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CN104861779A - 一种玻璃喷绘纳米级墨水及喷绘方法 - Google Patents

一种玻璃喷绘纳米级墨水及喷绘方法 Download PDF

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CN104861779A
CN104861779A CN201510206228.0A CN201510206228A CN104861779A CN 104861779 A CN104861779 A CN 104861779A CN 201510206228 A CN201510206228 A CN 201510206228A CN 104861779 A CN104861779 A CN 104861779A
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Abstract

本发明涉及喷绘技术领域,尤其涉及一种玻璃喷绘纳米级墨水及喷绘方法,所述纳米级墨水包括无机色料、溶剂以及在加热处理下能够熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的无机粘结剂,所述无机色料颗粒和无机粘结剂均匀分散于溶剂中,形成具有能喷绘的且具有流动性的悬浮液,基于上述纳米级墨水,本发明的玻璃喷绘方法包括的步骤有,按预设图案通过喷绘机将玻璃纳米级墨水喷绘至玻璃表面上的喷绘步骤,对玻璃进行加热使所述有机溶剂挥发的干燥步骤,对玻璃进行加热处理使无机粘结剂熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的定影步骤。本发明可以有利于提高喷绘图案在玻璃板表面的尺寸、位置精度。

Description

一种玻璃喷绘纳米级墨水及喷绘方法
技术领域
本发明涉及喷绘技术领域,尤其涉及一种玻璃喷绘纳米级墨水及喷绘方法。
背景技术
用玻璃作为装饰板在日常生活中可以广泛见到,特别是在室内装修行业和广告行业尤为常见,其一般是在玻璃板表面制作各种精美的图案。
然而,在玻璃板表面制作图案的方式有多种,例如可以通过在玻璃板上贴花的方式生成图案,但是贴花用的胶纸层容易脱落和受损,导致产品耐用和耐候程度较差。
为了弥补上述缺陷,传统工艺对玻璃板表面印刷图案的工艺方法大多数是通过丝网印刷或移印技术,虽然该种工艺可以让图案有效地固定在玻璃表面,但是均都需要预先制成待转移图案并晒制菲林,通过制作网板等繁琐的工艺才能完成单色印刷,对多色彩的印刷显然存在效率低下的弊端,也难以实现个性化的小批量生产。
为了弥补上述技术缺陷,现有技术中出现一种借鉴了陶瓷喷绘打印的技术方案,其原理与传统打印机彩色喷绘的技术类似,通过结合计算机控制技术控制喷头,在玻璃板表面喷绘出所需要的图案,这种喷绘方法效率极高。同时,值得一提的是,上述的陶瓷打印技术虽然工作效率高,但是由于打印的基料为陶瓷,陶瓷材料本身就含有多种不同的物质成分,在打印过程中会由于高温而与墨水产生化学反应,从而会导致喷绘在陶瓷上的墨水颜色失真,相比之下,玻璃的成分主要是二氧化硅,化学性质稳定,在高温下不容易与墨水产生化学反应,从而打印出来的图案颜色几乎不会失真,效果更好,因此,在理论上,以玻璃作为基料的喷绘产品会比陶瓷作为基料的喷绘产品更有优势,并且玻璃可以通过钢化处理提高自身硬度,其产品质量能更高一筹。但是,在实际生产上,玻璃板表面没有毛孔,其光滑度远远高于陶瓷板,在喷头高速喷绘的过程中,墨水因难以吸附在玻璃表面而产生滑移,图案也不容易精准定位,导致打印出来的图案有所偏差和玻璃板上的图案尺寸精度和位置精度偏低,在这一点上,陶瓷板表面的粗糙特质却反而有利于墨水的吸附和图案的精准定位。上述问题说明了,现有技术的玻璃喷绘工艺方案借鉴了陶瓷喷绘工艺方案后,仍然存在缺陷。
发明内容
    有鉴于此,为克服现有技术的缺陷,本发明公开一种玻璃喷绘油墨纳米级墨水以及玻璃喷绘方法,其可以有利于提高喷绘图案在玻璃板表面的尺寸、位置精度。
本发明采用的技术方案是:
