【中國禮品網訊】陶瓷裝飾用噴墨打印技術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，噴墨打印技術與現有的陶瓷裝飾手段相比，具有突破性的優勢、良好的應用前景和巨大的商業機會。編者在查閱相關英文資料的基礎上，通過剖析當前陶瓷墨水國產化的暫時困境，來探討陶瓷墨水國產化的出路，以促進陶瓷噴墨技術在中國的發展。
陶瓷墨水國產化的困境
1、墨水性能的提升
陶瓷墨水國產化的關鍵在于墨水的性能，包括：穩定性、發色情況、成本、墨水與噴頭的兼容性、墨水與坯的潤濕情況等等，陶瓷墨水在歐洲已經使用了五年左右，很多企業都已經掌握了陶瓷墨水的制備技術，但是不同墨水公司間的技術水平還是存在差別，一些國外墨水還是容易出現拉線的問題；燒成后色彩偏淡的問題；墨水在陶瓷磚上的潤濕性不好或者過度擴散的問題，同外國陶瓷墨水企業經過十余年的發展歷程相比，國產陶瓷墨水的發展非常迅速，博今科技、道氏制釉、明朝科技等國內陶瓷墨水領軍企業已經能推出商品化的陶瓷墨水。據報道博今科技去年就推出了商用化的陶瓷墨水，道氏制釉表示已經研發出陶瓷墨水，明朝科技稱其研發的墨水已經在新明珠、蒙娜麗莎等陶瓷企業獲得應用。
2、整體解決方案的深入
目前全球工業品的銷售逐漸進入了整體解決方案時代，墨水公司不但需要有能力制備發穩定性、發色效果好的陶瓷墨水，而且需要根據墨水在噴頭中的打印情況來調整噴頭的波形方程，解決陶瓷噴墨打印機使用過程中的問題，通過調整坯釉料的配方、窯爐的溫度制度、氣氛等手段提升最終產品的發色效果。
3、推廣模式的創新
目前，國產墨水在推廣已經取得一定的成績，還需要進一步化解陶瓷生產企業對國產墨水的誤解，對于墨水企業，則需要在提升墨水性能的同時，采取一些更強有力的推廣模式。
陶瓷墨水國產化的出路
1、墨水的性能
①墨水的拉線問題
墨水的拉線問題是由很多方面的原因所造成的，可能是墨水的原因，也可能是噴墨打印設備、噴頭及人員操作等方面的原因，墨水的關鍵是穩定性，可通過選擇結晶度高、中衛粒徑小、粒度分布窄的色料，選擇合適的分散系統與合適的分散劑，選擇耐磨損的砂磨機和砂磨介質等方法來實現。
②發色效果的問題
燒成后裝飾圖案的色彩明顯偏淡，主要的影響因素有：色料的種類、結晶度、在墨水中的固含量；坯、釉的成分；溫度制度等等，墨水中色料的選擇非常重要，外國藍色墨水通常是選用鈷鐵尖晶石色料，制備色料所用的氧化鈷和氧化鋁的摩爾比接近于1:2.5，其中過量的氧化鋁使反應更加充分，也提高了氧化鈷的利用效率，為了提高色料的結晶度，可能會添加一定量的氟化鋰作為礦化劑，鈷鐵尖晶石的結晶度直接影響墨水最終的發色效果、粒度分布以及分散的效果，墨水中色料的結晶度越高，可實現的色彩范圍越廣，為了提高最終產品的裝飾效果，希望墨水中鈷含量能盡可能地高，而不是通過堆積墨水來實現，然而對于噴頭企業來說，為了提高噴頭的使用壽命，不希墨水中的鈷含量太高。
