中國是世界公認(rèn)的建陶生產(chǎn)大國，建陶產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的65%，但由于印花設(shè)備和技術(shù)的落后，產(chǎn)品僅被定位在中低檔水平，同時(shí)高能耗、高污染、高排放的現(xiàn)狀也困擾著中國建陶業(yè)的發(fā)展。噴墨印花技術(shù)具有能耗低、效率高、印刷的產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)的引進(jìn)和發(fā)展，必將為中國向建陶生產(chǎn)強(qiáng)國邁進(jìn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
建陶印花技術(shù)的現(xiàn)狀及存在的問題
中國是陶瓷生產(chǎn)大國，墻磚、地磚等建陶產(chǎn)品又是人們生活密不可分的重要組成部分，隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛，尤其是房地產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)建陶產(chǎn)品的需求不斷提升。近十年來，中國建陶生產(chǎn)的增長速度每年都超過10%，2010年中國建陶產(chǎn)值已占到GDP總量的1.2%，產(chǎn)量占全球的65%，出口占全球產(chǎn)量的25%以上。瓷磚的主要生產(chǎn)過程為：備料-壓制成型-干燥-施釉及印花-燒成—拋光/打蠟。其中施釉及印花過程(即印刷過程)是窯前彩圖瓷磚生產(chǎn)的關(guān)鍵，其工藝方式和過程較大程度地決定了原材料消耗率、正品率、產(chǎn)品檔次、生產(chǎn)成本、能耗、污染、排放等因素。作為陶瓷生產(chǎn)工藝核心的印刷技術(shù)已經(jīng)歷過絲網(wǎng)印花和輥筒印花兩大技術(shù)時(shí)期。
絲網(wǎng)印刷屬于孔版印刷，它與平印、凸印、凹印合稱為四大印刷方法。其原理是通過一定的壓力使墨水透過孔版的孔眼轉(zhuǎn)移到承印物上，形成與原稿一樣的圖案或文字。絲網(wǎng)印刷是我國的一大發(fā)明，距今已有兩千多年的歷史，曾廣泛應(yīng)用于紙張、織物、皮革、金屬、塑料等承載物的印刷，成為設(shè)計(jì)裝飾、藝術(shù)、廣告品的主要工藝之一。上世紀(jì)70年代，現(xiàn)代建陶工業(yè)在我國興起之時(shí)，平板絲網(wǎng)印刷就開始廣受關(guān)注，但是我國瓷磚施釉線上機(jī)械化、自動(dòng)化的絲網(wǎng)印花設(shè)備卻是首先從意大利進(jìn)口的，直到上世紀(jì)80年代這種平板絲網(wǎng)印花機(jī)才實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，美嘉、希望、偉聲等一批自動(dòng)印花機(jī)企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，平板絲網(wǎng)印花技術(shù)也隨之得以全面普及。
絲網(wǎng)印刷具有制版簡易、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，但是由于絲網(wǎng)印花的網(wǎng)印是一種平面轉(zhuǎn)印印刷，在對(duì)凹凸磚面的印刷上受到限制，難以實(shí)現(xiàn)表面的多元化和立體效果，并且印刷效率也低。
與絲網(wǎng)印花相比，輥筒印花是一種柔性印刷，其突破在于可以實(shí)現(xiàn)在一定凹凸面上的印刷，從而使磚的表面層次更加豐富，對(duì)自然的仿真度更高。其原理是通過多個(gè)涂有不同色彩涂料的輥筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)瓷磚表面的彩色印花，從而提高了印花工藝的生產(chǎn)效率。輥筒印花技術(shù)的出現(xiàn)可以說是瓷磚印花技術(shù)的一大進(jìn)步，據(jù)悉是意大利西法爾公司于上世紀(jì)中期開始采用了這種技術(shù)，并在全球多個(gè)國家和地區(qū)申請(qǐng)了專利，在中國獲得專利授權(quán)的時(shí)間是1999年。如今這種輥筒印花設(shè)備已被中國眾多企業(yè)所采用，從個(gè)別到一般的普及過程算起來也不過10年的時(shí)間。
