陶瓷喷墨印刷技术的优势及不足
时间：2020-03-18 05:09:46 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要：本文主要阐述了丝网、辊筒和喷墨三种印花技术的特点，并分析了喷墨印花的优势以及不足之处。预测未来喷墨打印技术最终会发展到喷墨打印机兼容、扫描、电脑自动化分色、调色、自动打印的一体化发展。
关键词：陶瓷印刷技术；喷墨印花；比较；优势；不足
1 引言
陶瓷印刷技术经历了传统的丝网印刷、辊筒印刷，再到现在的喷墨印刷，其相互间的印刷工艺完全不同，装饰效果也不一样。而喷墨印刷是目前一种新型的陶瓷印刷技术，它能在极短的时间内达到个性化、独特性的要求，因此其更加适合当今瓷砖装饰时装化、个性化、小批量、花片、多色彩的发展趋势。近几年，建陶市场采用喷墨打印的发展速度较快，到2014年陶瓷行业将增加到约1000台喷墨印花设备，已成为当下陶瓷行业的热门话题。
2 三种陶瓷印花技术的简介及特点比较
2.1 陶瓷丝网印花技术及特点
过去，丝网印花机在陶瓷行业中比较普及。丝网印花属于孔版印刷，印刷时是通过刮刀的挤压，使花釉通过网版图文部分的网孔转移到砖面上，形成与原板一样的图案。丝网印花的工艺简单、操作容易、工序少、效率高，利于实现机械化生产；可进行不同批量的生产；可选用冷印瓷墨，也可选用热印瓷墨；具有无接口、古朴、美观等特点。但丝网印花其直接印刷法会使坯体开裂的几率增大，不能印刷到产品的边缘；网板的磨损常常造成生产线的停顿和废品出现；且不能实现对瓷砖凹凸面的印刷，导致图案比较单一、僵化，很难实现表面的多元、立体效果。
2.2 陶瓷辊筒印花技术及特点
由于设备和使用成本较高，以及国产技术不成熟等原因，2000年前，辊筒印花技术一直在陶瓷行业中未能普及。从2002～2005年，随着辊筒印花机技术的不断改进，逐渐蔓延了整个建陶行业。辊筒是由一种特制的有弹性且耐磨的硅胶所制，陶瓷砖要印刷图案是靠激光打点雕刻直接做在硅胶面上，网点达220目以上，利用印花釉填入辊筒表面的网孔，辊筒不停地转动，花釉在刮刀压力的作用下，被均匀的填充到这些精细的网孔里，在转动过程中与行走的砖面接触，产生图案，每件砖的图案几乎不一样，可与自然相接近。辊筒印花可以实现全自动化操作、自动上釉、自动擦网、皮带传送；可重复、间歇使用，不会造成釉面缺陷；可连续生产，中间损耗小、产量大、网板使寿命长、对位准确、花纹极清晰细腻。辊筒印花技术用在瓷砖生产中，产品印刷精美、色彩鲜艳，其自然的纹理效果逼真，可与天然石材相媲美。
2.3 陶瓷喷墨打印技术及特点
目前，喷墨打印技术已进入建筑陶瓷装饰市场。建陶行业喷墨打印迅猛发展，喷墨技术是一种将墨水通过喷头喷射到各种介质表面，实现无接触、无压力、无印版的印刷技术，将电脑中存储的信息输入喷墨印刷机即可印刷，具有操作简单、开发周期短、员工劳动强度低等特点。喷墨打印机主要由四个部分组成：分别为电脑操控系统、喷头系统、供墨系统、机械运动及防护系统。其中，喷头系统是喷墨打印技术的关键，其有多种工作方式，包括：连续喷墨、热气泡喷墨、静电喷墨及压电喷墨等。陶瓷喷墨采用的是压电喷墨的工作方式，其原理是将墨水喷印到砖面的对印位置上，然后在砖面上便形成图案，喷头是打印机的核心。
