噴墨印刷技術(shù)在我國陶瓷領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

黃惠寧 柯善軍 鐘禮豐 等

摘 要：噴墨印刷技術(shù)正在我國的瓷磚領(lǐng)域中快速發(fā)展，預(yù)測不久的將來，我國陶瓷行業(yè)將有1000臺以上的噴墨印刷設(shè)備投入使用，瓷磚的裝飾技術(shù)正在發(fā)生一場歷史性的“革命”。標(biāo)準(zhǔn)化的墨水將擁有75～160億元/年的大市場，噴墨印刷設(shè)備也將擁有30～60億元/年的市場。噴墨印刷技術(shù)正在改變傳統(tǒng)的“對版對色”的研發(fā)模式與生產(chǎn)方式，這項全新的技術(shù)將給我國陶瓷行業(yè)增加40～640億元的附加值。

關(guān)鍵詞：噴墨印刷技術(shù)與設(shè)備；陶瓷墨水；陶瓷磚；市場與前景

1 引言

自2009年我國第一臺噴墨印刷機（Kerajet K-700）在杭州諾貝爾公司用于瓷磚生產(chǎn)以來，在隨后的3～4年的時間里，我國擁有了多個國產(chǎn)噴墨機生產(chǎn)企業(yè)，陶瓷墨水的研發(fā)與生產(chǎn)更是發(fā)展迅速，噴墨技術(shù)與設(shè)備在我國陶瓷行業(yè)開始大量使用。本文簡單地介紹了噴墨機、墨水，以及它們的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景分析。

2 噴墨印刷技術(shù)概況

噴墨印刷技術(shù)(Ink-jet Printing Technology)與設(shè)備最早在廣告業(yè)上得到應(yīng)用，陶瓷磚行業(yè)應(yīng)用該技術(shù)大約是在1998年的西班牙。我國陶瓷磚行業(yè)從2009年開始使用該技術(shù)，比發(fā)達國家晚10年左右。噴墨印刷技術(shù)及相關(guān)內(nèi)容見圖1、圖2和圖3所示。

2.1噴墨打印發(fā)展歷程

噴墨印刷的發(fā)展歷程如表1所示。

2.2國內(nèi)外主要噴墨印刷機的相關(guān)情況

據(jù)初步統(tǒng)計，國外噴墨印刷設(shè)備（陶瓷磚用）生產(chǎn)地主要集中在西班牙和意大利，并且西班牙早于意大利，國外的主要陶瓷噴墨設(shè)備見圖4。目前，大約有10個企業(yè)生產(chǎn)陶瓷噴墨印刷機，國內(nèi)大約有10個企業(yè)生產(chǎn)，規(guī)模最大的是西班牙Kerajet公司，國內(nèi)最大的是希望(Hope)公司，國產(chǎn)主要生產(chǎn)陶瓷噴墨設(shè)備的企業(yè)見圖5。全球公認(rèn)品質(zhì)最好的設(shè)備是德國Durst。具體詳見表2和表3。

我國瓷磚生產(chǎn)用的噴墨印刷設(shè)備外觀與Kerajet、Cretaprint和Drust相似，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為：一種是各種噴頭集中在一個柜中；另一種是將每一色獨立一個柜。國外的設(shè)備開始以生產(chǎn)小規(guī)格產(chǎn)品為主，為了滿足中國市場需求，近幾年也研發(fā)大規(guī)格噴墨機，而我國一開始就直接進行大機器生產(chǎn)。因此，我國陶瓷磚的噴墨印刷速度也取得了巨大的進步，從20～30m/s，發(fā)展到75～90m/s，這個產(chǎn)量是驚人的！進口陶瓷噴墨機與國產(chǎn)噴墨機的比較詳情見表4。各類陶瓷噴墨打印機的主要性能見表5。我國與意大利、西班牙陶瓷噴墨印刷技術(shù)對照見表6。陶瓷噴墨打印機噴頭主要生產(chǎn)企業(yè)見表7。賽爾（XAAR）噴頭與北極星（Spectra）噴頭的比較見表8。日本精工510/80pl噴頭和508GS灰度級噴頭的比較見表9。

