数字装饰陶瓷技术与设备新进展

　　4月18日，主题为“喷墨技术的回顾总结与后喷墨时代的技术探讨”的第五届陶瓷喷墨印刷高峰论坛在中国陶瓷城五楼会议室举行，本报也在4月24日的《创新陶业》报上进行了报道，为了更深度地解读当下喷墨技术在中国的发展现状和后喷墨时代技术的发展方向，本报记者特别对当天的专家演讲内容进行整理，继上周分享了张柏清教授的“喷墨打印发展历程和展望”之后，记者本期将与读者分享当天黄惠宁做的“数字装饰陶瓷技术与设备新进展”的演讲。

　　1 第一部分：国际目前最先进规模印花技术

　　——K8·K9六机一体化，结合施釉、喷粉、喷色为一体技术目前国外已有三家企业正在试生产

　　佛山陶瓷学会副秘书长黄惠宁高级工程师在当天的演讲中主要从两个方面的内容进行演说，第一部分是他在现场播放了一段长约十多分钟的视频，该视频主要讲述目前国际上最先进规模印花技术——在线用K8K9六机一体化、结合施釉、喷粉、喷色一体技术，第二部分是他对他去年发表在《佛山陶瓷》杂志上的一篇论文进行总结。

　　黄惠宁在播放完视频后向在座的嘉宾表示，他之所以 播放这个视频，并不是为了做广告，而确实这个技术是目前最新的一项技术，“刚才张教授已经有提及，2009年第一台设备就是从这里引进的，这个企业我去了四次，我的第一台设备也是从这里购进的，它确实引领了喷墨技术与设备最新的发展。”黄惠宁表示，目前国际上最先进的喷墨印刷技术第一个是喷金、喷银的技术，第二个是喷金属釉技术还有闪光釉，以上两者其实可以归为一类，是设备与墨水的结合;第二类技术就是在线用K8·K9六机一体化技术，结合施釉、喷粉、喷色三者的结合，“这种技术是目前最新的，我去年11月份去看了三家企业，这是目前的发展方向。”黄惠宁介绍，目前这些最新的喷釉技术在国外已经有三个企业正在试生产，部分的产品已经上线。

　　此外，黄惠宁还给现场的嘉宾看了由六台喷墨机相结合组成的生产线，这一条生产线最新的叫法“数字装饰瓷砖技术”，这条生产线有28米，只有一个中央控制器，它能把传统的釉线从160米缩短到28米，黄惠宁表示这样的整个生产线是一个历史革命。

　　“作为世界级的喷墨机制造企业跟喷头企业的结合，跟工艺的结合，跟瓷砖厂的结合，可以创造出更多更新的一些产品。”黄惠宁介绍，这种把所有的设备进行联动的方案，可以实现在一条生产线上实施喷釉，印刷、喷胶水、喷干粒、喷干粉等。

　　黄惠宁在演讲中表态，像这种最新的技术，应该是国内喷墨机制造企业今后要跟进的方向，“如果按照这样的模式进行设备的开发，那么这个市场又会有新的生机。”黄惠宁表示，在业内，虽然大家对水性墨水，包括喷墨机都有争论，但是这些目前都在实施，而且已经进入生产了，所以大家不应该怀疑，而应该跟进。

　　“就像2008年时，我们在推广喷墨技术时，我们国内很多企业还在观望，他们还觉得传统的丝网、滚筒等在生产中已经取得很成熟的经验，而对新的经验感到一点担忧，但是这过去的5年，已经打破了我们行业大家所担忧的问题。当大家担忧水性、油墨和水性墨水的时候，包括水性的釉料，这实实在在的已经在实施”。

　　黄惠宁总结，国内的各个行业跟国际的接轨，首先我们不应该去怀疑，而应该更积极的进一步的跟进和学习，这样我们接轨的速度才会加快。”

