黄粉虫筛选机刘雪龙; 陈铭波; 郑华强; 靳艺凯; 王双喜
【期刊名称】《《机电工程技术》》
【年(卷),期】2019(048)010
【总页数】5页(P1-5)
书法教学系统
【关键词】彩釉玻璃; 数码喷墨打印; 玻璃墨水; 压电喷头 【作 者】刘雪龙; 陈铭波; 郑华强; 靳艺凯; 王双喜
【作者单位】汕头大学工学院 广东汕头 515000; 广东南亮艺术玻璃科技股份有限公司 广东佛山 528531
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ171.732
0 引言
彩釉玻璃又称彩釉面玻璃，是一种在600℃烧结后得到的艺术玻璃产品。彩釉玻璃作为建筑与装饰材料在国内外已经有数十年的历史，具有美观、遮光等功能，被广泛应用于建筑装饰、屋内装修等行业。
兑换券制作传统彩釉玻璃工艺[1]是通过丝网印刷（或辊筒机等）将无机釉料（又称油墨、低温釉料），印刷到平板玻璃表面，然后经过烘干（通常不超过200℃）、烧结（600～700℃）与钢化处理同时进行，使玻璃油墨中的无机釉料永久性烧结到玻璃表面，从而得到一种具有耐磨、耐酸碱、抗紫外线和红外线等功能的玻璃产品[2]。该产品可以根据客户的需求设计图案，得到具有艺术效果和特殊结构功能的装饰材料。通常丝网印刷的图案较为简单，如图1所示。
近年来，随着数码打印技术的成熟，数码彩釉玻璃以其图案美观大方、彩鲜艳的优势迅速在室内外装饰上得到应用，如在建筑行业将数码彩釉玻璃与LED技术相结合，产生了美轮美奂的艺术效果。如图2所示是装饰用数码彩釉玻璃，其图案美观大方、彩鲜艳。如图3所示是桂林万达中心，其外墙装饰采用佛山南亮生产的数码彩釉玻璃，外观富丽堂皇，充
满了艺术气息。
图1 传统彩釉玻璃
图2 室内装饰用数码彩釉玻璃
图3 艺术彩釉玻璃装饰的桂林万达中心
1 数码彩釉玻璃的特点
随着生活水平的不断提升，人们对玻璃艺术效果的追求越来越强烈。紫外光固化（Ultraviolet，简称UV）彩油墨与UV打印机相结合，可以在玻璃等多种基材表面打印出丰富多彩的图案。紫外光固化技术是将UV油墨喷涂到玻璃表面并在紫外光照射下快速固化。与传统的油漆装饰相比，UV油墨可以在玻璃上进行全系打印且结合力较好，但作为高分子树脂材料，UV油墨在硬度、抗刮擦、耐候性等方面性能不佳。借鉴于陶瓷喷墨打印技术，将传统的丝网印刷技术与数码打印技术有机结合，开发出耐磨损、耐腐蚀、彩丰富艳丽、耐候性极好的数码彩釉玻璃技术。随着纳米技术和数码打印技术的发展，数码彩釉玻璃打印实现了全系打印，不仅保留了UV打印技术的优点，而且其寿命更长，抗刮擦
、抗老化能力更强。如表1所示，将数码彩釉玻璃与UV彩印玻璃的性能进行了对比。虚拟性成瘾
表1 数码高温彩釉玻璃与数码低温UV彩印玻璃对比性能固化原理数码高温彩釉玻璃高温油墨与玻璃基材烧结结合透明度控制 可以按需调整透明度是否可以在室外使用是否可以在任意环境下暴露牢固性可以作为建筑材料等在室外使用彩釉可以在任意环境下裸露褪、脱落问题表面硬度达到6H油墨和玻璃烧结为一体，不会脱落、褪寿命 在室内外与玻璃寿命相同耐酒精、水 无机釉料防水、酒精等适用材料 玻璃数码低温UV彩印玻璃紫外光快速固化技术不能实现多种图形、不同透明度的效果由于UV打印不具有耐高温、附着力差等原因，在室外使用易老化打印面不可以暴露在高温、易刮擦环境中不抗刮擦在室外数月便开始出现褪、脱落等问题室外无法长时间使用，室内可使用多年不耐酒精，潮湿环境易出现脱落等问题玻璃、金属、陶瓷、瓦楞纸、亚克力、PE、PVC等多种材料
由表1可知，相比于一般的彩玻璃，数码彩釉玻璃在彩表现力、玻璃涂层的耐磨性、耐蚀性、耐候性方面具有更多优势，尤其是彩釉涂层和玻璃基体钢化烧结为一体，使得数码彩釉玻璃具有更高的结合强度，更适合于室内外的结构装饰。
数码彩釉玻璃喷墨打印[3]是将计算机存储的图文信息，经过打印装置，在计算机的控制下
由喷嘴向基材玻璃表面喷射墨滴，形成所需要的文字或图案，经过烧结一次成型得到数码彩釉玻璃[4]。由于喷墨打印技术是利用计算机直接输出图文信息，理论上可以完全取代传统的丝网印刷和滚筒印刷工艺。相比于后两者，数码喷墨打印具有以下优点：（1）数码喷墨打印无需制备模板，使用计算机控制设备快速喷印，可以满足个性化设计，且图像高清真实；（2）打印快捷、方便且精确；（3）经过设计特殊成分的玻璃油墨进行喷墨打印，能够吸收、反射部分太阳光热能，具有良好的遮光效果[5]；（4）数码喷墨打印使用计算机分析自动调节出多墨水，配精度高、分辨率高、彩丰富、可以打印出复杂图案的产品。
