Guia para o uso de pó termocrômico em cerâmica: impressão, métodos de aplicação, precauções e perguntas frequentes

Guia para o uso de pó termocrômico em cerâmica: impressão, métodos de aplicação, precauções e perguntas frequentes

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1. Introdução

O pó termocrômico (pigmento termocrômico), um dos pigmentos de efeito especial mais vendidos da iSuoChem, tem se mostrado consistentemente popular no mercado de pigmentos que mudam de cor. Sua aplicação em produtos cerâmicos está crescendo rapidamente. Frequentemente recebemos perguntas de clientes sobre como usar pó termocrômico em cerâmica. Por isso, compilamos este blog com base em informações relevantes, mais de uma década de experiência prática do usuário e nossa expertise.

Este blog explicará de forma abrangente as técnicas de aplicação de pó termocrômico em superfícies cerâmicas, incluindo métodos adequados de impressão e aplicação, procedimentos detalhados, soluções para problemas comuns e precauções. Seja na criação de canecas de cerâmica termocrômicas, utensílios de cozinha com indicação de temperatura ou artesanato criativo em cerâmica, dominar o método de aplicação correto é crucial. Este blog explicará como selecionar o material termocrômico apropriado, preparar o substrato, aplicar a camada de mudança de cor e aplicar um revestimento protetor para garantir um efeito de mudança de cor duradouro e eficaz.

2. Noções básicas sobre pó termocrômico e visão geral da aplicação da cerâmica

O pó termocrômico (TCP) é um tipo de pigmento de efeito que muda de cor reversivelmente com a temperatura. Trata-se de um pigmento em forma de cápsula, preparado a partir de um sistema de compostos orgânicos por transferência de elétrons. Quando a temperatura ambiente atinge sua temperatura específica de mudança de cor, a estrutura molecular do material sofre uma mudança reversível, resultando em um estado de cor diferente. Essa propriedade proporciona uma nova abordagem para agregar valor aos produtos cerâmicos e evitar a homogeneidade do mercado e as guerras de preços.

2.1 Em aplicações cerâmicas, os TCPs apresentam três modos básicos de mudança de cor:

1. Tipo reversível de cor-incolor: Apresentam uma cor específica (como o preto) à temperatura ambiente. Ao aquecer, a cor desaparece, tornando-se incolor. Ao resfriar, a cor original retorna. Por exemplo, TCPs pretos a 31 °C parecem incolores acima de 31 °C e pretos abaixo de 31 °C. (Tinta termocrômica preta para transparente ou tinta termocrômica preta para transparente)

2. Reversivelmente incolor - Tipo de cor: Eles apresentam-se incolores à temperatura ambiente, desenvolvem cor ao serem aquecidos e retornam à cor incolor ao serem resfriados. Esses produtos são comumente usados para avisos de alta temperatura, como o tipo de revelação de cor a 60 °C.

3. Pó reversível que muda de cor (tipo cor-cor) : Apresenta uma cor à temperatura ambiente, muda para outra cor ao ser aquecido e retorna à cor original ao esfriar. Este tipo de pó pode criar efeitos de mudança de cor mais intensos.

Dicas: Pigmento termocrômico irreversível ou i tinta termocrômica reversível também é importante pigmento/tinta termocrômica. Mas na indústria cerâmica, raramente usamos esse tipo.

4. As temperaturas comuns de mudança de cor em aplicações cerâmicas incluem: 18°C, 22°C, 28°C, 31°C, 33°C, 42°C, 45°C, 50°C e 65°C. Os usuários podem selecionar a temperatura apropriada com base na finalidade de uso do produto. Por exemplo, 31-45°C é adequado para indicação da temperatura do copo de bebida, enquanto 50-65°C é adequado para aviso de temperatura de utensílios de cozinha.

Os pós termocrômicos normalmente têm uma tamanho de partícula entre 1 e 10 mícrons e são encapsulados utilizando tecnologia de microencapsulação, que confere um certo grau de resistência à temperatura e estabilidade química. No entanto, como compostos orgânicos, os pós pigmentares sensíveis ao calor têm resistência limitada a altas temperaturas. Podem suportar temperaturas de 230 °C por curtos períodos (aproximadamente 10 minutos), mas as temperaturas de operação a longo prazo não devem exceder 75 °C. Essa característica torna crucial o local de aplicação dos pós termocrômicos em cerâmicas; eles devem ser colocados longe da exposição direta ao calor.