　　2 第二部分：数字装饰瓷砖技术与设备新进展

　　在第二部分，黄惠宁主要从七个方面进行演说，首先是目前全球的数字瓷砖装饰设备市场情况介绍;第二是超细研磨设备;第三是数字墨水与数字釉料;第四是喷头进展;第五是最新的数字打印设备;第六是陶瓷厂的色彩管理系统;第七为建议与小结。为了让读者清晰地了解到当天黄惠宁高工的演讲内容，以下内容为记者对当天黄惠宁高工所做的PPT内容进行剪辑整理出来的：

　　一)瓷砖数字装饰设备市场发展

　　黄惠宁在瓷砖数字装饰设备市场发展情况中介绍，2014年全球瓷砖喷墨印刷设备与技术迅猛发展，2013年全球正大规模推广数字生产方法。2010年12月全球已安装数字印刷设备大约538台，2011年底增加到1054台，到2012年12月底增长到1537台，平均每年增长超过500台。

　　仅2013年一年时间，数字印刷设备就新增1367台，据统计，到2014年1月31日总数达到2904台(13个月增长超89%)。许多国家采用数字印刷设备生产方法增长迅速，从2010年开始24台，到今天有48台，但有些国家采用该项技术与设备较早，因此发展也更快。例如西班牙现在约有300台设备在使用，意大利现在也有240台设备在使用(包括2013年安装的43台)，黄惠宁表示，有些统计可能偏高，有的可能偏低，在非欧洲国家中，使用数字印刷设备增长最快的是亚洲国家。

　　黄惠宁在PPT中介绍，亚洲国家在过去的2013年共安装1367台设备，其中711台是在中国，206台在印度，49台在伊朗，44台在印度尼西亚，其他一些主要的瓷砖生产国，例如巴西在2012年12月有45台，目前拥有87台。

　　据统计中国到2014年1月31日已安装1210台打印设备，印度大约有打印设备387台。

　　据主要的墨水与设备供应商预测，“数字革命”(digital revolution)——瓷砖生产线安装数字装饰设备的快速发展阶段将在2014年停止，到2015年会出现下降。

　　但是，目前全球的瓷砖企业又面临着施釉的数字化，并将带来喷墨装饰的许多优点，陶瓷砖生产企业面临着又一次机遇。采用数字施釉生产工艺一方面可以增加材料应用的美学水平，另一方面可以提高生产线的生产效率与管理水平，将给企业带来巨大的利润(效益)。

　　二)超细研磨设备

　　在介绍超细研磨设备中，黄惠宁向在座的嘉宾介绍了广东东莞市琅菱机械有限公司，该公司在2014年9月意大利Rimini参加了Tecnargilla展会，有13年从事超细研磨设备研发生产经验。在中国国内约有20个用户。

　　此外，黄惠宁还介绍了德国NETZSCH最新干法超细研磨系统，据PPT显示：

　　NETZSCH公司是德国精细研磨设备系统主要制造商，NETZSCH集团下设四个公司：①、NETZSCH-Feinmahltechink，其主要业务是生产湿法研磨设备;②、NETZSCH-Lohnmahltechnik，主要业务是研磨服务(加工);③、NETZSCH-Vakumix，主要提供均化系统(homogenisation systems);④、Netzsch Trockenmahltechnik(原名Netzsch-Condux Mahltechnik，2014年7月1日更名)，其主要业务是干法研磨及分散系统设备，其总部在德国汉诺威(Hanau)。

　　Netzsch Trockenmahltechnik在汉诺威拥有R&D部实验室、技术中心，可根据用户要求测试机器的性能。该公司研制全球领先的干法研磨系统，该项技术使用过热蒸汽，S-Jet 射流磨以这项技术为基础，这是全球首家在市场上销售干法研磨系统的公司，可完成精细研磨，其粉料粒径可达亚微米和纳米级范围。

　　Netzsch Feinmahltechnik已向全球许多陶瓷墨水企业提供湿法研磨设备。

　　据黄惠宁介绍，NETZSCH为陶瓷应用提供方案，2005年12月，实验室应用的研磨设备LABSTAR第一次运行，NETZSCH一直不停在喷墨技术领域研究，至今已有上百台不同型号的NETZSCH研磨设备应用于世界各地。NETZSCH具备研发和选择最佳的整体研磨方案，包括色料加工、混合、湿法研磨等，这些方案应用于数字墨水和釉料的生产、玻璃陶瓷墨水、技术陶瓷、矿物和原材料以及陶瓷物体。

