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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。
  對于大多數瓷磚生產來說,這是可以接受的。我們都希望表現出自然材質,而它們的色域在總體上也是有限的——石材一般是帶有些變化的灰色,木材則一般是褐色或米黃色。
  
  傳統滾筒或平版絲網印刷的印墨(糊狀顏料),包含高濃度的由無機色料和融塊構成的固體,并懸浮在礦物油或乙二醇中。這些印墨的顆粒尺寸,其累計粒度分布值D90所對應的粒徑約為10到15?m。累計粒度分布值D90在許多工業行業中,是用來表示色料以及印墨的標準數值,它代表色料或印墨中90%的顆粒,直徑小于某個數值。D90作為累計顆粒水平值,能夠被現有儀器來精確測量。研制這類儀器的專家們,不建議使用D99或D100作為累計粒度分布測量值。他們認為,測量中任何微小的干擾,如氣泡或熱波動,都會顯著影響測量數值。此外,用來計算這些數值的統計方法也缺少“魯棒性(不受干擾性)”,因為在這種極端水平上,顆粒的實際數量按照定義來說也不大。
  
  那么,如何將這些傳統印墨,與已經開發的陶瓷瓷磚數字噴印印墨進行比較?其實在總體上,液體載體是相同的,傳統及數字陶瓷噴墨印花的印墨,都是礦物油或乙二醇。液體載體的這一選擇,可使陶瓷印墨的表面張力和黏稠度能夠得到精心的控制,而這對于確保可靠的印刷或印墨噴印,不管是傳統印墨還是數字印墨,都是很重要的。傳統印墨與數字印墨的顯著區別,在于印墨中所允許的顆粒大小和濃度。我們上面已經提到傳統印墨是糊狀的,液體載體在重量上一般約占10到15%,色料占20到40%,其他則大部分是融塊,以及更小量的其他材料以用來調節表面張力和抑制結塊,等等。數字印墨是液體,也帶有20%以上的高色料添加量,所占重量也更大,但不帶有高融塊添加量。
  
  數字印墨中的顆粒大小,取決于噴印頭的內部尺寸。賽爾及其他制造商生產的按需噴墨噴印頭,內部結構的尺寸只有數十微米,噴射墨滴最小只有6pL。1個6pL大小的陶瓷墨滴,直徑約為25?m。由此顯而易見,傳統網印印墨中累計粒度分布值D90所對應的粒徑10到15?m的色料顆粒,是不能用于數字噴印印墨之中的,因為它們會堵塞噴印頭的內部結構和噴嘴。在實際應用中,數字印墨中所含的顆粒大小,累計粒度分布值D90所對應的粒徑小于1?m。這一限制的部分原因,還在于數字陶瓷印墨易于沉淀,而它所含有的高添加量的顆粒須處于懸浮之中。事實上,賽爾Xaar1001(以及目前的Xaar1002)噴印頭如此成功的一個原因,正是在于賽爾的“真正內循環持續噴墨專利技術(TFTechnology™這一專利技術確保了印墨在噴印頭的狹小空間中,總是處于持續流動的狀態。這里沒有印墨可以停留并開始沉淀的“死點”,任何因結塊形成的無用顆粒,都會被從噴嘴處沖走,并被印墨系統中的過濾裝置移除。傳統的噴印頭不帶有通過噴嘴后端的這種印墨再循環,因而印墨會在噴射腔中停留并開始沉淀,而噴射腔的唯一出口就是噴嘴。
  
  顆粒尺寸的減小,影響了應用數字印墨能夠獲得的色域。在有些情況下,如果色料被研磨成如此之小的尺寸,就會失去其大部分的反光特性。此外,它們還會在窯爐中被熔化過程破壞。所有這些都是對印墨生產商的挑戰,要求生產商們去尋找具有良好色彩的無毒色料。而最后的結果,就是大為降低了數字印墨的色域。
  
  “與傳統印墨相比較,數字陶瓷印花所面臨的主要色彩挑戰。我們可再次發現,受影響最大的仍是黃色與紅色。應用金屬鎘可獲得更好的紅色,但我們在上面已經提到,這是受到限制的。帶有小量的金,也會改善紅色,但這又太昂貴了。
  
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