La impresión por inyección de tinta cerámica se ha convertido en una tendencia, pero el color de la tinta aún no alcanza la calidad de los pigmentos convencionales. Por lo tanto, mejorar el rendimiento cromático de los productos es un problema que toda fábrica busca solucionar. La calidad de la tinta y la calidad de impresión son factores clave que determinan el color de la tinta, pero la influencia del proceso de producción cerámica en el color de la tinta es crucial y no se puede ignorar. En este trabajo, analizamos el impacto de los siguientes factores del proceso en la coloración de la tinta.

1. Mecanismo de desarrollo del color de la tinta de inyección

La estabilidad del color de los pigmentos depende principalmente del tipo de pigmento, el rango de temperatura de coloración, la atmósfera de cocción y la composición del esmalte base correspondiente.
La composición química del esmalte base influye significativamente en la coloración de los pigmentos. Por ejemplo, algunos pigmentos requieren que el esmalte base contenga mayores niveles de zinc o plomo, lo que da como resultado colores más intensos. Por ejemplo, los pigmentos marrones de espinela Fe-Cr-Zn (que requieren un alto contenido de zinc) necesitan que el esmalte base contenga pequeñas cantidades de zinc y magnesio. Algunos colorantes no requieren zinc ni magnesio en el esmalte base, lo que resulta en un color de esmalte más hermoso.
1) El amarillo arroz, el marrón amarillento (Fe Cr Zn Al), el marrón rojizo, el rojo de hierro de circonio (Zr Si Fe) y el marrón oscuro (Fe Cr Zn Al) tienen una fuerte adaptabilidad a los esmaltes y producen un mejor color en esmaltes opacos de circonio. La estabilidad de la saturación del color con los cambios en la temperatura de cocción es media. Los esmaltes con altos niveles de zinc, boro y bario son propensos a un tono de color amarillento. 2) El amarillo y el amarillo praseodimio (Zr Si Pr) tienen una fuerte adaptabilidad a los esmaltes y aparecen mejor en esmaltes opacos de circonio con un rango de temperatura más amplio. 3) El azul, el azul cobalto (Co Al Zn) o el azul oscuro (Co Si), el azul cobalto (Co Al Sn Zn) tienen una fuerte adaptabilidad a los esmaltes y la saturación del color es relativamente estable con los cambios en la temperatura de cocción. Sin embargo, debe evitarse un contenido excesivo de zinc y magnesio en el esmalte para evitar que el tono de color se vuelva púrpura. 4) El rosa y el rojo de estaño cromado (Sn Cr Ca Si) tienen poca adaptabilidad a los esmaltes, y su saturación de color cambia significativamente con la temperatura. Los esmaltes que contienen zinc pueden causar fácilmente una decoloración significativa; un mayor contenido de calcio es beneficioso para el color rosa.
5) El verde y el verde cromo (Cr Al) tienen una adaptabilidad general a los esmaltes, y su saturación de color es relativamente estable con los cambios en la temperatura de cocción. Es mejor colorear sobre esmalte transparente. 6) El negro y el negro cobalto (Fe Cr Co Mn) tienen una adaptabilidad deficiente a los esmaltes, principalmente debido a la fácil variación de los tonos de color con los cambios en la composición del esmalte; la estabilidad de la saturación de color con los cambios en la temperatura de cocción es generalmente promedio. El zinc y el magnesio en el esmalte pueden causar fácilmente cambios en el tono del color. El calcio y el bario en el esmalte son beneficiosos para el desarrollo del color negro, mientras que aparecen más claros sobre el esmalte opaco de circonio.

2. La influencia del proceso de preparación y aplicación del esmalte en el color.

Los factores que influyen en la coloración de la tinta durante la preparación del esmalte se reflejan principalmente en su finura y capacidad de retención de agua. Cuanto menor sea la finura del esmalte, menor será la densidad de empaquetamiento de su superficie tras el secado. En la impresión por inyección de tinta, la tinta penetra más profundamente en la capa de esmalte, y la reacción con este es más completa durante la cocción. Sin embargo, los cambios específicos en la saturación y el tono del color pueden variar según la cantidad de tinta utilizada, el proceso de cocción y las características cromáticas del pigmento. Asimismo, teóricamente, la diferencia en la finura del esmalte también puede provocar una diferencia en su temperatura de maduración, afectando así al desarrollo del color de la tinta.
La uniformidad de la pulverización y el esmaltado durante el proceso de esmaltado afecta principalmente a la uniformidad del color de la tinta sobre la superficie. Esto se debe a una pulverización y un esmaltado irregulares, que dan lugar a un contenido de agua desigual en la superficie durante la impresión, lo que provoca una penetración y adhesión desiguales de la tinta sobre dicha superficie, afectando finalmente a la uniformidad del color de la tinta. Del mismo modo, las fluctuaciones en la pulverización y la aplicación del esmaltado también pueden provocar fluctuaciones en el color de la tinta.
La capacidad de retención de agua del esmalte afecta principalmente la penetración y la adhesión de la tinta en su superficie tras la impresión por inyección de tinta, ya que influye en la sequedad y la humedad de la superficie durante el proceso, afectando así el color final de la tinta. Cuanto mejor sea la capacidad de retención de agua, mayor será el contenido de agua en la superficie del esmalte durante la impresión y menor la penetración de la tinta. Esto implica una reacción menos completa con el esmalte durante la cocción. Sin embargo, el impacto específico en el color final de la tinta puede variar según la cantidad de tinta utilizada, el proceso de cocción y las características cromáticas del pigmento.

