低溫墨水有藍(lán)色、棕色、鐠黃、粉紅4種顏色。高溫墨水發(fā)色有較大的局限性，在瓷質(zhì)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(chǎn)業(yè)化的紅、黃色墨水僅能在低溫?zé)傻拇善a(chǎn)品中發(fā)出鮮艷的顏色，而在高溫?zé)傻拇少|(zhì)釉飾磚中基本不發(fā)色。陶瓷生產(chǎn)廠家也通過調(diào)整釉料來改善墨水的發(fā)色，但是此種方法基本只能增加墨水的發(fā)色深度，難以提升其鮮艷程度和拓寬色彩范圍。

唯美公司經(jīng)過幾年研究，在瓷質(zhì)釉飾磚低溫快燒領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，并申請發(fā)明專利“低溫快速燒成陶瓷磚及生產(chǎn)工藝”[15]。該專利大幅降低了瓷質(zhì)釉飾磚的燒成溫度，而低溫墨水發(fā)色范圍和鮮艷程度都比高溫墨水好，為引入低溫墨水、增強(qiáng)噴墨產(chǎn)品發(fā)色范圍提供了一個(gè)平臺(tái)。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

本實(shí)驗(yàn)使用廣東唯美陶瓷有限公司大生產(chǎn)原料，包括常規(guī)瓷質(zhì)釉飾磚和低溫瓷質(zhì)釉飾磚所用坯體、釉料及墨水。主要實(shí)驗(yàn)儀器如表1所示。

3.2 實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)以常溫瓷質(zhì)釉飾磚和低溫?zé)纱少|(zhì)釉飾磚兩個(gè)平臺(tái)為基礎(chǔ)做對比實(shí)驗(yàn)，在釉面上打印色卡文件并燒成，比較兩個(gè)平臺(tái)上高溫和低溫墨水的發(fā)色能力。制作成的色卡使用EFI Color Verifier設(shè)備掃描，得到墨水的發(fā)色范圍，并與lab標(biāo)準(zhǔn)對比，量化墨水的發(fā)色能力。其中Lab模式是由國際照明委員會(huì)（CIE）于1976年公布的一種色彩模式，是CIE組織確定的一個(gè)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(gè)通道組成，L通道是明度通道，數(shù)值越大則亮度越高，對它調(diào)整只發(fā)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(fù)值為綠色且越小越綠；b通道則是從藍(lán)色到黃色，正值為黃色且越大越黃，負(fù)值為藍(lán)色且越小越藍(lán)；調(diào)整a和b通道只有色彩變化而沒有亮度變化。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 高溫墨水發(fā)色情況

圖1是高溫藍(lán)、棕、桔黃、黑4色墨水在兩個(gè)平臺(tái)上的發(fā)色情況，其中（a）為常規(guī)瓷質(zhì)釉飾磚，（b）為低溫快燒瓷質(zhì)釉飾磚。從圖1中可以看出，相比之下，低溫?zé)少|(zhì)釉飾磚上的發(fā)色僅是略微偏強(qiáng)，兩者之間的發(fā)色沒有明顯區(qū)別。

表2是兩種平臺(tái)燒成的高溫墨水Lab值，從表2可以看出，兩者之間區(qū)別很小，僅常規(guī)瓷質(zhì)釉飾磚黑色略微變淺，可以認(rèn)為高溫墨水在兩個(gè)平臺(tái)上的燒成效果一致。圖2是高溫墨水在兩種平臺(tái)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(lán)色（斜線區(qū)域）為常規(guī)瓷質(zhì)釉飾磚平臺(tái)色域，粉紅色（豎線區(qū)域）為低溫?zé)少|(zhì)釉飾磚色域，紫色（橫線區(qū)域）為兩者的重疊區(qū)域。從圖2可以看出兩個(gè)平臺(tái)間色彩范圍接近，低溫快燒平臺(tái)的發(fā)色略偏向黃綠色。

4.2 低溫墨水發(fā)色情況

圖3是低溫藍(lán)、棕、鐠黃、粉4色墨水在兩個(gè)平臺(tái)上的發(fā)色情況，其中（a）為常規(guī)瓷質(zhì)釉飾磚，（b）為低溫?zé)少|(zhì)釉飾磚。從圖3可以看出兩者之間的發(fā)色區(qū)別很大，在常規(guī)瓷質(zhì)釉飾磚平臺(tái)上粉色墨水基本不發(fā)色，鐠黃墨水發(fā)色也很暗淡；而在低溫?zé)少|(zhì)釉飾磚平臺(tái)上粉色和鐠黃墨水發(fā)色均很鮮艷。且低溫平臺(tái)上復(fù)合色卡有更加純正的灰色色塊。

