解析陶瓷數字噴墨印花現狀和未來挑戰
2014-09-11 09:14 來源:中國陶瓷新聞網 責編:江佳
- 摘要:
- 數字噴墨技術多年來已經在許多其他行業成功地獲得應用,包括廣告噴繪、包裝和紡織品印刷。但在同一時期,包裝和紡織品印刷中噴墨所占份額只達到了2%左右,而瓷磚噴墨印花卻已達到了40%多。我們先來看看陶瓷和其他行業在應用噴墨技術上為何會有如此差別,然后再來考察陶瓷業未來面臨怎樣的挑戰。
噴墨印花的更多色彩
那么,究竟應當怎樣去改善數字陶瓷印墨的色彩?數字噴印最后所獲得的色彩,可通過二個方法得到改善。首先是在噴印過程中提高印墨的噴射量。賽爾Xaar1002GS6噴印頭的墨滴尺寸為6到42pL,能以約每分鐘25米的速度獲得360x360dpi分辨率的印墨噴射覆蓋面。如噴印頭百分之百地以最大墨滴尺寸工作、噴射濃度為1.2g/cm3的印墨,那么每種色彩的印墨噴射覆蓋量約為10g/m2。這樣的話,如果某種瓷磚需要應用5種顏色,噴印頭需要噴射覆蓋的最大印墨量就將達到50g/m2。當然,陶瓷印花并不會應用全部色彩進行百分之百地噴印覆蓋,因此噴印一個真正圖案的印墨量會小于這個數值,而且也肯定會低于傳統陶瓷網印的糊狀印墨量。這也正是賽爾在2012年推出Xaar1001GS12噴印頭的原因。這種噴印頭的墨滴大小為12到84pL,每種印墨的噴射覆蓋量可達20g/m2,大大改善了色彩效果。當然,任何時候都會存在某種平衡,墨滴尺寸越大就越容易被人眼看到,因此噴印出來的圖像就會呈顆粒狀。所以,在印制生產圖案細部要求精致、并常常會被近距離觀看的墻磚時,賽爾Xaar1001GS6(現在是Xaar1002GS6)噴印頭就更受歡迎。這一原則還可以作進一步的延伸。今年晚些時候,裝配有全新Xaar1002GS40噴印頭的印花機即將面世,墨滴尺寸可達40到160pL。它可進一步將每種色彩的噴墨量提高至40g/m2,接近了滾筒網印機的印墨量。賽爾的模擬研究預測,它將對可獲得的色域產生顯著的影響。但仍要說明的是,盡管它帶有更大的墨滴尺寸,但它并不會取代Xaar1002GS6或GS12噴印頭,而只會是作為對它們的一種補充,可在需要時提供增強的色彩效果。這種大墨滴噴印頭也有可能用于給瓷磚進行裝飾上釉,替代生產線上印花階段之后進行上釉的單程滾筒印刷機。這可以通過在現有的噴印機上增添一到二個額外的印刷桿來實現,也許一個負責噴印上光釉、另一個負責噴印亞光釉,或者作為一臺獨立的噴印機,以便讓之前噴印的色彩先行干燥。取代生產線上這個最后的滾筒機器,會為瓷磚生產領域再帶來數字技術通常所具有的益處,包括機器設置準備時間和成本的減少,可隨意頻繁改變上釉效果的能力,以及能夠實現的瓷磚創意效果范圍的加大。比如,生產更多的自然材質效果與現代設計印刷圖案加以結合的“融合性瓷磚”或“現代仿生磚”。進入2015年之后,賽爾還將進一步推出Xaar1002系列中的噴印頭新產品,它們將具備在瓷磚上噴印覆蓋高達100g/m2印墨的能力。我們正在探索的另一個領域,是顆粒大小因素會為我們帶來什么效果。上面已經提到,色料顆粒的最大尺寸,受限于噴印頭內部結構以及噴嘴的尺寸,其中6pL墨滴徑長約為25?m,12pL墨滴徑長約為35?m,40pL墨滴徑長約為55?m。那么,噴印頭的機械結構尺寸及噴嘴,與可靠地噴射色素顏料墨水的能力之間,究竟存有一種什么關系?一些通用泵技術專家建議的經驗法則是,孔徑與顆粒之比必須為20:1,才可能實現流體自由、無約束的流動。但另一些專家認為,這個比例低至2:1就可以了。同時,流體的流速,與管道尺寸和顆粒尺寸之比,也是有關系的。可見,這不是一種簡單的計算。而在我們所涉及的微流體層面,也適用同樣的法則嗎?有可能不是。賽爾將在未來幾個月內,會就這方面的問題發表進一步的技術報告
