浅谈陶瓷喷墨技术的应用与展望*

金小军 刘 杰 罗 旋 李 济 杨乐坪

(1 江西陶瓷工艺美术职业技术学院 江西 景德镇 333001) (2 福建南安协进建材股份有限公司 福建 南安 362341)

前言

2000年B C Douglas在Science发表文章指出喷墨打印技术是一种有重大实用价值的“直接写技术”[1]，具有多方面的技术优势。喷墨打印技术在各行各业有广泛应用。陶瓷喷墨打印技术是指将陶瓷颜料制成多色墨水，通过计算机控制喷墨打印的方式将其直接打印到陶瓷表面上，烧成后呈现不同呈色效果的装饰方法，该技术已实用化[2～4]。2000年，世界第一台工业使用的陶瓷装饰喷墨打印机问世，西班牙的Kerajet公司是世界上第一家拥有喷墨设备技术专利的企业，而美国的Ferro公司则是世界上第一家拥有喷墨墨水专利的企业。陶瓷喷墨打印是陶瓷墙地砖的装饰经历了丝网印花、辊筒印花之后的第三次革命，被越来越多的陶瓷企业看好[5]。杭州诺贝尔集团有限公司在2009年下半年采用西班牙Kerajet的陶瓷砖装饰的喷墨打印机，成为国内第一个推出喷墨打印砖的企业。近几年，我国陶瓷砖装饰采用喷墨打印技术的发展速度较快，主要得益于喷墨打印机生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大，喷墨打印机在国内和国际市场上发展形势都十分看好，我国陶瓷砖装饰采用喷墨打印迎来良好的发展机遇，喷墨印花已成为行业内的热点。世界陶瓷砖生产已进入喷墨打印时代，而作为全球陶瓷生产第一大国，中国必定成为该技术运用潜力最大的市场之一。

笔者结合与企业合作开发喷墨打印技术的经验，概述了最新陶瓷装饰技术——陶瓷喷墨打印在外墙砖方面的应用的优势、存在的问题，并对其发展进行了展望。

1 陶瓷喷墨打印的优势

喷墨打印技术之所以被广泛应用，主要在于有以下几点优势：

1.1 设计更加灵活快速

相对于传统外墙砖装饰工艺设计过程中冗繁复杂的选择设计素材、对板调色、做层次、修改设计图等而言，使用喷墨打印实现了大尺寸设计图案无重复，便于创造更多设计方案;由于模式和图案更换快速，可提高产品开发和生产效率。设计素材可以通过高清扫描仪扫描需要的石材或者是高清相机拍照，然后运用设计软件Photoshop进行调色、修改制作。充分利用计算机的丰富资源, 通过软件信号可即时改变装饰设计, 提高了新产品的开发和生产效率, 同时可依靠计算机方便地制作复杂图案, 提高装饰效果。

1.2 节约企业产品设计成本

使用传统的平板印刷和辊筒印刷技术，瓷砖的研制需要准备底片、网版、胶辊和釉料等设备和材料，而采用喷墨印刷只需在电脑上进行配色试验后即可进行产品试制，大大节约了设计成本，缩短了生产周期，这是当喷墨打印机推出后很多企业争相想拥有的另一个重要原因。

1.3 适应性强

以某公司250 mm×500 mm外墙砖为例，表1给出了采用标准传统工艺和喷墨打印技术装饰工艺参数对比。

表1 某公司标准传统装饰工艺和喷墨打印工艺的参数对比

从表1可以看出，采用喷墨打印工艺装饰时，无须化妆土层，装饰的适应性强。此外，采用标准传统工艺装饰时，必须施保护釉，保护釉的容重和克数可根据需要进行调整，没有一定的工艺参数。采用喷墨打印技术装饰工艺则不必施加保护釉，而且喷墨打印技术装饰的工艺简单，具体的装饰工艺流程如图1所示(注意：坯体喷釉后的温度一定要保持在35～40 ℃)。