3. La influencia de la composición química del esmalte en el color.

La composición química del esmalte influye de manera distinta en el desarrollo del color de los diferentes pigmentos. Los fundentes comúnmente utilizados en esmaltes cerámicos arquitectónicos, como el óxido de magnesio, el óxido de zinc, el óxido de boro, etc., perjudican el desarrollo del color de la mayoría de los pigmentos de tinta y, por lo general, deben usarse con moderación. En comparación, el óxido de potasio, el óxido de sodio, el óxido de calcio y el óxido de bario tienen un impacto relativamente pequeño.
Por lo general, los esmaltes base con alto contenido de zirconia tendrán un desarrollo de color significativamente mejor que otros pigmentos sin zirconio, como el amarillo de praseodimio y el rojo de hierro de zirconio, que también contienen zirconia. En esmaltes base con alto contenido de zinc, los pigmentos que contienen hierro, como el amarillo dorado, el beige y el marrón rojizo, tienen una coloración relativamente mejor. Para el negro brillante y el negro cobalto de la serie negra, el óxido de zinc y el óxido de zirconio en el esmalte base no favorecen el desarrollo del color. El mismo rosa también es muy sensible al contenido de óxido de zinc. Generalmente, cuando el contenido de óxido de zinc supera el 1%, el color de la tinta rosa comienza a debilitarse significativamente. Las diferencias en los efectos de los distintos componentes sobre el desarrollo del color de los diferentes pigmentos deben equilibrarse en la formulación real, teniendo en cuenta el efecto del esmalte, los requisitos de desarrollo del color de la tinta y el tono de color predominante del producto.

4. Influencia de la humedad y la temperatura en la coloración de la tinta en superficies esmaltadas

La cantidad y uniformidad de humedad en la superficie del esmalte durante la impresión por inyección de tinta influyen en el desarrollo del color de la tinta sobre dicha superficie tanto como la capacidad de retención de agua del material del esmalte. En esencia, la humedad afecta la penetración y la adherencia de la tinta. Un exceso de humedad en la superficie del esmalte durante la impresión no solo afecta el desarrollo del color de las tintas individuales, sino que también puede provocar una penetración y un secado lentos de la tinta, lo que resulta en la fusión y mezcla de colores entre diferentes puntos de tinta, reduciendo así el nivel de detalle del color.
La temperatura del esmalte influye en la viscosidad de la tinta pulverizada sobre su superficie y en la velocidad de evaporación del disolvente. A mayor temperatura, menor viscosidad de la tinta y mayor facilidad de penetración. Asimismo, a mayor temperatura, mayor velocidad de evaporación y secado del disolvente, y menor dificultad para su penetración. Si existe una diferencia significativa en la influencia de ambos factores sobre la velocidad de infiltración de la tinta, las variaciones en la temperatura del esmalte pueden alterar el color de la tinta.

5. La influencia de la clasificación de la tinta en la impresión del color.

En las tintas cerámicas de inyección de tinta de uso común, el amarillo y el rosa suelen tener una saturación de color menor que otros colores. Para maximizar la intensidad del color amarillo y rosa, se puede considerar reorganizar la secuencia de impresión colocando estos colores en los últimos canales. Las áreas superpuestas de varios colores durante la impresión por inyección de tinta pueden reducir ligeramente la reacción entre el esmalte y los colores amarillo y rosa durante la cocción, aumentando así su saturación, ya que estos colores se imprimen sobre otras tintas.

6. La influencia del grado de secado después de la impresión en el color.

La influencia del proceso de secado de la pieza esmaltada tras la impresión por pulverización sobre el color de la tinta se debe principalmente a la migración de sales solubles del esmalte hacia la superficie con agua, modificando así la composición química de dicha superficie. Este proceso, que ejerce una influencia significativa de las sales solubles sobre la migración direccional del agua en el esmalte, es relativamente lento y difícil de observar durante la producción continua de líneas de esmalte debido a la relativa estabilidad del proceso de secado. Sin embargo, si el tiempo de almacenamiento en el horno es demasiado prolongado, pueden producirse diferencias de color entre los productos almacenados y los producidos continuamente. Por este motivo y para garantizar la estabilidad de la humedad del esmalte, la mezcla de colores y la alineación de las planchas deben imprimirse durante la producción continua.

