多色轉移印花工藝在日用陶瓷生產中的應用研究

鄭秋榮

（廣東皓明陶瓷科技有限公司，潮州 515642）

1 前言

我國雖是建筑日用陶瓷生產大國，但陶瓷裝飾材料生產技術落后。發(fā)達國家不斷調整產品結構，陶瓷生產技術水平較高，我國要縮小陶瓷制品與發(fā)達國家的差距，需要提升我國陶瓷產品的檔次?；ㄉ贩N是陶瓷產品競爭的重要方面，一些新型陶瓷裝飾材料裝飾手法吸收了很多日用陶瓷裝飾方法[1]。噴墨轉移印花是新型印花方式，通過利用網(wǎng)絡掃描儀等設備，以數(shù)字輸入方式將設計印花圖案傳輸給計算機，將墨水噴射到承印物印制出所需印花圖案。數(shù)碼噴墨印花具有節(jié)約人力資源等優(yōu)勢，日用陶瓷生產中應用多色轉移印花工藝具有廣闊前景。

2 陶瓷印花裝飾技術研究

我國傳統(tǒng)陶瓷表面裝飾效果一般采用手工繪畫或貼花等工藝，絲網(wǎng)印刷是在高溫下固化反應，使粉末懸浮在流體中平面刷在墻磚生坯上。通常，先用絲網(wǎng)印花出畫紙，經高溫燒結產生耐久裝飾。由于絲網(wǎng)磨損造成生產線停頓，進而造成損失。當前陶瓷產品生產技術取得突破性進展，使用傳統(tǒng)手法裝飾陶瓷會加大與國外技術差距，因此必須推進陶瓷表面裝飾現(xiàn)代技術發(fā)展[2]。

目前，國內陶瓷表面數(shù)字噴墨打印技術不夠成熟，國外已有商品出售但進口價格昂貴，國內對陶瓷裝飾磚移印花技術缺乏深入研究，研發(fā)多色轉移印花技術在陶瓷裝飾中應用具有重要意義。陶瓷表面裝飾墨水所用著色劑具有很好耐水火性，工藝流程簡單，研究轉移印花技術在日用陶瓷裝飾中應用具有良好發(fā)展前景。

隨著各學科間的交叉應用，數(shù)字噴墨技術改變了傳統(tǒng)印花工序中的不足，使印染技術向高性能智能化方向發(fā)展。轉移印花采用高效的染化料，應用轉移印花相比傳統(tǒng)印染工藝具有明顯優(yōu)點，轉移印花圖案花形逼真、層次清晰，可印制藝術性強的圖案。采用干法加工無廢水廢氣排出，可多色彩一次性轉移。轉移印花在我國印染行業(yè)迅速推廣，轉移印花在印染行業(yè)中應用帶動了印花工藝的變革。其轉印圖案花紋細致立體感強，傳統(tǒng)轉移印花法污染嚴重，實現(xiàn)清潔生產必須大力發(fā)展數(shù)字噴墨技術等無污染技術[3]。

3 新興多色轉移印花技術工藝

熱轉移干式印花技術不采用漿料及化學助劑置于承印物表面，熱轉移印花工藝簡單，適合個體經濟發(fā)展需求。目前，轉移印花技術應用局限于滌綸織物上，具有制版費昂貴等缺點?？椢锏臒徂D移印花依賴于染料在200℃左右的升華性，研究陶瓷產品裝飾計算機輔助轉移印花技術應用具有重要價值，通過熱攜帶轉移印花工藝可以節(jié)能節(jié)水，有利于提高產品質量[4]。

3.1 主流印花技術

當前主流印花工藝包括傳統(tǒng)熱轉移印花、數(shù)字噴墨印花技術等，傳統(tǒng)印花工藝主要包括圓網(wǎng)及滾筒印花等。荷蘭斯托克公司在德國漢諾威國際紡織機展會上展出圓網(wǎng)印花機，改變了放射式滾筒印花機形式[5]。網(wǎng)式印花機制版制網(wǎng)技術應用降低了產品成本、減少了環(huán)境污染。傳統(tǒng)印花技術不能杜絕污染，隨著環(huán)境日益嚴重受到限制。轉移印花優(yōu)點是花紋富有藝術性，是用印刷法將染料印在紙上轉移到其他載體，轉移印花法有氣相法、泳移法與油墨層剝離法等。數(shù)字噴墨印花技術是上世紀90 年代國際上開發(fā)的印花技術。數(shù)字噴墨印花技術無需制版，可以在清潔的工作環(huán)境中工作，噴墨印花技術使紡織印花生產擺脫了過去高能耗的生產。數(shù)字噴墨印花存在印花前織物纖維需經預處理等缺陷。數(shù)字噴墨印花工藝必須進行印花后處理，需要耗水，產生污染。數(shù)字噴墨熱轉移印花工藝在熱轉移印花上噴印花紋圖案，省去了傳統(tǒng)預處理[6]。近年來無版印花系統(tǒng)應用于印花生產，數(shù)字噴墨熱轉移印花解決了對數(shù)字噴墨工藝織物預處理問題，噴墨升華印花開發(fā)受墨水昂貴等問題未得到解決。圓網(wǎng)印花法是將篩網(wǎng)制成圓筒形，操作方便、勞動強度低。印制花紋濃艷介于滾筒和平網(wǎng)印花，圓網(wǎng)規(guī)格較多可滿足不同的印花，花紋精細度不如平網(wǎng)印花。

