玻璃顏料微粉、分散液、噴墨墨水與其形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種玻璃顏料微粉、包含該微粉的分散液、以及由此分散液形成的噴墨墨水與其形成方法。所述噴墨墨水包括：100重量份的分散液，所述分散液包括玻璃顏料微粉、分散劑、與溶劑，且玻璃顏料微粉、分散劑、與溶劑的重量比介于100:20:100至100:80:900之間；1至15重量份的樹(shù)脂；1至15重量份的共溶劑以及1至15重量份的添加劑。
【專利說(shuō)明】玻璃顏料微粉、分散液、噴墨墨水與其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于玻璃顏料及其于噴墨墨水中的應(yīng)用，更特別是關(guān)于一種玻璃顏料微粉、包含該微粉的分散液、以及由此分散液形成的噴墨墨水與其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃顏料因粒子大且密度高而無(wú)法應(yīng)用于低粘度漿料。目前應(yīng)用玻璃顏料的方式仍停留在傳統(tǒng)手繪創(chuàng)作與網(wǎng)印為主，如教堂玻璃及手扶梯彩繪等低分辨率圖像。隨著現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展，玻璃與建筑及裝飾密不可分，人們對(duì)全彩圖像玻璃的品質(zhì)要求提升。若將玻璃顏料結(jié)合數(shù)碼噴印技術(shù)，可大幅提升玻璃圖像的品質(zhì)，并創(chuàng)造出新一代的產(chǎn)品及落實(shí)藝文數(shù)碼化于生活中。
[0003]目前世界各研究單位對(duì)玻璃顏料的研究，僅揭露如何有效分散微米級(jí)顏料(介于I~10微米)，但未提及如何使次微米顏料(介于0.1微米~0.9微米間)穩(wěn)定地分散于低粘度漿料中。此外，目前對(duì)次微米顏料其色濃度大幅消色問(wèn)題仍無(wú)因應(yīng)與解決之道。
[0004]綜上所述，目前亟需新的方法將次微米級(jí)的玻璃顏料微粉分散于低粘度漿料中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃顏料微粉，使用包含該微粉的分散液形成的噴墨墨水可有效地將次微米顏料穩(wěn)定地分散于低粘度漿料中，基本上克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺陷。
[0006]本發(fā)明一實(shí)施例提供一種玻璃顏料微粉，包括:100重量份的助熔劑；以及25至100重量份的無(wú)機(jī)顏料，研磨分散后其中玻璃顏料微粉的粒徑分布介于50nm至800nm之間，且玻璃顏料微粉的平均粒徑介于IOOnm至300nm之間。
[0007]本發(fā)明一實(shí)施例提供一種分散液，包括:100重量份的上述玻璃顏料微粉；20至80重量份的分散劑；以及100至900重量份的溶劑。
[0008]本發(fā)明一實(shí)施例提供一種噴墨墨水，包括:上述的分散液；1至15重量份的樹(shù)脂；I至15重量份的共溶劑；以及I至15重量份的添加劑。
[0009]本發(fā)明一實(shí)施例提供一種噴墨墨水的形成方法，包括:取100重量份的助熔劑與25至100重量份的無(wú)機(jī)顏料混合后燒結(jié)，以形成玻璃顏料塊材；粉碎玻璃顏料塊材以形成玻璃顏料微粒，再將100重量份的玻璃顏料微粒、20至80重量份的分散劑以及100至900重量份的溶劑混合球磨，以形成含玻璃顏料微粉的分散液，其中分散液中的玻璃顏料微粉的粒徑分布介于50nm至800nm之間，且該分散液中的玻璃顏料微粉的平均粒徑介于IOOnm至300nm之間；以及混合100重量份的分散液、I至15重量份的樹(shù)脂、I至15重量份的共溶劑、與I至15重量份的添加劑，以形成噴墨墨水。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明通過(guò)先將助熔劑與無(wú)機(jī)顏料共燒成塊后，再將共燒塊材粉碎分散形成噴墨墨水的作法，遠(yuǎn)較已知技藝中直接混合助熔劑與無(wú)機(jī)顏料的作法優(yōu)異；本發(fā)明的方法形成的噴墨墨水可有效地將次微米顏料穩(wěn)定地分散于低粘度漿料中，基本上克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺陷。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明一實(shí)施例提供一種噴墨墨水的形成方法。首先取100重量份的助熔劑與25至100重量份的無(wú)機(jī)顏料混合后燒結(jié)，以形成玻璃顏料塊材。