賽爾一直在與西班牙著名陶瓷產區卡斯特隆的“陶瓷技術研究所”,以及印墨生產商伙伴合作,首先是探索色料顆粒大小對色彩及成本的影響,其次是如何改善目前的印墨。一種印墨的成本取決于許多因素,包括載體介質的花費,以及添加物和配備色料的花費。這里也不是一種簡單的計算。改變載體介質會產生二方面的效果。一是會使印墨的配備更簡便或者更困難;二是會影響到所需要的添加物。我們并不能假定,降低載體介質的成本,就一定能降低印墨的最終價格。實際上,如果我們能減少印墨的配備時間,就有助于降低成本,而實現這個目標的一個方法就是減少色料的研磨時間。此外,較大的顆粒尺寸也會進一步改善印墨的色域,而這又可以通過增加印墨噴射覆蓋量來達到。
如果這一切都是如此簡單,那為什么現在還沒有做到?其實并不簡單。我們都知道,數字陶瓷印墨的色料添加量已經很大,易于沉淀。如果我們再加大顆粒尺寸,沉淀的可能性也會隨之加大。如果我們又不得不減小印墨中色料的濃度,以重新獲得穩定性,那我們又會回到最初的原點。在顆粒大小、載體液體、添加物之間尋求正確的平衡,以獲得實現穩定可靠的印墨噴射所需要的黏稠度、表面張力和墨滴速度,還有大量的工作要做。而在所有這些中間,賽爾的“真正內循環持續噴墨專利技術(TFTechnology™)”,是至關重要的。如果我們要加大色料顆粒尺寸和印墨噴射量的話,印墨在噴印頭和印墨系統中的不斷循環,就是一個決定性的因素。流速也會對液體行為產生影響!罢嬲齼妊h持續噴墨專利技術(TFTechnology™不僅能提供最高的流速,而且還能提供最大的不同流速選擇范圍,以滿足不同工藝如需要剪切稀釋等等的需要。
綜上所述,我們討論了賽爾為陶瓷業不久的將來而進行研發的藍圖。即將于今明二年推出的Xaar1002噴印頭系列中的新產品,無疑將為賽爾目前的印花機制造商合作伙伴增加新的噴印頭選擇,而且它們還可由目前所應用的賽爾電子組件和軟件來驅動。這將確保它們能夠被迅速采用,甚至能裝配到現有的印花機中去,只要上面有合適的印刷桿就行。這些Xaar1002系列新型噴印頭,以及Xaar001噴印頭,是我們在研發方面持續投入的一部分,目的是最大限度地實現我們的抱負,即在陶瓷瓷磚生產線上完全實現印花裝飾全部程序的數字化。
那么,究竟應當怎樣去改善數字陶瓷印墨的色彩?數字噴印最后所獲得的色彩,可通過二個方法得到改善。首先是在噴印過程中提高印墨的噴射量。賽爾Xaar1002GS6噴印頭的墨滴尺寸為6到42pL,能以約每分鐘25米的速度獲得360x360dpi分辨率的印墨噴射覆蓋面。如噴印頭百分之百地以最大墨滴尺寸工作、噴射濃度為1.2g/cm3的印墨,那么每種色彩的印墨噴射覆蓋量約為10g/m2。這樣的話,如果某種瓷磚需要應用5種顏色,噴印頭需要噴射覆蓋的最大印墨量就將達到50g/m2。當然,陶瓷印花并不會應用全部色彩進行百分之百地噴印覆蓋,因此噴印一個真正圖案的印墨量會小于這個數值,而且也肯定會低于傳統陶瓷網印的糊狀印墨量。這也正是賽爾在2012年推出Xaar1001GS12噴印頭的原因。這種噴印頭的墨滴大小為12到84pL,每種印墨的噴射覆蓋量可達20g/m2,大大改善了色彩效果。當然,任何時候都會存在某種平衡,墨滴尺寸越大就越容易被人眼看到,因此噴印出來的圖像就會呈顆粒狀。所以,在印制生產圖案細部要求精致、并常常會被近距離觀看的墻磚時,賽爾Xaar1001GS6(現在是Xaar1002GS6)噴印頭就更受歡迎。這一原則還可以作進一步的延伸。今年晚些時候,裝配有全新Xaar1002GS40噴印頭的印花機即將面世,墨滴尺寸可達40到160pL。它可進一步將每種色彩的噴墨量提高至40g/m2,接近了滾筒網印機的印墨量。賽爾的模擬研究預測,它將對可獲得的色域產生顯著的影響。但仍要說明的是,盡管它帶有更大的墨滴尺寸,但它并不會取代Xaar1002GS6或GS12噴印頭,而只會是作為對它們的一種補充,可在需要時提供增強的色彩效果。