一种玻璃喷绘纳米级墨水,所述油墨包括无机色料、溶剂以及在加热处理下能够熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的无机粘结剂,所述无机色料颗粒和无机粘结剂均匀分散于溶剂中,形成具有能喷绘的且具有流动性的悬浮液。
由于所述无机色料颗粒和无机粘结剂均匀分散于溶剂中,使得无机色料颗粒和无机粘结剂均匀地悬浮在溶剂中,加之溶剂具有流动性,因而使得纳米级墨水更适合通过打印喷头进行喷绘,相当于本发明的纳米级墨水是能适合用于喷绘的且具有流动性的悬浮液。在加热处理下,由于所述无机粘结剂在加热处理下能软化或融熔在玻璃上,在一定程度上阻止了油墨中的无机色料在光滑的玻璃板表面产生滑移,因而有利于喷绘图案在玻璃板表面的定位;而溶剂是作为无机色料颗粒和无机粘结剂的载体,有利于提高纳米级墨水的流动性,避免纳米级墨水在较高温度下容易凝固并堵塞打印喷头,因而有利于打印喷头的长时间连续喷绘工作。在加热处理的同时,溶剂可以被挥发,当溶剂被蒸发后,纳米级墨水中的无机色料和无机粘结剂就会完全固化定位在玻璃板表面;因此本发明的玻璃喷绘纳米级墨水能有效降低喷绘图案在玻璃板表面的尺寸偏差,使得图案在玻璃板表面的尺寸、位置精度明显提高。还需要说明的是,在现有技术中,为了让纳米级墨水中的色料能够更好地附着并定位于玻璃表面,用于喷绘的纳米级墨水溶剂一般需要选用有机溶剂,使用最广泛的就是醇醚类溶剂,除了作为流动性的载体外,该有机溶剂主要体现在具有良好的偶联性,在喷绘过程中可以让色料更好地附着并粘贴于玻璃表面,但其附着力仍然偏弱,其偶联性的好坏也依赖于有机溶剂材料的质量,并且还必须避免溶剂与无机色料发生化学反应,因此在溶剂材料方面会增加纳米级墨水的成本。而本发明的所述纳米级墨水在喷绘于玻璃的过程中,所述无机粘结剂对无彩色料颗粒在玻璃上的定位起着决定性作用,避免了溶剂必须具备偶联性的要求,因此对所述溶剂材料的要求能明显降低,有效降低成本。
进一步地,所述溶剂为有机溶剂。因此有利于无机色料附着并定位于玻璃表面。
进一步地,所述纳米级墨水中包括有1~3份无机色料颗粒,5~8份有机溶剂,1~3份无机粘结剂。
优选地,所述有机溶剂在纳米级墨水中的质量占比不小于50%。
进一步地,所述有机溶剂在纳米级墨水中的质量占比为60%~85%。
进一步地,所述纳米级墨水中包括有1.5~2.5份无机色料,5.5~7份有机溶剂,1.5~2.5份无机粘结剂。
进一步地,所述有机溶剂为在90℃以上具有挥发性的醇醚类有机溶剂。因此使得有机溶剂具备良好的偶联性,有利于无机色料附着并定位于玻璃表面。
进一步地,所述有机溶剂为二丙二醇甲醚或丙二醇甲醚或三丙二醇甲醚中的一种或多种。
进一步地,所述无机粘结剂为熔融或软化冷却后形成透明无色材质的无机粘结剂。因而能避免打印图案的失真。
进一步地,所述无机粘结剂的熔融或软化温度在450℃以上。
11.根据权利要求10所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机粘结剂的熔融或软化温度为600℃~1600℃。
12.根据权利要求10所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机粘结剂为二氧化硅。
13. 根据权利要求12所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述二氧化硅为粒径在1nm~30nm之间的纳米级二氧化硅小球。
14.根据权利要求1~6任一项所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于无机色料为高温煅烧的金属氧化物。
15.根据权利要求14所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机色料的色彩还原温度在500~800℃之间。
16.根据权利要求14所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机粘结剂的熔融或软化温度与无机色料的色彩还原温度差在±50℃以内。
17.根据权利要求16所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机粘结剂的熔融或软化温度与无机盐的色彩还原温度差在±15℃以内。