　　①、WET Grinding—ZETA 湿法研磨系统

　　NETZSCH产品体系中有9种湿法研磨系统(水平disc磨、篮式磨、垂直磨等)，陶瓷喷墨用色料生产选择ZETA系统，因为有如下优点：非常窄的颗粒尺寸分布，通过过滤(筛)设备容易控制、高的生产效率、研磨球需要量少等，ZETA 系统具有较小的研磨仓(其尺寸大约是disc磨的一半，相同的输入功率)。NETZSCH最新研发可循环重建的最大的研磨设备，其研磨加工能力达10000升(一次配料量)，不同磨腔尺寸的设备形成了一个完整的系列(从0.62升LABSTAR试验磨到400升的LMZ ZETA 400)。

　　②、Dry grinding—S-Jet 干法研磨系统

　　为了使陶瓷色料研磨后具有窄的颗粒尺寸分布，同时达到所需的细度，NETZSCH提供两种解决方法：一是CGS流化床喷射磨与Convor 分级轮相结合，可以保证窄的颗粒尺寸分布d97<4μ-5μ;二是S-Jet 蒸汽喷射磨，据了解，S-Jet 蒸汽喷射磨技术是由NETZSCH-CONDUX Mahltechnik GmBH最新研发的著名的空气喷射磨，使用高压过热蒸汽替代空气作为研磨介质，这种过热高压蒸汽具有非常高的冲击速度，以及使用新的整套分级工艺，从而产生陶瓷工业从来没有见过的颗粒细度，加工后的陶瓷色料具有非常窄的颗粒分布曲线，d50≈0.45μm，d97<1-2μm。这样小的颗粒用于陶瓷喷墨墨水生产，克服了长时间湿法研磨使色料产生的问题，并且能源消耗减少，从而缩短了墨水在湿法加工过程的时间。湿法研磨工艺采用0.5mm以下微米球作为研磨介质，加工过程会产生许多非常细的颗粒，这些非常细的色料颗粒进入最终的墨水中，会产生许多负面的影响(呈色、流变特性、活性等)。

　　用S-Jet 生产颗粒度比较集中的色料粉，再用湿法磨短时间加工，从而产生出颗粒尺寸分布非常窄的陶瓷墨水，墨水的发色强度提高(特别对于黄色、红棕墨水)，从而使数字装饰的陶瓷砖建立新的标准，成本下降、质量上升，使墨水的竞争力上升。

　　新的干法研磨技术，在装饰材料加工领域提供了新的应用可能性，例如，加工数字施釉(digital glazing)同步进行干燥与研磨的陶瓷泥浆(悬浮液，亚微米颗粒范围的)等。

　　三)数字墨水与数字釉料

　　在本篇章，黄惠宁介绍了意大利INCO公司新一代陶瓷墨水，据他介绍，INCO公司新研发的绿色墨水(Green)发色深，Beige Ochre(黄)成本低，新系统墨水称为“Easy”，无毒、环境友好型，20℃下储存6个月性能稳定，运输过程+40/50℃~-30/35℃，墨水仍保质良好，如果储存良好，墨水可保质9个月。INCO公司目前有12种墨水生产使用。

　　此外，黄惠宁还介绍了INCO墨水品种，据了解，Colorobbia陶瓷墨水目前有10个品种用于工业化生产(蓝blue 2种分别用于墙砖和地砖、brown 1种、reddish brown 1种、beige 1种、reddish beige 1种、yellow 1种、pink 1种、green 1种、black 1种)，Colorobbia又研发成功新的magenta和ochre墨水。

　　在数字喷墨印刷用水性墨水一节中，黄惠宁介绍了Ferro公司，据了解，Ferro公司在实验室研发成功水性陶瓷墨水，水性陶瓷墨水优点：①、相当环保;②、操作方便;③、设备更换墨水快速;④、兼容应用性好;⑤、烧成时挥发物少;⑥、墨水密度高。