在其他因素相同的情況下，坯、釉的成份不同，噴墨打印出來的效果可能差別很大，美國專利US6402823B1要求在噴墨打印未燒成的陶瓷素坯（涂覆了透明釉）之前，需要將4.0wt%氧化鈦（按標準釉料組合物的重量計）添加到標準的釉料組合物中，歐洲專利EP2008/067836中所述的陶瓷坯體需經二氧化硅和二氧化鈦添加劑的處理。編者認為陶瓷坯體添加劑的作用可能是：使得著色金屬離子能進入氧化鈦（或氧化鋯等物質）的晶格，有助于發色；或者是由于墨水發色較淺，有必要在噴墨打印前添加白色的氧化鈦，利用氧化鈦（或氧化鋯等物質）的乳濁作用，遮蓋坯體的底色，釉料組成中含有很多種金屬氧化物，氧化鋰、氧化硼、氧化鋅、氧化鎂和氧化銻會影響墨水的發色，應該避免和減少使用，氧化鉀對墨水發色的不利影響超過氧化鈉，氧化鈣和氧化鋇不會太多地影響墨水發色，所以可被用來替代氧化鋰和氧化硼等物質，氧化錫會促進紅色的發色，卻會使得物質泛紅色，氧化鈦能促進紅色和黃色的發色，但是會使物質泛黃色，還會減弱黑色的發色。
溫度制度對墨水的發色也是至關重要的，品紅色可通過金納米著色劑的振動實現，當熱處理溫度不超過1100℃時，金納米著色劑在基體中較為穩定，表現為明亮的品紅色；熱處理溫度在1100℃以上時，金納米色劑的尺寸會快速增長，導致明度值L*下降，甚至出現顏色參數向黃色的細微轉變，黑色墨水的發色可以通過CoFe2O4實現，在燒成過程中，黑色墨水中的Co–O和Fe–O會形成CoFe2O4和FeCo2O4，八面體和四面體狀態Co2+的共存，結合Fe3+的多重協調效應，確保了可見光被充分吸收，隨著溫度的升高，CoFe2O4尖晶石的結構依然非常穩定，但是晶體尺寸會有所增大，使黑色向灰色發生細微轉變。
③墨滴與坯體結合的問題
實際生產中存在墨滴在坯體上潤濕性不好以及墨滴在坯體上過度擴散的問題，潤濕性不好可以通過添加適當的分散劑，使得陶瓷墨水中非極性的有物能夠與機極性的陶瓷坯體形成潤濕，至于墨水在坯上過度擴散，可能是由于墨水的表面張力過小，可以通過選擇合適的分散劑、降低分散劑添加量、提高色料的含量等方法，來提高墨水的表面張力。
2、整體解決方案
①拉線問題
拉線的情況主要有三種，每一種產生的原因都有所不同，可以根據拉線的顏色、寬度、存在狀況來判斷其原因，第一種是寬度為0.1mm左右白色線條，原因有：個別噴孔內堵塞（白線一直存在）、墨水中有氣泡（小白線間斷地出現）、個別噴孔斜噴（白線旁邊的線條因為墨水疊加顏色較深）；第二種是寬度為2～3mm的白色線條，主要是墨水在射出噴頭的瞬間與坯體發出的水蒸氣、粉塵結合，導致噴頭外部附著污染物；第三種是寬度為1～2mm深色或淺色線條，主要是由于兩個噴頭交接位的重疊，這種問題可通過噴頭的自動對位技術來應對。
減少拉線的對策有三條：第一，文章轉載于華夏陶瓷網提升墨水的穩定性（選擇結晶度高的色料、中位粒徑小且粒度分布窄的色料、合適的分散系統及分散劑、耐磨損的砂磨機和研磨介質），減少色料對噴頭的堵塞；第二，優化噴墨打印機的設計，對有墨水循環設計的噴頭，要合理設計供墨系統，特別是墨水過濾及排氣系統，以避免墨水沉淀及循環過程產生氣泡導致堵塞；增加廢墨回收系統、防塵、防水汽系統，以降低噴頭外堵的可能；第三，對噴墨打印設備定期維護，如：若噴頭無墨水循環設計，在不生產時要間斷噴墨，減少墨水沉淀引起的堵塞；利用自動清洗系統，定時清洗噴頭；如果發現個別噴孔斜噴，需要及時調整。
②圖案清晰度不高、發色效果不理想的問題
實際生產中容易出現馬賽克、發色不理想的問題，可能涉及墨水、圖像處理、噴墨打印機的管理、坯釉料的配方、窯爐等各方面原因。
