陶瓷裝飾用噴墨打印技術(shù)是將著色劑制成多色墨水，通過噴墨打印的方式將其直接打印到陶瓷表面上，燒成后呈色的裝飾方法。噴墨打印技術(shù)與現(xiàn)有的陶瓷裝飾手段相比，具有突破性的優(yōu)勢(shì)、良好的應(yīng)用前景和巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。筆者在查閱相關(guān)英文資料的基礎(chǔ)上，通過剖析當(dāng)前陶瓷墨水國(guó)產(chǎn)化的暫時(shí)困境，來探討陶瓷墨水國(guó)產(chǎn)化的出路，以促進(jìn)陶瓷噴墨技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展。
陶瓷墨水國(guó)產(chǎn)化的困境
1、墨水性能的提升
陶瓷墨水國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵在于墨水的性能，包括：穩(wěn)定性、發(fā)色情況、成本、墨水與噴頭的兼容性、墨水與坯的潤(rùn)濕情況等等。陶瓷墨水在歐洲已經(jīng)使用了五年左右，很多企業(yè)都已經(jīng)掌握了陶瓷墨水的制備技術(shù)，但是不同墨水公司間的技術(shù)水平還是存在差別。一些國(guó)外墨水還是容易出現(xiàn)拉線的問題;燒成后色彩偏淡的問題;墨水在陶瓷磚上的潤(rùn)濕性不好或者過度擴(kuò)散的問題。同外國(guó)陶瓷墨水企業(yè)經(jīng)過十余年的發(fā)展歷程相比，國(guó)產(chǎn)陶瓷墨水的發(fā)展非常迅速，博今科技、道氏制釉、明朝科技等國(guó)內(nèi)陶瓷墨水領(lǐng)軍企業(yè)已經(jīng)能推出商品化的陶瓷墨水。據(jù)報(bào)道博今科技去年就推出了商用化的陶瓷墨水，道氏制釉表示已經(jīng)研發(fā)出陶瓷墨水，明朝科技稱其研發(fā)的墨水已經(jīng)在新明珠、蒙娜麗莎等陶瓷企業(yè)獲得應(yīng)用。
2、整體解決方案的深入
目前全球工業(yè)品的銷售逐漸進(jìn)入了整體解決方案時(shí)代，墨水公司不但需要有能力制備發(fā)穩(wěn)定性、發(fā)色效果好的陶瓷墨水，而且需要根據(jù)墨水在噴頭中的打印情況來調(diào)整噴頭的波形方程，解決陶瓷噴墨打印機(jī)使用過程中的問題，通過調(diào)整坯釉料的配方、窯爐的溫度制度、氣氛等手段提升最終產(chǎn)品的發(fā)色效果。
3、推廣模式的創(chuàng)新
目前，國(guó)產(chǎn)墨水在推廣已經(jīng)取得一定的成績(jī)，還需要進(jìn)一步化解陶瓷生產(chǎn)企業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)墨水的誤解。對(duì)于墨水企業(yè)，則需要在提升墨水性能的同時(shí)，采取一些更強(qiáng)有力的推廣模式。
陶瓷墨水國(guó)產(chǎn)化的出路
1、墨水的性能
①墨水的拉線問題
墨水的拉線問題是由很多方面的原因所造成的，可能是墨水的原因，也可能是噴墨打印設(shè)備、噴頭及人員操作等方面的原因。墨水的關(guān)鍵是穩(wěn)定性，可通過選擇結(jié)晶度高、中衛(wèi)粒徑小、粒度分布窄的色料，選擇合適的分散系統(tǒng)與合適的分散劑，選擇耐磨損的砂磨機(jī)和砂磨介質(zhì)等方法來實(shí)現(xiàn)。
�、诎l(fā)色效果的問題
