CN106094455A - 一种陶瓷碳粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种陶瓷碳粉，由重量百分比计的以下组分制备而成；陶瓷颜料60％‑85％；电荷控制剂0‑6％；脱模剂0‑6％；添加剂0‑5％；树脂15％‑40％。本发明还公开了耐高温高密度陶瓷碳粉的制备方法。该陶瓷碳粉在单组份打印机、大幅面工程图打印机或双组份复印机中使用时，可以获得高密度、颜色鲜艳的图像。

Description

一种陶瓷碳粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电子照相用的碳粉,具体涉及一种陶瓷碳粉及其制备方法。

背景技术

陶瓷行业中，陶瓷表面的花纹图案一般采用手工绘制或丝网印刷的方法实现，然而，于工绘制速度慢、效率低，而且受限于绘制者的技艺。丝网印刷可以实现大批量生产，众所周知，可通过丝网印刷和陶瓷颜料墨水将图案打印在水转印纸上，然后再转印在瓷砖、玻璃制品上，或是将陶瓷墨水直接打印在湿的陶瓷、玻璃制品上，再通过烧制将图案固定，制成个性化瓷器、瓷砖、玻璃等高附加值商品，用作家庭、旅店等的装饰。然而，丝网印刷需要为每种颜色准备独立的丝网，且使用陶瓷墨水需要预留一个干燥时间，同时还会伴有溶剂的挥发，易造成环境污染。

申请号为CN104570634A的中国发明专利申请中，公开了一种彩色陶瓷碳粉的生产方法，其中陶瓷颜料由于比重较大，所有原料直接挤出会造成原料分散不充分，上机打印会造成色浅密度低的现象；另外，陶瓷颜料百分含量低，也会造成图像密度低，颜色不够鲜艳等问题。因此，需要对陶瓷碳粉进行优化，使其成像图案精美。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种可以在单组份打印机、大幅面工程图打印机或双组份复印机使用的高密度陶瓷碳粉，使用该陶瓷碳粉可以获得高密度、颜色鲜艳的图像。

本发明的第二个目的是为了提供一种陶瓷碳粉的制备方法。

实现本发明的目的之一采取技术方案如下：

一种陶瓷碳粉，其特征在于，由重量百分比计的以下组分制备而成；

其中，上述各组分总的含量为100％。

优选地，由重量百分比计的以下组分制备而成；

其中，上述各组分总的含量为100％。

优选地，所述陶瓷颜料的平均粒径在0.52um-0.77um之间。

优选地，所述电荷控制剂为水杨酸铬络合物、水杨酸锌络合物、水杨酸铝络合物、季铵盐中的任意一种。

优选地，所述脱模剂为低分子量聚丙烯石蜡、低分子量聚乙烯石蜡，巴西棕榈蜡、合成石蜡中的任意一种。

优选地，所述添加剂为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、钛酸锶、硬脂酸锌中的任意一种或多种混合物。

优选地，所述树脂的熔点为90-140℃。

优选地，所述树脂为苯乙烯-丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂中的任意一种或多种混合物。

实现本发明的目的之二采取技术方案如下：

一种陶瓷碳粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制备母料：将树脂分为两部分，分别是第一树脂和第二树脂，先将第一树脂和全部陶瓷颜料混合，通过混合机混合均匀，再将混合均匀的第一树脂和陶瓷颜料投入挤出机中，在100～150℃的温度下挤出，并用粗粉机粉碎成1-3mm的母料；

2)制备混合料：将第二树脂、脱模剂、步骤1)中的母料和电荷调节剂按配方量混合，通过混合机混合均匀，制成混合料；再将混合料投入挤出机中，在100～150℃的温度下挤出，并用粗粉机粉碎成1-3mm的粗碎料；最后用气流粉碎机将上述粗料碎成8～15um的超细粉末；

3)制备陶瓷碳粉：按配方量加入添加剂至步骤2)的混合料中，在混合机内混合均匀，得到耐高温高密度的陶瓷碳粉。

优选地，所述步骤1)中的第一树脂和陶瓷颜料的重量比为1：(2-10)。

本发明制备方法的原理：

因为陶瓷颜料比重较大，若与其他原料如树脂、脱模剂、电荷控制剂直接混合，放置在挤出机料斗时容易分层，造成陶瓷碳粉各原料成分分散不均匀。为避免这种情况发生，要先做成陶瓷碳粉母料：将树脂和彩色陶瓷颜料以一定比例在高速混合机内高速混合，具有大颗粒的树脂对凝结的彩色陶瓷颜料通过冲击剪切，使彩色陶瓷颜料迅速在树脂中分散。本发明中树脂和彩色陶瓷颜料按一定比例混合后，再通过双螺杆挤出机在一定的温度下进行挤出分散，再通过压片、冷却、粗碎，得到1-3mm的彩色陶瓷颜料母料。彩色陶瓷颜料颗粒均匀分布分布于树脂之中，有效地防止了彩色陶瓷颜料的再次凝结。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明的陶瓷碳粉可以通过单组份打印机、大幅面工程图打印机或双组份复印机将图案打印在水转印纸上，再将图案转移到玻璃、陶瓷、瓷砖上；或者通过大幅面工程机将陶瓷碳粉直接打印在玻璃、陶瓷、瓷砖上，然后在特定的温度下进行烧结，得到理想的图案。