無紙熱轉移印花技術是針對熱轉移印花污染問題而開發(fā)的，無紙熱轉移印花技術可以免除傳統(tǒng)印花工藝耗水污染源頭，開發(fā)相應的水性油墨拓寬熱轉移印花工藝應用范圍。靜電印花是近年來發(fā)展的新型印花工藝，靜電印花速度較快，可直接在織物上形成花紋圖案印花，具有工藝簡單、圖像逼真及無污染的綠色生產特點[7]。數(shù)字靜電印花具有數(shù)字噴墨印花工藝技術特有的優(yōu)點，但由于采用干式顯影劑，圖案清晰度低，濕式靜電印花速率低且需要為纖維開發(fā)相應顯影劑。目前印花工藝技術向高性能復合型智能化方向發(fā)展，隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)字化印花技術可以通過很多方式捕獲傳遞圖案。

3.2 轉移印花法

隨著計算機技術的發(fā)展，噴墨印花將花紋圖案進行數(shù)字化處理，使印花技術發(fā)生革命性變化。印花方式分為直接印花、特種印花等。印花色漿是由燃料、染著所需化學品等組成，印花原糊多為高分子物質。印花后染料上染方法因染料性能不同，可以通過常壓飽和蒸汽氣壓上染纖維。

轉移印花優(yōu)點是花紋富有藝術性，轉移印花包括氣相轉移印花法、熔融法等方法。升華轉移印花在30 年代出現(xiàn)，我國在70 年代開始研究并用于生產，由于轉移印花生產工藝設備簡單，在80 年代得到迅速發(fā)展。目前轉移印花工藝分為干濕轉印，濕轉印包括溶劑與水轉印，溶劑轉印通常使用醇類溶劑。干印包括壓敏與熱轉印，壓敏轉印靠壓力使粘合劑活化起作用。熱轉印包括非熱熔膜構成轉印膜，熱熔型轉印與模壓燙印。

轉移印花有利于增加花色品種，花紋精細、層次豐富、清晰立體感強，可印制攝影繪畫風格的圖案；轉印產品可承受80℃水溫的洗滌，轉印技術簡單易學，生產管理合理、工藝簡單。熱轉移印花可擴大應用范圍，成為國際性的研究熱點。轉移印花因其工藝流程短、無需水洗，是環(huán)保型的印花方法。但由于工藝限制未得到應有的發(fā)展，轉移印花僅能使用一次，導致印花成本過高。

3.3 轉移印花色彩理論

油墨轉移印花使得圖案更為精細，印花工藝設備簡單，但使用轉移印花計算機系統(tǒng)疊色效果模擬存在缺陷。油墨色彩是吸收標準光源中的色光剩下反射色光顏色，油墨混合顏色是吸收色光反射顏色。如何實現(xiàn)計算機屏幕表現(xiàn)油墨混合后色彩變化效果是解決輔助設計疊色效果模擬問題的關鍵。實現(xiàn)計算機模擬混色效果可以減少制作浪費，降低成本，有助于提高轉移印花生產效率。

計算機模擬轉移印花油墨混色效果涉及印花工藝等方面理論知識。轉移印花過程是將圖案花紋印到轉印基質使圖案轉移，利用紙張印刷技術形態(tài)逼真，是不同于傳統(tǒng)的織物印花新技術。轉移印花類型包括熔融法、脫膜與氣相轉移法。氣相轉移法利用分散染料升華性能使分散染料轉移到織物上，染料配成色墨，用印刷法將色墨印在紙上，在高溫下使染料升華為氣相狀態(tài)轉移到滌綸織物上。轉移印花首道工序是在印花紙上印制花紋圖案，色彩呈現(xiàn)原理是紅藍綠以不同比例混合可得到各種顏色色光。三原色中任意色光相加可得出青紅黃，混合成分增加色亮度高。印刷中不同顏色油墨按比例可得到新的混合色，剩下白光中的綠光從混合油墨中反射。彩色復制系統(tǒng)按功能分為分解與合成階段，顏色合成是將多種色素以不同的方式混合，顏色分解是將原稿顏色分解為三原色。彩色圖像印刷是用紅黃青網(wǎng)點色版經套印后表現(xiàn)各種顏色。