喷墨印花能在极短的时间内达到个性化的要求，更加适合当今瓷砖装饰时装饰化、个性化、小批量、花片、多花色的发展趋向；在凹凸不平的立体面上，能灵活处理各种不同批量及不同品种的订单，转产时数码喷墨印花机具有不用更换墨水或清洗墨路的特点，省去了辊筒雕刻及试版工作，大大节省试版、生产等多方面的成本，缩短了生产周期。喷墨印花改变了传统的印花技术与瓷砖接触的特点，印刷效果通过喷头自上而下喷出印刷，砖面不再与印刷工具直接接触，可以实现多角度、高致密性上釉，完全呈现瓷砖立体面设计效果等。
但喷墨印花目前也有它不完美的地方，如：设备一次性投资比较大，墨水价格比较高；墨水的颜色还不够丰富，喷墨印刷的颜色比较浅；产品的“克隆”较快，市场的竞争日益激烈等。国内采用设备均需从海外进口喷头，单机产量目前比辊筒花机要低。喷墨印刷所使用的喷头价格贵，而且最关键的核心技术与设备被英国和日本所垄断。
从图案的清晰度看，如果说喷墨产品是一幅书法或国画作品，那么辊筒印花产品就是油画。前者印刷的釉不仅薄，而且具有渗透性，后者印刷的釉则很厚，具有一种堆釉的随机、自然的纹理效果，产品印出来后的仿真程度更高。从瓷砖的价格上看，喷墨陶瓷比常规陶瓷的单价普遍要高；从节能减排来看，丝网、辊筒印刷因为换网和冲洗等原因造成色釉料大量浪费，而喷墨印刷因为采用墨盒装色，不易浪费，从而最大限度地降低了污染，节约成本。从产品的装饰上看，终端市场喷墨产品并未完全普及，就算在部分展厅摆放的喷墨产品，未能给消费者带来眼前一亮的感觉，最大的差距在于产品的研发设计受到一定的局限性，笔者认为，未来喷墨技术的生命力在于与传统技术的融合：如，走“丝网+喷墨”、“喷墨+辊筒”之路。当然现在已有少部分领先企业开始了对这类产品的研发设计，如：墙纸系列、白花釉系列、闪光釉系列、金属釉系列等，然而，这些也许只是喷墨领域的冰山一角，笔者相信在不久的将来随着传统技术的不断融合以及新技术的创新和发展，便能在瓷砖上实现越来越多的效果。
3 喷墨打印需解决的问题
3.1 传统陶瓷墨水存在的缺点
传统陶瓷墨水在亮度强度、彩色范围、印刷质量、均匀性和稳定性等方面，还存在许多问题需要研究。如：亮度强度，要求墨滴小，小至4～6 pl；喷墨快，喷墨速度快至点火频率6 kHz；墨滴可变，如赛尔XAAR1001，墨滴可变范围为0～42 pl，能实现8级灰度，这些参数决定陶瓷墨水的流速、粘度与比重等物理参数。目前，陶瓷墨水的彩色范围仍较窄，尽管有报道目前已经有11种陶瓷墨水被发明，但是对于绚艳的红色色系、黄色色系和黑色色系陶瓷墨水极少见，较窄的彩色范围也是制约陶瓷墨水在陶瓷砖装饰中应用的根本因素。此外由于陶瓷墨水加工技术的局限性，如：分散法虽然色系较多、彩色范围较广，成本也最低，但由于其颗粒度较大，陶瓷墨水的稳定性问题仍有待探索；而溶胶凝胶法尽管其粒度较小，但稳定性和生产成本方面又略显不足；反相乳相法在粒度、固含量上都较溶胶凝胶法略好，但稳定性也并非十分理想。研究陶瓷墨水加工方法和在亮度强度、彩色范围、印刷质量、均匀性和稳定性上有明显优势的产品仍是未来陶瓷墨水开发的主题方向。
3.2 陶瓷墨水的发色问题