各種噴頭都有優(yōu)缺點，不同的機器選用不同的噴頭，不同的機器適合不同的產(chǎn)品。對于噴頭內(nèi)外循環(huán)系統(tǒng)問題，國內(nèi)爭論了兩年，目前對此問題有了更清楚的認(rèn)識。噴頭的核心技術(shù)構(gòu)成與噴頭的發(fā)展，以及最新技術(shù)分別見圖6、圖7、圖8。我國噴頭打印的市場情況見表10。

由表10可知，我國瓷磚行業(yè)噴頭市場非常巨大。

2.3國內(nèi)外陶瓷墨水的發(fā)展現(xiàn)狀

國外陶瓷墨水生產(chǎn)廠家詳情見表11。我國目前正在研發(fā)生產(chǎn)陶瓷墨水的機構(gòu)與進展見表12。陶瓷墨水主要性能、國內(nèi)外墨水性能比較以及墨水的需求量分別見表13、14和15。國外墨水的粒徑分析見圖9。陶瓷墨水的最新技術(shù)進展見圖10。

國外大約有14家公司可供生產(chǎn)用陶瓷墨水（3～6個色），已研發(fā)品種13個左右。

由表15可知，按80億m2瓷磚的年產(chǎn)量計算，其中30%使用噴墨技術(shù)，墨水用量以20g/m2計算，陶瓷墨水使用量約為4.8萬噸。如果陶瓷墨水按均價320元/kg估算，國內(nèi)陶瓷墨水市場銷售額可達150～160億元人民幣。因此，陶瓷墨水市場前景廣闊，其潛在的經(jīng)濟效益巨大。

2.4噴墨面釉、保護釉及防擴散劑

噴墨墨水對面釉的組成與燒成溫度有一定的選擇性。在我國，陶瓷釉面內(nèi)墻磚從一開始就是自主生產(chǎn)，但是部分生產(chǎn)瓷質(zhì)有釉磚的企業(yè)則開始使用國外釉料公司供應(yīng)的面釉。2011～2012年面釉（1200℃）已大部分實現(xiàn)國產(chǎn)化，國產(chǎn)化后的面釉成本大幅度地降低。

由于噴墨生產(chǎn)仿古磚用于地面，所以表面必須施一層保護釉，而內(nèi)墻磚用于墻面，所以不必施保護釉。2011～2012年國產(chǎn)化的保護釉已成熟，并進入工業(yè)化生產(chǎn)。

由于陶瓷墨水有機溶劑成分較多，所以在噴完墨水之后，噴一次“親水-親油基”溶劑，對防止圖案擴散有益，這方面國外釉料公司正在我國市場上推廣。陶瓷墨水標(biāo)準(zhǔn)化程度相對比較高，所以要求面釉、保護釉穩(wěn)定性好，這樣才能使產(chǎn)品色號相對穩(wěn)定。

2.5圖案、模具設(shè)計

我國的噴墨設(shè)備剛上市時（2009～2010年），圖案設(shè)計一般從意大利、西班牙購買，或由進口釉料公司提供。一年以后，我國自主設(shè)計的產(chǎn)品可以提供給企業(yè)使用（2011～2012年），意大利噴墨設(shè)計圖案價格高，圖案設(shè)計技術(shù)目前我國已掌握。并且許多噴墨產(chǎn)品設(shè)計與模具設(shè)計相結(jié)合，凹凸模具的應(yīng)用比較多。

隨著墨水發(fā)色力提高、純度提升，燒成以后，打印圖案，呈色越來越好。佛山現(xiàn)有多個設(shè)計和釉料公司可以提供噴墨設(shè)計圖案，多個大中企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計也可能獨立完成。圖案以石紋、玉石、木紋為主，其規(guī)格為1m×2m、1m×4m、1m×8m、1m×15m等。陶瓷噴墨印刷技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用如圖11所示。

