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拋釉產(chǎn)品噴墨圖案清晰度影響因素的研究

2022-11-01 07:57徐維鵬
佛山陶瓷 2022年10期
關(guān)鍵詞:墨滴鐘罩墨點(diǎn)

徐維鵬

(1.蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司,佛山 528211 2.國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心,佛山 528211)

1 前言

中國(guó)建筑陶瓷行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,產(chǎn)品也在不停的更新?lián)Q代,從起初的彩釉磚、斑點(diǎn)磚到后來(lái)風(fēng)靡一時(shí)的拋光磚,再到占據(jù)主要市場(chǎng)的拋釉磚,最后發(fā)展到如今的全數(shù)碼產(chǎn)品等系列。消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求也發(fā)生了巨大的變化,從批量化的需求逐漸向柔性、個(gè)性化的需求轉(zhuǎn)變,并且對(duì)產(chǎn)品的“精細(xì)度”方面也提出了更高的要求,其中就包含設(shè)計(jì)花紋圖案的清晰度。建筑陶瓷表面產(chǎn)品花紋圖案的印刷方式隨著產(chǎn)品的迭代也發(fā)生了革命性的變化,從絲網(wǎng)印刷發(fā)展到輥筒印刷,再到突破性的噴墨打印。產(chǎn)品在噴墨打印工序中,花紋圖案的清晰度會(huì)受到生產(chǎn)工藝、設(shè)備參數(shù)、過(guò)程控制、設(shè)計(jì)文件的軟件處理等各方面的影響。因此,本文結(jié)合建筑陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),探索了拋釉工藝噴墨打印產(chǎn)品中,影響其紋理圖案清晰度的因素。

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

表2 實(shí)驗(yàn)材料

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)主要考慮建筑陶瓷噴墨打印產(chǎn)品生產(chǎn)中影響其圖案清晰度的因素,從面釉的施釉方式、不同體系的拋釉、拋釉釉層的厚度、不同打印噴頭型號(hào)、PS軟件應(yīng)用處理圖片等方面進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。采用同一設(shè)計(jì)文件噴墨打印,噴墨打印后,于同一時(shí)間段在同一條輥道窯內(nèi)燒成,試驗(yàn)過(guò)程中保持打印介質(zhì)的溫度接近。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容如表4。其中1#與2#實(shí)驗(yàn),對(duì)比施面釉方式對(duì)噴墨清晰度的影響;2#、3#、4#對(duì)比不同體系的拋釉對(duì)噴墨打印圖案清晰度的影響;2#、5#、6#對(duì)比拋釉釉層厚度對(duì)噴墨清晰度的影響;2#與7#對(duì)比不同噴頭型號(hào)對(duì)噴墨清晰度的影響。

表4 影響因素的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

M1=70g、M2=55g、M3=45g為拋釉D的不同施釉量(用200mm×600mm托盤稱重),即得到不同釉層厚度的樣品。上述實(shí)驗(yàn)中所用的不同拋釉C、D、E的化學(xué)分析見表5所示。

表5 不同拋釉的化學(xué)分析(%)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 面釉施釉方式對(duì)噴墨清晰度的影響

在建筑陶瓷生產(chǎn)工藝中,面釉(底釉)層是噴墨打印的介質(zhì)涂層,其鋪展質(zhì)量的好壞,也會(huì)直接影響到噴墨打印的清晰度。面釉層對(duì)打印墨滴的接受程度,主要表現(xiàn)在對(duì)墨滴的吸收和固著能力。如果打印介質(zhì)層對(duì)墨滴的吸收和固著能力強(qiáng)、速度快,則能形成圓滑的墨點(diǎn),且邊緣無(wú)毛刺、密度亦大,清晰度就會(huì)更好[1]。

使用同一噴墨打印圖案(下同),分別對(duì)比了鐘罩淋釉方式和水刀噴釉方式對(duì)噴墨清晰度的影響。不同的施釉方式形成的打印介質(zhì)表面效果如下圖1所示,噴墨打印并燒成后的清晰度對(duì)比如下圖2所示。