Foto#A Pó de pigmento termocrômico

2.2 Eu na indústria cerâmica, t pó hermocrômico s são usados principalmente nos seguintes produtos:

Canecas de cerâmica, xícaras: Por exemplo, canecas de cerâmica termocrômicas exibem a temperatura do líquido por meio de mudanças de cor para evitar queimaduras.

Indicadores de temperatura dos utensílios de cozinha: revestimentos termocrômicos aplicados em cabos de panelas e outros locais indicam a temperatura de operação.

Artesanato criativo em cerâmica: Cerâmica artística com padrões que mudam com a temperatura.

Etiquetas anti-falsificação: Aproveitando propriedades termocrômicas precisas como medida de prevenção de falsificação para produtos cerâmicos de alta qualidade.

Compreender as propriedades básicas e as aplicações dos pós termocrômicos é o primeiro passo para aplicá-los com sucesso em produtos cerâmicos. Em seguida, é necessário selecionar o processo de aplicação e a formulação do material adequados, com base nos requisitos específicos do produto.

3. Métodos de impressão com tinta termocrômica para pó termossensível em cerâmica

Pós termossensíveis são aplicados principalmente em superfícies cerâmicas por meio de processos de impressão. Diferentes técnicas de impressão têm suas próprias características, atendendo a diferentes requisitos de design e volumes de produção. A escolha do método de impressão correto é crucial para garantir o efeito de mudança de cor desejado, a eficiência da produção e o controle de custos.

3.1 Serigrafia

A serigrafia é o método mais comum e estável para aplicação de pós termocrômicos em superfícies cerâmicas. É particularmente adequada para superfícies cerâmicas planas ou ligeiramente curvas. Este método transfere a tinta de impressão termocrômica para a superfície cerâmica por meio de uma tela, permitindo o controle preciso da espessura da camada de tinta, garantindo uma mudança de cor distinta e uniforme.

Etapas específicas:

Preparação da tinta (tinta de serigrafia termocrômica): Misture o pó de pigmento térmico com uma base de tinta cerâmica especializada em proporções adequadas, normalmente adicionando de 2% a 20% do volume total da tinta. Misture bem antes de usar para evitar sedimentação. Se a viscosidade estiver muito alta, adicione uma quantidade adequada de diluente especializado, normalmente na proporção de 1:1 ou 1:2 (tinta:diluente).

Seleção de tela: Recomenda-se uma tela de 150-200 mesh. Uma malha muito baixa resultará em uma camada espessa de tinta, afetando a secagem e a adesão; uma malha muito alta resultará em uma camada fina de tinta, resultando em uma mudança de cor menos pronunciada. Para padrões mais finos, considere usar uma malha mais alta (por exemplo, 250 mesh).

Preparação do substrato: A superfície cerâmica deve estar limpa e livre de óleo e sujeira, de preferência previamente limpa com álcool. Para melhorar a aderência, lixe levemente a superfície ou aplique um primer cerâmico específico.

Impressão: Despeje a tinta termocrômica preparada na tela e aplique a tinta reativa ao calor uniformemente com um rodo, no ângulo e na pressão adequados. Recomenda-se usar um fundo branco ou de cor clara para aumentar significativamente o contraste e a visibilidade das mudanças de cor.

Secagem e cura: Selecione o método de secagem apropriado com base no tipo de tinta:

Secagem ao ar: Deixe secar naturalmente em temperatura ambiente por 8 a 12 horas.

Secagem no forno: Asse a 120°C por 5-10 minutos.

Cura UV: Cura usando uma lâmpada UV (se equipada).

Vantagens do processo:

Espessura da camada de tinta controlável, mudança de cor pronunciada.

Adequado para padrões complexos e impressão multicolorida.

Investimento em equipamento relativamente baixo, adequado para produção de lotes pequenos e médios.

Adapta-se bem aos formatos de superfícies cerâmicas.

Precauções:

A temperatura do ambiente de impressão deve ser estável para evitar flutuações de temperatura que possam afetar a qualidade da impressão.

Verifique se há obstrução na tela e limpe-a imediatamente após cada impressão.