2、本发明中树脂和彩色陶瓷颜料按一定比例混合后，再通过双螺杆挤出机在一定的温度下进行挤出分散，再通过压片、冷却、粗碎，得到1-3mm的彩色陶瓷颜料母料，使彩色陶瓷颜料颗粒均匀分布分布于树脂之中，有效地防止了彩色陶瓷颜料的再次凝结。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

彩色无机陶瓷颜料，通常是金属氧化物或混合的金属氧化物。本发明中的无机陶瓷颜料也是金属氧化物粉末或小薄片。虽然任何的无机陶瓷颜料都可以在本发明中使用，但在彩色打印机和彩色复印机最好还是同时使用C、M、Y、K四个颜料的组合。一般情况下，C、K会选用尖晶石类的无机颜料，如钴蓝尖晶石、铁钴黑尖晶石等，黄色可选用镍锑钛黄氧化物、类似尖晶石性的锌钛黄等，红色可选用铬锡红氧化物、硅酸盐型的钴粉红等。

下述实施例中所使用的树脂是日本三菱化学的聚酯树脂FC1565，该聚酯树脂的软化化点为120℃，玻璃化温度为62℃；下述实施例中的电荷控制剂是武汉鼎龙化学股份有限公司的季铵盐P12；下述实施例中的混合机是南京白熊机械有限公司制造的5公升容量的高速混合机；下述实施例中的挤出机是南京诚盟同向双螺杆挤出机(TSH-25)；下述实施例中的气流粉碎机是上海化机三厂100型气流粉碎机；下述实施例中的添加剂为型号为TG820F的二氧化硅(比表面积为210m²/g)。

一种陶瓷碳粉，其特征在于，由重量百分比计的以下组分制备而成；

制备上述陶瓷碳粉的方法，包括如下步骤：

1)制备母料：将树脂分为两部分，分别是第一树脂和第二树脂，先将第一树脂和全部陶瓷颜料混合，通过混合机混合均匀，再将混合均匀的第一树脂和陶瓷颜料投入挤出机中，在100～150℃的温度下挤出，并用粗粉机粉碎成1-3mm的母料；

2)制备混合料：将第二树脂、脱模剂、步骤1)中的母料和电荷调节剂按配方量混合，通过混合机混合均匀，制成混合料；再将混合料投入挤出机中，在100～150℃的温度下挤出，并用粗粉机粉碎成1-3mm的粗碎料；最后用气流粉碎机将上述粗料碎成8～15um的超细粉末；

3)制备陶瓷碳粉：按配方量加入添加剂至步骤2)的混合料中，在混合机内混合均匀，得到耐高温高密度的陶瓷碳粉。

实施例1

本实施例制备的是重量百分比为74％黑色无机陶瓷颜料的陶瓷碳粉。

1)制备母料：将0.15kg的FC1565树脂，1kg的BASF黑色陶瓷颜料F2900(D500.52um)，放入混合机，在圆周速度40m/秒下混合5分钟；然后，将混合物放入挤出机，在145℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机粉碎成1-3mm的母料，得到黑色陶瓷母料。

2)制备混合料：将124g的FC1565树脂、851g黑色陶瓷母料(含黑色陶瓷颜料740g)、5g季铵盐P12和20g聚丙烯蜡COS-53NC在混合机中以圆周速度40m/秒5混合分钟后，将混合物投入挤出机中，在130℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机上粗粉碎成1-3mm的粗碎料，再用气流粉碎机进行超微粉碎，通过分级便得到了平均粒径为12um的黑色陶瓷碳粉颗粒。

3)制备黑色陶瓷碳粉：将0.6重量份的二氧化硅TG820F和100重量份的黑色陶瓷碳粉颗粒加入混合机，以40m/秒的圆周速度混合2分钟，再通过200目的不锈钢筛网过筛，便得到黑色陶瓷碳粉1。

性能检测：将上述黑色陶瓷碳粉1在兄弟HL2040打印机上机测试，打印在水转印纸上，然后转移到瓷砖上，在1200℃进行烧制。测试瓷砖上打印密度，密度超过1.3，颜料连接牢固。结果见表1。