在本發(fā)明一實(shí)施例中，助熔劑可為氧化硅、氧化鋁、氧化鉛、氧化鋅、氟化物或上述的組合。在本發(fā)明一實(shí)施例中，黃色(Yellow)無(wú)機(jī)顏料可為鎘黃(PY35，C.1.77205，CAS#12237-67-l)、鈦鎳黃(PY53, C.1.77788，CAS#8007_18_9)、鐠鋯黃(PY159, C.1.77997，CAS#68187_15_5)、鉻鈦黃(PY162, C.1.77896，CAS#68611-42-7;PY163,C.1.77897，CAS#68186-92-5)、或鉍黃(PY184，C.1.771740, CAS#14059_33_7)。洋紅色(Magenta)無(wú)機(jī)顏料為鐵紅(PR101, C.1.77491，CAS#1317-60-8)、鎘紅(PR108, C.1.77202, CAS#58339_34_7)、鉛鉻紅(PR104, C.1.77605，CAS#12656-85-8 ;PR105,C.1.77578，CAS#1314-41-6)或鐵鋯紅(PR232, C.1.77996，CAS#68412-79-3)。青色(Cyan)無(wú)機(jī)顏料為鈷藍(lán)(PB28, C.1.77364, CAS#68187-40-6)或鈷鉻藍(lán)(PB36, C.1.77343，CAS#68187_11-1)。 黑色(Black)無(wú)機(jī)顏料為錳鐵黑(PBK26, C.1.77494，CAS#68186-94-7 ;PBK33, C.1.77537，CAS#75864-23-2)、鈷鐵鉻黑(PBK27, C.1.77502, CAS#68186-97-0)、銅鉻黑(PBK28, C.1.77428，CAS#68186-91-4)、鉻鐵黑(PBK30, C.1.77504，CAS#71631_15_7)或鈦黑(PBK35, C.1.77890, CAS#70248-09-8)。白色(White)無(wú)機(jī)顏料為鈦白(PW6, C.1.77891，CAS#13463_67_7)、鋯白(PW12, C.1.77990，CAS#1314_23_4)、或鋅白(PW4，C.1.77947，CAS#1314-13-2)。桔色(Orange)無(wú)機(jī)顏料為鎘桔(P020, C.1.77199, CAS#12656-57-4)或桔鉻黃(P021, C.1.77601，CAS#1344_38_3)。 綠色(Green)無(wú)機(jī)顏料為鉻綠(PG17, C.1.77288，CAS#1308_38_9)、鈷綠(PG19, C.1.77335，CAS#8011-87-8)、鈷鉻綠(PG26, C.1.77344，CAS#68187_49_5)、或鈷鈦綠(PG50, C.1.77377，CAS#68186-85-6)。若無(wú)機(jī)顏料的用量過(guò)低，最后制成的噴墨墨水所形成的圖案的色濃度過(guò)低。若無(wú)機(jī)顏料的用量過(guò)高，則無(wú)法與助熔劑燒結(jié)成玻璃顏料塊材。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，黑色(Black)無(wú)機(jī)顏料為銅鉻黑(CAS#68186-91-4)，助熔劑與黑色無(wú)機(jī)顏料的重量比介于100:25至100:55之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，洋紅色(Magenta)無(wú)機(jī)顏料為鎘紅(CAS#58339_34_7)，助熔劑與洋紅色無(wú)機(jī)顏料的重量比介于100:25至100:50之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，黃色(Yellow)無(wú)機(jī)顏料為鎘黃(CAS#8007-18-9)，助熔劑與黃色無(wú)機(jī)顏料的重量比介于100:20至100:50之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，青色(Cyan)無(wú)機(jī)顏料為鈷藍(lán)(CAS#68187-40-6)，助熔劑與青色無(wú)機(jī)顏料的重量比介于100:35至100:55之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，白色(White)無(wú)機(jī)顏料為鈦白(CAS#13463-67-7)，助熔劑與白色無(wú)機(jī)顏料的重量比介于100:25至100:65之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，桔色(Orange)無(wú)機(jī)顏料為鎘桔(CAS#12656_57_4)，助熔劑與桔色無(wú)機(jī)顏料 的重量比介于100:20至100:50之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，綠色(Green)無(wú)機(jī)顏料為鈷鈦綠(CAS#68186-85-6)，助熔劑與綠色無(wú)機(jī)顏料的重量比介于100:20至100:50之間。