陶瓷噴墨打印技術的困境與出路
2012-04-17 10:13 來源：陶瓷報 責編：江佳
- 摘要：
- 現(xiàn)在筆者剖析了當前陶瓷噴墨打印技術暫時的困境，來探討陶瓷噴墨打印技術的出路，以促進陶瓷噴墨技術在中國的發(fā)展。 陶瓷裝飾用噴墨打印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。
【CPP114】訊：目前各大陶瓷生產(chǎn)企業(yè)紛紛推出別具特色的陶瓷噴墨打印產(chǎn)品，尤其是凹凸面的高清晰噴墨打印陶瓷磚，令人耳目一新。毫無疑問，噴墨打印技術的春天已經(jīng)到來!現(xiàn)在筆者剖析了當前陶瓷噴墨打印技術暫時的困境，來探討陶瓷噴墨打印技術的出路，以促進陶瓷噴墨技術在中國的發(fā)展。 陶瓷裝飾用噴墨打印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。噴墨打印技術與現(xiàn)有的陶瓷裝飾手段相比，具有突破性的優(yōu)勢：可達到360dpi、直接打印出設計圖案的效果實現(xiàn)個性化解決方案、懸空打印降低坯體破損率、凹凸面打印出逼真的仿油畫、仿樹皮、仿木紋、高檔石材效果。具有良好的應用前景，和巨大的潛在商業(yè)機會。
目前各大陶瓷生產(chǎn)企業(yè)紛紛推出別具特色的陶瓷噴墨打印產(chǎn)品，尤其是凹凸面的高清晰噴墨打印陶瓷磚，令人耳目一新。毫無疑問，噴墨打印技術的春天已經(jīng)到來!雖然陶瓷噴墨打印技術在我國只有幾年的發(fā)展歷史，還存在著一些技術性的問題拉線、燒成后發(fā)色不穩(wěn)定、明亮的紅色墨水不能制備、成本的問題噴頭、墨水的核心技術在外國企業(yè)手中，導致噴頭、墨水偏高、新商業(yè)模式的問題新產(chǎn)品管理制度還需要突破、陶瓷噴墨打印設計和研發(fā)體系尚未成熟、針對大批采購的個性化供應鏈體系尚未成形等。隨著博今科技、道氏制釉、明朝科技、金鷹色料等國產(chǎn)墨水企業(yè)對于陶瓷墨水品質(zhì)的不斷提升，隨著泰威、美嘉、精陶等噴墨打印機企業(yè)已經(jīng)掌握了除噴頭外的機械自動化系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，噴墨打印技術將在中國這一全球最大市場獲得更大范圍的應用。
筆者在查閱相關英文專利、文獻、官方網(wǎng)站、宣傳廣告、會議資料的基礎上，通過分析噴墨打印技術發(fā)展狀況，剖析當前陶瓷噴墨打印技術暫時的困境，來探討陶瓷噴墨打印技術的出路，以促進陶瓷噴墨技術在中國的發(fā)展。
陶瓷噴墨打印技術的發(fā)展現(xiàn)狀
1、陶瓷墨水的發(fā)展現(xiàn)狀
目前陶瓷墨水的商品化制備技術主要是分散法，包括著金屬配合物型分散和無機陶瓷色料型分散。意大利的Colorobbia公司生產(chǎn)了名為ParNaSos的四色陶瓷墨水青色、黃色、品紅色、黑色，并宣稱此種墨水是通過直接制備液態(tài)懸浮物而得到，而不需要經(jīng)過傳統(tǒng)的粉體分散過程，不存在凝聚的現(xiàn)象。這種陶瓷墨水的粒度分布在50～80nm的范圍之內(nèi)，表面沒有大的棱角，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和流變性，不會磨損和堵塞噴頭。陶瓷墨水所采用的溶劑為二甘醇沸點為245℃，不存在溶劑揮發(fā)的問題，對人類和環(huán)境較為安全。意大利的METCO S.R.L.