Discussão sobre a Preparação de Tintas Cerâmicas Jato de Tinta

As tintas de jato de tinta cerâmica são uma pedra angular da tecnologia de jato de tinta cerâmica. As empresas nacionais que dependem de tintas importadas caras há muito enfrentam um desafio na forma do custo exorbitante dessas tintas. É sabido que o preço dessas tintas é 30 vezes maior que o dos materiais comuns de esmalte. A questão não está nas matérias-primas caras, mas na falta de tecnologia indígena para o desenvolvimento e produção no país.

Requisitos para o desempenho da tinta cerâmica

Requisitos específicos de desempenho 

(1) Estabilidade: Os materiais cerâmicos em pó devem apresentar boa estabilidade química nos solventes, sem causar reações químicas. Eles também devem ter estabilidade física para evitar agregação de partículas e precipitação. (2) Deposição rápida e forte adesão: As partículas de pó cerâmico devem se acumular rápida e efetivamente durante a impressão a jato de tinta, garantindo forte adesão para criar camadas impressas densas. Isso é crucial para alcançar alta densidade de sinterização após a queima. (3) Renderização de cores: Os corantes impressos devem apresentar excelente desempenho de cor após a queima em alta temperatura e devem ser compatíveis com o esmalte de base.

Deficiências das Tintas Cerâmicas Atuais 

(1) Desvio de cor perceptível: A impressão a jato de tinta cerâmica exibe diferenças significativas de cor em termos de matiz, brilho e saturação em comparação com a pintura a óleo tradicional, afetando a qualidade da imagem com camadas de sombra pouco claras e diferenças notáveis em relação à obra original. (2) Estabilidade e fluxo insuficientes na impressão: Os agentes corantes nas tintas de jato de tinta cerâmicas existem em uma forma particulada dispersa em um meio, tornando-os propensos à agregação e sedimentação. Essa falta de estabilidade pode levar ao entupimento dos bicos da impressora. Bicos entupidos podem aumentar significativamente o custo da impressão a jato de tinta cerâmica, pois os bicos são caros. A estabilidade e o fluxo das tintas cerâmicas são influenciados por vários fatores, incluindo matérias-primas e técnicas de produção. O maior tamanho das partículas cerâmicas nas tintas cerâmicas é um fator crítico que afeta sua estabilidade e escoamento. As tintas cerâmicas atuais usam principalmente partículas cerâmicas em nanoescala. Estas partículas cerâmicas são duras e difíceis de criar como partículas finas, levando a dificuldades em obter uma boa dispersão no meio. (3) Baixa adesão a substratos: As tintas de jato de tinta cerâmicas tradicionais não possuem propriedades adesivas devido à ausência de ligantes. Após a impressão a jato de tinta nos substratos, o solvente na tinta evapora, deixando partículas corantes na superfície do substrato. Essas camadas de corantes são suscetíveis ao atrito. Além disso, os corantes cerâmicos e solventes presentes na tinta são higroscópicos, e a alta umidade ambiental pode levar ao aumento da absorção de água tanto no substrato cerâmico quanto na tinta, danificando os produtos cerâmicos não queimados. (4) Falta de brilho nas tintas a jato de tinta cerâmicas: As camadas de corantes carecem de brilho, o que requer tratamentos de superfície pós-impressão usando revestimentos de brilho para aumentar o brilho nos corantes cerâmicos, aumentando o custo dos produtos de jato de tinta cerâmico. (5) Requisitos elevados para equipamentos de impressão a jato de tinta: Devido à finura limitada das partículas cerâmicas na preparação de tinta cerâmica, sua fraca dispersão no meio pode levar a dificuldades em alcançar a qualidade necessária, tornando muitos dispositivos de impressão a jato de tinta inadequados para impressão a jato de tinta cerâmico.

Status atual da pesquisa de tinta cerâmica na ChinaAtualmente, os principais métodos para preparar tinta cerâmica incluem métodos de dispersão, métodos sol-gel e métodos de microemulsão de fase reversa. 

(1) Método de dispersão: Este método envolve a preparação de um sistema disperso, a partir de peças de material maiores e usando moagem mecânica ou dispersão ultra-sônica para quebrá-los em um sistema disperso. Os equipamentos de moagem mecânica comumente usados incluem moinhos de bolas, moinhos de areia e moinhos de coloides, com contas de zircônia como meio de moagem. No entanto, esses métodos normalmente alcançam tamanhos de partículas de apenas cerca de 1 mícron. Por exemplo, a moagem de bolas é usada para preparar tinta cerâmica BaTiO. (2) Método Sol-Gel: O método sol-gel envolve o uso de compostos com alta atividade química como precursores, misturando-os uniformemente em uma fase líquida e submetendo-os a reações de hidrólise e condensação para formar um sistema solar transparente estável. O sol então se agrega lentamente em uma estrutura de gel tridimensional, preenchida com solvente não fluindo entre a rede de gel, formando o gel. O gel é seco, sinterizado e solidificado para preparar materiais com nanoestruturas moleculares e até nanoestruturas. Por exemplo, proporções molares iguais de isopropanol titânio e acetato de bário são dissolvidas em ácido acético e água, agitadas para misturá-las uniformemente à temperatura ambiente. KOH (hidróxido de potássio) é usado para ajustar o pH para 13,5. Uma pequena quantidade de polivinil butiral é adicionada como um ligante, e uma pequena quantidade de nitrato de amônio é adicionada para aumentar a condutividade elétrica do sol. O sol é então concentrado para obter tinta cerâmica com diferentes teores de BaTiO (titanato de bário). (3) Método de Microemulsão de Fase Reversa: Microemulsão de Fase Reversa refere-se a microemulsões do tipo água-em-óleo (W/O), onde surfactantes e co-surfactantes são dissolvidos em solventes apolares ou fracamente polares. Quando a concentração do surfactante excede a concentração crítica de micela (CMC), a solução aumenta significativamente sua solubilidade em líquidos polares, como água e soluções aquosas. No entanto, o uso do método de microemulsão de fase reversa para preparar tinta cerâmica é uma abordagem nova, e a chave está na obtenção de sistemas de microemulsão com o maior teor de água possível para tornar a tinta cerâmica prática. Por exemplo, a microemulsão de fase reversa de FeCl (cloreto de ferro) e a microemulsão de fase reversa NH3eH O (hidróxido de amônio) são preparadas em um teor ótimo de água. As duas microemulsões de fase reversa são misturadas durante a agitação, e a reação leva à microemulsão de fase reversa de Fe:O (óxido de ferro). Durante este processo, a adição de microemulsão de fase reversa NH3"H:O é determinada controlando-se o pH. Várias propriedades físicas e químicas da tinta cerâmica, como viscosidade, tensão superficial, pH e condutividade, são medidas.

Conclusão e DiscussãoA tinta cerâmica é formulada a partir de materiais cerâmicos, meios não perigosos e aditivos. Os métodos descritos acima envolvem o processamento usando partículas de materiais cerâmicos em nível micrométrico. O objetivo final na produção de tinta cerâmica é transformar essas partículas em pós cerâmicos ultrafinos. Conseguir uma boa dispersão desses pós cerâmicos ultrafinos no meio ou aditivos é crucial para a obtenção de tinta cerâmica de alto desempenho. Pós ultrafinos normalmente se referem a minúsculas partículas sólidas que variam de 1 a 100 nanômetros, incluindo vários materiais como metais, não-metais, materiais inorgânicos e substâncias biológicas. O grau de finura das partículas cerâmicas e sua boa dispersão no meio são fatores críticos que afetam a qualidade da tinta cerâmica.