3D噴墨印刷技術應用于陶瓷花色創新性研究
——以建筑瓷磚為例

余沁怡，沈 塔

（江西陶瓷工藝美術職業技術學院，景德鎮，333000）

0 引言

陶瓷印刷技術經歷了漫長的工藝變革，從絲網印刷、輥筒印刷革新到3D噴墨印刷技術不小的技術成長。當3D噴墨印刷工藝時刻出現，便帶來瓷磚制造業跨時代變革。英國《經濟學人》雜志曾以“第三次工業革命”形容3D打印技術。而3D噴墨印刷作為3D打印技術的分支，跨界運用延伸為3D陶瓷噴墨印刷，為陶瓷磚花面設計帶來創新的春天。此項技術在陶瓷中的裝飾手法表現開始包容化，尤以近十年以來在畫面清晰細膩度、節能環保性、個性化、多彩化、多樣化發展為代表。近十年陶瓷3D噴墨印刷技術運用在建材市場最多，其中瓷磚的花面完整生產線花色更新與越發量產化為代表。受其影響隨著受國內市場需求的推動與各機構研發大量投入，3D噴墨印刷技術正在穩步發展。尤其是墨水的不斷更新與優化，加之機械配件配套發展為陶瓷花色的創新提供良好的發展基礎。筆者在此基礎上進行探索研究，將絢麗多姿的瓷磚花色變革史記錄下并梳理出框架。

1 陶瓷噴墨印刷發展現狀

1.1 陶瓷噴墨印刷發展優勢

瓷磚噴墨技術是由美國福祿公司發明，1997年出現至今已經發展了20多年，如今，瓷磚噴墨技術非常的成熟，已經解決了早期的噴墨瓷磚各種技術難題問題。燒制噴墨瓷磚的噴墨印刷是以烏雞作為釉料制作的原材料，經過高溫煅燒而成。這正是因其制作要求高而直接提升噴墨瓷磚質量，顏色更加鮮艷。如今隨著人們對高品質的瓷磚的追求不斷地提升，噴墨瓷磚已經成為瓷磚市場的主流產品之一。陶瓷噴墨打印技術自2008年進入中國，同年5月佛山市南海區希望陶瓷機械設備有限公司研發了中國第一臺陶瓷磚裝飾的噴墨花機。杭州諾貝爾集團有限公司在2009年上半年采用西班牙Kerajet的陶瓷磚噴墨印刷機，成為國內首家擁有陶瓷噴墨瓷磚銷售的公司。[1][2]3D噴墨印刷技術經歷了2011至2015的井噴式成長，到2016年開始趨于穩定更新換代，直至2021年陶瓷噴墨技術已經是不再是一項新興技術而作為常規技術發展。

陶瓷3D噴墨印刷技術能如此快速的席卷市場，也因其可通過多噴頭多角度懸空噴射，利用電腦設計花面導入系統的操作流程簡單花面豐富有立體感。更因其所需工人少、出錯率低、浪費材料少，加之代替此項技術對于操作人員要求不高、畫面豐富可換、材質可塑性強等原因快速被市場所接受喜愛。此時，不再是早期意大利、西班牙、日本等國外企業對3D噴墨印刷的機器的壟斷時代，目前已有不少國產機器能與之抗衡，雖然部分噴頭與墨水仍被國外控制，但國內廠商機構也在大力投入研發受市場需求的推動國內技術發展。墨水中國在紅色墨水的研發中已有重大進展，2016年佛山企業與景德鎮陶瓷學院共同研發出可替代國外進口紅色墨水的“高穩定包裹鎘硒紅高溫陶瓷大紅”噴墨墨水，打破國外紅色墨水技術壟斷和無紅色墨水產品發色受限的致命問題墨水的發展從未停歇。3D噴墨印刷技術由早期5通道噴墨打印，發展到現階段16通道高清噴墨打印技術，并將天然石材的肌理掃描轉而復刻于瓷磚表面，還原天然石材的質感，紋理逼真細膩、色彩自然流暢，更通透具有立體效果。3D噴墨技術普及使得各瓷磚衛浴品牌通過研發多種產品花色，以應對大眾的審美升級。同時，新的產品不斷誕生如進來大火的陶瓷巖板，英文描述是SINTERED STONE，意思是“燒結的石頭” ， 是由天然原料經過特殊工藝新型瓷質材料。在外觀設計依然延續陶瓷墨水噴墨印刷的多樣性，卻更具綠色安全性。可惜的是陶瓷巖板目前仍然以進口原材料國內外觀較重為主，沒有實現材料自由。

