影响渗花墨水渗透及扩散的因素探讨

潘超宪，吴一，王永强，古战文,，王瑞峰,，刘江义

（1.桂林理工大学，桂林541004；2.东莞市唯美陶瓷工业园有限公司，东莞523275；3.江西和美陶瓷有限公司，丰城331132）

1 前言

随着近几年建陶产品的不断更新换代，抛釉产品以其广泛多变的题材，丰富的色彩，以及细腻的纹理赢得市场青睐，不断挤占抛光砖的市场份额，成为建筑陶瓷市场的主流产品。但是，随着抛釉砖的不断推广，抛釉砖自身存在的缺点也不断呈现，特别是抛釉砖的硬度及耐磨性能，已成为消费者投诉焦点，也是行业从业者的棘手难题。

传统渗花抛光砖，虽然生产工艺流程简单，但是渗花抛光砖过程控制极其严格，产品质量波动大，由于渗花抛光砖效果不理想造成缺花，图案不清晰、漏抛、产品阴阳色等问题，严重影响渗花抛光砖产品的质量，打击消费者的购买意愿[1]。

喷墨渗花技术的创新发展，使抛光产品实现了二次升级，喷墨渗花抛光砖不仅继承了抛光砖耐磨、防滑、硬度高的优点，而且在色彩、层次效果、纹理细腻方面可以与当前流行的抛釉砖相媲美[2]。

本文通过对比不同公司喷墨渗花墨水渗透深度及扩散，分析喷墨渗花渗透及扩散关系，探讨影响喷墨渗花墨水渗透及扩散的主要因素，给喷墨渗花产品开发与生产提供参考。

2 影响喷墨渗花墨水渗透及扩散的因素探讨

2.1 坯体配方

长石、石英和低温砂等瘠性原料有利于提高面料渗透的能力，而粘土用量过大则导致渗花墨水难以渗透，在坯体配方研发过程中，须兼顾坯体具有足够的强度，又能使渗花墨水较好地深入，可适当引入坯体增强剂，减少粘土含量，保证砖坯具有较佳的渗透性[3-4]。

2.2 面料工艺

喷墨渗花面料工艺主要有淋釉及压制两种，淋釉工艺可将面料均匀转移到坯体表面，干燥后存在较多的毛细管道，利于渗花墨水渗透。压制工艺中，受粉料颗粒级配、布料均匀程度、压机压力大小及均匀度影响，渗透深度影响因素较多，在使用压制工艺生产喷墨渗花产品时，须全面考虑粉料制备及压制过程影响因素，严格控制各工艺点。

2.3 面料细度、水分及温度

面料球磨过细时，根据最紧密堆积原理，细颗粒紧密堆积后，间隙空间较小，渗花墨水很难渗入面料内部。水分较大时，水分填充于面料间隙，渗花墨水渗透变弱。同时，如果面料温度过高，喷墨时及喷墨后渗花墨水直接挥发，也会影响墨水渗透效果。需要注意的是大量的渗花墨水挥发可能会造成喷头损坏。

2.4 渗花墨水性能

喷墨渗花墨水性能是影响渗花产品渗透深度的重要因素，墨水表面张力、粘度由渗花墨水的本身性能所决定，企业应根据产品开发特点及需求、喷墨花机及喷头特点，选择合适的渗花墨水进行生产。

3 实验方案

3.1 样品制备

样品采用两次布料干压成型，其中上层为釉用面料，下层为大生产普通坯料，釉用面料原料为工业纯的釉用原料，按配方称取一定量的原料后，加入合适的CMC、三聚和水球磨至合适的细度，经喷雾造粒后制成。样品制备的整体流程为压制坯体（两次布料）→干燥→喷渗花墨水→喷助渗墨水→烧成。半成品在辊道窑烧成，窑炉最高表温1187℃，烧成时间75 min。