Telas separadas para diferentes tintas termocrômicas para evitar contaminação cruzada.

Limpe a tela e o equipamento o mais rápido possível após a impressão para evitar que a tinta termossensível seque.

Foto nº B Tinta termocrômica para cerâmica

3.2 Método de pulverização:

O processo de pulverização é adequado para grandes áreas ou produtos cerâmicos com curvas irregulares. Proporciona um revestimento uniforme e é relativamente simples de operar, mas o aproveitamento de material é baixo.

Pontos principais:

Preparação da tinta: Misture o pó termocrômico com tinta cerâmica transparente para produzir tinta termocrômica, normalmente na proporção de 2 a 5%. Use um diluente específico para ajustar a viscosidade a uma consistência de spray adequada, normalmente na proporção de 1:1 ou 1:2 (tinta:diluente).

Equipamento de pulverização: Utilize uma pistola de pulverização com diâmetro de 0,8-1,2 mm e pressão de ar de 2-3 kg/cm². Mantenha uma distância de 20-30 cm entre a pistola e a superfície cerâmica, pulverizando uniformemente em camadas cruzadas.

Controle de revestimento termocrômico: Recomenda-se pulverizar em camadas finas, deixando cada camada secar antes de aplicar a próxima. A espessura total deve ser controlada dentro de 20-30 μm. Uma camada muito espessa resultará em dificuldades de secagem e risco de rachaduras, enquanto uma camada muito fina afetará o efeito de mudança de cor.

Cura: A secagem ao ar leva de 12 a 24 horas; recomenda-se a secagem em estufa a 80-120 °C por 10 a 15 minutos. Produtos cerâmicos de alta temperatura requerem cura a 150-180 °C.

Aplicações:

Indicadores de temperatura em cabos de panelas de cerâmica

Artesanato em cerâmica que muda de cor ao longo do tempo

Cerâmicas do dia a dia com efeitos termocrômicos de grande área

Vantagens e limitações:

Adequado para superfícies complexas

Revestimento uniforme, permitindo um efeito gradiente

Alta perda de material e alto custo

Requer alta habilidade técnica, exigindo distância e velocidade de pulverização controladas

3.3 Tecnologias de tampografia e impressão por transferência

A tampografia e a impressão por transferência oferecem soluções eficazes para produtos cerâmicos com formatos exclusivos ou padrões de alta precisão.

Processo de tampografia:

Use um bloco estampado para aplicar tinta termocrômica.

Transfira o padrão para a superfície cerâmica.

Adequado para impressão em pequenas áreas, multicolorida e curva.

Comumente usado para logotipos na parte inferior de xícaras de cerâmica ou padrões parciais em alças.

Tecnologia de impressão por transferência:

Imprima a tinta termocrômica em um filme de transferência especializado.

Transfira o padrão para a superfície cerâmica por meio de prensa térmica ou transferência de água.

Permite padrões complexos e imagens de alta resolução.

Adequado para produção padronizada em larga escala.

Pic#C Tinta termocrômica para cerâmica

Comparação de tabelas de métodos de impressão

A escolha do método de impressão adequado exige uma análise abrangente do design do produto, do volume de produção, do custo e dos requisitos de qualidade. Na produção real, múltiplos processos de impressão são frequentemente combinados para alcançar resultados ideais e benefícios econômicos, dependendo das peças específicas e dos requisitos funcionais do produto cerâmico.

Pic#D Impressão com tinta termocrômica

4. Processo de Preparação e Cura para Revestimentos Cerâmicos Termocrômicos

A aplicação bem-sucedida de pós termocrômicos em produtos cerâmicos requer não apenas o método de impressão adequado, mas também um processo científico e racional de preparação e cura do revestimento. Esta etapa está diretamente relacionada à estabilidade do efeito termocrômico, à durabilidade do revestimento e à segurança do produto.

4.1 Preparação de Revestimentos Cerâmicos Termocrômicos

A preparação de revestimentos cerâmicos termocrômicos é uma etapa fundamental no processo de aplicação, e sua qualidade determina diretamente o desempenho de mudança de cor e as propriedades físicas do produto final. Dependendo dos requisitos da aplicação, os revestimentos cerâmicos termocrômicos podem ser preparados em sistemas à base de óleo ou água.