燒成后裝飾圖案的色彩明顯偏淡，主要的影響因素有：色料的種類、結(jié)晶度、在墨水中的固含量;坯、釉的成分;溫度制度等等。墨水中色料的選擇非常重要，外國(guó)藍(lán)色墨水通常是選用鈷鐵尖晶石色料。制備色料所用的氧化鈷和氧化鋁的摩爾比接近于1:2.5，其中過量的氧化鋁使反應(yīng)更加充分，也提高了氧化鈷的利用效率。為了提高色料的結(jié)晶度，可能會(huì)添加一定量的氟化鋰作為礦化劑。鈷鐵尖晶石的結(jié)晶度直接影響墨水最終的發(fā)色效果、粒度分布以及分散的效果。墨水中色料的結(jié)晶度越高，可實(shí)現(xiàn)的色彩范圍越廣。為了提高最終產(chǎn)品的裝飾效果，希望墨水中鈷含量能盡可能地高，而不是通過堆積墨水來實(shí)現(xiàn)。然而對(duì)于噴頭企業(yè)來說，為了提高噴頭的使用壽命，不希墨水中的鈷含量太高�！�
在其他因素相同的情況下，坯、釉的成份不同，噴墨打印出來的效果可能差別很大。美國(guó)專利US6402823B1要求在噴墨打印未燒成的陶瓷素坯(涂覆了透明釉)之前，需要將4.0wt%氧化鈦(按標(biāo)準(zhǔn)釉料組合物的重量計(jì))添加到標(biāo)準(zhǔn)的釉料組合物中。歐洲專利EP2008/067836中所述的陶瓷坯體需經(jīng)二氧化硅和二氧化鈦添加劑的處理。筆者認(rèn)為陶瓷坯體添加劑的作用可能是：使得著色金屬離子能進(jìn)入氧化鈦(或氧化鋯等物質(zhì))的晶格，有助于發(fā)色;或者是由于墨水發(fā)色較淺，有必要在噴墨打印前添加白色的氧化鈦，利用氧化鈦(或氧化鋯等物質(zhì))的乳濁作用，遮蓋坯體的底色。釉料組成中含有很多種金屬氧化物。氧化鋰、氧化硼、氧化鋅、氧化鎂和氧化銻會(huì)影響墨水的發(fā)色，應(yīng)該避免和減少使用。氧化鉀對(duì)墨水發(fā)色的不利影響超過氧化鈉。氧化鈣和氧化鋇不會(huì)太多地影響墨水發(fā)色，所以可被用來替代氧化鋰和氧化硼等物質(zhì)。氧化錫會(huì)促進(jìn)紅色的發(fā)色，卻會(huì)使得物質(zhì)泛紅色。氧化鈦能促進(jìn)紅色和黃色的發(fā)色，但是會(huì)使物質(zhì)泛黃色，還會(huì)減弱黑色的發(fā)色。
溫度制度對(duì)墨水的發(fā)色也是至關(guān)重要的。品紅色可通過金納米著色劑的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)熱處理溫度不超過1100℃時(shí)，金納米著色劑在基體中較為穩(wěn)定，表現(xiàn)為明亮的品紅色;熱處理溫度在1100℃以上時(shí)，金納米色劑的尺寸會(huì)快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致明度值L*下降，甚至出現(xiàn)顏色參數(shù)向黃色的細(xì)微轉(zhuǎn)變。黑色墨水的發(fā)色可以通過CoFe2O4實(shí)現(xiàn)。在燒成過程中，黑色墨水中的Co–O和Fe–O會(huì)形成CoFe2O4和FeCo2O4。八面體和四面體狀態(tài)Co2+的共存，結(jié)合Fe3+的多重協(xié)調(diào)效應(yīng)，確保了可見光被充分吸收。隨著溫度的升高，CoFe2O4尖晶石的結(jié)構(gòu)依然非常穩(wěn)定，但是晶體尺寸會(huì)有所增大，使黑色向灰色發(fā)生細(xì)微轉(zhuǎn)變。
③墨滴與坯體結(jié)合的問題