由于传统的陶瓷墨水细度要求很高，全部要达到纳米颗粒，加工成本过高，设备技术要求高。众所周知，陶瓷喷墨打印技术，始终存在着一些技术本身的缺陷，如：墨水的发色问题。近年来，喷墨设备生产出来的产品，无法在发色上达到鲜艳亮丽，诸如：大红、纯黑等包裹色系，成为喷墨打印技术上的瓶颈，困扰了墨水企业，也困扰了陶瓷生产厂家。于是国内悄悄兴起了研发大红纯黑墨水的风潮。墨水发色靠的是色料颗粒，而色料颗粒本身为了可以与溶剂更好的融合，使其可以更好均匀的分散、悬浮、性能更稳定，加上喷头孔径的限制就需要其颗粒的粒径尽量的细小，但是从发色角度来说，色料的粒径越小，其发色越淡，由此就产生了这个难以解决的发色问题。而今，意大利企业推出了水性墨水，显然对解决之前发色上的瓶颈缺陷迈进了一大步，使墨水的发展空间更为广阔，成本方面也比油性低，由于不沉淀，存放的时间更久，延长了墨水的保质期。在使用方面，水性墨水使用前无需搅拌，节省了生产时间。但笔者认为，尽管国外在水性墨水方面的研究前进了一大步，但在墨水的加工及性能方面还存在一些不尽人意的地方，因为陶瓷的制造工艺是以就地取材为主。因此，墨水的加工及性能真正能做到像现在釉料加工和传统的丝网、辊筒印刷釉的加工及使用性能相近时，其使用的范围才会更为广阔。
3.3 水性墨水与喷头的匹配
陶瓷喷墨墨水在实际打印中与喷头有着密切的联系，是不可分割的统一整体。墨水质量再好，若没有一个与之匹配的喷头，同样也得不到一副完美的图案。与水性墨水匹配的喷头孔径很重要，必须达到类似胶辊孔径的大小，这样才能满足墨水的发色特性。墨水与喷头墨路材质的兼容也很重要，由于水性墨水有别于普通墨水，有着其独特的墨水特性，喷头内部的结构必须对其特性做特殊处理，确保喷头内部无死角，不会出现墨水在喷头内部沉淀的现象，正确的方式应是从供墨系统到喷头墨水流路部分必须具备防沉措施。墨水与喷头的温度、喷头电压和脉冲波形对喷墨印刷都会有一定的影响，任何一个条件出现异常，都会影响到喷墨印刷的质量。
据说，星光喷头在设计初期就考虑到了水性和油性两种墨水使用的可能性，预留了空间给水性墨水使用。目前，正在轰轰烈烈搭建墨水生产的企业们，以及依然在大力研发墨水技术的企业，或许需要停下来思考下：如果国外墨水生产厂家携带水性墨水攻入中国市场，一旦与星光喷头联手推出市场，那么现有的喷头厂和设备厂以及墨水厂该如何应对？我们拭目以待。
3.4 喷墨打印技术引领陶瓷智能化的发展
综上所述，如果墨水与喷头技改成功，那么相应的喷墨打印机的软件也能同时提升。笔者认为，喷墨打印技术最终会发展到喷墨打印机兼容、扫描、电脑自动化分色、调色、自动打印的一体化发展。此时，连开发人员均可省去，只要找到一款石材，经光学扫描，就能自动的处理，再自动分色，调色打印，或一个彩图进行烤贝后自动打印。因为墨水的技术突破，其色域会非常广，无需再经电脑分色处理，甚至不久的将来，连底、面釉均能采用喷墨打印，那么真正的智能化工厂就实现了。
4 结语
建筑陶瓷功能化是传统建筑陶瓷产业升级的必由之路。未来建筑陶瓷将集中在高强保温砖、抗菌陶瓷砖、抗静电陶瓷砖、抗辐射陶瓷砖、光伏发电陶瓷砖、光伏发光陶瓷砖等功能性陶瓷产品的开发。利用喷墨技术将功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷砖上，将是最终实现“资源化、低碳化、数字化、个性化、功能化”的必由之路。从装饰到功能，喷墨打印的“数字化、节约化”理念应该是传统陶瓷融入“两型社会”的必由途径。
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