陶瓷噴墨印刷技術(shù)的優(yōu)勢及不足

朱麗萍

摘 要：本文主要闡述了絲網(wǎng)、輥筒和噴墨三種印花技術(shù)的特點，并分析了噴墨印花的優(yōu)勢以及不足之處。預(yù)測未來噴墨打印技術(shù)最終會發(fā)展到噴墨打印機兼容、掃描、電腦自動化分色、調(diào)色、自動打印的一體化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：陶瓷印刷技術(shù)；噴墨印花；比較；優(yōu)勢；不足

1 引言

陶瓷印刷技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷、輥筒印刷，再到現(xiàn)在的噴墨印刷，其相互間的印刷工藝完全不同，裝飾效果也不一樣。而噴墨印刷是目前一種新型的陶瓷印刷技術(shù)，它能在極短的時間內(nèi)達到個性化、獨特性的要求，因此其更加適合當(dāng)今瓷磚裝飾時裝化、個性化、小批量、花片、多色彩的發(fā)展趨勢。近幾年，建陶市場采用噴墨打印的發(fā)展速度較快，到2014年陶瓷行業(yè)將增加到約1000臺噴墨印花設(shè)備，已成為當(dāng)下陶瓷行業(yè)的熱門話題。

2 三種陶瓷印花技術(shù)的簡介及特點比較

2.1 陶瓷絲網(wǎng)印花技術(shù)及特點

過去，絲網(wǎng)印花機在陶瓷行業(yè)中比較普及。絲網(wǎng)印花屬于孔版印刷，印刷時是通過刮刀的擠壓，使花釉通過網(wǎng)版圖文部分的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到磚面上，形成與原板一樣的圖案。絲網(wǎng)印花的工藝簡單、操作容易、工序少、效率高，利于實現(xiàn)機械化生產(chǎn)；可進行不同批量的生產(chǎn)；可選用冷印瓷墨，也可選用熱印瓷墨；具有無接口、古樸、美觀等特點。但絲網(wǎng)印花其直接印刷法會使坯體開裂的幾率增大，不能印刷到產(chǎn)品的邊緣；網(wǎng)板的磨損常常造成生產(chǎn)線的停頓和廢品出現(xiàn)；且不能實現(xiàn)對瓷磚凹凸面的印刷，導(dǎo)致圖案比較單一、僵化，很難實現(xiàn)表面的多元、立體效果。

2.2 陶瓷輥筒印花技術(shù)及特點

由于設(shè)備和使用成本較高，以及國產(chǎn)技術(shù)不成熟等原因，2000年前，輥筒印花技術(shù)一直在陶瓷行業(yè)中未能普及。從2002～2005年，隨著輥筒印花機技術(shù)的不斷改進，逐漸蔓延了整個建陶行業(yè)。輥筒是由一種特制的有彈性且耐磨的硅膠所制，陶瓷磚要印刷圖案是靠激光打點雕刻直接做在硅膠面上，網(wǎng)點達220目以上，利用印花釉填入輥筒表面的網(wǎng)孔，輥筒不停地轉(zhuǎn)動，花釉在刮刀壓力的作用下，被均勻的填充到這些精細的網(wǎng)孔里，在轉(zhuǎn)動過程中與行走的磚面接觸，產(chǎn)生圖案，每件磚的圖案幾乎不一樣，可與自然相接近。輥筒印花可以實現(xiàn)全自動化操作、自動上釉、自動擦網(wǎng)、皮帶傳送；可重復(fù)、間歇使用，不會造成釉面缺陷；可連續(xù)生產(chǎn)，中間損耗小、產(chǎn)量大、網(wǎng)板使壽命長、對位準(zhǔn)確、花紋極清晰細膩。輥筒印花技術(shù)用在瓷磚生產(chǎn)中，產(chǎn)品印刷精美、色彩鮮艷，其自然的紋理效果逼真，可與天然石材相媲美。

2.3 陶瓷噴墨打印技術(shù)及特點

目前，噴墨打印技術(shù)已進入建筑陶瓷裝飾市場。建陶行業(yè)噴墨打印迅猛發(fā)展，噴墨技術(shù)是一種將墨水通過噴頭噴射到各種介質(zhì)表面，實現(xiàn)無接觸、無壓力、無印版的印刷技術(shù)，將電腦中存儲的信息輸入噴墨印刷機即可印刷，具有操作簡單、開發(fā)周期短、員工勞動強度低等特點。噴墨打印機主要由四個部分組成：分別為電腦操控系統(tǒng)、噴頭系統(tǒng)、供墨系統(tǒng)、機械運動及防護系統(tǒng)。其中，噴頭系統(tǒng)是噴墨打印技術(shù)的關(guān)鍵，其有多種工作方式，包括：連續(xù)噴墨、熱氣泡噴墨、靜電噴墨及壓電噴墨等。陶瓷噴墨采用的是壓電噴墨的工作方式，其原理是將墨水噴印到磚面的對印位置上，然后在磚面上便形成圖案，噴頭是打印機的核心。