18.根据权利要求14所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机色料选用以下几种:
蓝色类色料采用铝钴蓝/硅钴蓝或钒锆蓝色料中的一种或多种
红色类色料采用硒镉红色料中的一种或多种
黄色类色料采用镨黄或钒锆黄色料中的一种或多种
黑色类色料采用钴黑或无钴黑色料中的一种或多种
绿色类色料采用铬绿色料中的一种或多种
棕色类色料采用锆铁红色料中的一种或多种
白色类色料选用硅酸锆的一种或多种。
19.一种玻璃喷绘方法,其特征在于包括以下步骤:
按预设图案通过喷绘机将玻璃纳米级墨水喷绘至玻璃表面上的喷绘步骤,所述玻璃纳米级墨水包括无机色料、溶剂以及在加热处理下能够熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的无机粘结剂,所述无机色料颗粒和无机粘结剂均匀分散于溶剂中,形成具有能喷绘的且具有流动性的悬浮液;
对玻璃进行加热使所述有机溶剂挥发的干燥步骤;
对玻璃进行加热处理使无机粘结剂熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的定影步骤。
20. 根据权利要求19所述的玻璃喷绘方法,其特征在于,所述溶剂为有机溶剂。
21. 根据权利要求20所述的玻璃喷绘方法,其特征在于,在所述干燥步骤中,挥发后的残留物质在所述定影步骤中被燃烧后形成二氧化碳挥发,以使没有或极少残留物质。
22.根据权利要求20所述的玻璃喷绘方法,其特征在于还包括:在喷绘纳米级墨水前对玻璃进行预加热使玻璃具有至少90℃以上初始温度的步骤。
23.根据权利要求22所述的玻璃喷绘方法,其特征在于所述预加热步骤中包括加热步骤和恒温步骤。
24.根据权利要求23所述的玻璃喷绘方法,其特征在于所述恒温步骤使玻璃喷绘表面温度维持在90~120℃之间。
25.根据权利要求24所述的玻璃喷绘方法,其特征在于所述恒温步骤使玻璃喷绘表面温度维持在95~110℃之间。
26.根据权利要求19~25任一项所述的玻璃喷绘方法,其特征在于所述干燥步骤和所述喷绘步骤同时进行。
27.根据权利要求26所述的玻璃喷绘方法,其特征在于所述干燥步骤为在喷绘的同时通过红外线照射玻璃喷绘面的加热方式。
28.根据权利要求26所述的玻璃喷绘方法,其特征在于在所述干燥步骤和喷绘步骤进行时保持喷绘环境的湿度不超过70%。
29.根据权利要求28所述的玻璃喷绘方法,其特征在于在所述干燥步骤和喷绘步骤进行时保持喷绘环境的湿度不超过60%。
30.根据权利要求28所述的玻璃喷绘方法,其特征在于在所述干燥步骤和喷绘步骤进行时通过负压换气方式降低喷绘环境的湿度。
31.根据权利要求19~25任一项所述的玻璃喷绘方法,其特征在于所述定影步骤的加热处理为玻璃钢化处理过程。
32.根据权利要求31所述的玻璃喷绘方法,其特征在于定影步骤的加热处理温度在500~800℃之间。
33.一种钢化玻璃上色方法,其特征在于,将含有无机色料的耐高温纳米级墨水作为色料与加热处理下能够发生熔融或软化的无机粘结剂混合均匀,按图案设定添加于玻璃表面上,再进行钢化处理;所述无机粘结剂的熔点低于钢化处理加热步骤的最高温度。
34.根据权利要求33所述钢化玻璃上色方法,其特征在于,所述加热处理下能够发生熔融或软化的无机粘结剂为熔融或软化冷却后形成透明无色材质的无机粘结剂。
35.根据权利要求33所述钢化玻璃上色方法,其特征在于,所述加热处理下能够发生熔融或软化的无机粘结剂为二氧化硅。
进一步地,所述无机粘结剂的熔融或软化温度为600℃~1600℃。
进一步地,所述无机粘结剂为二氧化硅。由于玻璃板的材质主要为二氧化硅,无机粘结剂选用二氧化硅后,使得无机粘结剂与玻璃材质相同,在加热处理下,其更有利于无机粘结剂与玻璃板表面的二氧化硅分子通过分子热运动相互扩散交结,更有效地使得无机粘结剂于玻璃板材相互融熔交结,因而更有效地阻止无机色料在光滑的玻璃板表面产生滑移,使喷绘图案更有效定位。
进一步地,所述二氧化硅为粒径在1nm~30nm之间的纳米级二氧化硅小球。
进一步地,所述无机色料为高温煅烧的金属氧化物。
进一步地,所述无机色料的色彩还原温度在500~800℃之间。无机色料的色彩还原温度区间在致使无机粘结剂熔融或软化的加热温度区间范围内,能够让无机色料在喷绘加热的过程中更好地达到原来的色彩,因而能避免打印图案出现失真的情况。
