高色浓度微细化无机颜料、其制法及无机颜料墨水组合物制造技术

本发明专利技术提供一种高色浓度微细化无机颜料以及其制法，利用水玻璃将镨盐或氧化镨（Ｐｒ↓［６］Ｏ↓［１１］）与矿化剂包覆形成微粒，再与氧化硅（ＳｉＯ↓［２］）及氧化锆（ＺｒＯ↓［２］）混合烧成镨黄无机颜料，可提升无机颜料微细化后颜料的色浓度。本发明专利技术还提供一种喷墨打印用无机颜料墨水组合物，包括前述高色浓度微细化无机颜料、分散剂、保湿剂及其它添加剂。

【技术实现步骤摘要】
高色浓度微细化无机颜料、其制法及无机颜料墨水组合物专利技术所属之
本专利技术涉及一种无机颜料(pigment)及其制造方法，特别有关于一种高色 浓度微细化无机颜料的制造方法，以及含有此种无机颜料的喷墨墨水组合物。先前技术喷印工艺系直接使用喷墨头将墨水喷印于在基材上(例如陶瓷、玻璃等) 再经高温烧结显色，利用数字化工艺方式快速将图稿设计直接输出缩短工 艺时间，将省去传统网板制作时程与费用，同时也省去大量网版储存空间。就一个良好陶瓷喷印用无机颜料而言，需具备微细化后保有高色浓度 及高分散安定性，因此当颜料在微细化过程中，色浓度不能因为研磨分散 而消色，且烧结后色浓度仍须维持；此外，微细化无机颜料墨水配方还须 能长时间的保存，不会因为环境变化产生粒子团聚而阻塞喷孔。一般喷墨墨水配方所需物性需求包括粘度、溶解度、组份兼容性及基 材湿润等特性。此外，墨水在基材上必须具备快速干燥、高色浓度及耐磨 等特性，同时必须经由墨头喷孔且顺畅的喷墨不阻塞。喷墨技术虽已曰渐 成熟并广泛应用于工业上，然而至今尚无「无机颜料分散型」喷墨墨水实 际商品化产品并应用于陶瓷、玻璃及其它喷印后需高温烧结商品等。虽有专利及文献中提及如US Patent No. 5273575利用r溶解型无机盐 类」喷墨墨水，喷印于陶资表面再经高温烧结显色。而US Patent No. 5443628 及US Patent No. 5407474虽提及「无机颜料分散型」喷墨墨水，其粒径须 介于20 200nm以避免阻塞喷孔、储存沉淀及再分散等问题，但因为无机颜 料在微细化过程中会产生颜料因微细化消色的问题，使得「无机颜料分散 型」喷墨墨水一直无法商业化。传统镨黄颜料合成方式为将氧化锆(Zr02)、氧化硅(Si02)、草酸镨 (Pr2(C204)3)及矿化剂经由800 1100。C高温烧成镨黄。烧成反应机制为Si02 先与矿化剂作用生成挥发性卤化物，然后扩散至Zr02与？&((:204)3反应生 成镨黄，因此Si02与Pr2(C204)3混合越均匀，得到的镨黄效果越好。InterceramVol.53 (2004)文献中提到， 一般网印工艺用镨黄颜料其最佳发色强度粒径 Dso为5.9微米，09()为12.2微米，因颜料粒子中心含有未反应的氧化硅与 氧化锆及白色中间体氧化硅锆(ZrSi02)，致使镨黄颜料在研磨微细化过程 中，因白色棵露稀释色彩而产生消色情形。在传统颜料工艺中，将上述四 种原料均匀混合烧成镨黄颜料，得到的颜料粒径约为2 6微米，经微细化 后颜料消色严重，因此必须改良其制造方法。在另一传统工艺中，先将矿化剂与Pr2(C204)3均匀混合后，再与Zr02 及Si02粗略混拌，烧成得到色度较高的镨黄颜料，但此作法无法有效率将Pr2(C204)3与矿化剂靠近。因此，业界亟需一种高色浓度微细化无机颜料的制法，其可提高镨黄 颜料反应率，并且于颜料微细化后仍可具有高色浓度，此高色浓度微细化 无机颜料可应用于喷墨打印用无机颜料墨水。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高色浓度微细化无机颜料以及其制造方法。本专利技术利用水玻璃将镨盐或氧化镨(Pr60u)与矿化剂包覆形成多个微 粒，其中矿化剂包括氟化钠、氯化铵、氯化钠、氟化锂、氯化钾、氟化钡 或其组合；再将该多个微粒与氧化硅(Si02)及氧化锆(Zr02)混合烧成，得到 高色浓度镨黄颜料；将该颜料以慢速研磨机研磨后，得到微米粒径颜料， 再以湿式微细化研磨及调整分散剂配方研磨使颜料达安定化后，得到次微 米/纳米粒径颜料浓缩液，本专利技术的颜料微细化后仍能保持高色浓度。本专利技术的另一目的在于提供一种喷墨打印用无机颜料墨水组合物，包 括上述高色浓度微细化无机颜料、分散剂、保湿剂及其它添加剂。