實(shí)際生產(chǎn)中存在墨滴在坯體上潤(rùn)濕性不好以及墨滴在坯體上過度擴(kuò)散的問題。潤(rùn)濕性不好可以通過添加適當(dāng)?shù)?a >分散劑，使得陶瓷墨水中非極性的有物能夠與機(jī)極性的陶瓷坯體形成潤(rùn)濕。至于墨水在坯上過度擴(kuò)散，可能是由于墨水的表面張力過小，可以通過選擇合適的分散劑、降低分散劑添加量、提高色料的含量等方法，來提高墨水的表面張力。
2、整體解決方案
�、倮�問題
拉線的情況主要有三種，每一種產(chǎn)生的原因都有所不同，可以根據(jù)拉線的顏色、寬度、存在狀況來判斷其原因。第一種是寬度為0.1mm左右白色線條，原因有：個(gè)別噴孔內(nèi)堵塞(白線一直存在)、墨水中有氣泡(小白線間斷地出現(xiàn))、個(gè)別噴孔斜噴(白線旁邊的線條因?yàn)槟B加顏色較深);第二種是寬度為2～3mm的白色線條，主要是墨水在射出噴頭的瞬間與坯體發(fā)出的水蒸氣、粉塵結(jié)合，導(dǎo)致噴頭外部附著污染物;第三種是寬度為1～2mm深色或淺色線條，主要是由于兩個(gè)噴頭交接位的重疊，這種問題可通過噴頭的自動(dòng)對(duì)位技術(shù)來應(yīng)對(duì)。
減少拉線的對(duì)策有三條：第一，文章轉(zhuǎn)載于華夏陶瓷網(wǎng)提升墨水的穩(wěn)定性(選擇結(jié)晶度高的色料、中位粒徑小且粒度分布窄的色料、合適的分散系統(tǒng)及分散劑、耐磨損的砂磨機(jī)和研磨介質(zhì))，減少色料對(duì)噴頭的堵塞。第二，優(yōu)化噴墨打印機(jī)的設(shè)計(jì)，對(duì)有墨水循環(huán)設(shè)計(jì)的噴頭，要合理設(shè)計(jì)供墨系統(tǒng)，特別是墨水過濾及排氣系統(tǒng)，以避免墨水沉淀及循環(huán)過程產(chǎn)生氣泡導(dǎo)致堵塞;增加廢墨回收系統(tǒng)、防塵、防水汽系統(tǒng)，以降低噴頭外堵的可能。第三，對(duì)噴墨打印設(shè)備定期維護(hù)，如：若噴頭無墨水循環(huán)設(shè)計(jì)，在不生產(chǎn)時(shí)要間斷噴墨，減少墨水沉淀引起的堵塞;利用自動(dòng)清洗系統(tǒng)，定時(shí)清洗噴頭;如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別噴孔斜噴，需要及時(shí)調(diào)整。
②圖案清晰度不高、發(fā)色效果不理想的問題
實(shí)際生產(chǎn)中容易出現(xiàn)馬賽克、發(fā)色不理想的問題，可能涉及墨水、圖像處理、噴墨打印機(jī)的管理、坯釉料的配方、窯爐等各方面原因�！ �
首先，圖稿的像素不足、層次設(shè)計(jì)地不合理，會(huì)導(dǎo)致馬賽克的出現(xiàn);圖像色彩與墨水的發(fā)色范圍不一致，會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品的色彩和設(shè)計(jì)圖稿差距較大。對(duì)于石材、木材等天然材料的圖稿設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的流程為：選擇合適實(shí)物素材→數(shù)碼采集(掃描或照相，像素盡量高，優(yōu)選掃描)→圖像處理(結(jié)合現(xiàn)有墨水的發(fā)色特點(diǎn)進(jìn)行二次設(shè)計(jì)、修整)→拼接及組合設(shè)計(jì)→輸入噴墨打印機(jī)試驗(yàn)→試燒→圖像對(duì)比及處理→正式生產(chǎn)。可以通過銳化處理和雜點(diǎn)處理解決馬賽克的問題。