3 噴墨技術(shù)在陶瓷磚生產(chǎn)中的應(yīng)用

陶瓷噴墨印刷技術(shù)在陶瓷磚中的應(yīng)用情況如圖12所示。

3.1陶瓷噴墨印刷技術(shù)應(yīng)用概況

從2009年第一臺Kerajet設(shè)備進入我國陶瓷企業(yè)后的3～4年間，由于這種技術(shù)與設(shè)備的優(yōu)點，所以噴墨技術(shù)的普及程度迅速提高。應(yīng)該來說噴墨技術(shù)生產(chǎn)釉面內(nèi)墻磚、全拋釉瓷質(zhì)磚、微晶石取得了很大的成功，陶瓷藝術(shù)畫也取得了快速發(fā)展，而生產(chǎn)陶瓷配件由于設(shè)備等多方面原因，沒能取得良好的效果。我國瓷磚業(yè)應(yīng)用噴墨技術(shù)與設(shè)備的現(xiàn)狀見表16。

在我國，噴墨技術(shù)與設(shè)備在內(nèi)墻磚生產(chǎn)中，經(jīng)過2年的實踐，其綜合成本比膠輥印刷還便宜，印刷效果也好，所以使用量最多，如新明珠、金牌亞洲等企業(yè)。

用4～5色噴墨機生產(chǎn)凹凸效果的外墻磚（也可用于內(nèi)墻）有明顯的優(yōu)勢，如內(nèi)蒙某廠。而且使用噴墨技術(shù)生產(chǎn)木紋磚（凹凸面）在多個企業(yè)取得了良好的業(yè)績，如廣東金意陶。

噴墨技術(shù)生產(chǎn)仿古磚已有多個企業(yè)進行了研發(fā)，但是未能生產(chǎn)出滿意的產(chǎn)品，由于仿古磚色深、用墨量大，因此成本較高，并且其質(zhì)感與絲網(wǎng)、膠輥印刷還有一定的差距，如金意陶、馬可波羅企業(yè)。

噴墨技術(shù)生產(chǎn)啞光石紋磚發(fā)展良好，結(jié)合干粒、半拋，這類產(chǎn)品具有良好的發(fā)展空間，如金意陶企業(yè)。

用5～6色噴墨機生產(chǎn)微晶石，圖案層次好、變化大、色彩鮮艷，所以使用噴墨技術(shù)生產(chǎn)微晶石將會迅速上升，如，廣東新中源陶瓷。

經(jīng)過近2～3年的生產(chǎn)實踐，筆者對噴頭、墨水品種的選擇得出如下結(jié)論，如表17所示。不同墨水組合產(chǎn)生的效果見表18。陶瓷墨水在不同產(chǎn)品上的耗用量見表19。

從表19我們可以看出，內(nèi)墻磚生產(chǎn)耗墨水相對較少一些，而仿古磚和一些深色木紋磚的墨水耗量相對高一些。

主要的陶瓷磚企業(yè)使用噴墨技術(shù)與設(shè)備的情況見表20。國內(nèi)外噴墨印刷技術(shù)的應(yīng)用比例詳情見表21。

由表21可知，相比于意大利和西班牙，中國瓷磚行業(yè)使用噴墨技術(shù)生產(chǎn)瓷磚的比例還較低，這主要的原因為：一是中國瓷磚企業(yè)多，產(chǎn)量大；二是中國起步較晚；第三說明中國仍有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

我國2011年陶瓷磚生產(chǎn)用噴墨印刷設(shè)備市場容量分析見表22。

由表22可知，仿古磚和內(nèi)墻磚生產(chǎn)線使用噴墨設(shè)備的成長空間大，如果這兩類產(chǎn)品每條線都用1臺噴墨機，則需1060臺。說明我國噴墨印刷技術(shù)與設(shè)備在陶瓷磚行業(yè)的發(fā)展空間巨大。