分析印刷中專色配色原理，可以得知彩色印刷特點是用三原色油墨面積匹配目標。調配轉移印花花色油墨量復制色彩，色彩復制系統(tǒng)分為顏色分解與合成階段，顏色合成是多種色素不同方式混合再現(xiàn)原稿的色彩，印刷中分色是將原稿顏色分為三原色制成原色印版。彩色圖像印花主要是紅青黃不同網(wǎng)點色板經套印表現(xiàn)顏色。計算機色彩軟件是利用色彩學基礎理論與數(shù)值圖像處理成果，PS 是流行的計算機色彩軟件，顏色控制功能采用色彩數(shù)據(jù)庫方式進行。PS 色彩軟件對計算機上實現(xiàn)屏幕顯示顏色為油墨配方具有重要作用。

4 日用陶瓷生產中多色轉移印花工藝的應用

陶瓷裝飾是陶瓷生產的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)陶瓷裝飾法是通過印刷機印制出色料圖案載體，轉移印花是通過硅膠印頭轉移到坯體的新裝飾技術。當前原材料人工成本持續(xù)上漲，采用轉移印花技術有利于提高生產效率增強競爭力。陶瓷轉移印花技術包括印花機研制、圖案模板制作與印花料調制等部分。計算機模擬混色是為實現(xiàn)模擬顯示轉移印花工藝下油墨混色效果，給定的顏色可以通過配方準基色油墨得到。

轉移印花是陶瓷產品裝飾的新工藝手段，轉移印花基本操作步驟包括前期準備與后期工序等。印花機臺上將模板均勻上色，乳膠頭移至產品素坯上方。轉移印花的計算機混色模擬工作是印染上計算機配色的一部分，計算機配色方式包括反射光譜、色號歸檔檢索與三刺激值匹配。多色轉移印花工藝關鍵技術包括生產環(huán)境溫度控制在25℃左右，手工刻制畫面定位非常重要。碳化排蠟溫度在720-1500℃，釉燒后出現(xiàn)薄釉現(xiàn)象。將生產畫面復色分解為單色，限于目前陶瓷釉下色料色相與有機顏料差距最多分解為六種單色。印花用乳膠頭尺寸，抗壓性必須嚴格控制，無鋅可保證色料如翠綠等釉燒后發(fā)色純正。圖1 為多色轉移印花生產工藝流程。

圖1 多色轉移印花生產工藝流程

陶瓷玻璃等工藝品熱轉移印刷工程是在印制陶瓷表面涂布，在熱轉印膜上印制所需圖案，確保熱轉印紙與承印物結合，必須根據(jù)承印物屬性掌握控制轉印溫度時間。轉移印花膠頭制作原理包括防護體系、橡膠硫化體系，抽真空除氧是制作硅膠頭的關鍵步驟。轉移印花膠頭利用硫化硅橡膠在硫化劑作用下交聯(lián)成網(wǎng)狀結構制成。轉移印花膠頭受熱力作用導致分子結構變化，通常在膠頭配方中添加防護體系抑制減緩老化速度。轉移印花需要具備良好的回彈性與脫膜性，轉移印花膠頭在變形中吸墨脫墨。承印物表面為平面需要轉移印花膠頭具有良好回彈性，轉移印花膠頭出現(xiàn)微小變形會影響印刷質量。轉移印花機操作中機頭可根據(jù)膠頭不同形狀進行調節(jié)，機械手移動用氣壓控制在4kgf/cm2，使校正托板與版面處于平行位置，調節(jié)不當會出現(xiàn)畫面脫落等問題。

5 結論

印染行業(yè)是技術密集型行業(yè)，目前清潔生產概念廣泛應用于企業(yè)中，希望減少對環(huán)境的污染破壞。隨著各學科的交叉應用，數(shù)字噴墨技術在印染中得到利用，使印染技術向高性能智能化方向發(fā)展。轉移印染采用高效染化料，應用轉移印花具有明顯優(yōu)點。多色轉移印花工藝應用于日用陶瓷生產具有自動化程度高，畫面色彩豐富等優(yōu)點；8h 內單機可印制產品5000-8000 件；釉燒后產品畫面清晰。轉移印花工藝缺點是僅適用于扁平器皿與碗類制品，色料的調試等需要大量實驗。轉移印花技術應用要注意生產膠頭，保證產品質量效果。多色轉移印花工藝產品具有明顯優(yōu)勢，需要深入研究解決現(xiàn)有技術不足，使技術工藝得到廣泛推廣應用。