上述玻璃顏料共燒成塊的制程的溫度介于600°C至1200°C之間，且共燒時(shí)間介于15至120分鐘之間。若共燒溫度過(guò)低及/或共燒時(shí)間過(guò)短，則無(wú)法將玻璃粉有效的軟化，冷卻后無(wú)機(jī)顏料將無(wú)法有效的與玻璃粉共燒成塊。若共燒溫度過(guò)高及/或共燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則導(dǎo)致使玻璃粉過(guò)度熔融，并給予無(wú)機(jī)顏料時(shí)間沉降聚集造成較大的無(wú)機(jī)顏料團(tuán)塊，冷卻后玻璃相無(wú)法有效包覆聚集后的無(wú)機(jī)顏料團(tuán)塊。
[0012]接著粉碎玻璃顏料塊材以形成玻璃顏料微粒，其粒徑約介于I至10微米之間。之后將100重量份的玻璃顏料微粒、20至80重量份的分散劑、與100至900重量份的溶劑混合球磨，以形成含玻璃顏料微粉的分散液。在本發(fā)明一實(shí)施例中，分散劑是環(huán)氧樹(shù)脂與醚胺共聚形成的梳狀共聚物或嵌段共聚物。在本發(fā)明一實(shí)施例中，環(huán)氧樹(shù)脂可為雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂或脂肪族環(huán)氧樹(shù)脂(如 Oxirane, 2，2’ -(I, 6-hexanediyl)bis-),醚胺可為 Jeffamine?與Surfonainine?系列商品中的L300、M600、B60、M1000、M2005與M2070，而共聚物的重量平均分子量介于2000至20000克/摩爾之間。若共聚物的重量平均分子量過(guò)高，則將造成分散液粘度過(guò)高。若共聚物的重量平均分子量過(guò)低，則過(guò)短的溶媒端無(wú)法有效穩(wěn)定玻璃無(wú)機(jī)顏料于溶劑。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，分散劑可為市售商品如購(gòu)自BYK的2050、165或9250。若分散劑的用量過(guò)低，則無(wú)法有效包覆穩(wěn)定玻璃無(wú)機(jī)顏料，造成玻璃無(wú)機(jī)顏料易沉降于聚集。若分散劑的用量過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致分散液粘度過(guò)高，造成玻璃無(wú)機(jī)顏料易再次凝聚。
[0013]上述球磨步驟中的溶劑包括二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇丁醚、及四乙二醇二甲醚其中之一者。若溶劑的用量過(guò)高，會(huì)降低噴墨墨水所形成的圖案的色濃度。若溶劑的用量過(guò)低，則會(huì)降低噴墨墨水的流動(dòng)性而無(wú)法應(yīng)用于噴墨機(jī)臺(tái)。
[0014]經(jīng)上述球磨制程后，可進(jìn)一步將分散液中的玻璃顏料微粉縮小至次微米級(jí)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，玻璃顏料微粉的粒徑分布介于50nm至800nm之間，且玻璃顏料微粉的平均粒徑介于IOOnm至300nm之間。若玻璃顏料微粉的粒徑過(guò)大(比如微米級(jí))，則玻璃顏料沉降速度過(guò)快，容易堵塞噴墨頭。若玻璃顏料微粉的粒徑過(guò)小，則色玻璃顏料色濃度會(huì)大幅下降。