实施例2

本实施例制备的是重量百分比为62％黑色无机陶瓷颜料的陶瓷碳粉，本实施例中的母料成分与实施例1中的母料成分相同。

将262gFC1565树脂、713g黑色陶瓷母料、5g季铵盐P12和20g聚丙烯蜡COS-53NC在混合机中以圆周速度40m/秒5混合分钟后，将混合物投入挤出机中，在130℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机上粗粉碎成1-3mm的粗碎料，再用气流粉碎机进行超微粉碎，通过分级便得到了平均粒径为12um的黑色陶瓷碳粉颗粒；将0.6重量份的二氧化硅TG820F和100重量份的黑色陶瓷碳粉颗粒加入混合机，以40m/秒的圆周速度混合2分钟，再通过200目的不锈钢筛网过筛，便得到黑色陶瓷碳粉2。

性能检测：将上述黑色陶瓷碳粉2在兄弟HL2040打印机上机测试，打印在水转印纸上，然后转移到瓷砖上，在1200℃进行烧制。测试瓷砖上打印密度，密度超过1.2，颜料连接牢固。结果见表1。

实施例3

本实施例制备的是重量百分比为50％黑色无机陶瓷颜料的陶瓷碳粉，本实施例是作为上述两个实施例的对比实施例。

将475gFC1565树脂、500g黑色陶瓷颜料、5g季铵盐P12和20g聚丙烯蜡COS-53NC在混合机中以圆周速度40m/秒5混合分钟后，将混合物投入挤出机中，在130℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机上粗粉碎成1-3mm的粗碎料，再用气流粉碎机进行超微粉碎，通过分级便得到了平均粒径为12um的黑色陶瓷碳粉颗粒；将0.6重量份的二氧化硅TG820F和100重量份的黑色陶瓷碳粉颗粒加入混合机，以40m/秒的圆周速度混合2分钟，再通过200目的不锈钢筛网过筛，便得到黑色陶瓷碳粉3。

性能检测：将上述黑色陶瓷碳粉3在兄弟HL2040打印机上机测试，打印在水转印纸上，然后转移到瓷砖上，在1200℃进行烧制。测试瓷砖上打印密度，密度不到1.0，颜料连接牢固。结果见表1。

表1黑色陶瓷碳粉的检测结果

表1可知，采用本发明方案的陶瓷碳粉具有较高的打印密度。

实施例4

采用实施例1制备的黑色陶瓷碳粉1，将该黑色陶瓷碳粉1与双组份复印机理光FT载体(型号410)按重量比为8:92进行混合，混合后在Ricoh FT4215上进行上机测试，打印在水转印纸上，然后转移到瓷砖上，在1200℃进行烧制。测试瓷砖上打印密度，结果见表2。

实施例5

本实施例制备的是重量百分比为74％蓝色无机陶瓷颜料的陶瓷碳粉。

1)制备母料：将0.15kg的FC1565树脂，1kg的BASF蓝色陶瓷颜料F2502(D500.77um)，放入混合机，在圆周速度40m/秒下混合5分钟；然后，将混合物放入挤出机，在145℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机粉碎成1-3mm的母料，得到蓝色陶瓷母料。

2)制备混合料：将124g的FC1565树脂、851g蓝色陶瓷母料(含蓝色陶瓷颜料740g)、5g季铵盐P12和20g聚丙烯蜡COS-53NC在混合机中以圆周速度40m/秒5混合分钟后，将混合物投入挤出机中，在130℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机上粗粉碎成1-3mm的粗碎料，再用气流粉碎机进行超微粉碎，通过分级便得到了平均粒径为12um的蓝色陶瓷碳粉颗粒。

3)制备蓝色陶瓷碳粉：将0.6重量份的二氧化硅TG820F和100重量份的蓝色陶瓷碳粉颗粒加入混合机，以40m/秒的圆周速度混合2分钟，再通过200目的不锈钢筛网过筛，便得到蓝色陶瓷碳粉。

性能检测：将上述蓝色陶瓷碳粉与双组份复印机理光FT载体(型号410)按重量比为8:92进行混合，混合后在Ricoh FT4215上进行上机测试，打印在水转印纸上，然后转移到瓷砖上，在1200℃进行烧制。测试瓷砖上打印密度。结果见表2。

实施例6

本实施例制备的是重量百分比为80％红色无机陶瓷颜料的陶瓷碳粉。

1)制备母料：将0.15kg的FC1565树脂，1kg的BASF红色陶瓷颜料F2700(D500.68um)，放入混合机，在圆周速度40m/秒下混合5分钟；然后，将混合物放入挤出机，在145℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机粉碎成1-3mm的母料，得到红色陶瓷母料1。

