陶瓷噴墨技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和趨勢(shì)探討

彭基昌

摘 要：陶瓷噴墨機(jī)進(jìn)入國(guó)內(nèi)十余年，發(fā)展迅速。目前，絕大多數(shù)瓷磚印花都使用噴墨機(jī)。本文回顧了國(guó)內(nèi)陶瓷噴墨機(jī)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，從噴頭、功能墨水、施釉設(shè)備等方面詳細(xì)介紹了陶瓷噴墨機(jī)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：噴墨;噴頭;現(xiàn)狀;趨勢(shì)

1 陶瓷噴墨機(jī)發(fā)展歷史

2000年左右，陶瓷噴墨機(jī)在歐洲首先應(yīng)用。一開始，歐洲同行就對(duì)中國(guó)進(jìn)行封鎖，不賣機(jī)器也不賣墨水。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的從業(yè)者只有在國(guó)外的展會(huì)和工廠才能見到陶瓷噴墨機(jī)。直到2008年歐債危機(jī)爆發(fā)，歐洲相關(guān)陶企的經(jīng)營(yíng)受到限制，于是從2009年開始，歐洲的機(jī)器和墨水才同步進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。也是從那時(shí)起，中國(guó)噴墨機(jī)制造業(yè)同行奮起直追，經(jīng)過幾年的努力，國(guó)內(nèi)的機(jī)器和墨水技術(shù)基本上趕上了歐洲同行，并迅速成為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主角，至今已滿十年。

回顧陶瓷噴墨機(jī)進(jìn)入中國(guó)這十年，因?yàn)閲?guó)外品牌價(jià)格高，國(guó)內(nèi)品牌起步慢未成熟，開始幾年普及很慢，甚至同行對(duì)噴墨機(jī)會(huì)不會(huì)在陶瓷行業(yè)普及還存在爭(zhēng)議。由于當(dāng)時(shí)使用成本高和技術(shù)不夠成熟，同行普遍認(rèn)為噴墨機(jī)只是絲印和輥筒印花的補(bǔ)充，只有高端產(chǎn)品才會(huì)使用噴墨機(jī)印花。但到了2012年左右，隨著國(guó)產(chǎn)技術(shù)的成熟，墨水和機(jī)器的價(jià)格大幅下降（機(jī)器的價(jià)格由平均每個(gè)噴頭10萬(wàn)元左右一直降至現(xiàn)在的不足3萬(wàn)元，墨水的價(jià)格由20多萬(wàn)到現(xiàn)在的5、6萬(wàn)），引來了市場(chǎng)需求爆發(fā)式增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)每年新增噴墨機(jī)達(dá)300臺(tái)、500臺(tái)，最多的一年超過1000臺(tái)。到2017年，我國(guó)陶瓷噴墨機(jī)的市場(chǎng)保有量達(dá)到4000多臺(tái)，占了全球約半壁江山。

現(xiàn)在，不論瓷片還是地磚、外墻磚，也不論高端、低端產(chǎn)品，絕大多數(shù)瓷磚印花都使用噴墨機(jī)了。但從2017年起，國(guó)內(nèi)陶瓷產(chǎn)能停止增長(zhǎng)，進(jìn)入下行通道，噴墨機(jī)的需求量迅速下降，國(guó)內(nèi)2018年的新機(jī)出貨量不到400臺(tái)。同時(shí)，淘汰出來的舊機(jī)也不少，國(guó)內(nèi)陶瓷噴墨機(jī)的在線保有量進(jìn)入下降通道。

2 陶瓷噴墨機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

噴墨機(jī)是用于印花的設(shè)備，目前，從滿足產(chǎn)量、質(zhì)量、花色表現(xiàn)力這三個(gè)角度來說，都是比較成熟的了。

產(chǎn)量方面：受制于噴頭的技術(shù)，之前不少噴墨機(jī)的速度為24 m/min左右。現(xiàn)在，隨著噴頭技術(shù)的進(jìn)步，使用三大主流噴頭（賽爾、星光、精工）的噴墨機(jī)都能達(dá)到 50 m/min甚至更高的速度。這能滿足大部分生產(chǎn)線的產(chǎn)量需求了。

