IT201800005984A1 - Inchiostro ceramico per stampa digitale e processo di preparazione dello stesso. - Google Patents
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Description
INCHIOSTRO CERAMICO PER STAMPA DIGITALE E PROCESSO DI PREPARAZIONE DELLO STESSO.
Il presente trovato ha come oggetto un inchiostro adatto alla stampa digitale, in particolare stampa digitale su ceramica, ed un processo per la sua preparazione, dove l’inchiostro contiene quale pigmento un solfoseleniuro di cadmio incapsulato in una matrice di silicato di zirconio.
Nell'ambito della stampa digitale su ceramica è nota da diversi anni la tecnologia a getto di inchiostro, “drop on demand” (DOD) basata su un sistema a getto di inchiostro ceramico tramite una testina di stampa.
Gli inchiostri per stampa digitale per uso ceramico sono principalmente costituiti da pigmento inorganico in percentuali generalmente comprese fra 25 e 45% in peso, mentre la restante frazione è composta da solventi organici di varia natura ed additivi fra i quali agenti stabilizzanti, disperdenti, e modificatori di reologia.
Ad esempio, la pubblicazione PCT n.
WO 2005/052071 descrive inchiostri per la stampa digitale che utilizzano solventi quali acqua, alcoli, eteri di glicole, lattati, glicol eteri acetati, aldeidi, chetoni, idrocarburi aromatici e oli. WO 2005/052071 descrive inoltre composizioni che comprendono modificatori di reologia di natura polimerica, fra i quali poliacrilati, polimetacrilati e copolimeri a blocchi.
Le composizioni descritte in WO 2005/052071 possono inoltre contenere additivi quali tensioattivi per modificare la tensione superficiale o le proprietà bagnanti dell'inchiostro, quali agenti bagnanti a base poli (silossano), antischiuma, agenti umidificanti, biocidi, tamponi, promotori di adesione, agenti adesivi e coloranti. Gli additivi possono anche includere agenti disperdenti, e modificatori di reologia.
Gli inchiostri per la stampa digitale richiedono caratteristiche granulometriche ben definite, necessarie affinché possano essere utilizzati nelle stampanti senza creare problemi quando devono essere espulsi dagli ugelli delle testine di stampa
Le dimensioni di tali ugelli si attestano mediamente tra i 30 e 40 µm e per tale motivo le dimensioni dei pigmenti dispersi negli inchiostri ceramici non devono superare mediamente la dimensione di 2 µm, per evitare che l’elevata velocità di espulsione dell’inchiostro comprometta la stabilità dei pigmenti e crei problemi di otturazione degli ugelli.
Al fine di ottenere granulometrie compatibili con gli ugelli delle stampanti a getto di inchiostro, gli attuali processi per la preparazione delle composizioni per inchiostro comprendono un passaggio di macinazione comunemente effettuato mediante mulino a biglie adatto alla macinazione micrometrica. Le biglie comunemente utilizzate nel suddetto processo di macinazione sono realizzate in ZrO2 e/o Y2O3.
Gli inchiostri ceramici sono costituiti da pigmenti normalmente utilizzati nell'industria ceramica e si basano su strutture cristalline di silicato di zirconio, olivite, spene e spinelli, strutture che sono resistenti alle temperature di cottura delle ceramiche. Queste strutture cristalline possono incapsulare nuclei cromofori quali ad esempio solfoseleniuro di cadmio, un pigmento che a seconda della proporzione di atomi di zolfo e selenio presenti nella sua struttura può assumere varie sfumature di giallo, arancione e rosso.
Tuttavia, con gli inchiostri ceramici disponibili oggigiorno non è possibile ottenere una quadricromia completa, per via della nota ridotta intensità di colore dei pigmenti per uso ceramico attualmente disponibili.
Infatti, i comuni processi di macinazione impiegati per ridurre la dimensione delle particelle dei pigmenti dei suddetti inchiostri ceramici danneggiano le strutture cristalline dei pigmenti, con conseguente rilascio dei metalli pesanti che sono i centri cromofori dei pigmenti (ad esempio il cadmio dei pigmenti di solfoseleniuro di cadmio gialli e rossi).