随着工业喷墨打印技术的进步，喷墨打印精度从开始的300 dpi逐渐提升到1 200 dpi甚至更高，其打印速度也从最初的十几平方米每小时，提高到现在的一百多平方米每小时[6]。喷墨打印数码彩釉技术实现了复杂的彩搭配，将艺术肖像和自然风光惟妙惟肖地呈现在彩釉玻璃上，其可见光透过率与反射效果也更好。低辐射玻璃（Low-E）是喷墨打印彩釉工艺带来的新型功能产品[7]。
2 彩釉玻璃喷墨打印的关键技术
数码彩釉玻璃打印作为一种新兴产业，还存在着许多技术上的难点。首先，不同于一般的陶瓷墨水，玻璃墨水较难附着于玻璃表面，故要求玻璃墨水具有较强的附着力、浸润性和快干性。其次，彩釉玻璃是在玻璃钢化的同时形成高分辨率的彩釉图案，不仅要求数码彩釉墨水打印分辨率高，而且由于玻璃的软化点温度（600℃）远低于陶瓷的烧结温度（1 100℃左右），所以要求玻璃油墨在玻璃钢化处理时的以较低温度、较短时间内迅速形成耐磨、耐蚀的熔融釉层。因而数码彩釉玻璃打印设备与玻璃油墨制备的技术比陶瓷喷墨难度更大。
2.1 数码彩釉玻璃墨水
数码喷墨打印最早使用溶剂型有机墨水，其特点是域广、彩丰富，但是有机墨水较难附着于玻璃上，所以印刷之前需要在玻璃表面涂上一层与玻璃有良好附着力、透明性好、易干燥的底漆。同时溶剂型墨水在干燥的过程中会排放有害物质，影响空气质量，危害人体健康。其后发展的紫外光固化墨水，是现在应用广泛的彩喷墨有机墨水，紫外光固化是利用紫外光引发原位聚合机制，UV墨水中的光敏树脂单体和光引发剂，发生聚合、交联反应，使得UV墨水快速固化成型。但UV墨水价格比较高，且由于玻璃和树脂结合键完全不同，二者附着力一般，涂层成型后易刮花、掉落。
制备乙酸乙酯的装置
数码彩釉玻璃墨水采用低熔点玻璃粉作为主体基料，再加入料和溶剂球磨混合制成玻璃墨水。使用喷墨打印的方式，玻璃墨水在计算机的控制下喷涂于玻璃表面，待玻璃墨水干燥之后，将玻璃置于炉膛温度为680～720℃的高温炉内，在钢化处理玻璃基材的同时，使玻璃墨水涂层与玻璃基材烧结为一体。形成的玻璃釉层不仅彩丰富逼真，同时解决了普通墨水附着力差的问题。
2.1.1 常见墨水的制备方法
喷绘墨水制备的关键在于使料在溶剂中分散稳定。目前，常见墨水的主要制备方法有分散法、溶胶-凝胶法以及反相微乳法[8-10]。
家庭自动化控制系统（1）分散法[8]。分散法是利用球磨法将陶瓷料粉碎到纳米级，再加入调节剂、分散剂使料颗粒均匀分散于墨水溶剂中，获得稳定的喷绘墨水。
（2）溶胶-凝胶法[9]。溶胶-凝胶法是将无机物或金属醇盐作前驱体，与溶剂混合、搅拌，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化，胶粒间缓慢聚合形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
（3）反相微乳液法[10]。反相微乳液法是指由油、水、乳化剂、助乳剂等组成的均相体系，该体系具有高稳定性和分散性，以及透明、热力学稳定、光学上各向同性等特点。
溶胶-凝胶法制备的墨水分散稳定性好，理化性能可调节，但其制备过程复杂、固含量较低、长期放置易出现沉降现象。反相微乳法制备的墨水水溶液溶解量比较低，通常不足以制备固含量要求高的墨水。分散法凭借较低的制备成本、相对简单的制备工艺与较好的墨水颜效果等优势，成为了现代工业批量化生产玻璃墨水的主要生产方法。分散法制备墨水工艺包括制备低温玻璃粉（软化点500～600℃）、与料和分散剂等混合均匀、球磨等过程，最终得到颗粒均匀细小、久放不分层的玻璃墨水。
2.1.2 数码彩釉玻璃墨水的研究
目前国内外对于数码彩釉玻璃墨水的研究报道较少，玻璃喷墨打印设备及玻璃墨水的关键技术主要掌握在以列Dip-Tech、美国Ferro和西班牙Torrecid等公司手中。
关于彩釉玻璃喷绘墨水的研究报道最早出现在1992年，Anthony C.A等[11]公开申请了名为“陶瓷或玻璃用喷墨打印机墨水”的专利。
2004年以列的Dip-Tech公司提交了一份名为“用于陶瓷表面的墨水”的专利[12]，该专利借鉴了陶瓷喷墨打印技术，由此奠定了喷墨打印技术在玻璃基板上的应用基础。
玻璃油墨的优异彩表现能力以及抗磨损、抗腐蚀的优点，引起了世界各国科学家的广泛兴趣。英国曼彻斯特大学的Dearden等[13]合成了一种有机银油墨，利用喷墨打印机可将此油墨喷涂于玻璃上。根据此原理，可开发出许多含金属的油墨，用于印刷各种基材。伊朗颜科学与技术研究所的Maryam等[14]利用微乳液法研制出一种含有纳米二氧化钛的自洁玻璃油墨。采用爱普生Photo P50打印机将制备的二氧化钛纳米颗粒墨水打印在显微镜玻片上，从而获得一种具有自清洁性能的玻璃样品；日本岐阜县陶瓷研究所的Obata等[15]利用分散法制备出黄、红、蓝、黑四种颜的陶瓷/玻璃装饰墨水，进一步奠定了彩玻璃油墨喷墨打印的广谱性。
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