打印穩(wěn)定性方面：由于墨水，機(jī)器結(jié)構(gòu)、軟件等的成熟，現(xiàn)在的陶瓷噴墨機(jī)打印質(zhì)量都較穩(wěn)定，之前最常出現(xiàn)的拉線、滴墨等噴墨機(jī)常見的短板問題，現(xiàn)在基本解決，在正常的生產(chǎn)環(huán)境下對(duì)生產(chǎn)影響很少。所以，現(xiàn)在的陶瓷噴墨機(jī)的產(chǎn)品差異化越來越少。當(dāng)然，由于陶瓷生產(chǎn)線的環(huán)境條件、工藝條件復(fù)雜，再加上噴墨機(jī)本身是電子產(chǎn)品，線路、管路多，在使用過程中，總有這樣那樣的問題出現(xiàn)，讓客戶不滿意，這需要供應(yīng)商用服務(wù)來解決。

花色表現(xiàn)力：噴墨技術(shù)可以在同一片瓷磚上面表現(xiàn)幾十種顏色，甚至有一個(gè)顏色的漸變，紅橙黃綠青藍(lán)紫，在同一板磚上面可以表現(xiàn)的淋漓盡致。精度方面，目前噴墨技術(shù)大多是采用360DPI高分辨率，能滿足一般產(chǎn)品的精度要求的。

從以上三個(gè)角度來看，噴墨技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)很成熟了。

3 陶瓷噴墨機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

任何一個(gè)技術(shù)革新都需要一個(gè)理由，就是市場(chǎng)需求。瓷磚花色品種的發(fā)展，是離不開市場(chǎng)的需求來驅(qū)動(dòng)的。那么，瓷磚表面裝飾還有什么追求呢，在滿足產(chǎn)量、質(zhì)量、花色表現(xiàn)力的情況下，消費(fèi)市場(chǎng)還需要哪些創(chuàng)新？

瓷磚表面裝飾主要由施釉和印花兩種主要工藝手段來實(shí)施，既然噴墨印花的表現(xiàn)力已經(jīng)很好了，如果要探討陶瓷噴墨下一步發(fā)展的方向，噴釉自然是最熱門的話題。

近年來，隨著各種功能墨水的出現(xiàn)，行內(nèi)已經(jīng)有噴釉的說法，但我認(rèn)為目前在用的跟我們想象中的噴釉是不同的。我們現(xiàn)在噴墨機(jī)用的釉，是使用現(xiàn)有的技術(shù)，用大墨量的噴頭，噴施一些功能性墨水，如下陷釉、撥開釉、啞光釉、亮光釉、白釉，精雕釉等。但是這些釉，其制作工藝、性能特性與顏色墨水是一樣的，這跟我們傳統(tǒng)的噴釉機(jī)、淋釉機(jī)用的釉完全不同 。我們目前噴墨機(jī)所用的釉是油性混合液，它的顆粒細(xì)度是在微米級(jí)別（1 μm以下），在油性高分子溶液的混合下能形成較穩(wěn)定的液體，不易沉淀，穩(wěn)定期較長(zhǎng)（一般有半年）。而我們傳統(tǒng)噴、淋用的釉是水和礦物質(zhì)混合而成的漿料，它的細(xì)度在毫米級(jí)別（0.1 mm左右），這兩個(gè)細(xì)度相差10 ～ 100倍。對(duì)于噴墨用的墨水來說，普通釉料中的顆粒很粗，易沉淀，性能不穩(wěn)定，無(wú)法用于目前的噴頭。基于噴頭技術(shù)的局限，目前我們也找不到適合噴普通釉的噴頭。同時(shí)，由于上述兩種釉的制作工藝的巨大差別（普通釉用球磨機(jī)大批量生產(chǎn)，墨水是用超細(xì)研磨機(jī)小批量生產(chǎn)）。現(xiàn)在我們噴墨用的釉的成本比噴、淋用的釉高出十倍以上，用于普通瓷磚面釉不現(xiàn)實(shí)。

