陶瓷噴墨印刷技術的優勢及不足

朱麗萍

摘 要：本文主要闡述了絲網、輥筒和噴墨三種印花技術的特點，并分析了噴墨印花的優勢以及不足之處。預測未來噴墨打印技術最終會發展到噴墨打印機兼容、掃描、電腦自動化分色、調色、自動打印的一體化發展。

關鍵詞：陶瓷印刷技術；噴墨印花；比較；優勢；不足

1 引言

陶瓷印刷技術經歷了傳統的絲網印刷、輥筒印刷，再到現在的噴墨印刷，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，它能在極短的時間內達到個性化、獨特性的要求，因此其更加適合當今瓷磚裝飾時裝化、個性化、小批量、花片、多色彩的發展趨勢。近幾年，建陶市場采用噴墨打印的發展速度較快，到2014年陶瓷行業將增加到約1000臺噴墨印花設備，已成為當下陶瓷行業的熱門話題。

2 三種陶瓷印花技術的簡介及特點比較

2.1 陶瓷絲網印花技術及特點

過去，絲網印花機在陶瓷行業中比較普及。絲網印花屬于孔版印刷，印刷時是通過刮刀的擠壓，使花釉通過網版圖文部分的網孔轉移到磚面上，形成與原板一樣的圖案。絲網印花的工藝簡單、操作容易、工序少、效率高，利于實現機械化生產；可進行不同批量的生產；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，不能印刷到產品的邊緣；網板的磨損常常造成生產線的停頓和廢品出現；且不能實現對瓷磚凹凸面的印刷，導致圖案比較單一、僵化，很難實現表面的多元、立體效果。

2.2 陶瓷輥筒印花技術及特點

由于設備和使用成本較高，以及國產技術不成熟等原因，2000年前，輥筒印花技術一直在陶瓷行業中未能普及。從2002～2005年，隨著輥筒印花機技術的不斷改進，逐漸蔓延了整個建陶行業。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，網點達220目以上，利用印花釉填入輥筒表面的網孔，輥筒不停地轉動，花釉在刮刀壓力的作用下，被均勻的填充到這些精細的網孔里，在轉動過程中與行走的磚面接觸，產生圖案，每件磚的圖案幾乎不一樣，可與自然相接近。輥筒印花可以實現全自動化操作、自動上釉、自動擦網、皮帶傳送；可重復、間歇使用，不會造成釉面缺陷；可連續生產，中間損耗小、產量大、網板使壽命長、對位準確、花紋極清晰細膩。輥筒印花技術用在瓷磚生產中，產品印刷精美、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 陶瓷噴墨打印技術及特點

目前，噴墨打印技術已進入建筑陶瓷裝飾市場。建陶行業噴墨打印迅猛發展，噴墨技術是一種將墨水通過噴頭噴射到各種介質表面，實現無接觸、無壓力、無印版的印刷技術，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、噴頭系統、供墨系統、機械運動及防護系統。其中，噴頭系統是噴墨打印技術的關鍵，其有多種工作方式，包括：連續噴墨、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達到個性化的要求，更加適合當今瓷磚裝飾時裝飾化、個性化、小批量、花片、多花色的發展趨向；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，轉產時數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，大大節省試版、生產等多方面的成本，縮短了生產周期。噴墨印花改變了傳統的印花技術與瓷磚接觸的特點，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，可以實現多角度、高致密性上釉，完全呈現瓷磚立體面設計效果等。

但噴墨印花目前也有它不完美的地方，如：設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；產品的“克隆”較快，市場的競爭日益激烈等。國內采用設備均需從海外進口噴頭，單機產量目前比輥筒花機要低。噴墨印刷所使用的噴頭價格貴，而且最關鍵的核心技術與設備被英國和日本所壟斷。

