Discussion sur la préparation des encres céramiques jet d’encre

Les encres jet d’encre en céramique sont une Pierre angulaire de la technologie jet d’encre en céramique. Les entreprises nationales qui comptent sur des encres importées coûteuses sont depuis longtemps confrontées à un défi: le coût exorbitant de ces encres. Il est bien connu que le prix de ces encres est 30 fois supérieur à celui des matériaux de glaçure ordinaires. Le problème ne réside pas dans les matières premières coûteuses, mais dans le manque de technologie locale pour le développement et la production dans le pays.

Exigences relatives à la Performance de l’encre céramique

Exigences de Performance spécifiques 

(1) stabilité: les matériaux céramiques en poudre devraient présenter une bonne stabilité chimique dans les solvants, sans causer de réactions chimiques. (2) dépôt rapide et forte adhérence: les particules de poudre céramique devraient s’accumuler rapidement et efficacement lors de l’impression jet d’encre, assurant une forte adhérence pour créer des couches imprimées denses. (3) rendu des couleurs: les colorants imprimés doivent présenter d’excellentes performances de couleur après cuisson à haute température et doivent être compatibles avec le glaçage de base.

Défauts des encres céramiques actuelles 

(2) stabilité et flux insuffisants dans l’impression: les colorants des encres céramiques jet d’encre existent sous une forme particulaire dispersée dans un médium, ce qui les rend susceptibles de s’agréger et de se décoller. Ce manque de stabilité peut entraîner un colmatage des buses de l’imprimante. Les buses obstruées peuvent augmenter considérablement le coût de l’impression jet d’encre céramique, car les buses sont chères. La stabilité et le flux des encres céramiques sont influencés par divers facteurs, y compris les matières premières et les techniques de production. La plus grande taille des particules céramiques dans les encres céramiques est un facteur critique affectant leur stabilité et leur écoulement. Les encres céramiques actuelles utilisent principalement des particules céramiques nanométriques. Ces particules céramiques sont dures et difficiles à créer en tant que particules fines, ce qui rend difficile l’obtention d’une bonne dispersion dans le substrat.(3) mauvaise adhérence aux substrats: les encres céramiques traditionnelles jet d’encre n’ont pas de propriétés adhésives en raison de l’absence de liants. Après l’impression jet d’encre sur substrats, le solvant dans l’encre s’évapore, laissant des particules de colorant à la surface du substrat. Ces couches colorantes sont sensibles au frottement. De plus, les colorants et les solvants céramiques présents dans l’encre sont hygroscopiques, et une humidité élevée de l’environnement peut accroître l’absorption d’eau dans le substrat céramique et l’encre, endommageant ainsi les produits céramiques non cuits. Les couches colorantes manquent de brillance, ce qui nécessite des traitements de surface post-impression utilisant des revêtements brillants pour améliorer la brillance des colorants céramiques, ce qui augmente le coût des produits céramiques jet d’encre.(5) exigences élevées pour les équipements d’impression jet d’encre: en raison de la finesse limitée des particules céramiques dans la préparation d’encre céramique, leur faible dispersion dans le milieu peut entraîner des difficultés pour atteindre la qualité requise, rendant de nombreux appareils d’impression jet d’encre inadaptés à l’impression jet d’encre céramique.

État actuel de la recherche sur l’encre céramique en Chine actuellement, les principales méthodes de préparation de l’encre céramique comprennent les méthodes de dispersion, les méthodes sol-gel et les méthodes de microémulsion en phase inverse. 

(1) méthode de Dispersion: cette méthode implique la préparation d’un système dispersé, à partir de pièces plus grandes et en utilisant un meulage mécanique ou une Dispersion ultrasonique pour les décomposer en un système dispersé. L’équipement de broyage mécanique couramment utilisé comprend les broyeurs à billes, les broyeurs à sable et les broyeurs à colloïdes, avec des billes de zircone comme milieux de broyage. Cependant, ces méthodes ne permettent généralement d’obtenir des particules que d’environ 1 micron. (2) méthode Sol-Gel: la méthode Sol-Gel consiste à utiliser des composés à forte activité chimique comme précurseurs, à les mélanger uniformément dans une phase liquide et à les soumettre à des réactions d’hydrolyse et de condensation pour former un système sol transparent stable. Le sol s’agrége ensuite lentement en une structure de gel tridimensionnelle, remplie de solvant non fluide entre le réseau de gel, formant le gel. Le gel est séché, fritté et solidifié pour préparer des matériaux avec des structures moléculaires et même nanostructures. Par exemple, des rapports molaires égaux d’isopropanol titane et d’acétate de baryum sont dissous dans de l’acide acétique et de l’eau, agités pour les mélanger uniformément à température ambiante. KOH (hydroxyde de potassium) est utilisé pour ajuster le pH à 13,5. Une petite quantité de polyvinyl-butyral est ajoutée comme liant, et une petite quantité de nitrate d’ammonium est ajoutée pour améliorer la conductivité électrique du sol. Le sol est ensuite concentré pour obtenir de l’encre céramique avec différents contenus de BaTiO (titanate de baryum).(3) méthode de microémulsion en phase inverse: la microémulsion en phase inverse est une microémulsion de type eau dans l’huile (W/O), où les tensioactifs et les co-tensioactifs sont dissous dans des solvants non polaires ou peu polaires. Lorsque la concentration de tensioactif dépasse la concentration micelle critique (CMC), la solution augmente considérablement sa solubilité dans les liquides polaires, comme l’eau et les solutions aqueuses. Cependant, l’utilisation de la méthode de microémulsion en phase inverse pour préparer l’encre céramique est une nouvelle approche, et la clé réside dans l’obtention de systèmes de microémulsion avec la plus haute teneur en eau possible pour rendre l’encre céramique pratique. Par exemple, la microémulsion FeCl (chlorure de fer) en phase inverse et la microémulsion NH3eH O (hydroxyde d’ammonium) en phase inverse sont préparées à une teneur optimale en eau. Les deux microémulsions en phase inverse sont mélangées en agitant et la réaction conduit à une microémulsion en phase inverse Fe:O (oxyde de fer). Au cours de ce processus, l’addition de NH3"H:O microémulsion en phase inverse est déterminée en contrôlant le pH. diverses propriétés physiques et chimiques de l’encre céramique, telles que la viscosité, la tension superficielle, le pH et la conductivité, sont mesurées.

Conclusion et discussionl’encre céramique est formulée à partir de matériaux céramiques, de milieux non dangereux et d’additifs. Les méthodes décrites impliquent avant tout un traitement à l’aide de particules de matériaux céramiques au niveau du micromètre. Le but ultime de la production d’encre céramique est de transformer ces particules en poudres céramiques ultrafines. La bonne dispersion de ces poudres céramiques ultrafines dans le milieu ou les additifs est cruciale pour obtenir une encre céramique haute performance. Les poudres ultrafines se réfèrent généralement à de minuscules particules solides allant de 1 à 100 nanomètres, y compris divers matériaux comme des métaux, des non-métaux, des matériaux inorganiques et des substances biologiques. Le degré de finesse des particules céramiques et leur bonne dispersion dans le substrat sont des facteurs critiques affectant la qualité de l’encre céramique.