關(guān)于噴釉的另一個(gè)想法，能否噴出有凹凸效果的圖案，代替模具效果。要實(shí)現(xiàn)模具效果，首先要有能噴出足夠釉量的噴頭，目前是有能噴大墨量的噴頭的，例如，我們使用賽爾2001測(cè)試，單個(gè)噴頭能噴出250 g/m2的量，跟普通施釉差不多的。但要產(chǎn)生模具效果，另一個(gè)條件就要研發(fā)出能快速固化，堆出3D效果的釉料，這用目前的油性墨水無(wú)法達(dá)到。因?yàn)橛托阅叵虏荒茏愿桑荒芸焖俟袒哑饋怼Ｒ獙?shí)現(xiàn)快干，打印出模具效果，要研發(fā)出另一種體系的墨水來，例如水性或揮發(fā)性的溶劑墨水。

以上就噴頭和墨水兩個(gè)方面的情況，說明了現(xiàn)有技術(shù)離全數(shù)碼施釉印花這個(gè)目標(biāo)還很遠(yuǎn)。這也是目前陶瓷噴墨機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀：機(jī)器處于較成熟的階段，但也處于技術(shù)突破的瓶頸期。大突破要等，下文主要介紹現(xiàn)階段陶瓷噴墨的創(chuàng)新點(diǎn)。

3.1 噴頭方面

3.1.1高清噴頭

圖案的高清程度由噴頭的噴孔密度和點(diǎn)的大小決定，噴頭的DPI（每英寸的墨點(diǎn)數(shù)量）越大，打印精度越高。陶瓷噴墨機(jī)問世接近20年，噴頭的DPI在200、300、360、400的范圍發(fā)展。目前在線的絕大部分機(jī)器都是360或400DPI的。其中賽爾、精工是360，星光是400。從打印效果來說，300到400DPI能滿足一般產(chǎn)品的精度要求的，但是，如果要達(dá)到精細(xì)度更高的效果，就要有更高DPI的噴頭。賽爾在2016年率先推出720DPI的2001系列噴頭，是目前陶瓷行內(nèi)DPI最高的。當(dāng)然，在紡織、標(biāo)簽、廣告、包裝等數(shù)碼印花領(lǐng)域，因?yàn)橛』ň纫蟾撸虼擞懈逥PI的噴頭。在精細(xì)印花領(lǐng)域，單pass打印300到400DPI是不夠的，要在600到1200DPI左右。所以，瓷磚印花是相對(duì)要求較低的，這也是工業(yè)印花首先在瓷磚普及的原因之一。市場(chǎng)對(duì)印花的要求不斷提升，就像我們的照相機(jī)、手機(jī)、電視屏一樣，線數(shù)越來越高！因此，往更高的DPI發(fā)展是噴頭技術(shù)發(fā)展的重要方向。賽爾的720DPI噴頭，開了陶瓷高清打印的先河，配合它的8級(jí)灰度技術(shù)，可以打印出比目前更精細(xì)，更有層次的效果。當(dāng)然，這也得要墨水、釉料技術(shù)、工藝的配合，否則，再好的噴頭也打印不出高質(zhì)量的效果。總之，通過使用更高DPI的噴頭，達(dá)到更精細(xì)更有層次的打印效果，是陶瓷噴墨技術(shù)發(fā)展的方向，也是瓷磚表面裝飾的發(fā)展方向。我相信，將來會(huì)有更多的大于400DPI的噴頭出現(xiàn)，在相關(guān)陶瓷工藝的配合下，瓷磚的表面裝飾效果還會(huì)不斷的提升，瓷磚的精細(xì)程度，仿真效果會(huì)越來越高。