1.2 陶瓷3D噴墨印刷發展劣勢

1.2.1 行業發展趨勢

受疫情影響2021年上半年，中國瓷磚產量同比2020年上半年增長了14.7%；巴西、西班牙、伊朗、墨西哥均有不同程度增長。但受國外疫情未能完全控制，直接導致國內陶瓷出口受阻，同時受美國反補貼稅（cvd）和反傾銷決定影響，導致我國對美國出口量銳減。企查數據顯示，目前我國今年前4月共新注冊6532家，同比去年下降42%，也間接反映行業需求下滑趨勢。據網絡統計數據顯示，中國陶瓷磚年產值已超過34億平方米，超過全球總產量的一半以上。在預告的第37屆佛山陶博會上將全面展示連紋、工藝面、數碼釉、密縫等熱門工藝與花色，以及時下最熱巖板、大板、厚板、發熱瓷磚、生態石、無機石、大理石瓷磚等新潮產品。而受疫情影響此次原本2021年11月舉辦的第37屆佛山陶博會將延期至2022年4月18-21日舉辦，轉而部分線上展對于企業而言新品的發布銷售所受不小影響。

1.2.2 技術發展壁壘

陶瓷3D噴墨打印技術核心部分是噴頭，此項部件研發生產技術仍然被日本、英國等國外企業所把控。國內雖仍在努力研發，可惜目前缺少喜人成果。國內已經研發出新型噴墨印刷機，仍需要配合國外噴頭使用設計，否則極易出現報損率影響正常的生產。技術的更迭速度已經使中小企業，有些跟不上行業的前進步伐。陶瓷噴墨印刷是非接觸式印花技術，會出現偶發性噴色漏印、噴色不均勻現象尤其是在陶瓷大板中，帶來受熱不均勻縮釉的困擾。還有圖像打在皮帶上或磚坯露白（圖案位置偏移）、拉線滴墨（噴頭堵塞）、現陰陽色（色調不一致），因采用全自動電腦數控模式噴印，雖清晰度是輥筒印刷的3倍，且圖像清晰度高達400dpi,圖案層次分明色彩明艷透亮，但是反應速度一旦過慢產品報損率和返廠率極高且產品釉面薄不耐磨。

2 3D噴墨印刷技術應用中建筑瓷磚花色創新性

2.1 技術的進步性

在豐富的探索與學習嘗試后，誕生了滲花墨水、數碼釉、特殊墨水、下陷墨水、負離子墨水、金屬墨水、閃光墨水等陶瓷噴墨墨水，尤其是此墨水研發給最后產品的穩定產出帶來不小挑戰。但也因為廠家銷售墨水的同質性越來越趨同，似有無形推手推著公司研發不敢停歇。

因噴墨印刷釉面薄需要在施一次透明釉才能保護印花層，使得增加了陶瓷磚的生產周期與成本，市場中恰好在此時研制出新的墨水制備方法。一種陶瓷特種釉色的打磨研制配比，使用本研究提供的陶瓷噴墨打印用色釉混合型墨水生產陶瓷墻地磚產品時，噴墨印花后直接高溫燒成即可，無需噴墨印花后再施透明保護釉后再高溫燒成，墨水中的釉料成分在燒成時會熔融，并使得墨水中的發色組分均勻地分散在其中，進而使得噴墨印花層特別耐磨。更換配方后燒成更為簡單、色彩更為耐磨，同時材料中加入了鎂中和墨水的酸堿度噴頭腐蝕將減弱。[4]在3D噴墨技術的基礎上繼續研發5D噴墨技術，它采用的數碼立體科技，可以將印花高清還原，是比3D印刷技術更為清晰的印刷技術，同時還有個別企業研發出9D此狀用于墻體外立面的瓷磚噴墨印刷。技術與墨水的更新進步為花色的創新與提質奠定了基礎。

