解析陶瓷数字喷墨印花现状和未来挑战
2014-09-11 09:14:55.0 来源:中国陶瓷新闻网 责编:江佳
- 摘要:
- 数字喷墨技术多年来已经在许多其他行业成功地获得应用,包括广告喷绘、包装和纺织品印刷。但在同一时期,包装和纺织品印刷中喷墨所占份额只达到了2%左右,而瓷砖喷墨印花却已达到了40%多。我们先来看看陶瓷和其他行业在应用喷墨技术上为何会有如此差别,然后再来考察陶瓷业未来面临怎样的挑战。
对于大多数瓷砖生产来说,这是可以接受的。我们都希望表现出自然材质,而它们的色域在总体上也是有限的——石材一般是带有些变化的灰色,木材则一般是褐色或米黄色。
传统滚筒或平版丝网印刷的印墨(糊状颜料),包含高浓度的由无机色料和融块构成的固体,并悬浮在矿物油或乙二醇中。这些印墨的颗粒尺寸,其累计粒度分布值D90所对应的粒径约为10到15?m。累计粒度分布值D90在许多工业行业中,是用来表示色料以及印墨的标准数值,它代表色料或印墨中90%的颗粒,直径小于某个数值。D90作为累计颗粒水平值,能够被现有仪器来精确测量。研制这类仪器的专家们,不建议使用D99或D100作为累计粒度分布测量值。他们认为,测量中任何微小的干扰,如气泡或热波动,都会显著影响测量数值。此外,用来计算这些数值的统计方法也缺少“鲁棒性(不受干扰性)”,因为在这种极端水平上,颗粒的实际数量按照定义来说也不大。
那么,如何将这些传统印墨,与已经开发的陶瓷瓷砖数字喷印印墨进行比较?其实在总体上,液体载体是相同的,传统及数字陶瓷喷墨印花的印墨,都是矿物油或乙二醇。液体载体的这一选择,可使陶瓷印墨的表面张力和黏稠度能够得到精心的控制,而这对于确保可靠的印刷或印墨喷印,不管是传统印墨还是数字印墨,都是很重要的。传统印墨与数字印墨的显著区别,在于印墨中所允许的颗粒大小和浓度。我们上面已经提到传统印墨是糊状的,液体载体在重量上一般约占10到15%,色料占20到40%,其他则大部分是融块,以及更小量的其他材料以用来调节表面张力和抑制结块,等等。数字印墨是液体,也带有20%以上的高色料添加量,所占重量也更大,但不带有高融块添加量。
数字印墨中的颗粒大小,取决于喷印头的内部尺寸。赛尔及其他制造商生产的按需喷墨喷印头,内部结构的尺寸只有数十微米,喷射墨滴最小只有6pL。1个6pL大小的陶瓷墨滴,直径约为25?m。由此显而易见,传统网印印墨中累计粒度分布值D90所对应的粒径10到15?m的色料颗粒,是不能用于数字喷印印墨之中的,因为它们会堵塞喷印头的内部结构和喷嘴。在实际应用中,数字印墨中所含的颗粒大小,累计粒度分布值D90所对应的粒径小于1?m。这一限制的部分原因,还在于数字陶瓷印墨易于沉淀,而它所含有的高添加量的颗粒须处于悬浮之中。事实上,赛尔Xaar1001(以及目前的Xaar1002)喷印头如此成功的一个原因,正是在于赛尔的“真正内循环持续喷墨专利技术(TFTechnology™这一专利技术确保了印墨在喷印头的狭小空间中,总是处于持续流动的状态。这里没有印墨可以停留并开始沉淀的“死点”,任何因结块形成的无用颗粒,都会被从喷嘴处冲走,并被印墨系统中的过滤装置移除。传统的喷印头不带有通过喷嘴后端的这种印墨再循环,因而印墨会在喷射腔中停留并开始沉淀,而喷射腔的唯一出口就是喷嘴。
颗粒尺寸的减小,影响了应用数字印墨能够获得的色域。在有些情况下,如果色料被研磨成如此之小的尺寸,就会失去其大部分的反光特性。此外,它们还会在窑炉中被熔化过程破坏。所有这些都是对印墨生产商的挑战,要求生产商们去寻找具有良好色彩的无毒色料。而最后的结果,就是大为降低了数字印墨的色域。