图1某公司喷墨打印工艺流程

1.4 产品更加逼真细腻

使用喷墨打印最高像素可达360 dpi，这种工艺使产品更加细腻逼真，这是目前其他任何陶瓷印花设备所不具备的优势。可以直接打印出设计图案的效果，实现个性化解决方案；悬空打印降低坯体破损率，凹凸面打印出逼真的仿油画、仿树皮、仿木纹、高档石材效果。

1.5 降低了破损率

使用喷墨打印无需接触坯体就可装饰各种瓷片和浮雕，破损率可降到最低。

2 陶瓷喷墨打印存在的问题

尽管陶瓷喷墨打印技术成为行业内的热点，但其也存在一些问题，主要表现在喷墨打印设备和墨水2个方面：

2.1 设备问题

设备问题主要是喷头的制造和维护。由于喷头制造难度非常大，到目前为止，不管国外进口的或是国产的喷墨打印机，都采用进口喷头。喷头也是一台喷墨打印机主要的成本构成，占了打印机70%以上的成本。所以正确维护保养喷头十分重要。喷头的设计寿命不同，品牌不同，使用条件有所不同，一条连续的陶瓷生产线，理论上赛尔系统寿命为2～3年，北极星可达3～5年。但由于目前大部分在用的打印机都只有1～3年的使用时间，所以这还有待时间验证。一般来说，喷头损坏主要有正常损坏(喷孔磨损等)、堵塞损坏和电路板故障等。磨损由墨水引起，使用企业是没法控制的;堵塞原因如以上分析;要减少电路板故障主要是要做好环境管理，做好恒温、恒湿，减少灰尘污染。

设备成本也是该技术一个重要的问题，目前价格为300多万元的喷墨打印机也使得很多陶瓷企业望而却步。

墨水是喷墨技术中影响成本的关键，2008年刚开始引入喷墨印刷技术时，墨水售价为100万元/t，而现在价格为36万元/t。虽然价格在2年间下降了64%，但墨水的价格与普通色釉料的价格相差高达30倍，成为令众多应用喷墨技术生产的陶瓷企业烦恼的问题。据业内人士介绍，墨水的原料成本其实并不高，只是由于目前国内仍未能在技术上突破，无法自主研发生产，主要依赖进口国外墨水，而国外墨水进口运输受墨水保质期的限制，空运方式导致高昂的成本难以降低。

2.2 墨水问题

目前喷墨墨水仍存在3大问题：保质期短、红色墨水难以突破和喷出颜色偏浅。

一般国产喷墨墨水的保质期只有2～3个月，容易分层。尽管喷墨打印机喷头内部装有循环系统，但陶瓷墨水是陶瓷色料和液体墨水的混合体。

与家用的液体墨水不同，所加的色料的容重较高，因此循环系统只能减少墨水沉淀的现象。由于墨水的保质期短，目前国外的喷墨墨水都通过空运运送到中国市场，这也造成了高成本问题。

尽管现在喷墨墨水已经发展到11种颜色，但喷墨印刷技术不能喷出深红色或鲜红色，只能喷到粉红色的程度。由于包裹红的颗粒太粗，无法通过喷墨打印机的喷头，因此现在行业内还不能调配出红色墨水。

目前喷墨打印机的最大缺陷是所喷墨水的颜色偏浅，如果要研制颜色较深的瓷砖，最终要靠辊筒印刷去弥补喷墨印刷的不足。

此外成本问题仍是目前人们对该技术望而却步的主要原因

3 陶瓷喷墨打印的展望

我国陶瓷喷墨打印技术尚处于起步阶段，与国外先进国家相比还有一定差距。陶瓷喷墨打印的核心技术目前仍被外国企业所垄断。其研发重点在打印喷头和高品质的墨水上。

喷墨打印应用异型配件技术的开发，笔者认为可以通过两条思路来开发此项技术:

1)改变喷头的角度来迎合陶瓷配件的异性方位。

2)利用强力喷头。