在上述无机颜料工艺中，水玻璃的添加有助于提高镨黄颜料反应率， 由于水玻璃单价便宜且可直接在高温烧成情况下完全去除，不会造成墨水 配方的负担，因此本专利技术的无机颜料具有提高镨黄色浓度并可应用于陶瓷 喷印用无机颜料墨水。实施方式本专利技术中使氧化镨(Pr60n)与矿化剂距离接近，当矿化剂活化SiCb后与 Zr02产生ZrSi02晶相时，邻近的Pr6On的Pr"可快速取代Zr"在晶格上位 置，生成镨黄晶格。当Pr60u与Zr"距离较远时，Pr"不易取代Zr"将使得镨黄颜料含量降低，未反应的白色起始物Si02与Zr02及白色中间体ZrSi02 占多数，当微细化时白色会棵露出而稀释颜料，形成消色现象。因此，本专利技术利用水玻璃将镨盐或氧化镨(Pr60,,)与矿化剂包覆形成多 个微粒，使Pr60 与矿化剂靠近，再将多个微粒与氧化硅(Si02)及氧化锆 (Zr02)混合烧成，可提高镨黄颜料反应率，减少未反应的白色起始物Si02 与Zr02及白色中间体ZrSi02的比例，得到高色浓度镨黄颜料。本专利技术无机颜料制造方法为先将1 ~ 15重量份水玻璃、2~ 15重量份氧 化镨(Pr60n)及2~ 10重量份矿化剂混合研磨5 ~ 15分钟，再以95 ~ 110°C 热烘后粉碎，使得水玻璃包覆氧化镨及矿化剂形成多个微粒，其中矿化剂 包括氟化钠、氯化铵、氯化钠、氟化锂、氯化钾、氟化钡或其组合。接着，再将上述多个微粒与15 40重量份SiO2及40 70重量份ZrO2 混合形成混合物，将此混合物烧成，烧成温度为850 ~1100°C，烧成时间 为0.5 7小时，烧成后得到颜料。先以慢速研磨机研磨颜料，形成微米粒 径颜料，其粒径为1 6pm。然后再利用湿式研磨及配方调整研磨形成次微 米/纳米粒径颜料，其粒径为小于300nm，其中湿式研磨及配方调整研磨使 用分散剂及研磨介质，分散剂例如为BYK154(制造商BYK),研磨介质例 如为钇锆珠。经由上述方法所得到的微细化镨黄颜料具有高的色浓度，可藉由色度 计测量，其色浓度为0.53 - 0.59。本专利技术利用水玻璃除了可作为载体确保Pr"够接近ZrSi02晶格，顺利 取代Zr"在晶格上位置，得到高反应率镨黄晶格，并且可于颜料微细化后 仍保持高色浓度特性。此外，由于水玻璃能利用高温烧成完全去除，因此 本专利技术不但能提高镨黄色浓度同时也不造成污染。本专利技术高色浓度微细化无机颜料可用于喷印用墨水组合物，其组成包 括由上述制法所得到的高色浓度微细化无机颜料1-40重量份、分散剂1 ~ 20重量份、保湿剂0.5-20重量份以及其它添加剂0-10重量份，其中分 散剂例如为BYK154(制造商BYK),保湿剂例如为DEG(Dietyleneglycol, Tedia 司)、1,5PDO( 1 ，5Patanedio1, Lancaster Synthesis)，其它添加剂例如 BYK180、 BYK333、 BYK192(制造商BYK)及SFL465(制造商Air Product) 等。上述墨水组合物可用于耐高温650 1350。C或耐光基材，例如磁砖、陶 瓷、玻璃、壁画基材或户外喷印基材等，并且在基材上于高温烧结后仍可保持高色浓度。本专利技术所提供的高色浓度微细化无机颜料制造方法，可克服先前镨黄 颜料合成方式无法克服的问题，由于传统镨黄颜料多数应用陶瓷品着色应 用，利用人工或网印工艺将颜料涂布于陶瓷品表面烧结成色，其最佳发色颜料粒径约为2 6微米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机颜料的制造方法，包括：提供水玻璃包覆镨盐或氧化镨与矿化剂形成多个微粒；将该多个微粒与氧化硅及氧化锆混合形成混合物；将该混合物烧成形成颜料；以及将该颜料研磨至次微米或纳米粒径颜料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张信贞，许士杰，陈世浚，蔡宪宗，卜诗玉，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，中国制釉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]