中國(guó)是世界公認(rèn)的建陶生產(chǎn)大國(guó)，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(guó)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(guó)向建陶生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)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(wèn)題
中國(guó)是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)，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(guó)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(lái)，中國(guó)建陶生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度每年都超過(guò)10%，2010年中國(guó)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(guò)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(guò)程(即印刷過(guò)程)是窯前彩圖瓷磚生產(chǎn)的關(guān)鍵，其工藝方式和過(guò)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(guò)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(guò)一定的壓力使墨水透過(guò)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(guó)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(guó)興起之時(shí)，平板絲網(wǎng)印刷就開(kāi)始廣受關(guān)注，但是我國(guó)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(guó)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(jiǎn)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(guò)多個(gè)涂有不同色彩涂料的輥筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)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(shuō)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(kāi)始采用了這種技術(shù)，并在全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)申請(qǐng)了專利，在中國(guó)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(guó)眾多企業(yè)所采用，從個(gè)別到一般的普及過(guò)程算起來(lái)也不過(guò)10年的時(shí)間。
可以說(shuō)現(xiàn)代建筑陶瓷設(shè)計(jì)是從絲網(wǎng)印花的網(wǎng)印開(kāi)始的，逐步進(jìn)步到輥筒印花的輥印。但是，無(wú)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(qián)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(guó)雖然是世界公認(rèn)的建陶生產(chǎn)大國(guó)，但產(chǎn)品一直被定位在中低檔市場(chǎng)，在世界瓷磚市場(chǎng)上賣(mài)不上高價(jià)，這與采用的印刷技術(shù)不夠先進(jìn)不無(wú)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(lái)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(guó)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(guò)程的污水排放和固體廢物產(chǎn)生量分別占我國(guó)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(guó)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(guó)的陶瓷行業(yè)每百萬(wàn)美元能耗是世界平均水平的3.1倍，是日本的9倍。為此，國(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，將有超過(guò)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(jiàn)，中國(guó)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(wú)市場(chǎng)—無(wú)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(wú)制版、無(wú)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(guò)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(wú)法印刷出的效果。
噴墨印花技術(shù)的工作原理類(lèi)似于噴墨打印機(jī)，將需要的彩色圖案通過(guò)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(guò)程只需幾秒鐘，爾后再經(jīng)過(guò)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(chē)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(chē)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(guò)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(guò)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(guò)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)-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(guó)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(guó)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(kāi)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(lái)自國(guó)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(lái)5年內(nèi)我國(guó)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(shì)
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(shì)，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(lái)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(kāi)發(fā)或轉(zhuǎn)產(chǎn)的成本。成品可隨需印制，實(shí)現(xiàn)零庫(kù)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(méi)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(guó)，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(shì)，與歐洲國(guó)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(guó)，兩國(guó)瓷磚的產(chǎn)量和占全球22.5%。雖然數(shù)量不如中國(guó)多，但由于普遍采用數(shù)碼噴印技術(shù)，其售價(jià)是中國(guó)出口產(chǎn)品平均價(jià)格的3-12倍。兩國(guó)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(guó)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(shì)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(rùn)，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(guó)快速發(fā)展是一個(gè)必然的趨勢(shì)。
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(guó)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(guó)產(chǎn)化之前，采購(gòu)價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高，這直接制約著噴墨印花在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。中國(guó)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(chǎng)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(wàn)元(進(jìn)口設(shè)備約550萬(wàn)元/臺(tái))和毛利率50%計(jì)算，其利潤(rùn)是相當(dāng)可觀的，這還不包括未來(lái)生產(chǎn)線的增長(zhǎng)和設(shè)備的更新。該利潤(rùn)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(lái)幾年我國(guó)瓷磚噴墨印花機(jī)的市場(chǎng)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(guó)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(guó)產(chǎn)化進(jìn)軍的前列。
目前歐洲已有超過(guò)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(guó)建陶業(yè)印花發(fā)展的方向。中國(guó)必將由現(xiàn)在的建陶生產(chǎn)大國(guó)變?yōu)槲磥?lái)的建陶技術(shù)強(qiáng)國(guó)!