Compito precipuo del presente trovato è quello di fornire un inchiostro ceramico di colore giallo e rosso, avente una granulometria compatibile con la stampa a getto di inchiostro, particolarmente compatibile con la tecnologia “drop on demand” (DOD), e che consenta di ampliare il gamut colori rispetto agli attuali inchiostri per ceramica.
Un altro scopo del trovato è quello di fornire un processo per la preparazione dell'inchiostro secondo il trovato che sia economico e di facile realizzazione.
Ancora, la presente invenzione ha come scopo di fornire un processo di stampa su ceramica che permetta di impiegare l'inchiostro secondo il trovato preservandone le caratteristiche cromatiche.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un inchiostro ceramico comprendente almeno un pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex) dove 0≤x<1, almeno un solvente e almeno un agente disperdente, detto inchiostro caratterizzato dal fatto che l’almeno un pigmento inorganico è in forma di particelle aventi una dimensione compresa fra 0,2 e 2 µm e una distribuzione della dimensione delle particelle con un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,1 µm e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,2 µm.
I compiti e gli scopi del presente trovato sono raggiunti anche da un processo per la preparazione di un inchiostro ceramico secondo il trovato comprendente i passaggi di:
i) fornire un inchiostro comprendente un pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex) dove 0≤x<1, uno o più solventi ed almeno un agente disperdente;
ii) macinare in un mulino a biglie detto inchiostro fornito nel passaggio i) con biglie di allumina (Al2O3) aventi dimensioni di 0,6-0,8 mm, con un rapporto in peso fra biglie e inchiostro di 2:1, per un tempo compreso fra 2 e 20 minuti/kg di inchiostro, a una velocità di 1500 giri al minuto e ad una temperatura compresa fra 35 °C e 45°C, ottenendo un inchiostro con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento inorganico avente un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,3 µm, un valore di Dv(50) di 0,8 ± 0,3 µm, e un valore di Dv(90) di 1,4 ± 0,3 µm;
iii) macinare in un mulino a biglie l'inchiostro ottenuto al passaggio ii) con biglie di allumina (Al2O3) aventi dimensioni di 0,3-0,4 mm, con un rapporto in peso fra biglie e inchiostro di 2:1, per un tempo compreso fra 2 e 20 minuti/kg di inchiostro, a una velocità di 1500 giri al minuto e ad una temperatura compresa fra 35 °C e 45°C, ottenendo un inchiostro con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento avente un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,1 µm, e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,2 µm.
Inoltre, i compiti e gli scopi del trovato sono raggiunti anche da un processo di decorazione di un articolo in ceramica comprendente i passaggi di:
i) applicare a un articolo in ceramica l’inchiostro ceramico secondo il trovato mediante stampa a getto di inchiostro; e
ii) scaldare detto articolo a cui è stato applicato detto inchiostro ceramico fino a una temperatura compresa fra 1050 °C e 1250 °C per un tempo compreso fra 30 e 180 minuti.
Infine, i compiti e gli scopi del trovato sono raggiunti anche da un articolo in ceramica decorato con un inchiostro ceramico secondo il trovato.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata e dalle unite figure in cui:
la figura 1 mostra un esempio di distribuzione granulometrica di un inchiostro premacinato ottenuto dopo il primo passaggio di macinazione del processo del presente trovato; e
la figura 2 mostra un esempio di distribuzione granulometrica di un inchiostro secondo il trovato ottenuto dopo il secondo passaggio di macinazione del processo del presente trovato.
Il presente trovato si riferisce a un inchiostro ceramico comprendente almeno un pigmento inorganico, in cui detto pigmento è un solfoseleniuro di cadmio incapsulato in una matrice di silicato di zirconio avente la seguente formula
ZrSiO4 Cd(S1−xSex)
dove x è un valore maggiore o uguale a 0 e inferiore a 1 (cioè 0≤x<1). In particolare, quando x è pari a 0, il pigmento inorganico non contiene atomi di selenio ed ha colore giallo, mentre all’aumentare del numero di atomi di selenio (cioè per valori di x maggiori di 0 e inferiori a 1) il pigmento ha un colore che va dal giallo, all’arancione al rosso al crescere del valore x.
L’inchiostro ceramico del presente trovato è caratterizzato dal fatto che il suddetto pigmento inorganico è in forma di particelle aventi una dimensione compresa fra 0,2 e 2 µm e una distribuzione della dimensione delle particelle con un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,1 µm e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,2 µm.