可以說現(xiàn)代建筑陶瓷設(shè)計(jì)是從絲網(wǎng)印花的網(wǎng)印開始的，逐步進(jìn)步到輥筒印花的輥印。但是，無論網(wǎng)印還是輥印都屬于轉(zhuǎn)印的范疇，存在很大的局限性：
1.需要事先制版，必須投入時(shí)間、金錢和材料，不能隨時(shí)印制，印刷數(shù)量的多或少也都受到限制。
2.印刷時(shí)需要壓在磚坯表面上，容易壓壞磚面，良率低。
3.印刷色彩較為單一，質(zhì)量不高。
4.印刷效率低，污染和能耗高。
在人們對(duì)建筑陶瓷的數(shù)量和樣式需求迅速提升的今天，網(wǎng)印和輥印已經(jīng)不能滿足人們的需求。中國雖然是世界公認(rèn)的建陶生產(chǎn)大國，但產(chǎn)品一直被定位在中低檔市場，在世界瓷磚市場上賣不上高價(jià)，這與采用的印刷技術(shù)不夠先進(jìn)不無直接關(guān)系。尤其是印刷效率低、能耗高與追求高效、提倡節(jié)能環(huán)保的當(dāng)今社會(huì)格格不入，受到了來至各方的壓力。一臺(tái)四色版(C/M/Y/K)網(wǎng)印或輥印機(jī)加上單色印花釉的色料制備等工序耗電量在8500～12000kW,是瓷磚生產(chǎn)技術(shù)強(qiáng)國意大利和西班牙所采用印刷機(jī)耗電量的2000-3000倍!瓷磚生產(chǎn)過程的污水排放和固體廢物產(chǎn)生量分別占我國工業(yè)污水排放和工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的0.8%和1.0%，這其中印刷階段的排放占有相當(dāng)比重。摘不掉高能耗、高污染和高排放“三高”帽子的瓷磚建陶業(yè)一直是我國能源困局的一員，每年用電高峰時(shí)，瓷磚廠總是被排在首輪限電用戶之列。由于能耗高、售價(jià)低，我國的陶瓷行業(yè)每百萬美元能耗是世界平均水平的3.1倍，是日本的9倍。為此，國家制訂了《建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品單位能耗限額》、《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等一些列國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，將有超過20%的中小陶瓷企業(yè)因達(dá)不到要求而面臨被淘汰。
由此可見，中國建陶業(yè)已經(jīng)陷入“內(nèi)憂外困”的境地，如不尋求技術(shù)改造和創(chuàng)新，將會(huì)陷入“高能耗—低附加值—無市場—無資金改造—高能耗”的惡性循環(huán)。業(yè)界也在尋求更加先進(jìn)印花技術(shù)的出現(xiàn)。2010年初噴墨印花技術(shù)的引進(jìn)堪稱陶瓷印刷技術(shù)的一大革新!
噴墨印花技術(shù)
噴墨印花技術(shù)是一種無制版、無接觸式壓力的噴墨印刷技術(shù)。它將電子圖像直接成像在陶瓷介質(zhì)表面，省卻了傳統(tǒng)陶瓷印制的多項(xiàng)工藝過程，從而突破了傳統(tǒng)印花技術(shù)的局限，可以達(dá)到前兩種技術(shù)無法印刷出的效果。
噴墨印花技術(shù)的工作原理類似于噴墨打印機(jī)，將需要的彩色圖案通過電腦傳輸處理后把專用的墨水打印在瓷磚生坯上，整個(gè)打印過程只需幾秒鐘，爾后再經(jīng)過高溫?zé)萍纯沙蔀殪n麗炫彩的瓷磚產(chǎn)品。
噴墨印花機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括機(jī)架支撐系統(tǒng)、導(dǎo)料系統(tǒng)、供墨系統(tǒng)、車頭打印系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)等。其中最核心的部件是車頭打印系統(tǒng)中的噴墨打印頭，此外，墨水和計(jì)算機(jī)的傳輸設(shè)備也有很高的技術(shù)含量。噴墨打印頭屬于微電子機(jī)械技術(shù)范疇，目前主要用壓電式噴墨打印頭。該打印頭噴孔上部有一腔體，可儲(chǔ)存一定容量的墨水，腔體外側(cè)裝有壓電陶瓷，當(dāng)受到脈沖電壓沖擊時(shí)壓電陶瓷可變形產(chǎn)生壓力，從而擠壓噴孔中的墨水，使其噴出，噴射出的墨水落到打印介質(zhì)上形成墨點(diǎn)，不同顏色噴孔噴射出的墨點(diǎn)就組成了圖案。打印頭上的噴孔和墨管相連，通過可精確控制墨水容量和墨路壓力的供墨系統(tǒng)可為打印頭提供連續(xù)工作的墨水，此時(shí)再通過打印控制系統(tǒng)控制噴孔上的壓電陶瓷就可獲得需要打印的圖案了。