圖2 面釉層施釉方式的清晰度對(duì)比

圖1中A為水刀噴釉方式施釉后形成的打印介質(zhì)面,B為鐘罩淋釉方式施釉后形成的打印介質(zhì)面。水刀噴釉方式通過(guò)氣壓將釉漿形成流體顆粒堆積于磚坯表面,表面平整度較差,有更明顯的凹凸顆粒,且更容易形成毛刺邊緣;而鐘罩淋面釉所需的比重更高,釉致密度較高,且以流體形式平鋪于磚坯表面,形成的打印介質(zhì)表面則明顯更為平整。

圖1 噴面釉與淋面釉表面效果

結(jié)合圖1、圖2可知,鐘罩淋面釉的清晰度略好于水刀噴面釉,這是由于鐘罩淋面釉形成的打印介質(zhì)層更為平整,表面更少的凹凸顆粒以及毛刺邊緣,一定程度上利于減少墨水在面釉層中的分散以及墨點(diǎn)的鋪展固化,有利于噴墨清晰度的提升。

2.2 不同厚度的拋釉釉層對(duì)噴墨清晰度的影響

采用光學(xué)顯微鏡分析,測(cè)得實(shí)驗(yàn)的M1、M2、M3釉量對(duì)應(yīng)的釉層厚度分別為:d1=137.660μm,d2=86.002μm,d3=66.106μm。不同厚度釉層下的噴墨打印圖案清晰度如下圖3所示,相對(duì)應(yīng)的釉層中氣泡在100倍放大鏡下的分布情況如圖4所示。

圖3 不同釉層厚度下的清晰度對(duì)比

圖4 不同釉層厚度及釉層中氣泡分布

從圖3可知,不同厚度拋釉釉層下的圖案清晰度:d3>d2>d1。隨著釉層厚度的逐漸降低,噴墨圖案越來(lái)越清晰。在三個(gè)厚度的拋釉中,釉層厚度最小的66.106μm的清晰度最好。從圖4中可以看出,釉層中的氣泡隨著厚度的降低而減少。同一體系的拋釉,由于釉層厚度的降低,釉層中氣泡也相對(duì)減少,降低了光在釉層中散射和折射的損失,并且隨著拋釉釉層越厚晶相量越多,大量的晶體對(duì)光線產(chǎn)生散射作用,乳濁度也越高,因此釉層越厚噴墨清晰度越差。

2.3 不同體系拋釉對(duì)噴墨清晰度的影響

噴墨打印同一設(shè)計(jì)文件后,采用鐘罩淋釉方式,分別施拋釉C、D、E(控制同樣施釉量M1),在同一條件下燒成后得到不同清晰度的噴墨圖案,如下圖5所示。

圖5 不同體系拋釉下的噴墨清晰度

燒成后對(duì)不同體系的C、D、E拋釉釉層做XRD物相分析,分析結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同體系拋釉的XRD圖

不同體系的拋釉其物相組成不同,不同的晶相組成對(duì)光的折射率也不相同。上述中各物相的折射率如表6所示。

表6 各物相的折射率

從圖5、圖6可知,不同體系拋釉的噴墨清晰度:拋釉E>拋釉D>拋釉C,這是由于拋釉E中以玻璃相為主伴有少量的石英(QuartzSiO2),從表6可知,石英晶相和玻璃相折射率接近,因此入射光將不會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的反射和折射作用,光在釉層中透射率較高,因而清晰度較好;而拋釉D中以玻璃相為主,伴有少量的石英(QuartzSiO2)、透輝石(Diopside-Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6),透輝石晶相相對(duì)玻璃相折射率較高,對(duì)光線產(chǎn)生散射和折射,降低了圖案的清晰度;拋釉C主要為拉長(zhǎng)石(Labradorite-Ca0.65Na0.35(Al1.65Si2.35O8))、 尖 晶 石(Spinel-MgAl2O4)和鎂橄欖石(Forsterite-Mg2SiO4),晶相對(duì)光產(chǎn)生散射作用,最終導(dǎo)致圖案清晰度的降低。