陶瓷噴墨打印機在我國市場銷售狀況見表23。

到目前為止，我國陶瓷企業(yè)大約已使用250～260臺噴墨打印設(shè)備，主要以國產(chǎn)設(shè)備為主，國產(chǎn)設(shè)備成熟度上升。國外設(shè)備由于種種原因，在我國市場上銷量增長有限。國內(nèi)的希望公司(Hope)由于起步較早，有明顯的市場優(yōu)勢。

3.2噴墨技術(shù)生產(chǎn)陶瓷磚優(yōu)勢

噴墨技術(shù)生產(chǎn)陶瓷磚的優(yōu)勢見表24。

由表24可知，盡管噴墨技術(shù)比傳統(tǒng)膠輥和平板絲網(wǎng)印刷具有更多的優(yōu)勢，但是在顏色的表現(xiàn)力和質(zhì)感方面，噴墨印刷仍不具備優(yōu)勢。所以噴墨技術(shù)不可能全部取代膠輥印刷和絲網(wǎng)印刷。

在我國，科技人員、企業(yè)家都已形成共識，不斷推廣噴墨印刷技術(shù)在陶瓷磚生產(chǎn)中的應(yīng)用。噴墨機生產(chǎn)數(shù)量與企業(yè)使用數(shù)量都在不斷增長，噴墨印刷所產(chǎn)生的瓷磚比例在不斷上升，受到市場與用戶的普遍歡迎。噴墨技術(shù)帶給瓷磚產(chǎn)品增加的附加值分析見表25。

由表25可知，噴墨印刷技術(shù)裝飾瓷磚產(chǎn)品的附加值增加，其原因有以下幾方面：一是圖案清晰化；二是圖案變化自然；三是色彩變化自然；四是在凹凸面（高度差3～5mm或更大）實現(xiàn)裝飾，肌理感明顯。因此，使瓷磚的美學(xué)價值上升，常給人們審美的享受。當(dāng)然如果噴墨印刷技術(shù)的色彩還原性與逼真性進一步提高，則產(chǎn)品的附加值保值程度會上升。