In una forma di realizzazione preferita del suddetto inchiostro ceramico, l’almeno un pigmento inorganico è in forma di particelle aventi una dimensione compresa fra 0,2 e 2 µm e una distribuzione della dimensione delle particelle con un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,05 µm e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,05 µm.
Come è noto nell'ambito delle analisi granulometriche, Dv(100) è il valore dimensionale al di sotto del quale si trova il 100% di una popolazione di particelle solide, Dv(90) è il valore al di sotto del quale si trova il 90% della popolazione di particelle solide, Dv(50) è il valore al di sotto del quale si trova il 50% della popolazione di particelle solide e Dv(10) è il valore al di sotto del quale si trova il 10% della popolazione di particelle solide.
La distribuzione dimensionale delle particelle è misurata mediante un granulometro a diffrazione laser (ad esempio Mastersizer 3000, Malvern Panalytical) secondo le istruzioni operative del produttore.
In una forma di realizzazione preferita, il suddetto inchiostro ceramico comprende da 20% a 60%, preferibilmente da 30% a 50%, in peso dell’almeno un pigmento inorganico sulla base del peso totale dell’inchiostro.
L’inchiostro ceramico della presente invenzione comprende inoltre almeno un solvente. In una forma di realizzazione preferita, l'almeno un solvente è selezionato dal gruppo costituito da acqua, lattati, alcoli, glicoli, eteri di glicole, acetati dei glicoli etere, aldeidi, chetoni, idrocarburi alifatici lineari o ciclici, idrocarburi aromatici, oli di origine minerale o naturale, carbonati alchilici ed esteri di acidi grassi.
L’inchiostro ceramico della presente invenzione comprende inoltre almeno un agente disperdente. In una forma di realizzazione preferita l'almeno un agente disperdente è un agente disperdente polimerico, preferibilmente scelto nel gruppo costituito da copolimeri acrilici, copolimeri a blocchi poliidrossiestere-PEG-poliidrossiestere e loro miscele.
Esempi non limitativi di agenti disperdenti polimerici commercialmente disponibili sono i prodotti Afcona PD2206, BYK LNP22824 Fluijet10150, DisperBYK®-2010, Basf DU3772EXP, Lubrizol J944 e Lubrizol J970-J980.
In una forma di realizzazione preferita dell'inchiostro ceramico, il rapporto in peso fra l'almeno un agente disperdente e l'almeno un pigmento inorganico è compreso fra 1:12 e 1:8.
In una forma di realizzazione particolarmente preferita, l'inchiostro ceramico comprende sulla base del peso totale dell’inchiostro:
- 40-60% in peso di un solvente a base di esteri di acidi grassi selezionati dal gruppo costituito da 2-etil-esil-palmitato, isopropillaurato, 2-etil-esil-laurato e loro miscele;
- 25-45% in peso del pigmento di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex); e
- 5-15% di un agente disperdente polimerico. Preferibilmente detto agente disperdente polimerico è un copolimero a blocchi.
Nell'ambito di questa forma di realizzazione preferita possono essere utilizzati, come agenti disperdenti, copolimeri a blocchi commercialmente disponibili, quali ad esempio Afcona PD2206, BYK LNP22824 e Lubrizol J970-J980.
In una altra forma di realizzazione preferita, l' inchiostro ceramico comprende sulla base del peso totale dell’inchiostro:
- 40-60% in peso di un solvente a base di glicoli selezionati dal gruppo costituito da glicole mono-propilenico, glicole di-propilenico, glicole mono-etilenico, glicole di-etilenico e loro miscele;
- 25-45% in peso di pigmento di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex); e
- 5-15% di un agente disperdente polimerico. Nell'ambito di questa altra forma di realizzazione preferita, possono essere utilizzati, come solventi glicoli eteri quali, ad esempio tripropilen glicol n-butil etere, dipropilen glicol n butil etere e dipropilen glicol metil etere. Ad esempio i glicoli eteri possono essere i prodotti commerciali a marchio Dowanol™ come ad esempio Dowanol™ TpnB, Dowanol™ DpnB e Dowanol™ DPM.
Nell'ambito di questa altra forma di realizzazione preferita possono essere utilizzati, come agenti disperdenti, copolimeri a blocchi commercialmente disponibili quali, ad esempio Fluijet10150 e Lubrizol J955-J980.