Método de preparação para revestimentos cerâmicos termocrômicos à base de óleo:

1. Seleção do substrato: Selecione uma resina de revestimento cerâmico dedicada como material de base para garantir boa adesão à superfície cerâmica e resistência à temperatura.

2. Adição de Pigmento: Adicione lentamente o pó de pigmento termocrômico ao material base, normalmente na proporção de 2 a 5% em peso do componente corante. Agitação constante deve ser realizada durante a adição para evitar a formação de aglomerados.

3. Moagem por Dispersão: Transfira o material misturado para um moedor de dispersão, adicione esferas de zircônio como meio de moagem e moa a 1000-2000 rpm até que a finura não exceda 20 μm. Esta etapa é crucial para garantir a dispersão uniforme do pigmento.

4. Ajuste de Viscosidade: Ajuste a viscosidade do revestimento usando o diluente apropriado de acordo com o método de impressão/pulverização. Sistemas à base de óleo normalmente usam um diluente específico, mas sistemas à base de água também podem ser personalizados e diluídos com água.

5. Cura: O revestimento preparado deve ficar em repouso por 12 a 24 horas para que os componentes se misturem completamente e eliminem quaisquer bolhas introduzidas durante a agitação.

Preparação de revestimento cerâmico termocrômico à base de água:

1. Selecione uma resina de revestimento cerâmico à base de água como base.

2. Use um dispersante à base de água para dispersar uniformemente o pó termocrômico.

3. Adicione 3-10% da formulação total.

4. Ajuste a viscosidade com água deionizada.

5. Adicione uma quantidade adequada de antiespumante e agente nivelador.

Precauções:

Evite usar solventes altamente polares, como metanol e etanol, pois eles podem penetrar na parede da microcápsula e prejudicar as propriedades de mudança de cor.

O pó termocrômico não deve ser misturado com pigmentos comuns (como dióxido de titânio e negro de fumo), pois isso mascarará o efeito de mudança de cor.

A velocidade de agitação deve ser mantida no mínimo para evitar danos à estrutura da microcápsula do pó de pigmento termocrômico.

O processo de preparação deve ser realizado em uma área bem ventilada e os operadores devem usar equipamentos de proteção.

Construindo um sistema de revestimento multicamadas

Para produtos cerâmicos termocrômicos destinados ao uso prolongado ou ao contato com alimentos (como utensílios de cozinha e de mesa), recomenda-se um sistema de revestimento multicamadas para proteger a camada termocrômica e, ao mesmo tempo, garantir a segurança do produto. Método típico de construção com três camadas:

1. Camada base (revestimento cerâmico):

Aplique jato de areia na superfície cerâmica até obter uma rugosidade de 2-5μm Ra.

Pré-aqueça o substrato a 40-70°C.

Borrife o primer cerâmico e a camada de acabamento.

Cure a 200-280°C para formar o revestimento cerâmico base.

2. Camada intermediária (camada termocrômica):

Faça o polimento a laser do revestimento cerâmico curado para aumentar a energia da superfície.

Pulverize ou imprima o revestimento cerâmico termocrômico preparado.

Selecione o método de secagem apropriado (secagem ao ar, secagem em forno ou cura UV) com base no tipo de revestimento.

A espessura do revestimento é controlada em 15-25μm.

3. Camada superior (camada protetora transparente):

Aplique um revestimento cerâmico transparente sobre a superfície da camada termocrômica.

Espessura do revestimento: Aproximadamente 10-15 μm.

Cura a 150-180°C.

Uma camada curável por UV pode ser adicionada para aumentar a dureza da superfície.

Este design multicamadas oferece as seguintes vantagens:

A camada protetora transparente isola completamente o material termocrômico do contato com alimentos, atendendo aos requisitos de segurança alimentar.

O revestimento cerâmico de base proporciona excelente adesão e resistência à temperatura.

A camada protetora protege a camada termocrômica contra abrasão e ataque químico.

Não afeta a observação da mudança de cor do revestimento termocrômico.

Mesa: Sistema de revestimento multicamadas

Foto#E fornecedor de tinta termocrômica + fornecedor de pigmentos termocrômicos - Canecas termocrômicas iSuoChem

4.2 Processo de cura e tecnologia

O processo de cura tem um impacto crucial no desempenho final e no efeito de mudança de cor do revestimento cerâmico termocrômico. Condições inadequadas de cura podem resultar em desempenho reduzido na mudança de cor ou defeitos no revestimento.