3.3應(yīng)用過程存在問題與分析

3.3.1設(shè)備問題

（1） 單機價格高，安裝使用復(fù)雜，使用環(huán)境要求高；

（2） 一些噴墨機較寬，使用時又是單邊，內(nèi)部噴頭不好清潔；

（3） 較寬的噴墨系統(tǒng)在使用過程中，遠(yuǎn)程壓力不足，易造成缺墨；

（4） 一些噴墨機內(nèi)存（電腦）有限，載圖較少；

（5） 一些噴墨機由于設(shè)計問題，新載圖試驗時，需較長時間，造成停產(chǎn)；

（6） 一些噴墨機由于只有單通道進出磚，當(dāng)不生產(chǎn)噴墨產(chǎn)品時，使噴墨機成為過磚平臺；

（7） 一些噴墨機沒有中文操作平臺，使用人員不方便；

（8） 一些噴墨機在生產(chǎn)精細(xì)的圖案時，用墨量大的產(chǎn)品，易產(chǎn)生“拉線”問題；

（9） 一些噴墨機噴頭清洗時間較長，影響生產(chǎn)；研究與探討

（10） 噴頭價格昂貴（2～4萬元/個），更換成本高；

（11） 噴頭使用壽命偏短，使用成本高，部分噴頭使用壽命及價格見表26。

3.3.2墨水問題

（1） 墨水在瓷片（1060～1120℃）面釉上發(fā)色較好，在仿古磚（1190～1210℃）面釉上發(fā)色減弱；

（2） 紅色墨水對面釉選擇性較大，對溫度敏感，發(fā)色不穩(wěn)定；

（3） 一些墨水在使用過程中有沉淀現(xiàn)象；

（4） 鐠黃墨水發(fā)色力不夠，影響整磚色彩效果；

（5）墨水缺少行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)使用無法檢驗和驗收；

（6） 仿古磚生產(chǎn)缺少紅色墨水，產(chǎn)品缺少傳統(tǒng)的‘Cotto磚紅色，缺少經(jīng)典感覺；

（7） 噴墨印刷生產(chǎn)仿古磚，表面質(zhì)感欠佳，沒有厚重感，必須與其他裝飾材料和技術(shù)相結(jié)合；

（8） 墨水的品種相對傳統(tǒng)膠輥、絲網(wǎng)印刷還太少，表現(xiàn)力不夠豐富，偏色；

（9） 墨水價格偏高，特別是進口墨水，訂貨、交付須較長時間，近幾年陶瓷墨水價格情況見表27。

由表27可知，總體上墨水的價格呈下降趨勢，特別是國產(chǎn)墨水的出現(xiàn)，促使進口墨水不斷調(diào)低價格。

3.3.3產(chǎn)品問題

（1） 易出現(xiàn)“滴墨”、“拉線”等表面缺陷，不明顯的可以算優(yōu)等品，嚴(yán)重的則降級；

（2） 生產(chǎn)全拋釉產(chǎn)品時，工藝控制不合理時，用墨量多的地方容易產(chǎn)生針孔、熔洞等缺陷；

（3） 生產(chǎn)仿古磚時，由于噴墨層很薄，所以必須加一道噴保護釉工藝，否則產(chǎn)品耐磨性欠佳；

（4） 全拋釉、微晶石、熔塊的組成在一定程度上會影響墨水的發(fā)色，有些增強，有些減弱；

（5） 生產(chǎn)啞光類產(chǎn)品時，如果用墨量過大，會產(chǎn)生墨水與面釉之間剝離的缺陷；

（6） 有些噴墨圖案變化過大時，我國市場接受程度不高；

（7） 有些噴墨產(chǎn)品定價過高，使市場銷量減少。

3.3.4滴墨、拉線產(chǎn)生的原因分析

目前國內(nèi)許多工廠使用噴墨打印生產(chǎn)瓷磚，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)“滴墨”和“拉線”的缺陷，分析其原因是由于噴頭堵塞引起的。

（1） 內(nèi)因

墨水污染，墨水中混有機器零件清洗時殘留雜質(zhì)；墨水沉淀，墨水懸浮性欠佳；過濾器設(shè)計選擇不合理，過濾太細(xì)，易導(dǎo)致過濾器堵塞，過粗易導(dǎo)致噴頭堵塞。

（2） 外因

圖案過于精細(xì)，用墨量大；噴墨機使用環(huán)境欠佳，粉塵超標(biāo)；停機時間過長，未及時通孔；磚坯帶入過多的水汽，附著噴頭；進入噴墨機房的空氣除塵過濾不夠；噴墨機房出現(xiàn)負(fù)壓，車間不干凈空氣進入；過濾器沒有定期更換。

在實際生產(chǎn)中很難徹底克服“滴墨”、“拉線”問題，但制定合理的分級標(biāo)準(zhǔn)是切實可行的方法。

4 結(jié)論與展望

（1） 噴墨印刷技術(shù)與設(shè)備是一種先進的技術(shù)，從2008年起至今，意大利、西班牙生產(chǎn)瓷磚用噴墨機的數(shù)量大幅度增長，在我國陶瓷行業(yè)中的使用將會不斷增長，過去為廣告業(yè)生產(chǎn)噴繪機的企業(yè)轉(zhuǎn)而為陶瓷廠研發(fā)生產(chǎn)噴墨機。國產(chǎn)噴墨設(shè)備的產(chǎn)量逐年增加，價格有下降的趨勢。

（2） 我國陶瓷磚企業(yè)對噴墨印刷設(shè)備的市場需求量很大，預(yù)測到2013年，我國瓷磚行業(yè)將有500臺噴墨印刷設(shè)備投入使用，未來將超過1000臺。如果噴墨印刷設(shè)備出廠價格為300～600萬元/臺，未來噴墨印刷機市場銷售額將過30～60億元。