公司在其歐洲專利“在陶瓷材料上進行數(shù)字印刷所使用的油墨，使用所述油墨在陶瓷材料上進行數(shù)字印刷的方法，以及通過所述的印刷方法制備的陶瓷制品Inks for digi-tal printing on ceramic materi-als , a process for digital print-ing on ceramic materials using said inks ,and material obtained by means of said printing pro-cess EP2008/067836”中介紹了一種涉及在陶瓷材料上進行數(shù)字印刷所使用的含有著色金屬的油墨組合的實例。將混有二氧化硅和二氧化鈦的添加劑加入到陶瓷坯料中，通過壓擠成型得到試驗坯體，然后通過HP 440噴墨打印機頭使用該發(fā)明的水溶液油墨組裝式試驗坯體，在1215℃的最大溫度下經(jīng)過50分鐘煅燒得到試驗樣品。測定陶瓷制品上的L*a*b*值。染色組合物A，其中含有檸檬酸鈷Co為1.7wt%和檸檬酸鋅Zn為3.0 wt %以及作為溶劑的水，煅燒后為青色L*=70.4, a*= -1.5, b*=2.9;染色組合物B，其中含有乙二胺四乙酸鐵鐵為7. 3 wt%以及水為溶劑，煅燒后為紅褐色L*=66.8, a*=9.4,b*=16.7;染色組合物C，其中含有乙酸鉻IIICr為1.64 wt%，酒石酸銻Sb為1. 64 wt%，二氨二羥基二[乳酸2-01,02]鈦2-Ti為4.2 wt%以及作為溶劑的水，煅燒后為黃色L*=78.5, a*=1.2, b*=26.0;染色組合物D，其中含有檸檬酸鐵銨Fe為7.0 wt%、乙二胺四乙酸鈷Co為3.8 wt%，以及溶劑的水，煅燒后為灰色L*=54.1, a*= -1.2, b*=0.3。
西班牙的陶麗西集團在2002至2003年間曾試圖制備可用于間歇式和連續(xù)式系統(tǒng)的可溶性陶瓷墨水，但是失敗了。2004年陶麗西用分散無機陶瓷色料法，才研發(fā)出INCID系列陶瓷墨水，可以得到天然產(chǎn)品的顏色方案，如石頭、大理石、木頭等。目前陶麗西供應青色、鈷藍色、品紅色、紅棕色、粉紅色、黃色、檸檬黃色、黑色、白色墨水，并且在公司網(wǎng)站上宣稱自己是唯一的白色陶瓷墨水供應商。Torrecid S.A.公司在其歐洲專利“工業(yè)裝飾用墨水Industrial decoration ink EP1840178A1”中，提出了一個四色墨水的實例。不同墨水的固相組成如表1所示，其中所有的陶瓷色料由Al-Farben公司提供，其他的材料很容易在市場上得到。四種墨水的液相成分是一樣的，液相成分約占總重量的60wt%，其中：鏈狀的脂肪族烴相當于非極性組分、脂肪酸混合物相當于極性組分、聚碳酸酯相當于穩(wěn)定劑、聚酯酸相當于分散劑。
目前各大陶瓷生產(chǎn)企業(yè)紛紛推出別具特色的陶瓷噴墨打印產(chǎn)品，尤其是凹凸面的高清晰噴墨打印陶瓷磚，令人耳目一新。毫無疑問，噴墨打印技術的春天已經(jīng)到來!雖然陶瓷噴墨打印技術在我國只有幾年的發(fā)展歷史，還存在著一些技術性的問題拉線、燒成后發(fā)色不穩(wěn)定、明亮的紅色墨水不能制備、成本的問題噴頭、墨水的核心技術在外國企業(yè)手中，導致噴頭、墨水偏高、新商業(yè)模式的問題新產(chǎn)品管理制度還需要突破、陶瓷噴墨打印設計和研發(fā)體系尚未成熟、針對大批采購的個性化供應鏈體系尚未成形等。隨著博今科技、道氏制釉、明朝科技、金鷹色料等國產(chǎn)墨水企業(yè)對于陶瓷墨水品質(zhì)的不斷提升，隨著泰威、美嘉、精陶等噴墨打印機企業(yè)已經(jīng)掌握了除噴頭外的機械自動化系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，噴墨打印技術將在中國這一全球最大市場獲得更大范圍的應用。
筆者在查閱相關英文專利、文獻、官方網(wǎng)站、宣傳廣告、會議資料的基礎上，通過分析噴墨打印技術發(fā)展狀況，剖析當前陶瓷噴墨打印技術暫時的困境，來探討陶瓷噴墨打印技術的出路，以促進陶瓷噴墨技術在中國的發(fā)展。
