摘要: 中國是世界公認的建陶生產大國,建陶產量占全球產量的65%,但由於印花設備和技術的落後,產品僅被定位在中低檔水平,同時高能耗、高汙染、高排放的現狀也困擾著中國建陶業的發展。噴墨印花技術具有能耗低、效率高、印刷的產品質量好等優點,該技術的引進和發展,必將為中國向建陶生產強國邁進提供強有力的技術支持。
關鍵詞: 建陶 瓷磚 絲網印花 輥筒印花 噴墨印花
Inkjet printing--The revolution of printing technology in tile industry
HUANG Feng-ge
(Shanghai Teckwin Development Co., Ltd Songjiang Shanghai 201601)
Abstract: Tile production in China is much more than 65% all over the world which is considered as the biggest one. Somehow as the production equipment and printing technology is dropped behind, the tiles which made in China are located as the middle or low levels’ products. Meanwhile the current situation such as high energy consumption, high pollution and high emission also frustrated the development of Chinese tile industry. Inkjet printing technology with its advantages in low energy consumption, high efficiency, good quality printing and etc., the introduction and development of this technology will provide the strong technical support to lead Chinese tile manufacturing from quantity to quality.
Keywords: Tile industry Tiles Screen printing Rotary printing Inkjet printing
建陶印花技術的現狀及存在的問題
中國是陶瓷生產大國,牆磚、地di磚zhuan等deng建jian陶tao產chan品pin又you是shi人ren們men生sheng活huo密mi不bu可ke分fen的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen,隨sui著zhe中zhong國guo經jing濟ji的de騰teng飛fei,尤you其qi是shi房fang地di產chan業ye的de迅xun速su發fa展zhan,人ren們men對dui建jian陶tao產chan品pin的de需xu求qiu不bu斷duan提ti升sheng。近jin十shi年nian來lai,中zhong國guo建jian陶tao生sheng產chan的de增zeng長chang速su度du每mei年nian都dou超chao過guo10%,2010年中國建陶產值已占到GDP總量的1.2%,產量占全球的65%,出口占全球產量的25%以上。
瓷磚的主要生產過程為:備料-壓製成型-幹燥-施釉及印花-燒成―拋光/打蠟。其中施釉及印花過程(即印刷過程)是窯前彩圖瓷磚生產的關鍵,其工藝方式和過程較大程度地決定了原材料消耗率、正品率、產品檔次、生產成本、能耗、汙染、排放等因素。作為陶瓷生產工藝核心的印刷技術已經曆
過絲網印花和輥筒印花 兩大技術時期。
絲網印刷屬於孔版印刷,它與平印、凸印、aoyinhechengweisidayinshuafangfa。qiyuanlishitongguoyidingdeyalishimoshuitouguokongbandekongyanzhuanyidaochengyinwushang,xingchengyuyuangaoyiyangdetuanhuowenzi。siwangyinshuashiwoguodeyidafaming,jujinyiyouliangqianduoniandelishi,zengguangfanyingyongyuzhizhang、織物、皮革、金屬、塑料等承載物的印刷,成為設計裝飾、藝術、廣告品的主要工藝之一。上世紀70年代,現代建陶工業在我國興起之時,平板絲網印刷就開始廣受關注,但是我國瓷磚施釉線上機械化、自動化的絲網印花設備卻是首先從意大利進口的,直到上世紀80年代這種平板絲網印花機才實現了國產化,美嘉、希望、偉聲等一批自動印花機企業應運而生,平板絲網印花技術也隨之得以全麵普及。
絲網印刷具有製版簡易、操作方便、shiyingxingqiangdengtedian,danshiyouyusiwangyinhuadewangyinshiyizhongpingmianzhuanyinyinshua,zaiduiaotuzhuanmiandeyinshuashangshoudaoxianzhi,nanyishixianbiaomiandeduoyuanhuahelitixiaoguo,bingqieyinshuaxiaolvyedi。