In una ulteriore forma di realizzazione preferita, l'inchiostro ceramico comprende sulla base del peso totale dell’inchiostro:
- 20-40% in peso di un solvente a base di glicoli selezionati dal gruppo costituito da glicole mono-propilenico, glicole di-propilenico, glicole mono-etilenico, glicole di-etilenico e loro miscele;
- 20-40% in peso di acqua;
- 35-45% in peso di pigmento di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex); e
- 5-15% di un agente disperdente polimerico.
Nell'ambito di questa ulteriore forma di realizzazione preferita possono essere utilizzati, come agenti disperdenti, copolimeri a blocchi commercialmente disponibili quali, ad esempio Lubrizol J944, DisperBYK®-2010 e Basf DU3772EXP.
È da intendersi che la composizione per inchiostro secondo il trovato può essere in forma concentrata da diluire prima del processo di stampa a getto di inchiostro o altro processo di stampa, oppure in forma diluita pronta all'uso nel processo di stampa.
In una forma di realizzazione l'inchiostro ceramico del presente trovato come qui descritto è ottenibile mediante il processo di preparazione descritto a seguire quale secondo aspetto del trovato.
In un secondo aspetto, il presente trovato riguarda un processo per la preparazione dell'inchiostro del trovato secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedentemente descritte, comprendente i passaggi di:
i) fornire un inchiostro comprendente un pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex) dove 0≤x<1, uno o più solventi ed almeno un agente disperdente;
ii) macinare in un mulino a biglie detto inchiostro fornito nel passaggio i) con biglie di allumina (Al2O3) aventi dimensioni di 0,6-0,8 mm, con un rapporto in peso fra biglie e inchiostro di 2:1, per un tempo compreso fra 2 e 20 minuti/kg di inchiostro, a una velocità di 1500 giri al minuto, e ad una temperatura compresa fra 35 °C e 45°C, ottenendo un inchiostro con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento inorganico avente un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,3 µm, un valore di Dv(50) di 0,8 ± 0,3 µm, e un valore di Dv(90) di 1,4 ± 0,3 µm;
iii) macinare in un mulino a biglie l'inchiostro ottenuto al passaggio ii) con biglie di allumina (Al2O3) aventi dimensioni di 0,3-0,4 mm, con un rapporto in peso fra biglie e inchiostro di 2:1, per un tempo compreso fra 2 e 20 minuti/kg di inchiostro, a una velocità di 1500 giri al minuto, e ad una temperatura compresa fra 35 °C e 45°C, ottenendo un inchiostro con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento avente un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,1 µm, e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,2 µm.
In una forma di realizzazione preferita del processo per la preparazione dell'inchiostro del trovato, le suddette biglie di Al2O3 hanno una densità compresa fra 3,5 g/cm<3 >e 4,5 g/cm<3>.
In una forma di realizzazione del suddetto processo per la preparazione dell'inchiostro del trovato, il suddetto passaggio di fornire un inchiostro comprendente un pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex), uno o più solventi ed almeno un agente disperdente è effettuato in una vasca agitata dove il pigmento, l'uno o più solventi e l'almeno un agente disperdente sono mantenuti in agitazione fino all'ottenimento di una dispersione stabile.
In una forma di realizzazione del suddetto processo per la preparazione dell'inchiostro del trovato, i passaggi di macinazione possono essere seguiti da un processo di filtrazione al fine di rimuovere residui agglomerati che potrebbero essere non rilevabili da uno strumento di controllo quale, ad esempio, un granulometro a diffrazione laser.
Preferibilmente, la dimensione dei pori del filtro può essere pari o superiore a 2 µm. Più preferibilmente, la dimensione dei pori del filtro può essere pari a 2 µm; tali filtri infatti permettono di trattenere le particelle di pigmenti inorganici con dimensioni superiori a 2 µm, la cui presenza interferirebbe con l'utilizzo dell'inchiostro nelle stampanti a getto d'inchiostro. I filtri utilizzati sono di tipo convenzionale, comunemente utilizzato nel settore.