原圖案文件在50-100dpi之間，光柵化處理(RIP)后圖像變大6-10倍，可達(dá)到300-1000dpi的效果。最佳視覺距離為圖案對(duì)角線的1-5倍，近距離(5米以內(nèi))小于5平方米的畫面，效果要求最好，需要不低于600dpi;中距離(5至10米以內(nèi))約5至20平方米的畫面，效果要求低，不高于300dpi;原距離(5米以外)大于20平方米的畫面，效果要求低，不高于150dpi。影響圖像前處理的因素有：效果好的原稿使輸出效果也大幅提高;RIP的輸出精度越高，也使效果提高;色彩校正可使色彩過渡均勻、柔化;盡量選擇有ICC的RIP，使原圖在不同條件下盡可能一致。圖像的前處理包括：灰度表現(xiàn)、漸變色表現(xiàn)、各基色圖案表現(xiàn)、相容性表現(xiàn)、不同顏色陶瓷墨水的打印順序。
其次，噴頭的精度(dpi值)如果不能滿足設(shè)計(jì)圖稿的要求，會(huì)影響產(chǎn)品的清晰度;噴頭孔徑過大或過小(對(duì)應(yīng)墨滴的大小)，會(huì)影響最終產(chǎn)品的顏色深淺。在此要澄清一個(gè)誤區(qū)，陶瓷噴墨打印的dpi值分為兩個(gè)方向，磚移動(dòng)方向以及垂直于磚的移動(dòng)方向。磚移動(dòng)方向的dpi值與噴頭的點(diǎn)火頻率和磚移動(dòng)的速度有關(guān)，這個(gè)值是可以調(diào)整的;垂直于磚移動(dòng)方向的dpi值與噴頭縱向方向的dpi值以及噴頭的安裝情況有關(guān)，這個(gè)值一般是固定的�；叶瓤衫斫鉃轭伾纳顪\，主要與噴頭對(duì)墨點(diǎn)體積(皮升)的控制有關(guān)。噴頭的孔徑過大，則墨點(diǎn)較大，不能表現(xiàn)出淺色圖案的效果;噴頭的孔徑過小，則墨點(diǎn)較小，不能表達(dá)出深色圖案的效果。
再次，墨水對(duì)產(chǎn)品最終裝飾效果的影響也非常重要。墨水中色料的純度越高，可實(shí)現(xiàn)的色彩范圍越廣，關(guān)鍵在于色料制備過程中原料的選擇、混料、燒成工藝、礦化劑的選擇及添加量等因素有關(guān)。墨水中固含量越高，可表現(xiàn)的層次越豐富，這也會(huì)引起墨水表面張力、粘度、穩(wěn)定性的變化，需要綜合考慮。墨水的表面張力越小，流動(dòng)性越好，噴射越流暢，但是表面張力太低會(huì)引起墨滴的飛濺與擴(kuò)散，降低圖案的清晰度和層次感;表面張力過大，容易出現(xiàn)墨滴拖尾的現(xiàn)象。墨水的粘度太小，則墨水內(nèi)摩擦力小，液滴呈彎月形而產(chǎn)生阻尼振蕩，影響噴射速度;粘度過大，墨水流動(dòng)性差，且不易形成小液滴。墨水中的氣泡會(huì)引起間斷性的拉線，在噴墨打印機(jī)中增加墨水排氣系統(tǒng)解決此問題。
最后，坯釉料的配方、窯爐的燒成制度對(duì)最終產(chǎn)品裝飾效果的影響也很大，前面已經(jīng)有所介紹，在此不做贅述。
3、推廣模式