與(yu)絲(si)網(wang)印(yin)花(hua)相(xiang)比(bi),輥(gun)筒(tong)印(yin)花(hua)是(shi)一(yi)種(zhong)柔(rou)性(xing)印(yin)刷(shua),其(qi)突(tu)破(po)在(zai)於(yu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)在(zai)一(yi)定(ding)凹(ao)凸(tu)麵(mian)上(shang)的(de)印(yin)刷(shua),從(cong)而(er)使(shi)磚(zhuan)的(de)表(biao)麵(mian)層(ceng)次(ci)更(geng)加(jia)豐(feng)富(fu),對(dui)自(zi)然(ran)的(de)仿(fang)真(zhen)度(du)更(geng)高(gao)。其(qi)原(yuan)理(li)是(shi)通(tong)過(guo)多(duo)個(ge)塗(tu)有(you)不(bu)同(tong)色(se)彩(cai)塗(tu)料(liao)的(de)輥(gun)筒(tong)連(lian)續(xu)轉(zhuan)動(dong)來(lai)實(shi)現(xian)瓷(ci)磚(zhuan)表(biao)麵(mian)的(de)彩(cai)色(se)印(yin)花(hua),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)了(le)印(yin)花(hua)工(gong)藝(yi)的(de)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)。輥(gun)筒(tong)印(yin)花(hua)技(ji)術(shu)的(de)出(chu)現(xian)可(ke)以(yi)說(shuo)是(shi)瓷(ci)磚(zhuan)印(yin)花(hua)技(ji)術(shu)的(de)一(yi)大(da)進(jin)步(bu),據(ju)悉(xi)是(shi)意(yi)大(da)利(li)西(xi)法(fa)爾(er)公(gong)司(si)於(yu)上(shang)世(shi)紀(ji)中(zhong)期(qi)開(kai)始(shi)采(cai)用(yong)了(le)這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu),並(bing)在(zai)全(quan)球(qiu)多(duo)個(ge)國(guo)家(jia)和(he)地(di)區(qu)申(shen)請(qing)了(le)專(zhuan)利(li),在(zai)中(zhong)國(guo)獲(huo)得(de)專(zhuan)利(li)授(shou)權(quan)的(de)時(shi)間(jian)是(shi)1999年。如今這種輥筒印花設備已被中國眾多企業所采用,從個別到一般的普及過程算起來也不過10年的時間。
keyishuoxiandaijianzhutaocishejishicongsiwangyinhuadewangyinkaishide,zhubujinbudaoguntongyinhuadegunyin。danshi,wulunwangyinhaishigunyindoushuyuzhuanyindefanchou,cunzaihendadejuxianxing:
1.需要事先製版,必須投入時間、金錢和材料,不能隨時印製,印刷數量的多或少也都受到限製。
2.印刷時需要壓在磚坯表麵上,容易壓壞磚麵,良率低。
3.印刷色彩較為單一,質量不高。
4.印刷效率低,汙染和能耗高。
在人們對建築
陶瓷 deshuliangheyangshixuqiuxunsutishengdejintian,wangyinhegunyinyijingbunengmanzurenmendexuqiu。zhongguosuiranshishijiegongrendejiantaoshengchandaguo,danchanpinyizhibeidingweizaizhongdidangshichang,zaishijiecizhuanshichangshangmaibushanggaojia,zheyucaiyongdeyinshuajishubugouxianjinbuwuzhijieguanxi。youqishiyinshuaxiaolvdi、能耗高與追求高效、提倡節能環保的當今社會格格不入,受到了來至各方的壓力。一台四色版(C/M/Y/K)網印或輥印機加上單色印花釉的色料製備等工序耗電量在8500~12000kW, 是瓷磚生產技術強國意大利和西班牙所采用印刷機耗電量的2000-3000倍!瓷磚生產過程的汙水排放和固體廢物產生量分別占我國工業汙水排放和工業固體廢物產生量的0.8%和1.0%,這其中印刷階段的排放占有相當比重。摘不掉高能耗、高汙染和高排放“三高”帽子的瓷磚建陶業一直是我國能源困局的一員,每年用電高峰時,瓷磚廠總是被排在首輪限電用戶之列。由於能耗高、售價低,我國的陶瓷行業每百萬美元能耗是世界平均水平的3.1倍,是日本的9倍。為此,國家製訂了《建築衛生陶瓷產品單位能耗限額》、《陶瓷工業汙染物排放標準》等一些列國家標準,根據這些標準,將有超過20%的中小陶瓷企業因達不到要求而麵臨被淘汰。
由此可見,中國建陶業已經陷入“內憂外困”的境地,如不尋求技術改造和創新,將會陷入“高能耗―低附加值―無市場―無資金改造―高能耗”的惡性循環。業界也在尋求更加先進印花技術的出現。2010年初噴墨印花技術的引進堪稱陶瓷印刷技術的一大革新!