表3是兩種平臺(tái)燒成的低溫墨水Lab值，從表3可以看出，藍(lán)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(guī)瓷質(zhì)釉飾磚平臺(tái)上基本不發(fā)色。圖4是低溫墨水在兩種平臺(tái)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(lán)色（斜線區(qū)域）為常規(guī)瓷質(zhì)釉飾磚平臺(tái)色域，粉紅色（豎線區(qū)域）為低溫?zé)少|(zhì)釉飾磚色域，紫色（橫線區(qū)域）為兩者的重疊區(qū)域。從圖4可以看出粉紅色（豎線區(qū)域）的面積遠(yuǎn)大于藍(lán)色（斜線區(qū)域）面積，并且明顯偏向紅黃色，證明在低溫?zé)脚_(tái)上使用低溫墨水可以明顯拓寬產(chǎn)品的發(fā)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(biāo)，b為縱坐標(biāo)。從圖5可以看出倒三角符號(hào)的三角形所圍面積最大，是低溫墨水在低溫?zé)少|(zhì)釉飾磚平臺(tái)燒成的色彩范圍，相對高溫墨水僅是較深的橙色調(diào)發(fā)色較弱，整體發(fā)色范圍明顯增大，并且橙色調(diào)在瓷質(zhì)釉飾磚中很容易通過面釉顏色來彌補(bǔ)。

瓷質(zhì)釉飾磚的一個(gè)主要開發(fā)方向是仿天然石材、木材，這兩類產(chǎn)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(xiàn)其逼真的效果。如果將低溫墨水引入到瓷質(zhì)釉飾磚生產(chǎn)中，可以更大限度地發(fā)揮噴墨工藝的優(yōu)勢，使設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品能完美再現(xiàn)天然石材、木材的面貌。

5 結(jié)論

（1） 高溫墨水在高溫和低溫兩個(gè)平臺(tái)中燒成發(fā)色無明顯差距；

（2） 低溫墨水在低溫平臺(tái)燒成顏色更鮮艷，鐠黃和粉紅發(fā)色明顯強(qiáng)于高溫平臺(tái)，藍(lán)色和棕色無明顯差距，且有更純正的灰調(diào)，說明在低溫?zé)脚_(tái)上使用低溫墨水可以明顯拓寬產(chǎn)品的發(fā)色范圍；

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

參考文獻(xiàn)

[1] 俞康泰.陶瓷色釉料與裝飾導(dǎo)論[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2002：5～6.

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

[3] 蔡曉峰.噴墨打印技術(shù)與陶瓷墨水的制備[J].佛山陶瓷，2006，7：35～37.

[4] Javier Garcia Sainz. Individual inks and an ink set for use in the color ink jet printing of glazed ceramic tiles and surface[P]. US：6402823B1，2002-6-11.

[5] Corls Ripoll，.Cocepcion Heydom，.et al..Industrial decoration ink[P].EP.1840178A1，2007-10-03.

[6] 張翼，黃小芬.一種陶瓷噴墨打印用棕色顏料及其制備方法[P].中國：CN101717274A，2010-6-02.

[7] 張翼，黃小芬.一種陶瓷噴墨打印用黑色顏料及其制備方法[P].專利：CN101717275A，2010-6-02.

[8] 張翼，黃小芬.一種陶瓷噴墨打印用鋯鐵紅顏料及其制備方法[P].專利：CN101723711A，2010-6-09.

[9] 吳小琴，汪蓉蓉，鄧安民.噴墨用紅色陶瓷表面裝飾墨水的制備 與性能[J].南昌航空工業(yè)學(xué)院（自然科學(xué)版），2005，19（1）：49～53.

[10] 吳小琴，汪蓉蓉，鄧安民.噴打用藍(lán)色陶瓷表面裝飾墨水的制備和性能[J].中國陶瓷，2005，41（3）：38～42.

[11] 吳小琴，汪婷，鄧安民，等.噴打用黑、黃色陶瓷表面裝飾墨水的制備和性能[J].中國陶瓷，2006，42（2）：42～45.

[12] 吳小琴，羅曉平，劉元隆，等.新型紅色陶瓷裝飾用噴打墨水的制備及初步應(yīng)用[J].中國陶瓷，2009，12：54～56.

[13] 曹坤武.鐠摻雜硅酸鋯黃色顏料以及陶瓷墨水的制備和研究[D].上海：華東理工大學(xué)，2011.

[14] 楊建.黃色陶瓷墨水的制備[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

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