进一步地,所述无机粘结剂的熔融或软化温度与无机色料的色彩还原温度差在±50℃以内。
进一步地,所述无机粘结剂的熔融或软化温度与无机盐的色彩还原温度差在±15℃以内。
进一步地,所述无机色料选用以下几种:
蓝色类色料采用铝钴蓝/硅钴蓝或钒锆蓝色料中的一种或多种
红色类色料采用硒镉红色料中的一种或多种
黄色类色料采用镨黄或钒锆黄色料中的一种或多种
黑色类色料采用钴黑或无钴黑色料中的一种或多种
绿色类色料采用铬绿色料中的一种或多种
棕色类色料采用锆铁红色料中的一种或多种
白色类色料选用硅酸锆的一种或多种。
本发明一种玻璃喷绘方法的方案是:包括以下步骤,
按预设图案通过喷绘机将玻璃纳米级墨水喷绘至玻璃表面上的喷绘步骤,所述玻璃纳米级墨水包括无机色料、溶剂以及在加热处理下能够熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的无机粘结剂,所述无机色料颗粒和无机粘结剂均匀分散于溶剂中;
对玻璃进行加热使所述有机溶剂挥发的干燥步骤;
对玻璃进行加热处理使无机粘结剂熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的定影步骤。
进一步地,所述溶剂为有机溶剂。
进一步地,在所述干燥步骤中,挥发后的残留物质在所述定影步骤中被燃烧后形成二氧化碳挥发,以使没有或极少残留物质。
进一步地,还包括:在喷绘纳米级墨水前对玻璃进行预加热使玻璃具有至少90℃以上初始温度的步骤。对玻璃进行预先加热,其更有利于无机粘结剂和无机色料融熔固定在玻璃上。
进一步地,所述预加热步骤中包括加热步骤和恒温步骤。
进一步地,所述恒温步骤使玻璃喷绘表面温度维持在90~120℃之间。
进一步地,所述恒温步骤使玻璃喷绘表面温度维持在95~110℃之间。
进一步地,所述干燥步骤和所述喷绘步骤同时进行。
进一步地,所述干燥步骤为在喷绘的同时通过红外线照射玻璃喷绘面的加热方式。
进一步地,在所述干燥步骤和喷绘步骤进行时保持喷绘环境的湿度不超过70%。
进一步地,在所述干燥步骤和喷绘步骤进行时保持喷绘环境的湿度不超过60%。
进一步地,在所述干燥步骤和喷绘步骤进行时通过负压换气方式降低喷绘环境的湿度。因而能够购避免喷绘坏境内的空气直接排出外界而造成空气污染。
进一步地,所述定影步骤的加热处理为玻璃钢化处理过程。其有利于提高玻璃喷绘产品的使用质量。
进一步地,定影步骤的加热处理温度在500~800℃之间。
本发明还公开一种钢化玻璃上色方法,将含有无机色料的耐高温纳米级墨水作为色料与加热处理下能够发生熔融或软化的无机粘结剂混合均匀,按图案设定添加于玻璃表面上,再进行钢化处理;所述无机粘结剂的熔点低于钢化处理加热步骤的最高温度。
进一步地,所述加热处理下能够发生熔融或软化的无机粘结剂为熔融或软化冷却后形成透明无色材质的无机粘结剂。
进一步地,所述加热处理下能够发生熔融或软化的无机粘结剂为二氧化硅。
本发明的有益效果是:由于所述无机色料颗粒和无机粘结剂均匀分散于溶剂中,使得无机色料颗粒和无机粘结剂均匀地悬浮在溶剂中,加之溶剂具有流动性,因而使得纳米级墨水更适合通过打印喷头进行喷绘,相当于本发明的纳米级墨水能适合用于能喷绘的流动性悬浮液。在加热处理下,由于所述无机粘结剂在加热处理下能软化或融熔在玻璃上,在一定程度上阻止了纳米级墨水中的无机色料在光滑的玻璃板表面产生滑移,因而有利于喷绘图案在玻璃板表面的定位;而溶剂是作为无机色料颗粒和无机粘结剂的载体,有利于提高纳米级墨水的流动性,避免纳米级墨水在较高温度下容易凝固并堵塞打印喷头,因而有利于打印喷头的长时间连续喷绘工作。在加热处理的同时,溶剂可以被挥发,当溶剂被挥发后,纳米级墨水中的无机色料和无机粘结剂就会完全固化定位在玻璃板表面;因此本发明的玻璃喷绘纳米级墨水能有效降低喷绘图案在玻璃板表面的尺寸偏差,使得图案在玻璃板表面的尺寸、位置精度明显提高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