噴墨印花技術
噴墨印花技術是一種無製版、無wu接jie觸chu式shi壓ya力li的de噴pen墨mo印yin刷shua技ji術shu。它ta將jiang電dian子zi圖tu像xiang直zhi接jie成cheng像xiang在zai陶tao瓷ci介jie質zhi表biao麵mian,省sheng卻que了le傳chuan統tong陶tao瓷ci印yin製zhi的de多duo項xiang工gong藝yi過guo程cheng,從cong而er突tu破po了le傳chuan統tong印yin花hua技ji術shu的de局ju限xian,可ke以yi達da到dao前qian兩liang種zhong技ji術shu無wu法fa印yin刷shua出chu的de效xiao果guo。
噴(pen)墨(mo)印(yin)花(hua)技(ji)術(shu)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)類(lei)似(si)於(yu)噴(pen)墨(mo)打(da)印(yin)機(ji),將(jiang)需(xu)要(yao)的(de)彩(cai)色(se)圖(tu)案(an)通(tong)過(guo)電(dian)腦(nao)傳(chuan)輸(shu)處(chu)理(li)後(hou)把(ba)專(zhuan)用(yong)的(de)墨(mo)水(shui)打(da)印(yin)在(zai)瓷(ci)磚(zhuan)生(sheng)坯(pi)上(shang),整(zheng)個(ge)打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)隻(zhi)需(xu)幾(ji)秒(miao)鍾(zhong),爾(er)後(hou)再(zai)經(jing)過(guo)高(gao)溫(wen)燒(shao)製(zhi)即(ji)可(ke)成(cheng)為(wei)靚(liang)麗(li)炫(xuan)彩(cai)的(de)瓷(ci)磚(zhuan)產(chan)品(pin)。
噴墨印花機的結構主要包括機架支撐係統、導料係統、供墨係統、車頭打印係統、清洗係統、顯xian示shi控kong製zhi係xi統tong等deng。其qi中zhong最zui核he心xin的de部bu件jian是shi車che頭tou打da印yin係xi統tong中zhong的de噴pen墨mo打da印yin頭tou,此ci外wai,墨mo水shui和he計ji算suan機ji的de傳chuan輸shu設she備bei也ye有you很hen高gao的de技ji術shu含han量liang。噴pen墨mo打da印yin頭tou屬shu於yu微wei電dian子zi機ji械xie技ji術shu範fan疇chou,目mu前qian主zhu要yao用yong壓ya電dian式shi噴pen墨mo打da印yin頭tou。該gai打da印yin頭tou噴pen孔kong上shang部bu有you一yi腔qiang體ti,可ke儲chu存cun一yi定ding容rong量liang的de墨mo水shui,腔qiang體ti外wai側ce裝zhuang有you壓ya電dian陶tao瓷ci,當dang受shou到dao脈mai衝chong電dian壓ya衝chong擊ji時shi壓ya電dian陶tao瓷ci可ke變bian形xing產chan生sheng壓ya力li,從cong而er擠ji壓ya噴pen孔kong中zhong的de墨mo水shui,使shi其qi噴pen出chu,噴pen射she出chu的de墨mo水shui落luo到dao打da印yin介jie質zhi上shang形xing成cheng墨mo點dian,不bu同tong顏yan色se噴pen孔kong噴pen射she出chu的de墨mo點dian就jiu組zu成cheng了le圖tu案an。打da印yin頭tou上shang的de噴pen孔kong和he墨mo管guan相xiang連lian,通tong過guo可ke精jing確que控kong製zhi墨mo水shui容rong量liang和he墨mo路lu壓ya力li的de供gong墨mo係xi統tong可ke為wei打da印yin頭tou提ti供gong連lian續xu工gong作zuo的de墨mo水shui,此ci時shi再zai通tong過guo打da印yin控kong製zhi係xi統tong控kong製zhi噴pen孔kong上shang的de壓ya電dian陶tao瓷ci就jiu可ke獲huo得de需xu要yao打da印yin的de圖tu案an了le。