3.2 实验仪器

实验所用设备见表1。

表1 实验及检测设备

图1 单色线条纹理

图2 不同渗花墨水渗透线条宽度数据

图3 不同渗花墨水渗透深度数据

3.3 渗花墨水扩散及渗透性实验原理

（1）设计 0.5 mm、1 mm、2 mm单色线条纹理（图 1），线条灰度为100%；

（2）喷墨机打印通道顺序：蓝棕棕黄黄+助渗，不同厂家渗花墨水与助渗墨水交叉组合实验；

实验喷墨机打印墨水和助渗透剂后放置半小时入窑，烧成后，通过显微镜精确测量线条宽度（如图2）。同时垂直线条切割，砂纸处理断面后，通过显微镜精确测量渗花墨水下渗深度，获得墨水渗透深度数据（如图3）。

（3）实验墨水为A、B、C三个不同公司的渗花墨水；

4 实验结果与讨论

4.1 实验测量结果

表2 B公司渗花墨水扩散性实验数据

表3 B公司渗花墨水渗透性实验数据

通过数据对比，扩散比例与渗透深度存在线性关系，渗透越深，扩散越严重，不同颜色的渗花墨水渗透与扩散不一致。

渗花墨水的渗透能力为颜色墨水渗透能力+助渗墨水助渗效果复合叠加的结果，不同的渗花墨水与助渗墨水组合，渗透深度均存在差异。

4.2 实验结果与讨论

（1）通过数据对比，不同公司和不同颜色的渗花墨水渗透深度存在差异，单色渗花墨水渗透深度总体趋势：棕色＞蓝色＞黄色。

（2）通过表4数据对比，在颜色墨水与助渗墨水交叉实验中发现，渗花墨水的渗透能力为颜色墨水渗透能力+助渗墨水助渗效果复合叠加的结果，其中助渗墨水占主导地位，实验表明B公司助渗墨水助渗深度略大于C公司助渗墨水。单色渗透能力弱可以通过选择适当的助渗墨水，改善渗花墨水的渗透深度。

（3）通过墨水实验的渗透及扩散综合对比，渗花墨水的渗透深度与扩散成正比，从表2、表3数据分析，墨水在渗透越深时，其对应线条扩散越严重。其次，线条越细，其扩散越严重。以表2为例，B公司棕色墨水在喷印100%灰度助渗墨水后，原始宽度0.5 mm线条扩散至0.841 mm，扩散比例为68.2%，原始宽度1 mm线条扩散至1.267 mm，扩散比例为26.7%，而原始宽度2 mm线条扩散至2.233 mm，扩散比例为11.6%，由此可见，线条越精细，扩散越严重。

表4 渗花墨水与助渗墨水组合实验

5 结论

本实验系统地研究了喷墨渗花墨水渗透及扩散现象，对喷墨渗花产品开发与生产具有重要的指导意义。传统渗花砖存在色差、阴阳色等问题，喷墨渗花砖通过渗花颜色墨水与助渗墨水组合，不仅在色域上优于传统渗花抛光砖，甚至可与抛釉产品花色相媲美。同时，通过喷墨机控制渗花墨水与助渗墨水组合，可以获得具有一定渗透深度且无色差、无阴阳色的产品。

喷墨渗花因为渗透，客观存在不同程度的扩散问题，通过两者关系研究，在研发比较粗犷的产品时，其产品效果受扩散影响较小，而研发比较精细的产品时，扩散问题严重影响产品效果，企业在开发喷墨渗花产品时应避开研发清晰度高、纹理细腻的产品，合理利用喷墨渗花渗透和扩散特点，开发粗狂、墨韵类型的产品，将喷墨渗花的劣势转变成优势。

参考文献

[1]孔海发.渗花砖图案缺陷分析及改善方法[J].佛山陶瓷,2001(10)：14-18.

[2]张翼,石教艺.陶瓷渗花墨水的性能及研究状况 [J].佛山陶瓷,2016,26(8)：1-3.

[3]朱咏梅.浅析影响渗花抛光砖渗花效果的因素[J].陶瓷,2005(4)：39-41.

[4]石小军,巫辅庵.浅述影响渗花砖渗花效果的因素[J].佛山陶瓷,2012(9)：20-23.