1. La stabilité de l'encre céramique

L'encre céramique est un système de dispersion obtenu en dispersant des colorants dans un milieu de dispersion, et ce système est relativement stable. La stabilité de la dispersion doit tenir compte du fait qu’elle ne s’agrège pas ou ne précipite pas après avoir été laissée pendant un certain temps. L'agrégation fait référence à l'agrégation mutuelle entre pigments inorganiques, qui est liée à l'effet de dispersion entre les particules de pigment. Les précipitations font référence à l'agrégation continue de particules de pigments inorganiques jusqu'à ce qu'elles coulent au fond du système de dispersion. Les facteurs d'influence comprennent la densité, la distribution granulométrique et la composition du système de dispersion du pigment inorganique. Dans le même temps, le système de dispersion nécessite la sélection de supports de dispersion, de dispersants, de liants et d'autres composés organiques appropriés, exigeant que l'encre maintienne une bonne stabilité chimique et ne subisse pas de modifications de réaction chimique même après un stockage à long terme. Les pigments céramiques inorganiques ont une densité spécifique élevée. Après avoir laissé l'encre céramique pendant un certain temps, les pigments contenus dans l'encre céramique se déposent. Tant que l'agitation est appliquée, l'encre céramique redeviendra un système de dispersion uniforme, qui est un processus récupérable. L'encre céramique circule dans les imprimantes et les buses à jet d'encre, et sa récupérabilité est particulièrement importante.

Les facteurs qui affectent la stabilité de l’encre comprennent le mouvement brownien, la sédimentation gravitationnelle et l’agglomération de particules colorées. Le mouvement brownien dépend principalement de la température, de la viscosité et des particules d’encre de l’encre. Plus la température est élevée, plus le mouvement brownien est fort, plus la viscosité et les particules sont grandes, plus le mouvement brownien est faible et moins les particules sont susceptibles de s'agréger. Étant donné que les particules de pigment sont relativement grosses et ont une densité élevée, la vitesse de sédimentation de l'encre dépend principalement de la différence de densité entre le pigment et le solvant. Plus la différence de densité est grande, plus la vitesse de sédimentation est rapide. La vitesse de décantation est directement proportionnelle au carré de la taille des particules. Plus la particule est grosse, plus la vitesse de sédimentation est élevée, plus la viscosité de l'encre est élevée et plus la vitesse de sédimentation est lente. Il existe deux mécanismes de stabilisation pour la dispersion des particules d’encre : l’encombrement stérique et la stabilisation électrostatique. L'entrave spatiale fait référence à l'encapsulation de microcapsules polymères à la surface des particules d'encre pour empêcher l'adhésion entre les particules dans l'espace. À l'heure actuelle, ce mécanisme est largement utilisé dans l'industrie des encres céramiques, mais il présente l'inconvénient d'affecter la viscosité de l'encre, ce qui entraîne une tendance à la baisse de la viscosité de l'encre au fil du temps, ce qui affecte la stabilité de l'encre. Stabilité électrostatique, utilisant des dispersants à petites molécules, adaptés à l'eau et aux diluants polaires, mais actuellement la plupart des encres céramiques utilisent des diluants non polaires.

2. Viscosité

Une viscosité appropriée peut assurer une circulation fluide de l'encre dans le trajet de l'encre, ce qui est bénéfique pour l'éjection de l'encre de la buse et la formation uniforme de gouttelettes d'encre. La viscosité est trop faible, la force de friction à l'intérieur de l'encre est faible et les gouttelettes de liquide forment une forme de croissant, provoquant une oscillation d'amortissement et affectant la vitesse de pulvérisation ; Viscosité excessive, mauvaise fluidité de l'encre et difficulté à former de petites gouttelettes. De plus, la pulvérisation d'encre est également très sensible aux changements de viscosité, et même de petits phénomènes d'épaississement par cisaillement peuvent rendre l'impression impossible en raison d'une forte augmentation de la viscosité. Xaar présente sur son site officiel que la buse Xaar 1001 GS12 est adaptée à l'encre céramique avec une plage de viscosité de 7 à 50 mPa · s (ce qui peut être compris comme l'ajustement de la température de l'encre pour ajuster la viscosité lors de la pulvérisation à 7-20 mPa · s, mais une viscosité d'encre élevée ou faible peut affecter la durée de vie de la buse). Le manuel des paramètres techniques de Dimatix Fujifilm StarFireTM SG-1024/MC indique que la buse peut être utilisée pour de l'encre céramique avec une plage de viscosité de 8 à 20 mPa · s et que la plage recommandée est de 10 à 14 mPa · s.