[0015]最后混合100重量份的上述分散液、I至15重量份的樹(shù)脂、I至15重量份的共溶劑與I至15重量份的添加劑，以形成噴墨墨水。在本發(fā)明一實(shí)施例中，樹(shù)脂可為聚酯(ARU5550，購(gòu)自永純化學(xué)工業(yè))、聚氨酯(5715、5719或5705購(gòu)自Innophos)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或上述的組合，以調(diào)整墨水與玻璃基材的附著性及噴印適性。若樹(shù)脂的用量過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致墨水粘度過(guò)高無(wú)法噴墨。若樹(shù)脂的用量過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致墨水與基材附著性不佳。在本發(fā)明一實(shí)施例中，添加劑可為流平劑如購(gòu)自BYK的355，潤(rùn)濕劑如購(gòu)自BYK的334、354、410、420、與430，或上述的組合。若添加劑的用量過(guò)高，則影響墨水內(nèi)各組成間的兼容性。若添加劑的用量過(guò)低，則無(wú)法達(dá)到良好的噴印適性與相應(yīng)的定墨和濕潤(rùn)效果。在本發(fā)明一實(shí)施例中，共溶劑可為醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、異丁醇、單甲基醚乙二醇乙酸酯、Y-丁內(nèi)酯、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇丁醚、與四乙二醇二甲醚、或上述的組合，以調(diào)整墨水成墨的干燥性。在本發(fā)明一實(shí)施例中，共溶劑包括二乙二醇二甲醚、乙二醇丁醚、與四乙二醇二甲醚中至少兩者。舉例來(lái)說(shuō)，共溶劑含有O至30重量份的二乙二醇二甲醚、5至15重量份的乙二醇丁醚、與I至10重量份的四乙二醇二甲醚。在本發(fā)明一實(shí)施例中，最后形成的噴墨墨水在45°C其粘度介于2至30cps之間。若噴墨墨水的粘度過(guò)低，則導(dǎo)致墨點(diǎn)無(wú)法定墨于基材上。若噴墨墨水的粘度過(guò)高，則導(dǎo)致墨水無(wú)法噴出。
[0016]最后將上述嗔墨墨水嗔印至玻璃基材上，移除嗔墨墨水中的溶劑后加熱到600 C至850°C后維持0.1至15分鐘，即可使噴墨圖案的墨膜燒結(jié)入玻璃基材，并在冷卻過(guò)程達(dá)到玻璃強(qiáng)化之效，且圖案的分辨率介于80dpi至1550dpi之間。若燒結(jié)溫度過(guò)低及/或燒結(jié)時(shí)間過(guò)短，則顏料無(wú)法燒結(jié)入玻璃。若燒結(jié)溫度過(guò)高及/或燒結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則使玻璃基材過(guò)度軟化造成彎曲。在本發(fā)明一實(shí)施例中，移除噴墨墨水中的溶液的步驟的溫度為約50°C，且時(shí)間為約30分鐘。
[0017]為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉數(shù)實(shí)施例，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0018]【實(shí)施例】
[0019]實(shí)施例1
[0020]將不同重量份的黑色無(wú)機(jī)顏料(銅鉻黑，購(gòu)自松江實(shí)業(yè)，料號(hào):10400)、洋紅色無(wú)機(jī)顏料(鎘紅化合物，購(gòu)自松江實(shí)業(yè)，料號(hào):10768)、黃色無(wú)機(jī)顏料(鎘黃化合物，購(gòu)自松江實(shí)業(yè)，料號(hào):10350)、青色無(wú)機(jī)顏料(鉻藍(lán)，氧化物購(gòu)自松江實(shí)業(yè)，料號(hào):10294)、白色顏無(wú)機(jī)顏料(鈦白，購(gòu)自松江實(shí)業(yè)，料號(hào):10900)與不同重量份的助熔劑(氧化硅、氧化鋁、氧化鉛、氧化鋅、氟化物，購(gòu)自松江實(shí)業(yè)的玻璃粉(P8))混合后置于高溫爐中，加熱至800°C共燒I小時(shí)后冷卻固化I小時(shí)，即形成玻璃顏料塊材。將這些經(jīng)由玻璃粉與顏料粉體共燒后的玻璃顏料塊材粉碎形成微米級(jí)(I~10微米)微粒，再進(jìn)行研磨分散形成次微米級(jí)(0.1~900微米)的玻璃顏料分散液。研磨分散的制程為取環(huán)氧樹(shù)脂與醚胺共聚形成梳狀共聚物(雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂BE188與Jeffamine L300共聚物)作為分散劑。接著將黑色玻璃顏料塊材初步粉碎至大微粒的微粉(I~10微米)后，取50重量份的分散劑(BE188-L300共聚物)、100重量份的玻璃顏料微粉、183重量份的溶劑(二乙二醇二乙醚)形成顏料含量30%的混合物后，再與固定填充率的釔穩(wěn)定氧化鋯磨球(粒徑為0.2mm)置入球磨機(jī)(JBM — B035，富鑫納米科技)，以球磨轉(zhuǎn)速2400rpm進(jìn)行11小時(shí)的球磨制程形成分散液。經(jīng)墨水配制后以數(shù)碼噴印設(shè)備直接噴印于玻璃基材上，噴印圖案經(jīng)加熱至50°C后維持30分鐘除去溶劑，最后在700°C高溫?zé)Y(jié)條件下維持I分鐘即可定型圖案，而不同顏色的圖案色濃度(或明度)如表1所示:
[0021]表1
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃顏料微粉，包括: 100重量份的助熔劑；以及 10至100重量份的無(wú)機(jī)顏料， 其中所述玻璃顏料微粉的粒徑分布介于50nm至SOOnm之間，且所述玻璃顏料微粉的平均粒徑介于IOOnm至300nm之間。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃顏料微粉，其中所述助熔劑為氧化硅、氧化鋁、氧化鉛、氧化鋅、氟化物、或上述的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的玻璃顏料微粉，其中所述無(wú)機(jī)顏料為黃色顏料、紅色顏料、藍(lán)色顏料、黑色顏料、白色顏料、桔色顏料、或綠色顏料，其中所述黃色顏料為鎘黃、鈦鎳黃、鐠鋯黃、鉻鈦黃、或鉍黃，所述紅色顏料為鐵紅、鎘紅、鉛鉻紅、或鐵鋯紅，所述藍(lán)色顏料為鈷藍(lán)或鈷鉻藍(lán)，所述黑色顏料為錳鐵黑、鈷鐵鉻、銅鉻黑、鉻鐵黑、或鈦黑，所述白色顏料為鈦白、鋯白或鋅白，所述桔色顏料為鎘桔或桔鉻黃，所述綠色顏料為鉻綠、鈷綠、鈷鉻綠、或鈷鈦綠。
4.一種分散液,包括: 100重量份的權(quán)利要求1所述的玻璃顏料微粉； 20至80重量份的分散劑；以及 100至900重量份的溶劑。
5.如權(quán)利要求4所述的分散液，其中所述分散劑是環(huán)氧樹(shù)脂與醚胺共聚形成的梳狀共聚物或嵌段共聚物。
6.如權(quán)利要求4所述的分散液，其中所述溶劑為二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇丁醚、及四乙二醇二甲醚其中之一者。
7.—種嗔墨墨水，包括: 如權(quán)利要求4所述的分散液； I至15重量份的樹(shù)脂； I至15重量份的共溶劑；以及 I至15重量份的添加劑。
8.如權(quán)利要求7所述的噴墨墨水，其中所述樹(shù)脂為聚酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯或上述的組合。
9.如權(quán)利要求7所述的噴墨墨水，其中所述共溶劑為醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、異丁醇、單甲基醚乙二醇乙酸酯、Y-丁內(nèi)酯、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇丁醚、與四乙二醇二甲醚、或上述的組合，中至少兩者的共溶劑。
10.如權(quán)利要求7所述的噴墨墨水，其中所述添加劑為流平劑、潤(rùn)濕劑、或上述之的組口 ο
11.一種噴墨墨水的形成方法,包括: 取100重量份的助熔劑與25至100重量份的無(wú)機(jī)顏料混合后共燒，以形成一玻璃顏料塊材； 粉碎所述玻璃顏料塊材以形成一玻璃顏料微粉，再將100重量份的玻璃顏料微粉、20至80重量份的分散劑、與100至900重量份的溶劑混合球磨，以形成含玻璃顏料微粉的分散液，其中所述分散液中的玻璃顏料微粉的粒徑分布介于50nm至800nm之間，且所述分散液中的玻璃顏料微粉的平均粒徑介于IOOnm至300nm之間；以及混合100重量份的所述分散液、I至15重量份的樹(shù)脂、I至15重量份的共溶劑與I至15重量份的添加劑，以形成一噴墨墨水。
12.如權(quán)利要求11所述的噴墨墨水的形成方法，其中取100重量份的助熔劑與25至100重量份的無(wú)機(jī)顏料混合后共燒，形成玻璃顏料塊材的共燒溫度介于600°C至1200°C之間，且共燒時(shí)間介于15分鐘至120分鐘之間。
13.如權(quán)利要求11所述的噴墨墨水的形成方法，還包括將所述噴墨墨水噴涂于一基材上后，移除所述噴墨墨水中的溶劑再燒結(jié)形成圖案，其中燒結(jié)溫度介于600°C至850°C之間，且燒結(jié)時(shí)間介于0.1分鐘至15分鐘之間。
【文檔編號(hào)】C09D17/00GK103911024SQ201310223665
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】吳宗駿, 張信貞, 吳鳳美, 鄭煜芬, 柯惠揚(yáng) 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院