噴pen墨mo印yin花hua在zai產chan品pin設she計ji上shang完wan全quan通tong過guo高gao數shu碼ma傳chuan輸shu,能neng精jing準zhun地di再zai現xian天tian然ran石shi紋wen的de每mei一yi處chu細xi節jie,真zhen正zheng達da到dao千qian變bian萬wan化hua的de圖tu紋wen效xiao果guo。不bu僅jin可ke以yi印yin刷shua凹ao凸tu麵mian、xiemian,erqiebushouxianyujubuwenlidezhongfudieyin,shidemeiyipiandewenlidoukeyibutong,bianhuagengweifengfu,nenggoumanzubutongkehudegexinghuaxuqiu。penmoyinhuajishuchuxianhou,cizhuanshengchanjiangyou"複印"時代走向"打印"時代。
事實上,噴墨印刷技術幾年前已經在意大利、西班牙等國家的陶瓷行業被廣泛應用,但一直被限製出口到歐洲以外的國家。直到金融危機後的2009年,意大利SERTAM公司才在廣州陶瓷工業展上展出PINK係列噴墨印刷機,這標誌著國外對華噴墨技術封鎖首次破冰。杭州諾貝爾瓷磚率先引進意大利Kerajet數碼噴墨印刷係統,並於2010年初推出塞尚數碼係列產品。隨後,昆山冠軍推出與意大利System合作的Rotodigi輥筒印花和噴花印花一體的皇品數碼係列產品,上海斯米克推出采用德國-意大利合作技術INK-CID數碼噴印係統生產的釉拋磚、致臻幻彩係列產品。金牌亞洲采用意大利進口NEWTECH噴墨印花機,推出金牌阿凡達3D噴墨磚等。
現xian在zai國guo內nei約yue有you十shi幾ji台tai進jin口kou的de噴pen墨mo印yin刷shua機ji在zai不bu同tong的de工gong廠chang運yun行xing,與yu此ci同tong時shi,國guo內nei的de一yi些xie設she備bei廠chang家jia也ye在zai抓zhua緊jin進jin行xing噴pen墨mo印yin刷shua機ji的de研yan發fa。目mu前qian,上shang海hai泰tai威wei技ji術shu發fa展zhan有you限xian公gong司si已yi經jing開kai發fa出chu了le離li線xian實shi驗yan機jiTeckBlaze1500型、在線生產機TeckVersa700型和在線生產機TeckVersa1000型瓷磚噴墨印花機。在2011年5月結束的廣州陶瓷工業展上,共有12家來自國內、外陶機廠商展示瓷磚噴墨印花機,由此可想,在未來5年內我國瓷磚噴墨印花機的使用情況應當會得到快速發展!
圖1 上海泰威技術發展有限公司開發的TeckVersa 700 外觀圖
噴墨印花技術的優勢
與傳統的絲網印刷和輥筒印刷相比較,噴墨印花技術具有明顯的優勢,具體體現在以下幾個方麵:
一、產品質量
噴墨印花技術改變了傳統的接觸式壓力印刷,能用於凹凸麵、斜麵、薄瓷磚的印刷,可實現多角度、高致密性印花,完全呈現瓷磚的立體造麵效果。 噴墨印花分辨率提升到360dpi以(yi)上(shang),逼(bi)真(zhen)度(du)高(gao),在(zai)同(tong)一(yi)片(pian)瓷(ci)磚(zhuan)上(shang)可(ke)表(biao)現(xian)幾(ji)十(shi)種(zhong)顏(yan)色(se),甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)表(biao)現(xian)出(chu)顏(yan)色(se)的(de)漸(jian)變(bian),在(zai)色(se)彩(cai)和(he)質(zhi)感(gan)上(shang)都(dou)可(ke)重(zhong)現(xian)各(ge)種(zhong)自(zi)然(ran)質(zhi)地(di)。相(xiang)比(bi)傳(chuan)統(tong)絲(si)網(wang)印(yin)刷(shua)的(de)四(si)種(zhong)顏(yan)色(se)(特殊的六種),噴墨印花的色彩表現更為豐富炫麗。
二、圖案設計
由(you)於(yu)不(bu)需(xu)要(yao)傳(chuan)統(tong)印(yin)刷(shua)方(fang)式(shi)的(de)製(zhi)版(ban),圖(tu)案(an)可(ke)以(yi)是(shi)常(chang)用(yong)的(de)大(da)理(li)石(shi)紋(wen)理(li),也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)街(jie)頭(tou)隨(sui)手(shou)拍(pai)來(lai)的(de)風(feng)景(jing)照(zhao),設(she)計(ji)更(geng)為(wei)自(zi)由(you),能(neng)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)設(she)計(ji)師(shi)的(de)專(zhuan)業(ye)能(neng)力(li),為(wei)顧(gu)客(ke)量(liang)身(shen)打(da)造(zao)最(zui)適(shi)合(he)的(de)產(chan)品(pin)。
三、操作控製
噴墨印花打破了傳統印刷方式的版數限製,可以靈活地進行小批量生產,一台中性設備一個人就可完成操作。生產空間也可以更小。