In un terzo aspetto il presente trovato riguarda un processo di decorazione di un articolo in ceramica comprendente i passaggi di:
i) applicare a un articolo in ceramica l’inchiostro ceramico ottenuto mediate il processo secondo il trovato mediante stampa a getto di inchiostro; e
ii) scaldare detto articolo a cui è stato applicato detto inchiostro ceramico fino a una temperatura compresa fra 1050 °C e 1250 °C per un tempo compreso fra 30 e 180 minuti.
Il presente trovato riguarda infine anche un articolo in ceramica decorato con un inchiostro ceramico del trovato secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione sopra descritte.
Preferibilmente, i manufatti ceramici decorati con l'inchiostro della presente invenzione possono essere piastrelle, stoviglieria, ceramiche sanitarie e ceramiche tecniche. Più in particolare, le piastrelle possono essere ad esempio piastrelle crude, piastrelle cotte, in gres, gres porcellanato, ceramica monoporosa, bicottura, klinker, terzo fuoco e quarto fuoco. La stoviglieria può essere stoviglieria cruda e stoviglieria cotta e comprende gli articoli di uso domestico. Le ceramiche sanitarie comprendono ad esempio sanitari, lavandini e lavelli, lavatoi, piatti doccia. Con il termine "ceramiche tecniche", di utilizzo comune nel settore dei materiali, si indicano materiali utilizzati, ad esempio, per la realizzazione di protesi biomediche, componenti per il settore aerospaziale, componenti meccaniche quali freni a disco e cuscinetti, rivestimenti particolari utilizzati nel settore balistico e meccanico.
È da intendersi che le caratteristiche di forme di realizzazione descritte con riferimento ad un aspetto del presente trovato sono da considerarsi valide anche in merito agli altri aspetti dell'invenzione qui descritti, anche se non esplicitamente ripetute.
Il trovato verrà ora descritto con riferimento ai seguenti esempi non limitativi.
ESEMPIO 1: Preparazione di 1500 g di inchiostro ceramico 1
a) In una vasca da 10 L munita di agitatore meccanico vengono aggiunti i seguenti reagenti:
- 750 g di etil-esil laurato,
- 150 g di disperdente Afcona PD2206.
b) I reagenti vengono mescolati a una velocità di 700 giri al minuto per 45 minuti.
c) Si aggiunge alla miscela di reagenti una quantità di 600 g di pigmento rosso (solfoseleniuro di cadmio incapsulato in una matrice di silicato di zirconio) continuando a mescolare a una velocità di 700 giri/minuto per ulteriori 45 minuti, ottenendo una dispersione.
d) La dispersione (1500 g) ottenuta nel passaggio c) viene trasferita in un mulino a biglie di tipo NETZSCH Alpha® assieme a 3000 g di biglie di Al2O3 di densità di 3,9 g/cm<3 >e dimensioni comprese fra 0,6 e 0,8 mm.
e) Si procede a una prima macinazione per 10 minuti, a una velocità di 1500 giri/minuto e mantenendo una temperatura compresa tra 35 e 45 °C, con un consumo per kg di inchiostro pari a 1 kW/ora. Si ottiene così un inchiostro premacinato con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento inorganico avente un valore di Dv(10) di 0,391 µm, un valore di Dv(50) di 0,749 µm, un valore di Dv(90) di 1,361 µm e un valore di Dv(100) di 2,129 µm come mostrata in Figura 1.
f) Si aggiungono 3000 g di biglie di Al2O3 di densità di 3,9 g/cm<3 >e dimensioni comprese fra 0,3-0,4 mm all'inchiostro premacinato ottenuto al passaggio f).
g) Si procede a una seconda macinazione per 10 minuti, a una velocità di 1500 giri/minuto e mantenendo una temperatura compresa tra 35 e 45 °C, con un consumo per Kg di inchiostro pari a 1 kW/ora. Si ottiene così un inchiostro con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento inorganico avente un valore di Dv(10) di 0,420 µm, un valore di Dv(50) di 0,700 µm, e un valore di Dv(90) di 1,143 µm e un valore di Dv(100) di 1,650 µm come mostrata in Figura 2.
I passaggi corrispondenti alla prima e seconda macinazione sono stati monitorati mediante un granulometro a diffrazione laser (Mastersizer 3000, Malvern Panalytical) secondo le istruzioni operative del produttore per verificare l'ottenimento della granulometria desiderata.
h) L'inchiostro ottenuto nel passaggio g) viene poi spinto attraverso una cartuccia a membrana plissettata di dimensioni pari a 3 µm, eliminando così tutte le particelle grossolane e gli agglomerati che altrimenti causerebbero problemi nelle successive fasi di stampa.