3.1.2大墨量的噴頭

這里先簡(jiǎn)單介紹一下噴頭噴墨量的相關(guān)信息。噴頭的墨水噴出量與該噴頭每次噴出的墨點(diǎn)大小及噴出的頻率相關(guān)。考慮到精細(xì)度的要求，噴頭的基礎(chǔ)墨點(diǎn)小一點(diǎn)才合適，所以，目前的主流噴頭的基礎(chǔ)墨點(diǎn)在6到24PL左右，墨水噴出量一般在每平方米幾克到20克左右。這樣的墨量對(duì)顏色墨水來說基本上是足夠的，但是對(duì)功能性墨水，特別是噴釉就顯得太少了。因此，目前的陶瓷噴墨工藝要求噴頭既要能打印精細(xì)的圖案，又要能打印大墨量的功能釉料墨水。為了達(dá)到這樣的效果，辦法之一是釆用灰度打印技術(shù)，如賽爾噴頭最多可達(dá)8級(jí)灰度，即最大的墨點(diǎn)是基礎(chǔ)墨點(diǎn)的7倍。我們常用的Gs12，基礎(chǔ)墨點(diǎn)為12，最大墨點(diǎn)則達(dá)84PL。第二個(gè)辦法是加大基礎(chǔ)墨點(diǎn)，例如賽爾的Gs40，基礎(chǔ)墨點(diǎn)是40PL，4級(jí)灰度單點(diǎn)達(dá)100多PL。近年，為發(fā)揮噴頭優(yōu)勢(shì)，賽爾系列噴頭最新推出了墨量倍增技術(shù)，使用1003系列每平方米的噴墨量達(dá)90多克。當(dāng)使用2001時(shí)，達(dá)200多克。星光噴頭則推出了H，HF等系列，也是為了提高噴頭的墨水噴出量的。到目前為止，在陶瓷行業(yè)的幾個(gè)主流噴頭都具備了大、中、小墨量的產(chǎn)品系列，以應(yīng)對(duì)陶瓷噴墨的需求。當(dāng)然，如上所述，我們目前的噴頭只適合使用跟墨水特性相似的油性墨水，不適合用于噴普通的釉料。所以，能噴普通釉料的噴頭開發(fā)，是陶瓷噴墨裝備繼續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)核心技術(shù)。

3.1.3更長(zhǎng)的噴頭

目前在用的陶瓷噴頭，單個(gè)噴頭的打印長(zhǎng)度以為60 ～ 70 mm為主，其中賽爾是70 mm，星光64 mm。隨著陶瓷產(chǎn)品規(guī)格越來越大，每個(gè)顏色通道的噴頭越來越多，噴頭多了容易產(chǎn)生噴頭間色差，調(diào)整也麻煩一些。所以，使用更長(zhǎng)的噴頭，減少拼接數(shù)量，也是噴頭的發(fā)展方向之一。目前陶瓷在用的主流噴頭中，精工是108 mm的，是最長(zhǎng)的噴頭之一。可以預(yù)見，隨著更多噴頭企業(yè)對(duì)陶瓷噴墨類機(jī)器的關(guān)注，會(huì)有更多比70 mm長(zhǎng)的噴頭面市。當(dāng)然，開發(fā)更長(zhǎng)噴頭需要相應(yīng)噴頭技術(shù)的支撐，否則損壞時(shí)單個(gè)頭的價(jià)格也較高，設(shè)備的后期使用成本也會(huì)增加。

陶瓷噴墨機(jī)出現(xiàn)20年，進(jìn)入國(guó)內(nèi)10年，作為核心部件噴頭還未見國(guó)產(chǎn)的產(chǎn)品面市，噴頭的國(guó)產(chǎn)化距離還有多遠(yuǎn)？這10年來，因研發(fā)各種噴墨機(jī)，本人與國(guó)外的主要工業(yè)噴頭制造商一直有較深入的交流互動(dòng)，也有和國(guó)內(nèi)在研發(fā)噴頭的專家有接觸。從現(xiàn)狀看，國(guó)產(chǎn)噴頭雖然起步了，但與國(guó)外成熟品牌相比，還有很長(zhǎng)的路才能趕上，電子產(chǎn)品的更新速度極快，我們起步晚而國(guó)外已經(jīng)成熟，要多少年才能趕上目前還未能預(yù)計(jì)。