四、生產效率
設計輸出―印版製作―印刷―燒成,傳統的絲網印刷至少需要三天時間,輥筒印刷至少需要兩天時間。而噴墨印花技術,從設計輸出到噴墨印花再到燒成隻需要三、四個小時,大大提高了生產效率。
五、降低能耗
噴墨印花技術由於省略了製版、取消了設計和印刷數量上的限製,從而大大降低了產品開發或轉產的成本。成品可隨需印製,實現零庫存。
噴墨印花采用噴灑技術,本身耗費的油料和顏料較少,墨水利用率高,幾乎沒有浪費。此外,效率高、能耗低、良率高、廢料和排放少也是噴墨印花技術在降低能耗方麵的主要表現。
下麵的對照表,能夠比較清楚地說明情況:
表1:噴墨印刷與傳統印刷技術的流程對比
表2:噴墨印刷與傳統印刷技術的綜合性能比較
噴墨印花技術的前景展望
在(zai)中(zhong)國(guo),建(jian)陶(tao)噴(pen)墨(mo)印(yin)花(hua)是(shi)一(yi)項(xiang)新(xin)興(xing)的(de)技(ji)術(shu),也(ye)是(shi)瓷(ci)磚(zhuan)製(zhi)造(zao)行(xing)業(ye)的(de)新(xin)趨(qu)勢(shi),與(yu)歐(ou)洲(zhou)國(guo)家(jia)相(xiang)比(bi)還(hai)處(chu)在(zai)起(qi)步(bu)的(de)階(jie)段(duan)。意(yi)大(da)利(li)和(he)西(xi)班(ban)牙(ya)是(shi)瓷(ci)磚(zhuan)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的(de)強(qiang)國(guo),兩(liang)國(guo)瓷(ci)磚(zhuan)的(de)產(chan)量(liang)和(he)占(zhan)全(quan)球(qiu)22.5%。雖然數量不如中國多,但由於普遍采用數碼噴印技術,其售價是中國出口產品平均價格的3-12倍。兩國建築衛生陶瓷企業的綜合能耗指標(≤300khce/t)、綜合電耗(≤360kWh/t),比中國企業的綜合能耗指標(≤350khce/t)、綜合電耗指標(≤400kWh/t)分別減少了14%和10%以上。噴墨印花技術的優勢表明,發展噴墨印花技術必將會降低能源和生產成本、提升售價、獲得更多的利潤,同時也必將會得到政府的支持,所以噴墨印花技術在中國快速發展是一個必然的趨勢。
噴墨印花技術的發展也必將推動噴墨印花設備的國產化。噴墨印花技術的核心是噴墨打印頭、墨水和計算機的傳輸設備,在其實現國產化之前,采購價格昂貴、維護成本高,這直接製約著噴墨印花在國內的發展。中國現有4200-4500條瓷磚窯生產線(不含小窯),每條生產線需要1-2台印花設備,以每年平均5%的裝機率計算,市場可發展的空間是每年200台以上。按每台設備平均售價350萬元(進口設備約550萬元/台)和毛利率50%jisuan,qilirunshixiangdangkeguande,zhehaibubaokuoweilaishengchanxiandezengchangheshebeidegengxin。gailirunheshangjidecunzaibijiangqudongyixieyoushilidegongsitouruyanfaheshengchan。weilaijinianwoguocizhuanpenmoyinhuajideshichanggejukenengshisanfenzhiyiwanquanjinkou,sanfenzhiyipentou、軟件、板(ban)卡(ka)等(deng)進(jin)口(kou),三(san)分(fen)之(zhi)一(yi)隻(zhi)有(you)噴(pen)頭(tou)進(jin)口(kou),其(qi)它(ta)部(bu)件(jian)國(guo)產(chan)化(hua)。在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian),上(shang)海(hai)泰(tai)威(wei)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)有(you)限(xian)公(gong)司(si)已(yi)經(jing)走(zou)在(zai)了(le)使(shi)瓷(ci)磚(zhuan)噴(pen)墨(mo)印(yin)花(hua)設(she)備(bei)向(xiang)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)國(guo)產(chan)化(hua)進(jin)軍(jun)的(de)前(qian)列(lie)。
目前歐洲已有超過85%的建陶生產線運用了噴墨印花技術,設備數量達到了300多台。歐洲建陶印花技術的現狀將是近幾年中國建陶業印花發展的方向。中國必將由現在的建陶生產大國變為未來的建陶技術強國!
作者簡介:
黃風格,1997年畢業於河南大學化學工程專業,現就職於上海泰威技術發展有限公司,主要負責瓷磚噴墨打印機的開發和生產項目
參考資料:
3> 中華人民共和國國家發展和改革委員會產業結構調整指導目錄2011年本,