一种玻璃喷绘纳米级墨水,含有溶剂,在本实施例中,为了增强纳米级墨水的偶联性,溶剂选用有机溶剂,具体地,有机溶剂为二丙二醇甲醚,另外,纳米级墨水中还包括无机色料颗粒以及在加热处理下能够熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的无机粘结剂,而在本实施例中,上述的无机粘结剂选用二氧化硅,并且二氧化硅为粒径在1nm~30nm之间的纳米级二氧化硅小球,呈颗粒状的无机色料和二氧化硅均匀分散于溶剂中,使得无机色料颗粒和无机粘结剂均匀地悬浮在溶剂中,加之溶剂具有流动性,因而使得纳米级墨水更适合通过打印喷头进行喷绘。
其中,无机色料颗粒为2份、有机溶剂为6份、二氧化硅为2份,按照上述比例勾兑油墨。在本实施例中,无机色料颗粒为高温煅烧的金属氧化物,具体地,无机色料选用以下几种:
蓝色类色料采用铝钴蓝/硅钴蓝或钒锆蓝色料中的一种或多种
红色类色料采用硒镉红色料中的一种或多种
黄色类色料采用镨黄或钒锆黄色料中的一种或多种
黑色类色料采用钴黑或无钴黑色料中的一种或多种
绿色类色料采用铬绿色料中的一种或多种
棕色类色料采用锆铁红色料中的一种或多种
白色类色料选用硅酸锆的一种或多种。
使用上述纳米级墨水,本实施例还实施一种玻璃喷绘方法,如图1所示,包括以下步骤:
S1,预热玻璃,使玻璃预热温度T1达到90 ℃~120 ℃;
S2,对预热后的玻璃进行保温,让玻璃保温温度T2恒温在90 ℃~110 ℃;
S3,喷绘步骤,按预设图案通过喷绘机将玻璃纳米级墨水喷绘至玻璃表面;
S4,干燥步骤和定影步骤,在进行步骤S3的同时,通过红外照射的方式对玻璃进行同步加热,让油墨中的二氧化硅连带无机色料颗粒融熔在玻璃板上,在加热的同时,有机溶剂挥发,使二氧化硅和无机色料颗粒完全融熔固定在玻璃上,喷绘图案因此而得到有效定位。
S5,在进行步骤S3和S4的同时,降低喷绘环境的湿度,具体地,通过在喷绘环境内形成负压,让喷绘环境以吸取外界空气的方式进行换气,使喷绘环境的湿度不超过60%。
S6,对完成喷绘的玻璃进行高温钢化处理,高温钢化处理的工艺步骤为:S61,高温加热,加热时间为100秒;S62,急冷;通过急冷风机进行冷却,冷却风压为9000pa。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于,所述纳米级墨水包括无机色料、溶剂以及在加热处理下能够熔融或软化将所述无机色料固定在玻璃上的无机粘结剂,所述无机色料颗粒和无机粘结剂均匀分散于溶剂中,形成具有能喷绘的且具有流动性的悬浮液。
2.根据权利要求1所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于,所述溶剂为有机溶剂。
3.根据权利要求2所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于,所述纳米级墨水中包括有1~3份无机色料颗粒,5~8份有机溶剂,1~3份无机粘结剂。
4.根据权利要求3所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述有机溶剂在纳米级墨水中的质量占比不小于50%。
5.根据权利要求4所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述有机溶剂在纳米级墨水中的质量占比为60%~85%。
6.根据权利要求3所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述纳米级墨水中包括有1.5~2.5份无机色料,5.5~7份有机溶剂,1.5~2.5份无机粘结剂。
7.根据权利要求1~6任一项所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述有机溶剂为在90℃以上具有挥发性的醇醚类有机溶剂。
8.根据权利要求7所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述有机溶剂为二丙二醇甲醚或丙二醇甲醚或三丙二醇甲醚中的一种或多种。
9.根据权利要求1~6任一项所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机粘结剂为熔融或软化冷却后形成透明无色材质的无机粘结剂。
10.根据权利要求9所述的玻璃喷绘纳米级墨水,其特征在于所述无机粘结剂的熔融或软化温度在450℃以上。
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