這種大墨滴噴印頭也有可能用于給瓷磚進行裝飾上釉,替代生產線上印花階段之后進行上釉的單程滾筒印刷機。這可以通過在現有的噴印機上增添一到二個額外的印刷桿來實現,也許一個負責噴印上光釉、另一個負責噴印亞光釉,或者作為一臺獨立的噴印機,以便讓之前噴印的色彩先行干燥。取代生產線上這個最后的滾筒機器,會為瓷磚生產領域再帶來數字技術通常所具有的益處,包括機器設置準備時間和成本的減少,可隨意頻繁改變上釉效果的能力,以及能夠實現的瓷磚創意效果范圍的加大。比如,生產更多的自然材質效果與現代設計印刷圖案加以結合的“融合性瓷磚”或“現代仿生磚”。進入2015年之后,賽爾還將進一步推出Xaar1002系列中的噴印頭新產品,它們將具備在瓷磚上噴印覆蓋高達100g/m2印墨的能力。我們正在探索的另一個領域,是顆粒大小因素會為我們帶來什么效果。上面已經提到,色料顆粒的最大尺寸,受限于噴印頭內部結構以及噴嘴的尺寸,其中6pL墨滴徑長約為25?m,12pL墨滴徑長約為35?m,40pL墨滴徑長約為55?m。那么,噴印頭的機械結構尺寸及噴嘴,與可靠地噴射色素顏料墨水的能力之間,究竟存有一種什么關系?一些通用泵技術專家建議的經驗法則是,孔徑與顆粒之比必須為20:1,才可能實現流體自由、無約束的流動。但另一些專家認為,這個比例低至2:1就可以了。同時,流體的流速,與管道尺寸和顆粒尺寸之比,也是有關系的。可見,這不是一種簡單的計算。而在我們所涉及的微流體層面,也適用同樣的法則嗎?有可能不是。賽爾將在未來幾個月內,會就這方面的問題發表進一步的技術報告
賽爾一直在與西班牙著名陶瓷產區卡斯特隆的“陶瓷技術研究所”,以及印墨生產商伙伴合作,首先是探索色料顆粒大小對色彩及成本的影響,其次是如何改善目前的印墨。一種印墨的成本取決于許多因素,包括載體介質的花費,以及添加物和配備色料的花費。這里也不是一種簡單的計算。改變載體介質會產生二方面的效果。一是會使印墨的配備更簡便或者更困難;二是會影響到所需要的添加物。我們并不能假定,降低載體介質的成本,就一定能降低印墨的最終價格。實際上,如果我們能減少印墨的配備時間,就有助于降低成本,而實現這個目標的一個方法就是減少色料的研磨時間。此外,較大的顆粒尺寸也會進一步改善印墨的色域,而這又可以通過增加印墨噴射覆蓋量來達到。
如果這一切都是如此簡單,那為什么現在還沒有做到?其實并不簡單。我們都知道,數字陶瓷印墨的色料添加量已經很大,易于沉淀。如果我們再加大顆粒尺寸,沉淀的可能性也會隨之加大。如果我們又不得不減小印墨中色料的濃度,以重新獲得穩定性,那我們又會回到最初的原點。在顆粒大小、載體液體、添加物之間尋求正確的平衡,以獲得實現穩定可靠的印墨噴射所需要的黏稠度、表面張力和墨滴速度,還有大量的工作要做。而在所有這些中間,賽爾的“真正內循環持續噴墨專利技術(TFTechnology™)”,是至關重要的。如果我們要加大色料顆粒尺寸和印墨噴射量的話,印墨在噴印頭和印墨系統中的不斷循環,就是一個決定性的因素。流速也會對液體行為產生影響!罢嬲齼妊h持續噴墨專利技術(TFTechnology™不僅能提供最高的流速,而且還能提供最大的不同流速選擇范圍,以滿足不同工藝如需要剪切稀釋等等的需要。
綜上所述,我們討論了賽爾為陶瓷業不久的將來而進行研發的藍圖。即將于今明二年推出的Xaar1002噴印頭系列中的新產品,無疑將為賽爾目前的印花機制造商合作伙伴增加新的噴印頭選擇,而且它們還可由目前所應用的賽爾電子組件和軟件來驅動。這將確保它們能夠被迅速采用,甚至能裝配到現有的印花機中去,只要上面有合適的印刷桿就行。這些Xaar1002系列新型噴印頭,以及Xaar001噴印頭,是我們在研發方面持續投入的一部分,目的是最大限度地實現我們的抱負,即在陶瓷瓷磚生產線上完全實現印花裝飾全部程序的數字化。
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