從圖案的清晰度看，如果說噴墨產品是一幅書法或國畫作品，那么輥筒印花產品就是油畫。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，噴墨陶瓷比常規陶瓷的單價普遍要高；從節能減排來看，絲網、輥筒印刷因為換網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，節約成本。從產品的裝飾上看，終端市場噴墨產品并未完全普及，就算在部分展廳擺放的噴墨產品，未能給消費者帶來眼前一亮的感覺，最大的差距在于產品的研發設計受到一定的局限性，筆者認為，未來噴墨技術的生命力在于與傳統技術的融合：如，走“絲網+噴墨”、“噴墨+輥筒”之路。當然現在已有少部分領先企業開始了對這類產品的研發設計，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域的冰山一角，筆者相信在不久的將來隨著傳統技術的不斷融合以及新技術的創新和發展，便能在瓷磚上實現越來越多的效果。

3 噴墨打印需解決的問題

3.1 傳統陶瓷墨水存在的缺點

傳統陶瓷墨水在亮度強度、彩色范圍、印刷質量、均勻性和穩定性等方面，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8級灰度，這些參數決定陶瓷墨水的流速、粘度與比重等物理參數。目前，陶瓷墨水的彩色范圍仍較窄，盡管有報道目前已經有11種陶瓷墨水被發明，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用的根本因素。此外由于陶瓷墨水加工技術的局限性，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，陶瓷墨水的穩定性問題仍有待探索；而溶膠凝膠法盡管其粒度較小，但穩定性和生產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、印刷質量、均勻性和穩定性上有明顯優勢的產品仍是未來陶瓷墨水開發的主題方向。

3.2 陶瓷墨水的發色問題

由于傳統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，設備技術要求高。眾所周知，陶瓷噴墨打印技術，始終存在著一些技術本身的缺陷，如：墨水的發色問題。近年來，噴墨設備生產出來的產品，無法在發色上達到鮮艷亮麗，諸如：大紅、純黑等包裹色系，成為噴墨打印技術上的瓶頸，困擾了墨水企業，也困擾了陶瓷生產廠家。于是國內悄悄興起了研發大紅純黑墨水的風潮。墨水發色靠的是色料顆粒，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，但是從發色角度來說，色料的粒徑越小，其發色越淡，由此就產生了這個難以解決的發色問題。而今，意大利企業推出了水性墨水，顯然對解決之前發色上的瓶頸缺陷邁進了一大步，使墨水的發展空間更為廣闊，成本方面也比油性低，由于不沉淀，存放的時間更久，延長了墨水的保質期。在使用方面，水性墨水使用前無需攪拌，節省了生產時間。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在釉料加工和傳統的絲網、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系，是不可分割的統一整體。墨水質量再好，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色特性。墨水與噴頭墨路材質的兼容也很重要，由于水性墨水有別于普通墨水，有著其獨特的墨水特性，噴頭內部的結構必須對其特性做特殊處理，確保噴頭內部無死角，不會出現墨水在噴頭內部沉淀的現象，正確的方式應是從供墨系統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，任何一個條件出現異常，都會影響到噴墨印刷的質量。

據說，星光噴頭在設計初期就考慮到了水性和油性兩種墨水使用的可能性，預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的企業們，以及依然在大力研發墨水技術的企業，或許需要停下來思考下：如果國外墨水生產廠家攜帶水性墨水攻入中國市場，一旦與星光噴頭聯手推出市場，那么現有的噴頭廠和設備廠以及墨水廠該如何應對？我們拭目以待。

3.4 噴墨打印技術引領陶瓷智能化的發展

綜上所述，如果墨水與噴頭技改成功，那么相應的噴墨打印機的軟件也能同時提升。筆者認為，噴墨打印技術最終會發展到噴墨打印機兼容、掃描、電腦自動化分色、調色、自動打印的一體化發展。此時，連開發人員均可省去，只要找到一款石材，經光學掃描，就能自動的處理，再自動分色，調色打印，或一個彩圖進行烤貝后自動打印。因為墨水的技術突破，其色域會非常廣，無需再經電腦分色處理，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了。

4 結語

建筑陶瓷功能化是傳統建筑陶瓷產業升級的必由之路。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、光伏發電陶瓷磚、光伏發光陶瓷磚等功能性陶瓷產品的開發。利用噴墨技術將功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷磚上，將是最終實現“資源化、低碳化、數字化、個性化、功能化”的必由之路。從裝飾到功能，噴墨打印的“數字化、節約化”理念應該是傳統陶瓷融入“兩型社會”的必由途徑。