3. tension superficielle

Une tension superficielle appropriée peut garantir la formation uniforme de gouttelettes d'encre et de buses antiadhésives, ce qui contribue à maintenir la stabilité à long terme de l'impression à jet d'encre. La tension superficielle de l'encre céramique est trop élevée, ce qui conduit facilement au phénomène de gouttelettes d'encre traînant la queue ; Si la tension superficielle est trop faible, les gouttelettes d'encre ont tendance à se diffuser et des gouttelettes d'encre en forme de satellite sont générées, ce qui peut réduire la clarté et la superposition du motif. Dans le même temps, la tension superficielle de l’encre diminuera avec l’augmentation de la température de l’encre. Le système de contrôle de la température de la buse peut être utilisé pour ajuster la tension superficielle de l'encre céramique. À l'heure actuelle, la tension superficielle de l'encre céramique commercialisée à la température du jet d'encre est d'environ 20 à 35 mN · m-1.

4.Distribution granulométrique

En raison des limites de l'ouverture de la buse et du système de trajet de l'encre, les particules de pigment présentes dans l'encre doivent être suffisamment petites pour garantir un jet d'encre fluide. En commençant par éviter la précipitation des particules pendant le stockage et l'utilisation, il est également nécessaire que les particules du colorant soient petites. La distribution granulométrique dans l'encre céramique doit être aussi étroite que possible pour éviter le phénomène de développement inégal de la couleur provoqué par des colorants trop grossiers (densité d'emballage inégale des colorants sur les produits céramiques) et d'affaiblissement provoqué par des particules trop fines (colorants fondant dans l'émail). À l'heure actuelle, le D50 de l'encre céramique commercialisée mesure environ 200 à 350 nm et le D90 est inférieur à 850 nm.

5.solides

La teneur en matières solides fait référence au pourcentage massique de pigments céramiques inorganiques et d'additifs en phase solide associés dans l'encre céramique, le composant principal étant les pigments céramiques inorganiques. Plus la teneur en solides est élevée, plus la teneur en pigments par unité de masse d'encre est élevée, ce qui peut améliorer l'intensité des couleurs et la gamme de couleurs du jet d'encre céramique, réduire la quantité d'encre céramique utilisée et ainsi réduire le coût des entreprises de production de céramique. En termes de pouvoir expressif des brouillons de conception, l’effet de l’augmentation de la teneur en matières solides de l’encre est meilleur que l’effet de l’empilement des points d’encre en imprimant de manière répétée à la même position. En effet, une impression répétée à la même position peut facilement faire dévier les points d'encre de la position cible, réduisant ainsi la clarté. L'augmentation de la teneur en solides peut également entraîner une augmentation de la viscosité de l'encre céramique.

6.La couleur apparaît après la cuisson

Les principaux facteurs qui affectent la couleur du jet d'encre céramique comprennent le type de pigment, la structure cristalline, la pureté, la teneur en pigment de l'encre et la distribution granulométrique ; La composition du corps et de la glaçure ; Température, système atmosphérique, etc. Par rapport aux pigments ordinaires, les pigments d’encre nécessitent une bonne capacité de coloration à l’état de particules ultrafines. Les pigments sélectionnés doivent réagir complètement pendant le processus de préparation, avoir des cristaux de couleur bien développés, une bonne stabilité à haute température et résister à l'érosion de l'émail. Cela nécessite la sélection de matières premières de haute pureté, de granulométrie uniforme et de haute activité pour les colorants. En termes de processus, il est nécessaire d’avoir un temps de cuisson plus long pour garantir une croissance cristalline et une intégrité structurelle plus complètes. La teneur en matières solides de l’encre affecte également la couleur, et plus la teneur en matières solides est élevée, plus la couleur est foncée. En raison de la teneur élevée en solides affectant la stabilité de l'encre, la teneur en solides des différentes encres colorées doit être ajustée en fonction de la situation. Plus la taille des particules est grande, plus elle se rapproche de la couleur du pigment. Une fois le pigment finement broyé, certaines couleurs comme le jaune et le rouge deviendront plus claires ou même n'auront plus de couleur. La tonalité de couleur de l’encre marron et orange change, de sorte que la taille des particules affecte la tonalité et la profondeur de la couleur. En raison de la diminution de la taille des particules, le point de fusion des colorants d’encre est bien inférieur à celui des colorants ordinaires. Par conséquent, après une grande fluctuation de température, les colorants peuvent fondre complètement, et après fusion, ce ne sont pas des cristaux mais des corps fondus, entraînant des différences de couleur et même une décoloration. Par exemple, les performances de coloration du pigment bleu cobalt dépendent de l’énergie de division du champ de coordination. Différentes énergies de division entraînent différentes longueurs d'onde absorbées et le pigment présentera une série de couleurs. Co2+(3d2) absorbe la lumière orange, jaune et un peu de lumière verte, présentant une couleur bleu violacé ; Co3+(3d3) absorbe la lumière colorée autre que le vert, réfléchissant fortement le vert et apparaissant vert. L'encre céramique bleu cobalt est principalement colorée par le pigment Co2+in CoAl2O4. Si les cristaux de CoAl2O4 fondent à haute température, Co2+(3d2) peut être oxydé en Co3+(3d3), provoquant une différence de couleur.