　　黄惠宁表示，Ferro推出Keram-INKS 4.0—水基(性)陶瓷彩色墨水主要溶剂是水，墨水的色料颗粒尺寸为3微米(μm)，储存与应用很稳定，色彩稳定性高，目前已研发10个品种。据了解，目前油性陶瓷墨水有两个主要缺点：①、固含量不高，墨水发色力弱;②、墨水中使用的陶瓷色料过分研磨，破坏晶体结构。Keram-INKS 4.0克服了现有油性墨水的两个主要缺点，使水性墨水中的色料保持其原有晶形，并含量高，从而使墨水的发色力明显上升。据介绍，Keram-INKS 4.0陶瓷墨水采用新的研磨系统加工，这种研磨系统采用不同型号的研磨机组合，从而使陶瓷色料研磨后的颗粒尺寸分布比较均匀，达到墨水所希望的理想颗粒尺寸，同时所产生的<0.5μm的颗粒比目前方法少很多。

　　目前与陶瓷墨水相结合的数字装饰工艺，包括特殊效果墨水，已经在瓷砖工业中应用，这种技术已经在瓷砖表面产生光亮的、亚光的、下陷的和金属化的效果，所有这些特殊效果都是基于墨水具有小于1μm的颗粒尺寸分布。

　　四)喷头

　　黄惠宁引用了英国XAAR 数字施釉喷头，据了解，XAAR1002喷头系列已在efi-cretaprint、hope(希望)、KEDA、KERAjet、美嘉、NKT(新景泰)、SITI、INTESA、TECNOFerrari设备上使用。

　　英国XAAR公司—“大色彩、大效果、大优点”，在意大利里米尼(Rimini)Tecnargilla展会上，展示了XAAR001和XAAR1002 GS 40两个新产品，公司陶瓷专家Gillian Ewers在第六届ACIMAC年会上介绍了XAAR公司在数字喷釉打印头最新研发进展。XAAR公司销售与市场总监说，由于拥有新的打印头，使XAAR公司产品可以为瓷砖釉线装饰提供全方位的产品。

　　此外，黄惠宁还介绍了西班牙KERAjet—独立研发生产喷头，据了解，西班牙KERAjet公司是目前全球唯一一家可自主生产喷头的喷墨打印设备企业，研制的K8系列适合于喷釉，K9系列适合于喷干粉(颗粒)。

　　五)数字打印设备

　　黄惠宁介绍意大利Durst—N系列新喷墨机，据了解，Durst为适应陶瓷砖行业发展需求，推出新的喷墨印刷机产品—GAMMA“N”系列，经济性更好，打印装饰质量更高，目前有2款产品，GAMMA 75 HD-NR和GAMMA 75 HD-NRS，该系列设备安装最新专利技术—HD-R(高分辨率)打印头技术，配备喷头自动清洗系统和墨水回收系统，可有效减少墨水消耗，防止浪费。

　　据了解，新N系列产品：4级灰度，墨滴尺寸可变：28-90pl，线速度是其它机型的4倍，64bit LINUX操作系统，Durst Gamma5.1软件。

　　此外，黄惠宁还分别详细介绍了意大利TecnoFerrari—VivaJet 新系列喷墨设备，意大利System—数字领域优异表现，意大利SITI—多种喷墨设备组合，意大利SACMI·INTESA—施釉与装饰实现数字化生产，并介绍了西班牙efi-cretaprint Ecosystem，据了解，西班牙efi-cretaprint Ecosystem包括新的打印机C3plus C4，新的色彩管理，新的EFI陶瓷墨水。

　　①、新的EFI陶瓷墨水——Dark Blue、Reddish Brown、Yellow、Golden Yellow、Beige、Pink、Black7种。

　　②、特殊效果墨水——下陷墨水、超白、亚光釉、亮光釉、闪光釉。

　　③、UV溶剂墨水——陶瓷表面紫外光固化。

　　④、EFITMFiery ——第一个完整的瓷砖打印色彩管理系统

　　●色彩更准确和稳定(色彩质量高)