筆者認(rèn)為今后三年是發(fā)展國(guó)產(chǎn)墨水的最佳時(shí)機(jī)，雖然墨水價(jià)格可能持續(xù)走低，但是需求量增長(zhǎng)迅猛，國(guó)內(nèi)外墨水在中國(guó)市場(chǎng)的供應(yīng)格局尚未成形。眾所周知，精工等日本企業(yè)通過購(gòu)買、吸收、消化和提升英國(guó)賽爾噴頭的專利技術(shù)，迅速占領(lǐng)了噴繪噴頭行業(yè)及陶瓷噴墨噴頭行業(yè)的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)可以通過與外國(guó)企業(yè)合作(掌握陶瓷墨水技術(shù)的外國(guó)企業(yè)很多，只有幾家在中國(guó)市場(chǎng)取得了成功)，或者購(gòu)買和消化外國(guó)陶瓷墨水技術(shù)的模式，縮短陶瓷墨水的研發(fā)和調(diào)試周期，迅速占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)。
目前已經(jīng)有多家國(guó)內(nèi)企業(yè)同外國(guó)墨水企業(yè)合作研制墨水，效果不是很理想。原因在于國(guó)內(nèi)企業(yè)在市場(chǎng)不明朗的情況下，不會(huì)花太大的成本來購(gòu)買不確定的技術(shù)，可能通過合作的方式;外國(guó)墨水企業(yè)在沒有獲得預(yù)期收益情況下，或者在所合作的國(guó)內(nèi)企業(yè)不能夠保證其將來墨水的銷售額及未來豐厚利潤(rùn)的情況下，不會(huì)輕易將整套的技術(shù)轉(zhuǎn)讓給國(guó)內(nèi)企業(yè)。筆者認(rèn)為國(guó)內(nèi)墨水企業(yè)可能嘗試和大型陶瓷生產(chǎn)企業(yè)合作成立合資墨水公司，以局部市場(chǎng)換取關(guān)鍵技術(shù)。通過三位一體的合作，能夠在短時(shí)間內(nèi)大幅度拉動(dòng)國(guó)內(nèi)墨水企業(yè)的銷售額、降低陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的成本，也給外國(guó)墨水企業(yè)賺取了一定的局部利益。其中，這種模式還是需要評(píng)估一些風(fēng)險(xiǎn)，例如：所合作的外國(guó)墨水企業(yè)的技術(shù)是否成熟、同那些知名頂級(jí)墨水相比是否有優(yōu)勢(shì)?外國(guó)墨水企業(yè)是否會(huì)將核心的墨水制備技術(shù)交給國(guó)內(nèi)企業(yè)?陶瓷生產(chǎn)企業(yè)是否會(huì)同意與國(guó)內(nèi)色釉料公司合作?合作過程中，是否會(huì)出現(xiàn)合作中斷、人事變動(dòng)、陶瓷墨水的價(jià)格戰(zhàn)等突發(fā)情況?
與此同時(shí)，陶瓷噴墨打印技術(shù)很可能帶來相互模仿的問題，產(chǎn)品的差異化、服務(wù)的提升和技術(shù)壁壘將是一個(gè)需要關(guān)注的問題。首先，可能很多人知道意大利的Colorobbia公司生產(chǎn)陶瓷噴墨打印墨水，卻不知道Colorobbia已經(jīng)推出了具有高效殺菌、去污、自潔功能的商品化納米TiO2，甚至有能力推出功能化的陶瓷墨水�？梢酝ㄟ^研究國(guó)外墨水企業(yè)的最新英文專利、分析國(guó)外陶瓷展會(huì)最新動(dòng)態(tài)等手段，來分析陶瓷墨水在未來幾年的發(fā)展趨勢(shì)。其次，陶瓷墨水同質(zhì)化的時(shí)代一旦到來，陶瓷噴墨的整體解決方案將顯得無比重要。最后，外國(guó)墨水企業(yè)還沒有制備出大紅色的陶瓷墨水，如果國(guó)內(nèi)企業(yè)能解決這一技術(shù)難題，將迎來巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。