噴墨印花能在極短的時間內(nèi)達到個性化的要求，更加適合當(dāng)今瓷磚裝飾時裝飾化、個性化、小批量、花片、多花色的發(fā)展趨向；在凹凸不平的立體面上，能靈活處理各種不同批量及不同品種的訂單，轉(zhuǎn)產(chǎn)時數(shù)碼噴墨印花機具有不用更換墨水或清洗墨路的特點，省去了輥筒雕刻及試版工作，大大節(jié)省試版、生產(chǎn)等多方面的成本，縮短了生產(chǎn)周期。噴墨印花改變了傳統(tǒng)的印花技術(shù)與瓷磚接觸的特點，印刷效果通過噴頭自上而下噴出印刷，磚面不再與印刷工具直接接觸，可以實現(xiàn)多角度、高致密性上釉，完全呈現(xiàn)瓷磚立體面設(shè)計效果等。

但噴墨印花目前也有它不完美的地方，如：設(shè)備一次性投資比較大，墨水價格比較高；墨水的顏色還不夠豐富，噴墨印刷的顏色比較淺；產(chǎn)品的“克隆”較快，市場的競爭日益激烈等。國內(nèi)采用設(shè)備均需從海外進口噴頭，單機產(chǎn)量目前比輥筒花機要低。噴墨印刷所使用的噴頭價格貴，而且最關(guān)鍵的核心技術(shù)與設(shè)備被英國和日本所壟斷。

從圖案的清晰度看，如果說噴墨產(chǎn)品是一幅書法或國畫作品，那么輥筒印花產(chǎn)品就是油畫。前者印刷的釉不僅薄，而且具有滲透性，后者印刷的釉則很厚，具有一種堆釉的隨機、自然的紋理效果，產(chǎn)品印出來后的仿真程度更高。從瓷磚的價格上看，噴墨陶瓷比常規(guī)陶瓷的單價普遍要高；從節(jié)能減排來看，絲網(wǎng)、輥筒印刷因為換網(wǎng)和沖洗等原因造成色釉料大量浪費，而噴墨印刷因為采用墨盒裝色，不易浪費，從而最大限度地降低了污染，節(jié)約成本。從產(chǎn)品的裝飾上看，終端市場噴墨產(chǎn)品并未完全普及，就算在部分展廳擺放的噴墨產(chǎn)品，未能給消費者帶來眼前一亮的感覺，最大的差距在于產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計受到一定的局限性，筆者認為，未來噴墨技術(shù)的生命力在于與傳統(tǒng)技術(shù)的融合：如，走“絲網(wǎng)+噴墨”、“噴墨+輥筒”之路。當(dāng)然現(xiàn)在已有少部分領(lǐng)先企業(yè)開始了對這類產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，如：墻紙系列、白花釉系列、閃光釉系列、金屬釉系列等，然而，這些也許只是噴墨領(lǐng)域的冰山一角，筆者相信在不久的將來隨著傳統(tǒng)技術(shù)的不斷融合以及新技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，便能在瓷磚上實現(xiàn)越來越多的效果。

3 噴墨打印需解決的問題

3.1 傳統(tǒng)陶瓷墨水存在的缺點

傳統(tǒng)陶瓷墨水在亮度強度、彩色范圍、印刷質(zhì)量、均勻性和穩(wěn)定性等方面，還存在許多問題需要研究。如：亮度強度，要求墨滴小，小至4～6 pl；噴墨快，噴墨速度快至點火頻率6 kHz；墨滴可變，如賽爾XAAR1001，墨滴可變范圍為0～42 pl，能實現(xiàn)8級灰度，這些參數(shù)決定陶瓷墨水的流速、粘度與比重等物理參數(shù)。目前，陶瓷墨水的彩色范圍仍較窄，盡管有報道目前已經(jīng)有11種陶瓷墨水被發(fā)明，但是對于絢艷的紅色色系、黃色色系和黑色色系陶瓷墨水極少見，較窄的彩色范圍也是制約陶瓷墨水在陶瓷磚裝飾中應(yīng)用的根本因素。此外由于陶瓷墨水加工技術(shù)的局限性，如：分散法雖然色系較多、彩色范圍較廣，成本也最低，但由于其顆粒度較大，陶瓷墨水的穩(wěn)定性問題仍有待探索；而溶膠凝膠法盡管其粒度較小，但穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本方面又略顯不足；反相乳相法在粒度、固含量上都較溶膠凝膠法略好，但穩(wěn)定性也并非十分理想。研究陶瓷墨水加工方法和在亮度強度、彩色范圍、印刷質(zhì)量、均勻性和穩(wěn)定性上有明顯優(yōu)勢的產(chǎn)品仍是未來陶瓷墨水開發(fā)的主題方向。