　　●陶瓷墨水可以减少消耗(>10%)

　　●快速高效的陶瓷设计创新

　　●1.4 Version可以自动产生特殊装饰效果，在深颜色釉面中自动实现白墨水装饰

　　⑤、C3plus与C4优点：

　　●新的墨水自动回流系统

　　●高性能EFI电子系统确保设备更可靠

　　●设备设计更紧凑，占用空间小

　　●可以安装8个打印色巴

　　●高精度

　　●每个巴之间高效真空

　　●新喷头自动清洁系统

　　●界面系统更强

　　●支持打印头对多种墨水不同的选择

　　六)CRONO-色彩管理的未来

　　黄惠宁在PPT中介绍，自从数字装饰技术(digital decoration Technology)引入陶瓷行业以来，色彩管理(color management)在创新过程中扮演了一个重要的角色。前几年，色彩管理系统只停留在一些初步功能上，“cyan/magenta/yellow/black”的应用，并停留在“试验与错误”的阶段，目前到了发展的新阶段。

　　陶瓷行业发展数字技术的时间还很短，其方法与数字印刷在纸张、纤维和其它材料上相似。目前全球陶瓷行业对图案操作人员的技术熟练程度要求不断提高，以满足市场对开发新产品的需求。

　　为什么现代陶瓷企业需要引入色彩管理系统(CMY)?有以下三个方面的原因：

　　①、陶瓷企业有多条不同的生产线，每条线所配的喷墨机、墨水材料不同，

　　为了在不同的生产线快速生产相同的产品，必须受控。

　　②、原来生产线采用相对传统的4色印刷(cyan、magenta、yellow和Black)，而现在新的数字装饰设备有许多新的墨水品种使用，如何使不同墨水配置的生产线生产相同的产品?

　　③、应用快速成像工具，借助于图像或纸张的功能，可以预先准确看到将要生产出来的产品的最终效果。

　　“为了获得以上效果，我们必须将工具、软件、技术人员的技巧结合起来，同时了解所用材料在生产过程中的变化状况，以及釉料及烧成不同对产品最终效果的影响。即便如此，我们也很难达到所需的效果，所以我们有必要引入色彩管理系统”，黄惠宁介绍，原因有以下几个方面：

　　①、用0°/ 45°建立起来的分光分度计，不能用来连续阅读瓷砖表面;

　　②、CIE 2°色彩空间是用于图像艺术的比色标准(colorimtric Standard)，该标准不能很好评估喷墨印刷瓷砖在真实光照条件下的状况。

　　③、ICC CMYK曲线比色模式不能较好的接受用陶瓷色料制成的墨水的色彩空间表达，并且对于目前超过4色墨水的使用，有很大的局限性。

　　④、判断评价最终结果的参数有许多因素，不仅仅只是比色的准确结果。

　　CRONO—是由INTESA研发的一套色彩管理系统，是一种便宜、简单易行的标准，可以帮助陶瓷企业的图案设计人员在自己的数字喷墨印刷系统进行图案设计研发。自从2010年crono进入市场以来，在许多陶瓷生产设备上应用，至今全球已有90台设备安装使用crono。

　　2014年起，INTESA与Tecnogrofica合作，使许多现代化的瓷砖企业以一种简单易行的方法选择和生产瓷砖。

　　七)小结与建议

　　黄惠宁在总结中表示：

　　1、从统计调查的结果看，中国目前已安装和正式运行的瓷砖数字喷墨印刷机(digital inkjet printer)数量居全球第一位(国外对中国瓷砖行业用的喷墨设备统计偏低)，中国陶瓷砖产量居全球领先，生产线数量也最多，比较符合实际，中国瓷砖企业对新技术与新设备的推广普及度高。

　　2、目前国外超细研磨设备(湿/干法)整体技术与设备水平领先于中国企业，不过近几年中国在该领域的水平有一定提高，总体上看，湿法超细研磨设备向系列化、大型化方向发展。