Métodos comuns de cura:

1. Secagem ao ar:

Seque naturalmente em temperatura ambiente. A cura normalmente leva de 8 a 24 horas. Adequado para produção em pequenos lotes ou aplicações experimentais. A temperatura ambiente deve ser mantida entre 15 e 30 °C e a umidade abaixo de 70%.

2. Cura por ar quente:

Ajuste a temperatura do forno entre 80 e 120 °C. A cura leva de 5 a 15 minutos. O aquecimento deve ser acelerado em etapas para evitar mudanças bruscas de temperatura que podem causar defeitos no revestimento. Garanta ventilação adequada para remover os vapores do solvente.

3. Cura UV:

Utiliza luz ultravioleta para cura. A cura leva de alguns segundos a vários minutos. Adequado apenas para revestimentos de cura UV contendo fotoiniciadores. Altamente eficiente e adequado para produção contínua.

4. Cura por infravermelho:

Utiliza radiação infravermelha para aquecimento. A cura é rápida e energeticamente eficiente. É necessário um controle preciso da intensidade e duração da radiação.

Parâmetros de controle principais:

Controle de temperatura: A temperatura de processamento de revestimentos cerâmicos termocrômicos deve ser mantida abaixo de 200 °C, preferencialmente não excedendo 180 °C. Altas temperaturas podem prejudicar as propriedades de mudança de cor do pigmento, especialmente no estado descolorido, onde a estabilidade térmica é particularmente baixa.

Gestão de tempo: O tempo de exposição a altas temperaturas deve ser minimizado, de preferência não mais que 10 minutos a 230°C.

Taxa de aquecimento: Recomenda-se um processo de aquecimento gradual para evitar choque térmico que pode causar rachaduras ou bolhas no revestimento.

Ventilação: Mantenha uma boa ventilação durante o processo de cura, especialmente ao usar revestimentos à base de solvente.

Para aplicações especializadas, como utensílios de cozinha de cerâmica, o processo de cura exige um controle mais preciso. A patente CN107760068A afirma que, ao aplicar um revestimento indicador termocrômico na superfície de utensílios de cozinha, a camada protetora de cerâmica transparente deve ser curada a 150-180 °C. Essa condição de cura relativamente suave ajuda a preservar as propriedades do material termocrômico, garantindo a durabilidade do revestimento.

Por meio da preparação científica do revestimento e do controle preciso da cura, é possível obter efeitos ideais de mudança de cor e uma longa vida útil em produtos cerâmicos termocrômicos.

5. Precauções para aplicação de pó termocrômico em cerâmica

A aplicação bem-sucedida de pó termocrômico em produtos cerâmicos exige não apenas o domínio do processo correto, mas também a atenção a uma série de fatores-chave para garantir um desempenho estável, seguro e confiável do produto. A seguir, considerações especiais para o uso pigmento térmico do pó à cerâmica, abrangendo aspectos como seleção de materiais e controle de processo.

5.1 Dicas de seleção e armazenamento de materiais

Seleção do tipo de pó termocrômico:

Selecione o tipo apropriado de mudança de cor com base no uso pretendido do produto: acromático (a cor muda de colorido para incolor), cromogênico (incolor para colorido) ou com mudança de cor (a cor A muda para a cor B).

Selecione uma temperatura de mudança de cor que corresponda ao uso pretendido: 31-45 °C é comumente usada para produtos que entram em contato com o corpo humano; 50-65 °C é usada para avisos de alta temperatura.

Considere o contraste da mudança de cor: cores escuras (como preto e azul) geralmente mudam mais visivelmente do que cores claras.

Compatibilidade do substrato:

Tintas/pigmentos termocrômicos são adequados para uma variedade de substratos: papel, tecido, metal, vidro, cerâmica, plástico, etc.

A superfície cerâmica deve ser lisa e limpa, e jateada ou preparada, se necessário, para melhorar a adesão.

Evite a aplicação direta em cerâmicas porosas ou altamente absorventes, pois isso pode resultar em alteração de cor irregular.