2)制备混合料：将55g的FC1565树脂、920g红色陶瓷母料(含红色陶瓷颜料800g)、5g季铵盐P12和20g聚丙烯蜡COS-53NC在混合机中以圆周速度40m/秒5混合分钟后，将混合物投入挤出机中，在130℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机上粗粉碎成1-3mm的粗碎料，再用气流粉碎机进行超微粉碎，通过分级便得到了平均粒径为12um的红色陶瓷碳粉颗粒。

3)制备红色陶瓷碳粉：将0.6重量份的二氧化硅TG820F和100重量份的红色陶瓷碳粉颗粒加入混合机，以40m/秒的圆周速度混合2分钟，再通过200目的不锈钢筛网过筛，便得到红色陶瓷碳粉。

性能检测：将上述红色陶瓷碳粉与双组份复印机理光FT载体(型号410)按重量比为8:92进行混合，混合后在Ricoh FT4215上进行上机测试，打印在水转印纸上，然后转移到瓷砖上，在1200℃进行烧制。测试瓷砖上打印密度。结果见表2。

实施例7

本实施例制备的是重量百分比为85％黄色无机陶瓷颜料的陶瓷碳粉。

1)制备母料：将0.15kg的FC1565树脂，1kg的BASF黄色陶瓷颜料Yellow2200(D500.60um)，放入混合机，在圆周速度40m/秒下混合5分钟；然后，将混合物放入挤出机，在145℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机粉碎成1-3mm的母料，得到黄色陶瓷母料。

2)制备混合料：将977.5g黄色陶瓷母料(含黄色陶瓷颜料850g)、5g季铵盐P12和17.5g聚丙烯蜡COS-53NC在混合机中以圆周速度40m/秒5混合分钟后，将混合物投入挤出机中，在130℃的温度下挤出，冷却后在锤式粉碎机上粗粉碎成1-3mm的粗碎料，再用气流粉碎机进行超微粉碎，通过分级便得到了平均粒径为12um的黄色陶瓷碳粉颗粒。

3)制备黄色陶瓷碳粉：将0.6重量份的二氧化硅TG820F和100重量份的黄色陶瓷碳粉颗粒加入混合机，以40m/秒的圆周速度混合2分钟，再通过200目的不锈钢筛网过筛，便得到黄色陶瓷碳粉。

性能检测：将上述黄色陶瓷碳粉与双组份复印机理光FT载体(型号410)按重量比为8:92进行混合，混合后在Ricoh FT4215上进行上机测试，打印在水转印纸上，然后转移到瓷砖上，在1200℃进行烧制。测试瓷砖上打印密度。结果见表2。

表2不同颜料的测试结果

表2可知，以上双组份复印机陶瓷碳粉实验密度高，颜料与瓷砖结合牢固，颜色鲜艳。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷碳粉，其特征在于，由重量百分比计的以下组分制备而成；

其中，上述各组分总的含量为100％。

2.根据权利要求1所述的陶瓷碳粉，其特征在于，由重量百分比计的以下组分制备而成；

其中，上述各组分总的含量为100％。

3.根据权利要求1所述的陶瓷碳粉，其特征在于，所述陶瓷颜料的平均粒径在0.52um-0.77um之间。

4.根据权利要求1所述的陶瓷碳粉，其特征在于，所述电荷控制剂为水杨酸铬络合物、水杨酸锌络合物、水杨酸铝络合物、季铵盐中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的陶瓷碳粉，其特征在于，所述脱模剂为低分子量聚丙烯石蜡、低分子量聚乙烯石蜡，巴西棕榈蜡、合成石蜡中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的陶瓷碳粉，其特征在于，所述添加剂为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、钛酸锶、硬脂酸锌中的任意一种或多种混合物。

7.根据权利要求1所述的陶瓷碳粉，其特征在于，所述树脂的熔点为90-140℃。

8.根据权利要求7所述的陶瓷碳粉，其特征在于，所述树脂为苯乙烯-丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂中的任意一种或多种混合物。

9.一种根据权利要求1所述的陶瓷碳粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制备母料：将树脂分为两部分，分别是第一树脂和第二树脂，先将第一树脂和全部陶瓷颜料混合，通过混合机混合均匀，再将混合均匀的第一树脂和陶瓷颜料投入挤出机中，在的温度下挤出，并用粗粉机粉碎成1-3mm的母料；

2)制备混合料：将第二树脂、脱模剂、步骤1)中的母料和电荷调节剂按配方量混合，通过混合机混合均匀，制成混合料；再将混合料投入挤出机中，在的温度下挤出，并用粗粉机粉碎成1-3mm的粗碎料；最后用气流粉碎机将上述粗料碎成的超细粉末；

3)制备陶瓷碳粉：按配方量加入添加剂至步骤2)的混合料中，在混合机内混合均匀，得到耐高温高密度的陶瓷碳粉。

10.根据权利要求9所述的陶瓷碳粉的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的第一树脂和陶瓷颜料的重量比为1：(2-10)。