L'inchiostro così ottenuto ha una viscosità di 15 ± 3 cP a 40 °C (misurata con un reometro di tipo Kinexus della Malvern Panalytical o simile), una tensione superficiale di 30 ± 5 mN/m (misurata mediante un tensiometro capillare) e una densità di 1350 ± 50 g/l.
ESEMPIO 2: Preparazione di 1500 g di inchiostro ceramico 2
a) In una vasca da 10 L munita di agitatore meccanico vengono aggiunti i seguenti reagenti:
- 750 g di Dipropilenglicol n-butil etere, - 150 g di disperdente BYK LNP22824.
Si procede poi con i passaggi b)-h) come nell'esempio 1, ottenendo un inchiostro con caratteristiche dimensionali e reologiche analoghe a quelle dell’inchiostro dell’esempio 1.
ESEMPIO 3: Preparazione di 1500 g di inchiostro ceramico 3
a) In una vasca da 10 L munita di agitatore meccanico vengono aggiunti i seguenti reagenti:
- 375 g di Dipropilenglicol metil etere,
- 375 g di H2O
- 150 g di disperdente DisperBYK®-2010.
Si procede poi con i passaggi b)-h) come nell’esempio 1, ottenendo un inchiostro con caratteristiche dimensionali e reologiche analoghe a quelle dell’inchiostro dell’esempio 1.
La seguente tabella 1 mostra i risultati di una analisi comparativa mediante spettrofotometro (X-Rite modello eXact<TM>) di una stampata di un inchiostro rosso secondo il trovato e di un inchiostro rosso commercialmente disponibile. I dati dimostrano che lo spazio colore CIELAB (definito in termini dei parametri L, a e b) che si può ad esempio ottenere con l'inchiostro secondo il trovato include un gamut di colori più ampio rispetto all'inchiostro convenzionale.
Tabella 1
Inoltre, si è dimostrato mediante un test di cessione, seguendo il metodo UNI EN 12457/2 2004, con un rapporto campione:acque di 1:9 effettuato prima e dopo la macinazione, che la macinazione specifica secondo il trovato permette di preservare l'integrità della struttura cristallina del cristallo protettivo del pigmento ZrSiO4 Cd(S1−xSex), evitando così il rilascio di Cd e Se liberi, come mostrato in Tabella 2.
Tabella 2
Si è in pratica constatato come il processo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato, in quanto consente di ottenere un inchiostro ceramico in cui il pigmento è in forma di particelle con una dimensione compresa fra 0,2 e 2 µm e una distribuzione della dimensione delle particelle che sono adatte alla stampa digitale e ottimali per mantenere lo sviluppo cromatico del pigmento dopo cottura.
La macinazione controllata secondo il trovato permette di preservare l'integrità della struttura cristallina del solfoseleniuro di cadmio incapsulato nella matrice di silicato di zirconio, evitando il rilascio di metalli dalla struttura cristallina del pigmento.
Ne risulta che a fronte di un gamut di 6000-20000 colori ottenibile a partire dalle quadricromie degli inchiostri ceramici attualmente usati, i nuovi inchiostri secondo il trovato, grazie al loro colore più intenso, consentono di ottenere una configurazione più simile ad una quadricromia perfetta e un gamut di oltre 50000 colori.
L'inchiostro ceramico della presente invenzione, il metodo per la sua preparazione ed il suo uso per la decorazione di manufatti ceramici, così concepiti, sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, la cui corrispondenza sia nota al tecnico del settore.
Claims (13)
1. Inchiostro ceramico comprendente almeno un pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex) dove 0≤x<1, almeno un solvente e almeno un agente disperdente, detto inchiostro caratterizzato dal fatto che l’almeno un pigmento inorganico è in forma di particelle aventi una dimensione compresa fra 0,2 e 2 µm e una distribuzione della dimensione delle particelle con un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,1 µm e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,2 µm.
2. Inchiostro ceramico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l’almeno un pigmento inorganico è in forma di particelle aventi una dimensione compresa fra 0,2 e 2 µm e una distribuzione della dimensione delle particelle con un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,05 µm e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,05 µm.
