摘 要

喷墨打印技术是一种非接触式的数字印刷技术，拥有个性化程度好，自动化程度完善，清晰度高等方面特有的优势，在国内陶瓷行业已经引发了印花技术的革命。在玻璃行业领域中亦有良好的应用价值和前景，对图案复杂、颜色纷繁的玻璃产品而言，喷墨打印是最佳的选择。

本论文使用分散法制备无机玻璃墨水，通过旋转粘度仪、表面张力仪、多参数测试仪等检测仪器对溶剂和墨水的理化性能进行表征，考查UNIQJET 9510、CTAB、三聚磷酸钠三种分散剂对墨水性能的影响，并对比两种不同墨水溶液的性能，以获得理化性能最佳满足喷墨打印需求的墨水清漆。

本论文立足于对玻璃墨水溶剂的结构体系和反应机理的正确认识基础上,整理了墨水的各项性能数据，作出各实验组之间的性能表征趋势图，系统地探讨了分散剂的加入对墨水溶剂的粘度、pH值、电导率、及表面张力等物化性能的影响,具有一定的代表性。

结果表明：墨水的电导率受所加入分散剂自身特性影响，CTAB会显著的增加墨水的电导率值，清漆的组分对墨水的pH值起主导作用；分散剂的加入会降低墨水的粘度，其中三聚磷酸钠因其无机物的特性得到的墨水粘度值偏高；实验所加入的各分散剂降低了墨水的表面张力，但幅度不大；配方一的墨水涂覆样品优于配方二的涂覆样品。效果最佳的墨水是加入优卡分散剂的一号配方墨水，其各项性能数值与市面上的商用墨水相近，符合DOD式打印机的墨水参数范围。

本论文的数据具有一定的代表性，对无机玻璃墨水的配制，分散剂的选择有参考价值。

关键字：玻璃、喷墨打印、分散剂、墨水

ABSTRACT

As an non-impact digital printing technology, ink-jet printing gets an edge over the old printing methods with a better degree of personalization, automation and higher clarity, which has already triggered a revolution in domestic ceramic industry. Since the advantages mentioned above equally apply to glass industry, ink-jet printing method is the most potential technology for glass products with complex patterns and multi colors.

In this study, the inorganic glass ink was prepared by dispersion method. Four different inks were formulated by three distinct dispersants such as UNIQJET 9510, CTAB and sodium tripolyphosphate with one no-treatment control group adding no dispersant. The effect of dispersant was further investigated by various testing instruments like rotational viscometer and surface tension meter in order to achieve the qualified ink varnish of which the physical and chemical properties meets the requirements of ink-jet printing.

Based on a on a comprehension understanding of the structure and stability mechanism of glass ink, this study investigated the effects of dispersants on the physical and chemical properties of glass ink-jet ink by analyzing and representing the collected data in trend graphs.

The results showed that the conductivity is largely defined by the property of dispersant as the CTAB significantly increase the conductivity of the ink. However, the pH value of the ink is mainly determined by the composition of solvent. The viscosity decreased as dispersants added while the viscosity of sodium tripolyphosphate group remain a high level probably owing to it’s inorganic property. The dispersants contributed to the reduction of surface tension but at a modest rate. The coated samples prepared by No.1 formula were superior in color and texture. The ink using No.1 formula and UNIQJET 9510 was found to be the best prepared ink of viscosity and surface tension fell into the range required by “drop on demand” ink-jet printers, making the ink compatible with commercially available printers.

The data is of representative and can be served as reference of preparing inorganic glass ink or selecting disperse agents.

Key Words: glass; ink-jet printing; dispersant; ink.

目录

第1章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 喷墨打印技术概述 1

1.3 喷墨打印墨水概述 2

1.3.1打印墨水分类及组成 2

1.3.2 打印墨水制备方法 3

1.3.3打印墨水的关键性能 3

1.3.4分散稳定机理 4

1.4玻璃墨水国内外发展近况 4

1.5本论文的研究意义与研究内容 5

第2章 实验部分 6

2.1 实验原料与仪器设备 6

2.1.1实验药品与材料 6

2.1.2实验设备与仪器 6

2.2 墨水制备方案 7

2.2.1 制备流程 7

2.2.2 墨水配方 7

2.3 玻璃墨水性能测试方法 8

2.3.1 粘度测试 8

2.3.2 pH和电导测定 8

2.3.3 密度测定 8

2.3.4 表面张力测定 8

2.3.5 接触角测定 8

2.3.5 静置沉降测定 9

2.3.6 涂覆样品 9

第3章 实验结果讨论 10

3.1 墨水的pH值 10

3.2 墨水的电导率值 11

3.3 墨水的粘度 13

3.4 墨水的表面张力和接触角 14

3.5 墨水的沉降速率 16

3.6 墨水的涂覆样品 18

第4章 分散剂对墨水性能的影响分析 20

4.1 分散剂对墨水pH值和电导值的影响 20

4.2 分散剂对墨水粘度和沉降稳定性的影响 20

4.3 分散剂对表面张力和接触角的影响 21

结论与展望 22

参考文献 23

致谢 24

第1章 绪 论

1.1 引言

喷墨打印技术自20世纪七十年底正式投入工业以来不断发展进步，全球第一台喷墨打印机诞生于1976年，2000年第一台工业用陶瓷装饰喷墨打印机研制成功。在短短三十年年间，喷墨打印应用领域从最初的文件打印、数码照片冲印、广告喷绘向陶瓷、纺织、玻璃等领域扩展，特别是在个性化的印刷领域发展迅速。伴随着工业生产数字化的浪潮，喷墨打印技术的应用领域必将进一步蓬勃发展。喷墨打印技术应用于材料行业最成功的典型之一莫过于陶瓷产业，在引入喷墨打印机与陶瓷喷墨打印墨水后，陶瓷喷墨打印技术迅速得到业界的青睐并被称为中国陶瓷印花技术的第三次革命。与传统的印花技术相比，喷墨打印技术拥有清晰度度高，个性化程度、自动化程度高，生产周期短，人工成本低等无可比拟的优势，并有成为主流技术的趋势。就玻璃而言，喷墨打印技术对图案复杂、颜色纷繁的玻璃（如玻璃外立面的大型建筑玻璃）而言有着广泛的应用价值。相比于陶瓷产品，玻璃喷墨打印制品尤其特有的耐腐蚀性强，机械强度高等优势，经钢化后所印刷的玻璃可以进行深加工工艺，拥有更稳定的物化性能。

目前市场上已有Dip-Tech等公司生产提供商用的玻璃数码打印机和玻璃墨水，产品应用在打印玻璃幕墙，建筑物，玻璃背景墙，交通系统玻璃等等方面，国内对陶瓷墨水的研究已经开展多年且有国内的墨水生产厂商，而对玻璃墨水的研究尚待进一步开发。

1.2 喷墨打印技术概述

喷墨打印依据电信号将墨滴喷印于打印基质上，因此是一种非接触式的打印技术，同时实现了高速度、高质备和低噪音甚至无噪音的单色和彩色文字及图像印刷，打印基质可以是普通纸也可以是玻璃、塑料、陶瓷和金属等。世界上首台成功应用喷墨印刷原理的设备诞生于1951年，为西门子工程师Elmqvist研制的字符喷墨打印机，之后美国斯坦福大学的Richard Sweetz在此基础上研制出了连续喷墨打印机。