浅谈国内外陶瓷墨水的研发状况与发展趋势

时间:2022-07-28 08:53:24

浅谈国内外陶瓷墨水的研发状况与发展趋势

摘要:本文主要阐述了国内外陶瓷墨水的研发现状及发展趋势,并就陶瓷喷墨打印技术在国内的发展情况作了进一步的分析。

关键词:喷墨墨水;喷墨打印;色釉料

1 引言

随着我国陶瓷市场的不断壮大,国际陶瓷设备巨头纷纷将金砖四国之一的我国市场作为“新大陆”,欲以新技术、新设备在我国占据一定的市场份额,加之意大利、西班牙等国受2008年全球金融危机的重创,产能缩减了50%以上,因此,急切到境外寻求新的出路。而不甘落后的我国陶瓷企业,对喷墨打印技术在陶瓷生产领域的应用也给予了高度的关注。早在2008年就有企业开始引入国外先进的喷墨打印设备,并开始进行深度的研发。目前,国内有希望、美嘉等多家陶瓷设备生产企业开始生产研发,并供应喷墨打印设备。

截至2010年4月份,全球约有370台喷墨设备,并预测未来5年内将增加至1000台。作为全球陶瓷生产的第一大国――中国,成为了喷墨打印技术运用的潜力最大的市场之一。据悉喷墨打印机自2008年引入我国以来,去年国内生产商的订单达到近30台;华东地区的诺贝尔、冠军、斯米克等陶瓷企业率先引用喷墨打印技术;佛山本土企业如金牌亚洲、金意陶、蒙娜丽莎、新明珠等也陆续引入该技术及设备。另外,众多新兴陶瓷企业也希望能通过该技术提高自我产品的竞争力,在市场中分一杯羹。

喷墨打印技术可以使陶瓷产品达到更加逼真、更加细腻的效果,与传统的丝网印花和辊筒印花相比,其成本更低、破损率更低;设计更加灵活、快速;更加安全环保等。但设备和墨水的超高成本仍是制约喷墨打印技术在国内发展的瓶颈。

2 陶瓷墨水的研究现状

2.1国外陶瓷墨水的研究现状

国外陶瓷墨水的研究起始较早,世界第一台工业使用的陶瓷装饰喷墨打印机于2000年在美国问世。打印机是由美国FERRO公司开发的Keraiet系统,陶瓷墨水也是由FERRO公司与赛尔公司联合研制的。2000年1月7日,FERRO公司向美国专利商标局提交了一份名为《用于陶瓷釉面砖/瓦和表面的彩色喷墨印刷的独特的油墨和油墨组合》的专利,该专利阐述了陶瓷墨水的制作方法,为陶瓷喷墨打印技术奠定了良好的基础。2006年以前,喷墨系统只有可溶性墨水,由于所使用的可溶性墨水的色彩范围低、稳定性差、成本较高,大大限制了产品所能实现的各种可能性,制约了喷墨打印技术的发展。

2006年以后,陶瓷墨水在西班牙得到了很好的发展,到目前为止,除了美国FERRO公司外,西班牙的ES-MALGLASS,ITACA、CHIMIGRAF、COLORBBIA、TOR-RECID四家公司也是陶瓷装饰墨水的主要制造商。随着颜料墨水技术的进步,喷墨系统发生了质的飞跃。使用这些陶瓷墨水,喷墨打印系统几乎可以打印市场上的常规颜色,而且价格也极具竞争力。这种技术的飞跃影响甚至可扩大到景观设计,并带动了更多的新设备厂家进入市场并将一些新元素引入到新的色彩制作中。部分企业已开始专门研究陶瓷领域的最佳解决方案。

目前西班牙销售喷墨墨水的色釉料企业有Esmal。dass-itaca、Torrecid、Ferro、Frit等。作为全球前三大的色釉料供应商之一的Esmalglass-itaca公司,墨水也是他们目前的主推产品。根据墨水颜色偏浅的状况,Esmalglass-itaca推出了HCR(高色彩范围)喷墨墨水和HCP(高色彩性能1釉料。一方面,通过HCP釉料提高喷墨墨水的色彩强度,每块瓷片即可减少所需墨水的使用量,但却能取得同样的色调,大大降低了生产成本。另一方面,Esmal-glass-itaca已设法扩大墨水的色彩范围。确保了其墨水在任何产品上都能达到最大的安全性和颜色的稳定性。HCR喷墨墨水分为黄色、米色、粉色、蓝色、棕色和黑色六种,扩大了颜色的使用范围,可确保其色调更一致、更均匀,有效降低墨水的消耗量。同时,Esmalglass-itaca还引进一种锆白色和一种透明亮光的喷墨用釉料,称为DPG(数字打印釉料)。前者可以加强深色或彩色墨水的特殊装饰效果,并可在深色背景上勾勒出白色条纹;后者专门为无光或高光媒介增添明亮效果,使覆盖设计完全数字化。