3. Inchiostro ceramico secondo la rivendicazione 1 o 2 comprendente da 20% a 60%, preferibilmente da 30% a 50%, in peso dell’almeno un pigmento inorganico sulla base del peso totale dell’inchiostro.
4. Inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove detto almeno un solvente è selezionato dal gruppo costituito da acqua, lattati, alcoli, glicoli, eteri di glicole, acetati dei glicoli etere, aldeidi, chetoni, idrocarburi alifatici lineari o ciclici, idorcarburi aromatici, oli di origine minerale o naturale, carbonati alchilici ed esteri di acidi grassi.
5. Inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove detto almeno un agente disperdente è un agente disperdente polimerico, preferibilmente scelto nel gruppo costituito da copolimeri acrilici, copolimeri a blocchi poliidrossiestere-PEG-poliidrossiestere e loro miscele.
6. Inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove il rapporto in peso fra detto almeno un agente disperdente e detto almeno un pigmento inorganico è compreso fra 1:12 e 1:8.
7. Inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente sulla base del peso totale dell’inchiostro:
40-60% in peso di un solvente a base di esteri di acidi grassi selezionati dal gruppo costituito da 2-etil-esil-palmitato, isopropil-laurato, 2-etil-esil-laurato e loro miscele;
25-45% in peso del pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex); e
5-15% in peso di un agente disperdente polimerico.
8. Inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 comprendente sulla base del peso totale dell’inchiostro:
40-60% in peso di un solvente a base di glicoli selezionati dal gruppo costituito da glicole mono-propilenico, glicole di-propilenico, glicole mono-etilenico, glicole di-etilenico e loro miscele;
25-45% in peso di pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex); e
5-15% di un agente disperdente polimerico.
9. Inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 comprendente sulla base del peso totale dell’inchiostro:
20-40% di un solvente a base di glicoli selezionati dal gruppo costituito da glicole monopropilenico, glicole di-propilenico, glicole monoetilenico, glicole di-etilenico e loro miscele;
20-40% in peso di acqua;
35-45% in peso di pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex); e
5-15% di un agente disperdente polimerico.
10. Processo per la preparazione di un inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detto processo comprendente i passaggi di:
i) fornire un inchiostro comprendente un pigmento inorganico di formula ZrSiO4 Cd(S1−xSex) dove 0≤x<1, uno o più solventi ed almeno un agente disperdente;
ii) macinare in un mulino a biglie detto inchiostro fornito nel passaggio i) con biglie di allumina (Al2O3) aventi dimensioni di 0,6-0,8 mm, con un rapporto in peso fra biglie e inchiostro di 2:1, per un tempo compreso fra 2 e 20 minuti/kg di inchiostro, a una velocità di 1500 giri al minuto a una temperatura compresa fra 35 °C e 45°C, ottenendo un inchiostro con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento inorganico avente un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,3 µm, un valore di Dv(50) di 0,8 ± 0,3 µm, e un valore di Dv(90) di 1,4 ± 0,3 µm;
iii) macinare in un mulino a biglie l'inchiostro ottenuto al passaggio ii) con biglie di allumina (Al2O3) aventi dimensioni di 0,3-0,4 mm, con un rapporto in peso fra biglie e inchiostro di 2:1, per un tempo compreso fra 2 e 20 minuti/kg di inchiostro, a una velocità 1500 giri al minuto a una temperatura compresa fra 35 °C e 45°C, ottenendo un inchiostro con una distribuzione della dimensione delle particelle del pigmento avente un valore di Dv(10) di 0,4 ± 0,05 µm, un valore di Dv(50) di 0,7 ± 0,1 µm, e un valore di Dv(90) di 1,2 ± 0,2 µm.
11. Processo secondo la rivendicazione 9 dove dette biglie hanno una densità compresa fra 3,5 g/cm<3 >e 4,5 g/cm<3>.
12. Processo di decorazione di un articolo in ceramica comprendente i passaggi di:
i) applicare ad un articolo in ceramica l’inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9 mediante stampa a getto di inchiostro; e
ii) scaldare detto articolo a cui è stato applicato detto inchiostro ceramico fino a una temperatura compresa fra 1050 °C e 1250 °C per un tempo compreso fra 30 e 180 minuti.
13. Articolo in ceramica decorato con un inchiostro ceramico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9.
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