2.2 色彩的發展性

在色彩發色中，陶瓷噴墨機不同于其他常見噴墨機使用CMYK或RGB通道，打印輸入需使用ICC文件格式。ICC文件在屏幕上顯示顏色會與現實轉體上色存在灰度上的差別。這種細節上的差別在淺色設計稿圖的打印成品中反應更為明顯。為了更好地還原設計稿圖原色的打印，在軟件自動分色后需要增加人工粉色處置，憑據經驗修整色彩的匹配度。市場近來對灰色系列有著大理石質感的大板瓷磚尤為受歡迎，也正是因為灰色系陶瓷磚的配色不穩定不易控制，且批次不同瓷磚會有少許色彩差異。

圖2 博洛尼亞瓷片瓷磚噴墨

而現行業迎難而上，灰色系和深色系的不顯色與色彩不均勻現象均在經過各大陶瓷磚場的努力研究下得到突破（如圖1、2），首先噴墨打印已經進入16通道時代，顏色豐富不在缺失特定顏色墨水而出現的瓷磚釉面顏色失真，誕生出具有豐富發色的灰色石材紋飾瓷磚。

圖1 PEC色彩陶瓷噴墨調色瓷片

2.3 花色的多樣性

3D噴墨打印多年發展而來除了工藝的更新，花色的更新也是極為多樣化。由早期帶有凹凸觸感或大理石材質感的釉面瓷磚，進而轉化為大自然紋飾的復刻重現。在墨水中調配金屬材質可以復刻燒制出富有灑金質感的瓷磚；將皮革或絲綢的材質紋理進行掃描形成文件導入3D噴墨印刷機當中可通過16通道的連續工作制作出同等材質肌理厚度的瓷磚.而現在人們對多元化設計風格的喜愛技術的提升，清晰度也直接躍升為400dpi,誕生視覺以假亂真的瓷磚，同時瓷磚的環保性、耐高溫、濕氣、磨損、細菌等優良品質，使得其材質的多樣性展現越來越豐富。

企業也在克服技術壁壘，研發新品如2012年10月萊斯曼陶瓷發布的新品“圣加侖灰”750X1500mm陶瓷大板和金牌亞洲發布“陶瓷金絲絨2代”有著絲絨般釉感的灰色陶瓷大板能達到無縫拼接運用于大型空間中。也有11月發布新品冠星王陶瓷“螢光 VB157J1037（圖3）、螢光 VB157J1037、湖光 VB157J1038”，有著復古國朝配色布藝觸感打板瓷磚。在保留瓷磚的啞光質感同時，也細膩展現如棉麻布藝般的觸感。更有道格拉斯數碼釉系列產品，使用噴墨印刷工藝展現出金屬、皮革、絲綢（圖 4）、水泥、木制（圖5）、花磚等多種不同材質類別的紋理。不同的紋理能帶來不同風格與感受，或寧靜素雅，或自然質樸，或活潑靈動，賦予每一個空間不一樣的個性風格。

圖3 布紋質感瓷磚

圖4 絲綢質感瓷磚

圖5 橡木紋飾防滑瓷磚

3 結語

隨著3D噴墨印刷技術的發展以及新型材質的不斷更新，建筑瓷磚中越來越傾向的面積大的大板連紋無縫拼接瓷磚。完整一體的空間中達到墻體與地磚整體化，瓷磚還能是柜面也是桌面，將材質的固有形式感打破達到了家居色彩、環保、安全、可控的多方完美結合。在未來3D噴墨印刷工藝不僅僅是運用在研究出的新型材質如巖板上，而是更多的達到智能聯動。不僅是色彩圖案的統一，將更可能是所有材質的統一、AI智能聯動家居中的每一部分，可隨機重組或一體轉化。將整個建筑瓷磚作為魔方上的色塊，而3D噴墨印刷技術是色塊的呈現手法。筆者相信未來智能家居的發展之路，以及噴墨印刷花色變化之路將會越來越寬廣。