　　3、数字陶瓷墨水(digital ceramic inks)(油性)采用“先干法后湿法”的生产工艺是一种科学的方法，有助于保证墨水的综合品质。

　　4、目前国外油性数字陶瓷墨水可用于瓷砖生产的品种有8-12种，正常生产线一般安装4-8种色巴，墨水(油性)研发的重点是提高发色力(强度)和应用稳定性，同时降低成本。重点改善的品种是Magenta(Pink粉红等)、Orange(Beige Ochre黄)，油性陶瓷墨水的技术已经成熟。

　　5、 Ferro公司在继最先研发成功油性陶瓷墨水后，又在全球领先研发成功水性陶瓷墨水(实验室阶段)，并有10个品种。水性陶瓷墨水是非常环保型产品，有许多优点(环保、使用方便、换墨水快速、兼容性好、烧成挥发少、固含量高、发色强等)，应该来说水性陶瓷墨水是未来的发展方向，初步预测，通过2-3年的努力，陶瓷行业将迎来由油性墨水向水性墨水的过渡阶段，这对目前正在使用油性墨水生产的瓷砖企业及油性墨水生产企业都将带来一次巨大的冲击。

　　6、数字釉料(digital glaze)与数字施釉(digital glazing)已从概念变成现实—Ferro公司、Esmalglass·itaca和Colorobbia三家公司已研发成功用于喷射工艺的釉料，并已进入到工业性大生产中试，这将是施釉工艺的一次革命。用喷射的方法取代淋釉、喷釉、甩釉、辊印方法，其优点如下：节省釉料、缩短釉线、可实现不同肌理效果(不用模具)、快速开发新产品、实现柔性生产、降低成本。数字釉料和数字施釉将给釉料公司、喷墨设备厂、陶瓷企业带来新的商机，预测未来两年将会有许多瓷砖企业采用数字釉料和数字施釉工艺来生产瓷砖，中国瓷砖企业应抓住这个机遇。

　　7、喷头(Printhaed)总体来说朝着大出墨量方向发展，以满足功能墨水和喷釉的需要。XAAR1002 GS 40，墨滴40-160pl，使闪光釉、金属釉、亚光釉、下陷釉墨水生产成为可能，丰富了数字瓷砖产品的装饰性。XAAR1002 GS 4可以同现有设备兼容，也可以独立安装4个色巴的喷墨设备，再与现有设备配合使用。XAAR001可用于水性数字釉料喷射，这也是喷头的一个创新与革命，XAAR001为生产实现数字施釉(digital glazing)奠定了基础(XAAR001已在SACMI INTESA的设备上使用)。

　　8、目前数字喷墨印刷设备(digital inkjet printing machine)主要是针对油性墨水和功能性墨水，总体上设备没有明显大的变化，主要发展方向是根据不同瓷砖的要求，来生产针对性的设备。例如，大型宽而长的薄板装饰、二次压(1200×1200mm)产品的装饰、具有大弧形功能产品装饰、马赛克产品装饰、外墙砖产品的装饰等等。目前的研发与设计大都属于改良型，例如：①、为了解决更快速更换色巴，专门推出可更换墨水的小型设备，用于不同釉线上生产不同产品的转换;②、实验室开发新产品多种专用设备。

　　9、色彩管理系统(Color management system)目前许多喷墨设备厂商都已推出相应产品，SACMI INTESA、Cretaprint、KERAjet等，这是目前最适合于中国各瓷砖企业使用的产品，可以快速研发新产品，解决不同生产线生产同一产品的差异问题，中国瓷砖企业在完成第一阶段安装多台喷墨设备后，现阶段应该大力推广色彩管理系统。

　　10、瓷砖数字装饰概念与100%数字打印陶瓷生产线，由数字陶瓷墨水(digital ceramic ink)、数字釉料(digital glaze)、数字喷墨打印机(digital inkjet printing machine)、数字施釉(digital glazing)组成瓷砖数字装饰概念—数字概念在瓷砖装饰上完整体现。