陶瓷噴墨打印技術的發(fā)展現(xiàn)狀
1、陶瓷墨水的發(fā)展現(xiàn)狀
目前陶瓷墨水的商品化制備技術主要是分散法，包括著金屬配合物型分散和無機陶瓷色料型分散。意大利的Colorobbia公司生產(chǎn)了名為ParNaSos的四色陶瓷墨水青色、黃色、品紅色、黑色，并宣稱此種墨水是通過直接制備液態(tài)懸浮物而得到，而不需要經(jīng)過傳統(tǒng)的粉體分散過程，不存在凝聚的現(xiàn)象。這種陶瓷墨水的粒度分布在50～80nm的范圍之內(nèi)，表面沒有大的棱角，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性和流變性，不會磨損和堵塞噴頭。陶瓷墨水所采用的溶劑為二甘醇沸點為245℃，不存在溶劑揮發(fā)的問題，對人類和環(huán)境較為安全。意大利的METCO S.R.L.公司在其歐洲專利“在陶瓷材料上進行數(shù)字印刷所使用的油墨，使用所述油墨在陶瓷材料上進行數(shù)字印刷的方法，以及通過所述的印刷方法制備的陶瓷制品Inks for digi-tal printing on ceramic materi-als , a process for digital print-ing on ceramic materials using said inks ,and material obtained by means of said printing pro-cess EP2008/067836”中介紹了一種涉及在陶瓷材料上進行數(shù)字印刷所使用的含有著色金屬的油墨組合的實例。將混有二氧化硅和二氧化鈦的添加劑加入到陶瓷坯料中，通過壓擠成型得到試驗坯體，然后通過HP 440噴墨打印機頭使用該發(fā)明的水溶液油墨組裝式試驗坯體，在1215℃的最大溫度下經(jīng)過50分鐘煅燒得到試驗樣品。測定陶瓷制品上的L*a*b*值。染色組合物A，其中含有檸檬酸鈷Co為1.7wt%和檸檬酸鋅Zn為3.0 wt %以及作為溶劑的水，煅燒后為青色L*=70.4, a*= -1.5, b*=2.9;染色組合物B，其中含有乙二胺四乙酸鐵鐵為7. 3 wt%以及水為溶劑，煅燒后為紅褐色L*=66.8, a*=9.4,b*=16.7;染色組合物C，其中含有乙酸鉻IIICr為1.64 wt%，酒石酸銻Sb為1. 64 wt%，二氨二羥基二[乳酸2-01,02]鈦2-Ti為4.2 wt%以及作為溶劑的水，煅燒后為黃色L*=78.5, a*=1.2, b*=26.0;染色組合物D，其中含有檸檬酸鐵銨Fe為7.0 wt%、乙二胺四乙酸鈷Co為3.8 wt%，以及溶劑的水，煅燒后為灰色L*=54.1, a*= -1.2, b*=0.3。
西班牙的陶麗西集團在2002至2003年間曾試圖制備可用于間歇式和連續(xù)式系統(tǒng)的可溶性陶瓷墨水，但是失敗了。2004年陶麗西用分散無機陶瓷色料法，才研發(fā)出INCID系列陶瓷墨水，可以得到天然產(chǎn)品的顏色方案，如石頭、大理石、木頭等。目前陶麗西供應青色、鈷藍色、品紅色、紅棕色、粉紅色、黃色、檸檬黃色、黑色、白色墨水，并且在公司網(wǎng)站上宣稱自己是唯一的白色陶瓷墨水供應商。Torrecid S.A.公司在其歐洲專利“工業(yè)裝飾用墨水Industrial decoration ink EP1840178A1”中，提出了一個四色墨水的實例。不同墨水的固相組成如表1所示，其中所有的陶瓷色料由Al-Farben公司提供，其他的材料很容易在市場上得到。四種墨水的液相成分是一樣的，液相成分約占總重量的60wt%，其中：鏈狀的脂肪族烴相當于非極性組分、脂肪酸混合物相當于極性組分、聚碳酸酯相當于穩(wěn)定劑、聚酯酸相當于分散劑。
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