Condições de armazenamento:

Tintas/pigmentos termocrômicos são adequados para uma variedade de substratos: papel, tecido, metal, vidro, cerâmica, plástico, etc. Os materiais devem ser armazenados em local fechado, seco e escuro, longe da luz solar direta.

Temperatura ideal de armazenamento: 5-30 °C, umidade relativa abaixo de 60%. Tintas termocrômicas não utilizadas devem ter suas aberturas seladas para evitar a evaporação do solvente e a entrada de umidade. Siga o princípio "primeiro a entrar, primeiro a sair" para evitar a degradação do desempenho causada pelo armazenamento prolongado.

5.2 Pontos-chave de controle do processo:

Gerenciamento de temperatura:

As temperaturas de processamento devem ser mantidas abaixo de 200 °C, com uma faixa ideal de 120 a 180 °C. O tempo de exposição a altas temperaturas deve ser minimizado, com no máximo 10 minutos a 230 °C. Evite superaquecimento localizado e utilize aquecimento uniforme. Para sistemas de revestimento multicamadas, controle a temperatura de cura de cada camada para evitar o superaquecimento da camada subjacente.

Solventes e aditivos:

Evite usar solventes altamente polares (como metanol e etanol), pois eles podem danificar a estrutura da microcápsula.

Uso Use um diluente específico na proporção recomendada (geralmente 1:1 ou 1:2).

Em sistemas de resina epóxi, selecione cuidadosamente o agente de cura para evitar agentes de cura de poliamina, que podem causar falha de descoloração.

Em sistemas de PVC, evite usar estabilizantes e plastificantes que contenham fósforo, pois eles podem causar coloração residual.

Seleção de equipamentos:

Evite usar equipamentos de alto cisalhamento (como misturadores internos e amassadores), pois eles podem danificar as microcápsulas.

Para serigrafia, é preferível uma tela de 150-200 mesh.

Para pulverização, utilize uma pistola de pulverização com diâmetro de 0,8-1,2 mm e pressão de ar de 2-3 kg/cm².

Utilize recipientes e ferramentas de aço inoxidável ou plástico para evitar contaminação por metais.

6. Casos de Aplicação de Cerâmicas Termocrômicas

Canecas de cerâmica termocrômica:

Canecas de cerâmica termotrocáveis são uma das aplicações mais comuns e amplamente aceitas no mercado. Esses produtos normalmente utilizam um pó de pigmento termocrômico entre 31 e 45 °C. Quando água quente é despejada na caneca, o padrão ou a cor mudam, fornecendo uma indicação visual da temperatura da água e evitando queimaduras.

Revestimento indicador de temperatura de utensílios de cozinha:

O revestimento indicador termocrômico em superfícies de utensílios de cozinha, descrito na patente CN107760068A, representa um exemplo típico de aplicação funcional. Ao aplicar um revestimento termocrômico em locais como alças de panelas, os usuários podem entender intuitivamente a temperatura da panela e evitar o superaquecimento.

Marcação de autenticação anti-falsificação:

Produtos cerâmicos de alta qualidade (como porcelanas preciosas) utilizam as propriedades termocrômicas precisas dos pigmentos termocrômicos para criar marcações antifalsificação. Os consumidores podem verificar a autenticidade do produto por meio de um simples teste de mudança de temperatura.

Cerâmica de Arte Criativa:

Artistas e designers usam pó térmico que muda de cor para criar obras de arte interativas em cerâmica, criando efeitos visuais dinâmicos por meio de mudanças de temperatura, adicionando interesse e envolvimento ao trabalho.

7. Instruções de desenvolvimento:

Pós termocrômicos tricolores e quadricolores:

A combinação de pós termocrômicos com diferentes temperaturas de mudança de cor pode criar uma gama mais rica de efeitos sensíveis à temperatura. Por exemplo:

A zona de baixa temperatura (31°C) exibe uma mudança de cor; a zona de temperatura média (45°C) adiciona uma segunda mudança de cor; e a zona de alta temperatura (60°C) aciona uma terceira mudança de cor.

Esta mistura de pós termocrômicos de três cores pode ser usada para indicar diferentes níveis de temperatura.

Foto#F iSuoChem Três cores tecnologia termocrômica

Cerâmica inteligente ecologicamente correta:

Combinando tecnologia termocrômica