7. Adaptabilité au vernis corporel

Lorsque les autres facteurs sont identiques, la composition du corps et de l'émail peut différer considérablement et l'effet de l'impression à jet d'encre peut varier considérablement. Des études connexes ont montré que divers oxydes métalliques entrant dans la composition de l'émail, tels que l'oxyde de lithium, l'oxyde de bore, l'oxyde de zinc, l'oxyde de magnésium et l'oxyde d'antimoine, peuvent affecter la couleur de l'encre et doivent être évités et réduits. L'effet néfaste de l'oxyde de potassium sur la couleur de l'encre céramique dépasse celui du peroxyde de sodium. L'oxyde de calcium et l'oxyde de baryum n'affectent pas sérieusement la couleur de l'encre céramique et peuvent être utilisés pour remplacer des substances telles que l'oxyde de lithium et l'oxyde de bore. L'oxyde d'étain peut favoriser la couleur des cheveux roux, mais il peut faire rougir le produit. L'oxyde de titane peut favoriser la couleur des cheveux rouges et jaunes, mais il peut faire jaunir le produit et affaiblir la couleur des cheveux noirs.

8. Sécheresse

Si le temps de séchage est trop lent, une diffusion excessive de l’encre céramique entraînera des changements de couleur et des motifs flous ; Si le temps de séchage est trop rapide, une diffusion insuffisante de l'encre céramique peut provoquer des zones de remplissage vierges, l'expansion des gouttelettes d'encre et l'action capillaire peuvent également entraîner des effets de bavure. La principale voie par laquelle l'encre céramique sèche sur la surface du corps est la diffusion de gouttelettes d'encre sur le corps, et la voie secondaire est l'évaporation des gouttelettes d'encre dans l'air. Le taux de diffusion dépend de l'humidité à la surface du corps vert, de la porosité du corps vert, ainsi que de la composition de l'encre et du tensioactif. Le temps de séchage dépend du coefficient de diffusion de l'encre et le temps de séchage de l'encre est linéairement lié à la densité de couverture de l'encre. Le séchage au jet d’encre haute résolution est plus facile.
Une certaine quantité de solvants alcooliques peut être ajoutée au processus d’encre céramique pour augmenter la volatilité ; Une petite quantité de dispersant (tel que l'éther alkylique de polyol et d'autres composés organiques) peut également être ajoutée pour répondre aux exigences de l'impression à jet d'encre. Afin d'éviter que l'encre céramique ne s'évapore trop rapidement à température ambiante, provoquant une interruption de la pulvérisation et un blocage des buses, il est nécessaire d'ajouter des agents hydratants non volatils à haut point d'ébullition pendant le processus de préparation. Colorobia a déclaré sur le site Internet du Ceramic Research Center avoir ajouté du DEG (diéthylène glycol, avec un point d'ébullition de 245 ℃) à son encre céramique pour éviter sa volatilisation ; Et il est mentionné dans son brevet européen EP 1840178 A1 que le point d'ébullition du milieu de dispersion doit dépasser 200 ℃. Afin d'éviter les différences de couleur causées par les différents taux de diffusion des gouttelettes d'encre du centre vers le bord de l'encre à base d'eau sur le corps, et d'éviter la génération d'une grande quantité de vapeur d'eau, l'encre céramique utilise actuellement principalement une huile. -système de dispersion (organique). Parmi elles, les buses Xaar 1001 GS12 et Dimatix Fujifilm StarFireTM SG-1024/MC nécessitent l'utilisation d'encres céramiques à base d'huile dans leur livret d'introduction aux paramètres.

9.Autres indicateurs de performance

En plus des aspects ci-dessus, la compatibilité entre l'encre céramique et la buse (si cela portera gravement la buse, si cela obstruera la buse, si cela affectera l'injection d'autres buses sur la base de la buse en raison d'une expansion excessive de la céramique). l'encre, si elle peut fonctionner sans problème sous l'équation de forme d'onde d'impulsion de tension appropriée, si la vitesse d'injection et la capacité des gouttelettes d'encre sont raisonnables, si le point de chute des gouttelettes d'encre est précis, etc.), compatibilité avec les imprimantes à jet d'encre en céramique (valeur du pH, qu'elle soit va se corroder, dissoudre l'encre système de chemin, etc.) et d'autres indicateurs de performance (conductivité, etc.) doivent également répondre dans une certaine mesure aux exigences de l'impression jet d'encre céramique.

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