3.2 陶瓷墨水的發(fā)色問題

由于傳統(tǒng)的陶瓷墨水細度要求很高，全部要達到納米顆粒，加工成本過高，設(shè)備技術(shù)要求高。眾所周知，陶瓷噴墨打印技術(shù)，始終存在著一些技術(shù)本身的缺陷，如：墨水的發(fā)色問題。近年來，噴墨設(shè)備生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，無法在發(fā)色上達到鮮艷亮麗，諸如：大紅、純黑等包裹色系，成為噴墨打印技術(shù)上的瓶頸，困擾了墨水企業(yè)，也困擾了陶瓷生產(chǎn)廠家。于是國內(nèi)悄悄興起了研發(fā)大紅純黑墨水的風(fēng)潮。墨水發(fā)色靠的是色料顆粒，而色料顆粒本身為了可以與溶劑更好的融合，使其可以更好均勻的分散、懸浮、性能更穩(wěn)定，加上噴頭孔徑的限制就需要其顆粒的粒徑盡量的細小，但是從發(fā)色角度來說，色料的粒徑越小，其發(fā)色越淡，由此就產(chǎn)生了這個難以解決的發(fā)色問題。而今，意大利企業(yè)推出了水性墨水，顯然對解決之前發(fā)色上的瓶頸缺陷邁進了一大步，使墨水的發(fā)展空間更為廣闊，成本方面也比油性低，由于不沉淀，存放的時間更久，延長了墨水的保質(zhì)期。在使用方面，水性墨水使用前無需攪拌，節(jié)省了生產(chǎn)時間。但筆者認為，盡管國外在水性墨水方面的研究前進了一大步，但在墨水的加工及性能方面還存在一些不盡人意的地方，因為陶瓷的制造工藝是以就地取材為主。因此，墨水的加工及性能真正能做到像現(xiàn)在釉料加工和傳統(tǒng)的絲網(wǎng)、輥筒印刷釉的加工及使用性能相近時，其使用的范圍才會更為廣闊。

3.3 水性墨水與噴頭的匹配

陶瓷噴墨墨水在實際打印中與噴頭有著密切的聯(lián)系，是不可分割的統(tǒng)一整體。墨水質(zhì)量再好，若沒有一個與之匹配的噴頭，同樣也得不到一副完美的圖案。與水性墨水匹配的噴頭孔徑很重要，必須達到類似膠輥孔徑的大小，這樣才能滿足墨水的發(fā)色特性。墨水與噴頭墨路材質(zhì)的兼容也很重要，由于水性墨水有別于普通墨水，有著其獨特的墨水特性，噴頭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)必須對其特性做特殊處理，確保噴頭內(nèi)部無死角，不會出現(xiàn)墨水在噴頭內(nèi)部沉淀的現(xiàn)象，正確的方式應(yīng)是從供墨系統(tǒng)到噴頭墨水流路部分必須具備防沉措施。墨水與噴頭的溫度、噴頭電壓和脈沖波形對噴墨印刷都會有一定的影響，任何一個條件出現(xiàn)異常，都會影響到噴墨印刷的質(zhì)量。

據(jù)說，星光噴頭在設(shè)計初期就考慮到了水性和油性兩種墨水使用的可能性，預(yù)留了空間給水性墨水使用。目前，正在轟轟烈烈搭建墨水生產(chǎn)的企業(yè)們，以及依然在大力研發(fā)墨水技術(shù)的企業(yè)，或許需要停下來思考下：如果國外墨水生產(chǎn)廠家攜帶水性墨水攻入中國市場，一旦與星光噴頭聯(lián)手推出市場，那么現(xiàn)有的噴頭廠和設(shè)備廠以及墨水廠該如何應(yīng)對？我們拭目以待。

3.4 噴墨打印技術(shù)引領(lǐng)陶瓷智能化的發(fā)展

綜上所述，如果墨水與噴頭技改成功，那么相應(yīng)的噴墨打印機的軟件也能同時提升。筆者認為，噴墨打印技術(shù)最終會發(fā)展到噴墨打印機兼容、掃描、電腦自動化分色、調(diào)色、自動打印的一體化發(fā)展。此時，連開發(fā)人員均可省去，只要找到一款石材，經(jīng)光學(xué)掃描，就能自動的處理，再自動分色，調(diào)色打印，或一個彩圖進行烤貝后自動打印。因為墨水的技術(shù)突破，其色域會非常廣，無需再經(jīng)電腦分色處理，甚至不久的將來，連底、面釉均能采用噴墨打印，那么真正的智能化工廠就實現(xiàn)了。

4 結(jié)語

建筑陶瓷功能化是傳統(tǒng)建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)升級的必由之路。未來建筑陶瓷將集中在高強保溫磚、抗菌陶瓷磚、抗靜電陶瓷磚、抗輻射陶瓷磚、光伏發(fā)電陶瓷磚、光伏發(fā)光陶瓷磚等功能性陶瓷產(chǎn)品的開發(fā)。利用噴墨技術(shù)將功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷磚上，將是最終實現(xiàn)“資源化、低碳化、數(shù)字化、個性化、功能化”的必由之路。從裝飾到功能，噴墨打印的“數(shù)字化、節(jié)約化”理念應(yīng)該是傳統(tǒng)陶瓷融入“兩型社會”的必由途徑。