2.2国内陶瓷墨水的研究现状

我国第一台陶瓷喷墨印花设备于2008年由希望陶瓷机械设备有限公司推出。我国华东陶瓷品牌诺贝尔在2010年初,采用意大利Kerajet的数码喷墨印刷系统,成为国内第一个推出喷墨砖的企业。金牌亚洲于2010年3月30日,推出国内首款3D数码喷墨立体砖,成为广东陶企最早推出喷墨打印产品的企业。

在国内陶瓷墨水的研究中,已经形成了天津大学、南昌航空工业大学、大连理工大学、陕西科技大学和华南理工大学等5所研究团队,并发表了研究论文32篇。在企业研究方面,涌现了广东佛陶集团股份有限公司、道氏制釉、华山制釉、科信达奥斯博、博奥科技、鹰牌陶瓷等公司,也形成了3个发明专利的成绩,尤其是道氏制釉,已经获得了其中的2个专利。目前喷墨墨水的提供商全部都是外国公司,如Esmalglass-itaca、Ferro、Fritia、Torrecid和Colorobbia等。外国色釉公司牢牢掌握着喷墨墨水这一技术的核心领域,国内的色釉料企业起步较晚。据悉,国内包括大鸿、金鹰、禾合等色釉料企业也在积极开展这方面的研发工作,力争实现喷墨墨水的国产化。佛山科技学院与佛山金鹰无机材料有限公司正式签约成立产学研究基地,组建了陶瓷装饰材料工程技术中心,研发用于“陶瓷喷墨”的特制墨水。

随着海外釉料企业对中国市场的重视,越来越多海外墨水供应商选择在我国建厂。以最大的努力解决我国企业使用喷墨技术成本高的难题,希望率先赢得我国的市场。当墨水不再需要空运时,成本将大大降低。另外,国内研究机构及制釉企业加紧对喷墨技术进行研究,其中华南理工大学专门成立研究小组,开发国产的喷墨墨水。相信在不久的将来,必将攻破墨水的技术难关,成本将不再是制约国内企业运用喷墨技术的关键。一般喷墨墨水的保质期只有2~3个月,容易造成沉淀。尽管喷墨打印机的喷头内部装有循环系统,但陶瓷墨水与家用的液体墨水不同,它是陶瓷色料和液体墨水的混合体,加上色料的比重较高,因此循环系统只能减少墨水沉淀问题。由于墨水的保质期短,国外的喷墨墨水又需要通过空运送到我国市场,造成了墨水价格居高不下的状况。可惜的是,在2011年广州陶瓷工业展览会上已看到我国自己的陶瓷墨水。尽管如此,陶瓷墨水在国内仍处于研究阶段,离真正产业化还有一定的距离。

3 陶瓷墨水的发展趋势

金融危机导致的欧洲先进喷墨印刷技术在我国获得应用与推广,恰我国陶瓷“低碳化”发展战略相吻合。丝网、辊筒印刷因为换版和冲洗等原因造成大量色釉料浪费,而喷墨印刷因为采用墨盒装色釉料,不易浪费,从而最大限度地降低了污染,节约成本;过去由于市场竞争较大,生产商只能通过使用优质的、不可再生的高级原材料来弥补表面设计的不足,或者直接简化设计,靠原材料本身的化学属性和精湛的烧成工艺来实现浑然天成的仿真或超现实表面效果。现在印刷技术日臻完美,企业可以简化原材料的使用,通过更普通、更环保的原材料就能够达到与喷墨印刷技术的完美结合,既达到“低碳”的目的,同时又实现产品的高附加值。因此,出于以上产业升级的双重效应,我们可以推断国内将有越来越多的陶瓷企业积极引入欧洲先进的喷墨印刷技术。

我国陶瓷装备制造企业成功地创造了“引进一消化一吸收一创造”的发展模式,使得我国陶瓷装备居于世界领先地位。相信在未来三、五年内,喷墨印刷核心技术如墨水、喷头、控制系统等也将实现国产化。如何研究高强度发料是今后陶瓷墨水研究的重要课题。研究陶瓷墨水在加工方法、亮度强度、彩色范围、印刷质量、均匀性和稳定性上具有明显优势的产品仍是未来陶瓷墨水开发的主攻方向。

4 结语

建筑陶瓷功能化是传统建筑陶瓷产业升级的必由之路。陶瓷墨水本身已经接近纳米结构,利用纳米技术的功能性特征升级。未来建筑陶瓷将集中在高强保温砖、抗菌陶瓷砖、抗静电陶瓷砖、抗辐射陶瓷砖、光伏发电陶瓷砖、光伏发光陶瓷砖等功能性陶瓷产品的开发。利用喷墨技术将功能性的陶瓷墨水打印在陶瓷砖上,将是最终实现“资源化、低碳化、数字化、个性化、功能化”的必由之路。

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