噴墨印花在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上完全通過高數(shù)碼傳輸，能精準(zhǔn)地再現(xiàn)天然石紋的每一處細(xì)節(jié)，真正達(dá)到千變?nèi)f化的圖紋效果。不僅可以印刷凹凸面、斜面，而且不受限于局部紋理的重復(fù)疊印，使得每一片的紋理都可以不同，變化更為豐富，能夠滿足不同客戶的個(gè)性化需求。噴墨印花技術(shù)出現(xiàn)后，瓷磚生產(chǎn)將由"復(fù)印"時(shí)代走向"打印"時(shí)代。
事實(shí)上，噴墨印刷技術(shù)幾年前已經(jīng)在意大利、西班牙等國家的陶瓷行業(yè)被廣泛應(yīng)用，但一直被限制出口到歐洲以外的國家。直到金融危機(jī)后的2009年，意大利SERTAM公司才在廣州陶瓷工業(yè)展上展出PINK系列噴墨印刷機(jī)，這標(biāo)志著國外對(duì)華噴墨技術(shù)封鎖首次破冰。杭州諾貝爾瓷磚率先引進(jìn)意大利Kerajet數(shù)碼噴墨印刷系統(tǒng)，并于2010年初推出塞尚數(shù)碼系列產(chǎn)品。隨后，昆山冠軍推出與意大利System合作的Rotodigi輥筒印花和噴花印花一體的皇品數(shù)碼系列產(chǎn)品，上海斯米克推出采用德國-意大利合作技術(shù)INK-CID數(shù)碼噴印系統(tǒng)生產(chǎn)的釉拋磚、致臻幻彩系列產(chǎn)品。金牌亞洲采用意大利進(jìn)口NEWTECH噴墨印花機(jī)，推出金牌阿凡達(dá)3D噴墨磚等。
現(xiàn)在國內(nèi)約有十幾臺(tái)進(jìn)口的噴墨印刷機(jī)在不同的工廠運(yùn)行，與此同時(shí)，國內(nèi)的一些設(shè)備廠家也在抓緊進(jìn)行噴墨印刷機(jī)的研發(fā)。目前，上海泰威技術(shù)發(fā)展有限公司已經(jīng)開發(fā)出了離線實(shí)驗(yàn)機(jī)TeckBlaze1500型、在線生產(chǎn)機(jī)TeckVersa700型和在線生產(chǎn)機(jī)TeckVersa1000型瓷磚噴墨印花機(jī)。在2011年5月結(jié)束的廣州陶瓷工業(yè)展上，共有12家來自國內(nèi)、外陶機(jī)廠商展示瓷磚噴墨印花機(jī)，由此可想，在未來5年內(nèi)我國瓷磚噴墨印花機(jī)的使用情況應(yīng)當(dāng)會(huì)得到快速發(fā)展!
噴墨印花技術(shù)的優(yōu)勢
與傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷和輥筒印刷相比較，噴墨印花技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一、產(chǎn)品質(zhì)量
噴墨印花技術(shù)改變了傳統(tǒng)的接觸式壓力印刷，能用于凹凸面、斜面、薄瓷磚的印刷，可實(shí)現(xiàn)多角度、高致密性印花，完全呈現(xiàn)瓷磚的立體造面效果。
噴墨印花分辨率提升到360dpi以上，逼真度高，在同一片瓷磚上可表現(xiàn)幾十種顏色，甚至可以表現(xiàn)出顏色的漸變，在色彩和質(zhì)感上都可重現(xiàn)各種自然質(zhì)地。相比傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷的四種顏色(特殊的六種)，噴墨印花的色彩表現(xiàn)更為豐富炫麗。
二、圖案設(shè)計(jì)
由于不需要傳統(tǒng)印刷方式的制版，圖案可以是常用的大理石紋理，也可以是街頭隨手拍來的風(fēng)景照，設(shè)計(jì)更為自由，能充分發(fā)揮設(shè)計(jì)師的專業(yè)能力，為顧客量身打造最適合的產(chǎn)品。
三、操作控制