2.4 不同型號(hào)的噴頭對(duì)清晰度的影響

噴嘴精度指每英寸上的噴嘴數(shù),單位為dpi,打印精度是指每英寸上的 打印點(diǎn)數(shù)。從200dpi、360dpi、400dpi、600dpi、720dpi,精度的提高也帶動(dòng)著打印質(zhì)量的不斷提升,但簡(jiǎn)單的dpi數(shù)值并不能代表打印質(zhì)量的全部問(wèn)題[2]。

目前,國(guó)內(nèi)建筑陶瓷常規(guī)產(chǎn)品的噴墨打印生產(chǎn)中,普遍使用360dpi和400dpi兩種分辨率的噴頭。同樣條件下,400dpi精度的噴頭打印出的清晰度較360dpi會(huì)更好。但在建筑陶瓷實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),打印噴頭的墨點(diǎn)大?。讖剑?duì)噴墨圖案的清晰度影響卻更為明顯。本實(shí)驗(yàn)采用星光SG1024MC及賽爾XARR1001GS12噴頭進(jìn)行對(duì)比。星光SG1024MC噴頭的墨滴容積為20~70pl,賽爾GS12噴頭的墨滴容積為12~84 pl[3]。在同一型號(hào)的噴墨機(jī),采用同樣配置的墨水進(jìn)行噴墨打印,對(duì)比其對(duì)噴墨打印圖案清晰度的影響。燒成后清晰度的對(duì)比結(jié)果如圖7所示,兩種噴頭打印燒成后的墨點(diǎn)在100倍放大鏡下的效果如圖8所示。

圖7 不同型號(hào)噴頭對(duì)噴墨清晰度的影響

圖8 不同型號(hào)噴頭墨點(diǎn)清晰度的效果

從圖7可知,采用賽爾GS12噴頭打印后的圖案較采用的星光SG1024MC更為清晰。從圖8可知,賽爾GS12噴頭打印的深色墨點(diǎn)更多且更為集中,而星光1024噴頭的墨點(diǎn)更為分散,分布的更寬。這是由于不同型號(hào)的噴頭孔徑大小不同,出墨量也不相同,因此打印的最小墨滴并不一樣,因而會(huì)影響噴墨打印圖案的清晰度。雖然星光SG1024MC噴頭分辨率是400dpi,賽爾GS12噴頭分辨率是360dpi,但由于星光SG1024MC噴頭孔徑約為25μm,最小打印墨滴為20pl,而賽爾GS12孔徑約為20μm,最小打印墨滴為12pl,更小打印墨滴的賽爾GS12噴頭打印出的墨點(diǎn)更精細(xì),打印到介質(zhì)面上也更不容易分散開,因此圖案更為清晰。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)比生產(chǎn)工藝、工藝參數(shù)、噴頭型號(hào)等因素的影響,得到以下結(jié)論:

(1)在合理的面釉參數(shù)及打印介質(zhì)溫度下,噴釉和淋釉工藝對(duì)噴墨圖案清晰度的影響在肉眼可見范圍內(nèi)影響不大,但比重高的釉漿淋釉鋪展后更為平整,一定程度上利于減少墨水在面釉層中的分散,有利于噴墨清晰度的提升。

(2)拋釉層厚度對(duì)圖案清晰度具有較大影響。釉層厚度越厚,釉層氣泡和晶相越多,對(duì)光產(chǎn)生散射,圖案清晰度越低;

(3)不同拋釉體系,晶相種類和氣泡含量相差較大,導(dǎo)致圖案清晰度相差較大;

(4)同等條件下,孔徑更小的噴頭(墨滴更細(xì))在打印時(shí)墨量相對(duì)更小,墨點(diǎn)更為精細(xì),有利于噴墨清晰度的提升。

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