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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。
  喷墨印花的更多色彩
  
  那么,究竟应当怎样去改善数字陶瓷印墨的色彩?数字喷印最后所获得的色彩,可通过二个方法得到改善。首先是在喷印过程中提高印墨的喷射量。赛尔Xaar1002GS6喷印头的墨滴尺寸为6到42pL,能以约每分钟25米的速度获得360x360dpi分辨率的印墨喷射覆盖面。如喷印头百分之百地以最大墨滴尺寸工作、喷射浓度为1.2g/cm3的印墨,那么每种色彩的印墨喷射覆盖量约为10g/m2。这样的话,如果某种瓷砖需要应用5种颜色,喷印头需要喷射覆盖的最大印墨量就将达到50g/m2。当然,陶瓷印花并不会应用全部色彩进行百分之百地喷印覆盖,因此喷印一个真正图案的印墨量会小于这个数值,而且也肯定会低于传统陶瓷网印的糊状印墨量。这也正是赛尔在2012年推出Xaar1001GS12喷印头的原因。这种喷印头的墨滴大小为12到84pL,每种印墨的喷射覆盖量可达20g/m2,大大改善了色彩效果。当然,任何时候都会存在某种平衡,墨滴尺寸越大就越容易被人眼看到,因此喷印出来的图像就会呈颗粒状。所以,在印制生产图案细部要求精致、并常常会被近距离观看的墙砖时,赛尔Xaar1001GS6(现在是Xaar1002GS6)喷印头就更受欢迎。这一原则还可以作进一步的延伸。今年晚些时候,装配有全新Xaar1002GS40喷印头的印花机即将面世,墨滴尺寸可达40到160pL。它可进一步将每种色彩的喷墨量提高至40g/m2,接近了滚筒网印机的印墨量。赛尔的模拟研究预测,它将对可获得的色域产生显著的影响。但仍要说明的是,尽管它带有更大的墨滴尺寸,但它并不会取代Xaar1002GS6或GS12喷印头,而只会是作为对它们的一种补充,可在需要时提供增强的色彩效果。这种大墨滴喷印头也有可能用于给瓷砖进行装饰上釉,替代生产线上印花阶段之后进行上釉的单程滚筒印刷机。这可以通过在现有的喷印机上增添一到二个额外的印刷杆来实现,也许一个负责喷印上光釉、另一个负责喷印亚光釉,或者作为一台独立的喷印机,以便让之前喷印的色彩先行干燥。取代生产线上这个最后的滚筒机器,会为瓷砖生产领域再带来数字技术通常所具有的益处,包括机器设置准备时间和成本的减少,可随意频繁改变上釉效果的能力,以及能够实现的瓷砖创意效果范围的加大。比如,生产更多的自然材质效果与现代设计印刷图案加以结合的“融合性瓷砖”或“现代仿生砖”。进入2015年之后,赛尔还将进一步推出Xaar1002系列中的喷印头新产品,它们将具备在瓷砖上喷印覆盖高达100g/m2印墨的能力。我们正在探索的另一个领域,是颗粒大小因素会为我们带来什么效果。上面已经提到,色料颗粒的最大尺寸,受限于喷印头内部结构以及喷嘴的尺寸,其中6pL墨滴径长约为25?m,12pL墨滴径长约为35?m,40pL墨滴径长约为55?m。那么,喷印头的机械结构尺寸及喷嘴,与可靠地喷射色素颜料墨水的能力之间,究竟存有一种什么关系?一些通用泵技术专家建议的经验法则是,孔径与颗粒之比必须为20:1,才可能实现流体自由、无约束的流动。但另一些专家认为,这个比例低至2:1就可以了。同时,流体的流速,与管道尺寸和颗粒尺寸之比,也是有关系的。可见,这不是一种简单的计算。而在我们所涉及的微流体层面,也适用同样的法则吗?有可能不是。赛尔将在未来几个月内,会就这方面的问题发表进一步的技术报告
  
  赛尔一直在与西班牙著名陶瓷产区卡斯特隆的“陶瓷技术研究所”,以及印墨生产商伙伴合作,首先是探索色料颗粒大小对色彩及成本的影响,其次是如何改善目前的印墨。一种印墨的成本取决于许多因素,包括载体介质的花费,以及添加物和配备色料的花费。这里也不是一种简单的计算。改变载体介质会产生二方面的效果。一是会使印墨的配备更简便或者更困难;二是会影响到所需要的添加物。我们并不能假定,降低载体介质的成本,就一定能降低印墨的最终价格。实际上,如果我们能减少印墨的配备时间,就有助于降低成本,而实现这个目标的一个方法就是减少色料的研磨时间。此外,较大的颗粒尺寸也会进一步改善印墨的色域,而这又可以通过增加印墨喷射覆盖量来达到。
  
  如果这一切都是如此简单,那为什么现在还没有做到?其实并不简单。我们都知道,数字陶瓷印墨的色料添加量已经很大,易于沉淀。如果我们再加大颗粒尺寸,沉淀的可能性也会随之加大。如果我们又不得不减小印墨中色料的浓度,以重新获得稳定性,那我们又会回到最初的原点。在颗粒大小、载体液体、添加物之间寻求正确的平衡,以获得实现稳定可靠的印墨喷射所需要的黏稠度、表面张力和墨滴速度,还有大量的工作要做。而在所有这些中间,赛尔的“真正内循环持续喷墨专利技术(TFTechnology™)”,是至关重要的。如果我们要加大色料颗粒尺寸和印墨喷射量的话,印墨在喷印头和印墨系统中的不断循环,就是一个决定性的因素。流速也会对液体行为产生影响。“真正内循环持续喷墨专利技术(TFTechnology™不仅能提供最高的流速,而且还能提供最大的不同流速选择范围,以满足不同工艺如需要剪切稀释等等的需要。
  
  综上所述,我们讨论了赛尔为陶瓷业不久的将来而进行研发的蓝图。即将于今明二年推出的Xaar1002喷印头系列中的新产品,无疑将为赛尔目前的印花机制造商合作伙伴增加新的喷印头选择,而且它们还可由目前所应用的赛尔电子组件和软件来驱动。这将确保它们能够被迅速采用,甚至能装配到现有的印花机中去,只要上面有合适的印刷杆就行。这些Xaar1002系列新型喷印头,以及Xaar001喷印头,是我们在研发方面持续投入的一部分,目的是最大限度地实现我们的抱负,即在陶瓷瓷砖生产线上完全实现印花装饰全部程序的数字化。
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