3.2 噴墨機(jī)和功能墨水、施釉設(shè)備等結(jié)合起來創(chuàng)新

3.2.1利用多種顏色墨水和功能墨水組合出新的效果

利用多種顏色墨水和功能墨水組合出新的效果是目前比較盛行的做法，5 ～ 8個(gè)顏色墨水，后加幾個(gè)功能墨水。但因?yàn)檫@只是從顏色的豐富度和功能墨水的順序疊加這方面的組合，效果變化是很有限的。同時(shí)，當(dāng)一臺(tái)機(jī)器的通道太多時(shí)，機(jī)器精度會(huì)降低。還有在定單不多，某些墨水不經(jīng)常用時(shí)，性能會(huì)發(fā)生變化，會(huì)影響噴頭狀態(tài)的維持，生產(chǎn)和設(shè)備管理比較麻煩。

3.2.2利用噴墨技術(shù)開發(fā)干粒圖案效果

利用噴墨技術(shù)開發(fā)干粒圖案效果，就是利用噴墨機(jī)噴出膠水圖案，粘住干粒，造成凸出釉面的干粒圖案效果，這是近年來比較成熟的方案。但干粒的變化有限，要輔助合理的圖案設(shè)計(jì)，才能與噴墨打印結(jié)合，渾然一體，發(fā)揮出特別的裝飾效果。

3.2.3噴墨與絲印、輥筒印花結(jié)合的效果

傳統(tǒng)的絲網(wǎng)、輥筒印花出墨量大，有其獨(dú)特的視角和觸感效果。但隨著噴墨印花的普及，這幾年絲網(wǎng)、輥筒印花設(shè)備幾乎消失殆盡。也沒有太多用戶鉆研怎樣與噴墨印花結(jié)合起來設(shè)計(jì)花色了。倒是輥筒印花因?yàn)橐子诓僮鳎鼛啄陣?guó)內(nèi)外的客戶越來越多使用，但多數(shù)用于非拋光類產(chǎn)品印表層保護(hù)釉或裝在噴墨機(jī)后全拋釉前，印一層過渡釉，減少因墨水排墨造成的施釉不平現(xiàn)象。這種用法并沒有發(fā)揮出輥筒印花釉層厚能產(chǎn)生特別的表面質(zhì)感的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然，這也要有專業(yè)的花色和工藝設(shè)計(jì)才能達(dá)到相應(yīng)的效果。這方面，簡(jiǎn)一陶瓷就有不少成功的經(jīng)驗(yàn)，他們通過把絲網(wǎng)、輥筒、噴墨機(jī)結(jié)合起來開發(fā)出一些紋理、顏色、層次很豐富的全拋磚和仿古磚產(chǎn)品。其效果讓只用簡(jiǎn)單工藝生產(chǎn)的同行無(wú)法企及！

3.2.4噴墨與噴、淋釉結(jié)合的效果

通過以上的分析，目前離真正的噴釉應(yīng)用距離還很遠(yuǎn)，而光用施釉后印花很難達(dá)到層次、顏色更豐富的效果。所以，我認(rèn)為，噴墨結(jié)合傳統(tǒng)的施釉工藝是目前可以研究的方向。我們可以研發(fā)一些特定功能、效果的釉料，在噴墨的前、中、后噴或淋施，從而創(chuàng)造出一些特別的紋理和層次效果的。只是，這方面目前很少同行去研究嘗試，也就看不到相關(guān)產(chǎn)品面市。近年，我們也在做這方面的技術(shù)研究和試驗(yàn)。歡迎有興趣的同行一起來探討，共同開發(fā)出一些引領(lǐng)潮流的產(chǎn)品。

除了以上的舉例，噴墨創(chuàng)新的方式還有很多，如噴墨花色與坯體紋理的配合，花色與模具凹凸的配合，與傳統(tǒng)的打點(diǎn)、云彩噴釉效果的配合等等。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了陶瓷噴墨技術(shù)和應(yīng)用的歷史、現(xiàn)狀和創(chuàng)新方向。因?yàn)榕c數(shù)字打印相關(guān)的噴頭，驅(qū)動(dòng)等核心部件還在不斷進(jìn)步，墨水、釉料也能繼續(xù)改進(jìn)，這些，都能為陶瓷噴墨機(jī)和應(yīng)用的創(chuàng)新提供新的條件。可以預(yù)見，陶瓷噴墨技術(shù)的進(jìn)步還未停止，瓷磚裝飾的想象還會(huì)有不斷的驚喜。