（3） 我國生產(chǎn)噴墨印刷設(shè)備的水平在不斷提升，與意大利、西班牙的設(shè)備差距已明顯縮小。但是軟件技術(shù)等還需加強研發(fā)，設(shè)備穩(wěn)定性還需提升。

（4） 我國自主研發(fā)的陶瓷墨水在2011～2012年已進入工業(yè)化生產(chǎn)，其品質(zhì)與國外進口墨水相當(dāng)，色料的納米化技術(shù)與分散技術(shù)仍需改善。穩(wěn)定性還需提高，墨水的成本與價格在不斷下降，研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)在增加，對陶瓷磚企業(yè)使用噴墨印刷技術(shù)十分有益。如果按年產(chǎn)80億m2各類陶瓷磚，30%使用噴墨技術(shù)生產(chǎn)，墨水年用量將達2.4～4.8萬噸，墨水市場銷售價值將達75～160億元。國產(chǎn)墨水生產(chǎn)企業(yè)在未來2～3年將迅速增加，墨水的價格將會迅速下降。

（5） 使用噴墨印刷生產(chǎn)陶瓷磚有許多優(yōu)點，但不可能完全取代傳統(tǒng)的絲網(wǎng)、膠輥印刷，這三種印刷技術(shù)與設(shè)備會在相當(dāng)長的時間內(nèi)共存于陶瓷磚企業(yè)的生產(chǎn)過程中，但是噴墨設(shè)備與技術(shù)的使用量將超過傳統(tǒng)的絲網(wǎng)和膠輥印刷。

（6） 不是所有的陶瓷磚產(chǎn)品生產(chǎn)采用噴墨印刷技術(shù)都最好，具有一定的選擇性。當(dāng)噴墨技術(shù)與其他工藝和材料相結(jié)合時，能制造出具有美感好、色感好、質(zhì)感好的瓷磚。

（7） 瓷磚生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該積極創(chuàng)造條件使用國產(chǎn)噴墨設(shè)備與墨水，支持民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（8） 盡快建立墨水的檢驗方法與驗收標(biāo)準(zhǔn)，對陶瓷墨水行業(yè)的健康發(fā)展十分有必要，對瓷磚企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制與提升十分有益。同時，瓷磚企業(yè)必須盡快培養(yǎng)設(shè)計人才，以適應(yīng)生產(chǎn)與研發(fā)的需要，噴墨印刷設(shè)備廠還需加強對瓷磚企業(yè)的技術(shù)支持服務(wù)。

（9） 噴墨印刷設(shè)備的關(guān)鍵部件是噴頭，目前只有少數(shù)發(fā)達國家才能制造，我國目前全部采用進口方式，噴頭的使用壽命短、價格高、供貨緊，噴頭占整機成本60%～70%左右。陶瓷磚企業(yè)在3～4年以后，將大批量更換噴頭，使用成本上升，成為瓷磚企業(yè)的隱患，因此呼吁政府重視并組織國內(nèi)相關(guān)研發(fā)機構(gòu)、大學(xué)與企業(yè)合作，迅速研發(fā)生產(chǎn)有我國知識產(chǎn)權(quán)的噴頭。

（10） 噴墨印刷技術(shù)給瓷磚生產(chǎn)帶來了革命性的進步，新產(chǎn)品開發(fā)速度加快，可以實現(xiàn)為客戶單個訂單生產(chǎn)，附加值明顯提高。但是制造的速度與仿真度也快速上升，呼吁瓷磚行業(yè)減少相互之間的仿制，更多研發(fā)差異化的產(chǎn)品，否則市場也將出現(xiàn)混亂。

（11） 初步測算，噴墨印刷技術(shù)將帶給瓷磚產(chǎn)品40～640億元人民幣的附加值，使用噴墨技術(shù)生產(chǎn)瓷磚的比例在不斷增長，這充分說明噴墨印刷技術(shù)與設(shè)備、陶瓷墨水、噴墨印刷瓷磚產(chǎn)品在中國瓷磚行業(yè)發(fā)展前景是樂觀的。

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