“与传统印墨相比较,数字陶瓷印花所面临的主要色彩挑战。我们可再次发现,受影响最大的仍是黄色与红色。应用金属镉可获得更好的红色,但我们在上面已经提到,这是受到限制的。带有小量的金,也会改善红色,但这又太昂贵了。
传统滚筒或平版丝网印刷的印墨(糊状颜料),包含高浓度的由无机色料和融块构成的固体,并悬浮在矿物油或乙二醇中。这些印墨的颗粒尺寸,其累计粒度分布值D90所对应的粒径约为10到15?m。累计粒度分布值D90在许多工业行业中,是用来表示色料以及印墨的标准数值,它代表色料或印墨中90%的颗粒,直径小于某个数值。D90作为累计颗粒水平值,能够被现有仪器来精确测量。研制这类仪器的专家们,不建议使用D99或D100作为累计粒度分布测量值。他们认为,测量中任何微小的干扰,如气泡或热波动,都会显著影响测量数值。此外,用来计算这些数值的统计方法也缺少“鲁棒性(不受干扰性)”,因为在这种极端水平上,颗粒的实际数量按照定义来说也不大。
那么,如何将这些传统印墨,与已经开发的陶瓷瓷砖数字喷印印墨进行比较?其实在总体上,液体载体是相同的,传统及数字陶瓷喷墨印花的印墨,都是矿物油或乙二醇。液体载体的这一选择,可使陶瓷印墨的表面张力和黏稠度能够得到精心的控制,而这对于确保可靠的印刷或印墨喷印,不管是传统印墨还是数字印墨,都是很重要的。传统印墨与数字印墨的显著区别,在于印墨中所允许的颗粒大小和浓度。我们上面已经提到传统印墨是糊状的,液体载体在重量上一般约占10到15%,色料占20到40%,其他则大部分是融块,以及更小量的其他材料以用来调节表面张力和抑制结块,等等。数字印墨是液体,也带有20%以上的高色料添加量,所占重量也更大,但不带有高融块添加量。
数字印墨中的颗粒大小,取决于喷印头的内部尺寸。赛尔及其他制造商生产的按需喷墨喷印头,内部结构的尺寸只有数十微米,喷射墨滴最小只有6pL。1个6pL大小的陶瓷墨滴,直径约为25?m。由此显而易见,传统网印印墨中累计粒度分布值D90所对应的粒径10到15?m的色料颗粒,是不能用于数字喷印印墨之中的,因为它们会堵塞喷印头的内部结构和喷嘴。在实际应用中,数字印墨中所含的颗粒大小,累计粒度分布值D90所对应的粒径小于1?m。这一限制的部分原因,还在于数字陶瓷印墨易于沉淀,而它所含有的高添加量的颗粒须处于悬浮之中。事实上,赛尔Xaar1001(以及目前的Xaar1002)喷印头如此成功的一个原因,正是在于赛尔的“真正内循环持续喷墨专利技术(TFTechnology™这一专利技术确保了印墨在喷印头的狭小空间中,总是处于持续流动的状态。这里没有印墨可以停留并开始沉淀的“死点”,任何因结块形成的无用颗粒,都会被从喷嘴处冲走,并被印墨系统中的过滤装置移除。传统的喷印头不带有通过喷嘴后端的这种印墨再循环,因而印墨会在喷射腔中停留并开始沉淀,而喷射腔的唯一出口就是喷嘴。
颗粒尺寸的减小,影响了应用数字印墨能够获得的色域。在有些情况下,如果色料被研磨成如此之小的尺寸,就会失去其大部分的反光特性。此外,它们还会在窑炉中被熔化过程破坏。所有这些都是对印墨生产商的挑战,要求生产商们去寻找具有良好色彩的无毒色料。而最后的结果,就是大为降低了数字印墨的色域。
“与传统印墨相比较,数字陶瓷印花所面临的主要色彩挑战。我们可再次发现,受影响最大的仍是黄色与红色。应用金属镉可获得更好的红色,但我们在上面已经提到,这是受到限制的。带有小量的金,也会改善红色,但这又太昂贵了。
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