噴墨印花打破了傳統(tǒng)印刷方式的版數(shù)限制，可以靈活地進(jìn)行小批量生產(chǎn)，一臺(tái)中性設(shè)備一個(gè)人就可完成操作。生產(chǎn)空間也可以更小。
四、生產(chǎn)效率
設(shè)計(jì)輸出—印版制作—印刷—燒成，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷至少需要三天時(shí)間，輥筒印刷至少需要兩天時(shí)間。而噴墨印花技術(shù)，從設(shè)計(jì)輸出到噴墨印花再到燒成只需要三、四個(gè)小時(shí)，大大提高了生產(chǎn)效率。
五、降低能耗
噴墨印花技術(shù)由于省略了制版、取消了設(shè)計(jì)和印刷數(shù)量上的限制，從而大大降低了產(chǎn)品開發(fā)或轉(zhuǎn)產(chǎn)的成本。成品可隨需印制，實(shí)現(xiàn)零庫存。
噴墨印花采用噴灑技術(shù)，本身耗費(fèi)的油料和顏料較少，墨水利用率高，幾乎沒有浪費(fèi)。此外，效率高、能耗低、良率高、廢料和排放少也是噴墨印花技術(shù)在降低能耗方面的主要表現(xiàn)。
噴墨印花技術(shù)的前景展望
在中國，建陶噴墨印花是一項(xiàng)新興的技術(shù)，也是瓷磚制造行業(yè)的新趨勢，與歐洲國家相比還處在起步的階段。意大利和西班牙是瓷磚生產(chǎn)技術(shù)的強(qiáng)國，兩國瓷磚的產(chǎn)量和占全球22.5%。雖然數(shù)量不如中國多，但由于普遍采用數(shù)碼噴印技術(shù)，其售價(jià)是中國出口產(chǎn)品平均價(jià)格的3-12倍。兩國建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的綜合能耗指標(biāo)(≤300khce/t)、綜合電耗(≤360kWh/t)，比中國企業(yè)的綜合能耗指標(biāo)(≤350khce/t)、綜合電耗指標(biāo)(≤400kWh/t)分別減少了14%和10%以上。噴墨印花技術(shù)的優(yōu)勢表明，發(fā)展噴墨印花技術(shù)必將會(huì)降低能源和生產(chǎn)成本、提升售價(jià)、獲得更多的利潤，同時(shí)也必將會(huì)得到政府的支持，所以噴墨印花技術(shù)在中國快速發(fā)展是一個(gè)必然的趨勢。
噴墨印花技術(shù)的發(fā)展也必將推動(dòng)噴墨印花設(shè)備的國產(chǎn)化。噴墨印花技術(shù)的核心是噴墨打印頭、墨水和計(jì)算機(jī)的傳輸設(shè)備，在其實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化之前，采購價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高，這直接制約著噴墨印花在國內(nèi)的發(fā)展。中國現(xiàn)有4200-4500條瓷磚窯生產(chǎn)線(不含小窯)，每條生產(chǎn)線需要1-2臺(tái)印花設(shè)備，以每年平均5%的裝機(jī)率計(jì)算，市場可發(fā)展的空間是每年200臺(tái)以上。按每臺(tái)設(shè)備平均售價(jià)350萬元(進(jìn)口設(shè)備約550萬元/臺(tái))和毛利率50%計(jì)算，其利潤是相當(dāng)可觀的，這還不包括未來生產(chǎn)線的增長和設(shè)備的更新。該利潤和商機(jī)的存在必將驅(qū)動(dòng)一些有實(shí)力的公司投入研發(fā)和生產(chǎn)。未來幾年我國瓷磚噴墨印花機(jī)的市場格局可能是三分之一完全進(jìn)口，三分之一噴頭、軟件、板卡等進(jìn)口，三分之一只有噴頭進(jìn)口，其它部件國產(chǎn)化。在這方面，上海泰威技術(shù)發(fā)展有限公司已經(jīng)走在了使瓷磚噴墨印花設(shè)備向最大程度國產(chǎn)化進(jìn)軍的前列。
目前歐洲已有超過85%的建陶生產(chǎn)線運(yùn)用了噴墨印花技術(shù)，設(shè)備數(shù)量達(dá)到了300多臺(tái)。歐洲建陶印花技術(shù)的現(xiàn)狀將是近幾年中國建陶業(yè)印花發(fā)展的方向。中國必將由現(xiàn)在的建陶生產(chǎn)大國變?yōu)槲磥淼慕ㄌ占夹g(shù)強(qiáng)國!