7. La influencia del sistema de cocción en la coloración de la tinta.

Debido a que los pigmentos de la tinta se forman mediante cocción a alta temperatura, el rango de temperatura de cocción de la cerámica arquitectónica no varía mucho. La influencia del sistema de cocción en la coloración de la tinta radica principalmente en cómo afecta la reacción de fusión del esmalte con las partículas de pigmento a altas temperaturas. Existen tres factores principales que influyen: la temperatura de cocción, el tiempo de mantenimiento y la atmósfera de cocción. Los diferentes colores presentan distintos grados de sensibilidad al proceso de cocción.
Cuando la temperatura de cocción es relativamente baja en comparación con la temperatura de maduración del esmalte, es fácil que las partículas de pigmento de la tinta no reaccionen ni se fundan completamente con el esmalte, lo que resulta en una cocción parcial. En este caso, la tinta presenta un aspecto de piel de naranja o mate sobre la superficie del esmalte, con un color más claro en la superficie y un color más oscuro y saturado en la zona de reacción con el esmalte.
Cuando la temperatura de cocción coincide con la temperatura de maduración del esmalte, el grosor de la capa de pigmento, formada por el tamaño de partícula del pigmento de tinta y el volumen normal de tinta de inyección, permite que se funda completamente con el esmalte sin que este la erosione ni la disuelva en exceso. La tinta presenta un desarrollo de color normal, una alta saturación y un brillo prácticamente idéntico al de la superficie del esmalte. El resultado final es óptimo.
Cuando la temperatura de cocción es relativamente alta en comparación con la temperatura de maduración del esmalte, debido a la significativamente mayor capacidad de reacción de fusión del esmalte, una mayor cantidad de partículas de pigmento en la tinta se funden y destruyen por el esmalte, e incluso se funden completamente en la masa fundida del esmalte, lo que resulta en una reducción significativa o la desaparición total de las partículas de pigmento residuales. Durante el proceso de enfriamiento posterior, la estructura del cristal coloreado original no se puede reformar, lo que resulta en una reducción significativa o incluso en una coloración incolora. En el caso de que la temperatura de cocción coincida con la temperatura de maduración del esmalte, el tiempo de mantenimiento es aproximadamente inversamente proporcional a la intensidad del color de la tinta. Un tiempo de mantenimiento a alta temperatura corto puede resultar en una pequeña cantidad de partículas de pigmento que no se hayan fundido en el esmalte. Cuando el tiempo de mantenimiento a alta temperatura está entre 2 y 5 minutos, el grado de reacción y fusión entre las partículas de pigmento en la tinta y el esmalte suele ser suficiente para infiltrarse en el esmalte y conservar la mayor parte de los cristales originales sin dañarse. En este momento, la tinta tiene el mejor efecto de coloración.
Además, un tiempo de aislamiento más prolongado aumentará la tendencia a la cristalización de la capa de esmalte, y los óxidos metálicos existentes en los cristales de pigmento fundido tendrán la oportunidad de formar nuevos cristales en la nueva fusión, creando así nuevos tonos de color. O bien, la cristalización formada por el esmalte puede alterar las propiedades ópticas del mismo, como la absorción, la reflexión, la refracción y la transmisión de las ondas de luz, cambiando así el color de las partículas de pigmento sin fundir. De hecho, con una composición de esmalte, una temperatura de cocción y una atmósfera adecuadas, los colores que contienen hierro en los pigmentos, como el marrón rojizo y el negro, tienden a formar un efecto de esmalte metálico en la superficie del esmalte cuando se mantienen a altas temperaturas durante mucho tiempo, y el tono de color general también es ligeramente diferente al del aislamiento normal.
Las distintas atmósferas de cocción también influyen en el color de la tinta, en parte porque afectan al tono base del cuerpo y del esmalte, creando así un efecto de color mixto. Por otro lado, debido al tamaño fino de las partículas de pigmento en la tinta, algunas se funden y descomponen con el esmalte a altas temperaturas, concentrándose en la superficie de la capa de esmalte. En comparación con la atmósfera oxidante, la atmósfera reductora permite que las partículas de pigmento se fundan, reduciendo el óxido de alta valencia del metal colorante a óxido de baja valencia, lo que da lugar a la formación de nuevos grupos colorantes y, en última instancia, al color final de la tinta.

Resumen:
La influencia de la tecnología de producción cerámica en el color de la tinta de impresión por inyección de tinta es multifacética. La composición química del esmalte, el contenido de humedad de la superficie del esmalte durante la impresión y el sistema de cocción son los factores que más influyen en el color de la tinta durante su uso. Además de comprender el impacto de los distintos detalles del proceso en la coloración de la tinta durante la producción, es fundamental reconocer que la impresión por inyección de tinta es mucho más sensible que la impresión convencional debido a las características propias del proceso de coloración. Garantizar la estabilidad del proceso de producción es esencial para asegurar que la tinta mantenga un color uniforme durante la producción y el uso.

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