首先，圖稿的像素不足、層次設計地不合理，會導致馬賽克的出現；圖像色彩與墨水的發色范圍不一致，會導致最終產品的色彩和設計圖稿差距較大，對于石材、木材等天然材料的圖稿設計到生產的流程為：選擇合適實物素材→數碼采集（掃描或照相，像素盡量高，優選掃描）→圖像處理（結合現有墨水的發色特點進行二次設計、修整）→拼接及組合設計→輸入噴墨打印機試驗→試燒→圖像對比及處理→正式生產，可以通過銳化處理和雜點處理解決馬賽克的問題。
原圖案文件在50-100dpi之間，光柵化處理（RIP）后圖像變大6-10倍，可達到300-1000dpi的效果，最佳視覺距離為圖案對角線的1-5倍，近距離（5米以內）小于5平方米的畫面，效果要求最好，需要不低于600dpi；中距離（5至10米以內）約5至20平方米的畫面，效果要求低，不高于300dpi；原距離（5米以外）大于20平方米的畫面，效果要求低，不高于150dpi，影響圖像前處理的因素有：效果好的原稿使輸出效果也大幅提高；RIP的輸出精度越高，也使效果提高；色彩校正可使色彩過渡均勻、柔化；盡量選擇有ICC的RIP，使原圖在不同條件下盡可能一致。圖像的前處理包括：灰度表現、漸變色表現、各基色圖案表現、相容性表現、不同顏色陶瓷墨水的打印順序。
其次，噴頭的精度（dpi值）如果不能滿足設計圖稿的要求，會影響產品的清晰度；噴頭孔徑過大或過小（對應墨滴的大小），會影響最終產品的顏色深淺，在此要澄清一個誤區，陶瓷噴墨打印的dpi值分為兩個方向，磚移動方向以及垂直于磚的移動方向，磚移動方向的dpi值與噴頭的點火頻率和磚移動的速度有關，這個值是可以調整的；垂直于磚移動方向的dpi值與噴頭縱向方向的dpi值以及噴頭的安裝情況有關，這個值一般是固定的，灰度可理解為顏色的深淺，主要與噴頭對墨點體積（皮升）的控制有關，噴頭的孔徑過大，則墨點較大，不能表現出淺色圖案的效果；噴頭的孔徑過小，則墨點較小，不能表達出深色圖案的效果。
再次，墨水對產品最終裝飾效果的影響也非常重要，墨水中色料的純度越高，可實現的色彩范圍越廣，關鍵在于色料制備過程中原料的選擇、混料、燒成工藝、礦化劑的選擇及添加量等因素有關，墨水中固含量越高，可表現的層次越豐富，這也會引起墨水表面張力、粘度、穩定性的變化，需要綜合考慮，墨水的表面張力越小，流動性越好，噴射越流暢，但是表面張力太低會引起墨滴的飛濺與擴散，降低圖案的清晰度和層次感；表面張力過大，容易出現墨滴拖尾的現象，墨水的粘度太小，則墨水內摩擦力小，液滴呈彎月形而產生阻尼振蕩，影響噴射速度；粘度過大，墨水流動性差，且不易形成小液滴，墨水中的氣泡會引起間斷性的拉線，在噴墨打印機中增加墨水排氣系統解決此問題。
最后，坯釉料的配方、窯爐的燒成制度對最終產品裝飾效果的影響也很大，前面已經有所介紹，在此不做贅述。
3、推廣模式
編者認為今后三年是發展國產墨水的最佳時機，雖然墨水價格可能持續走低，但是需求量增長迅猛，國內外墨水在中國市場的供應格局尚未成形，眾所周知，精工等日本企業通過購買、吸收、消化和提升英國賽爾噴頭的專利技術，迅速占領了噴繪噴頭行業及陶瓷噴墨噴頭行業的市場，國內企業可以通過與外國企業合作（掌握陶瓷墨水技術的外國企業很多，只有幾家在中國市場取得了成功），或者購買和消化外國陶瓷墨水技術的模式，縮短陶瓷墨水的研發和調試周期，迅速占領中國市場。
目前已經有多家國內企業同外國墨水企業合作研制墨水，效果不是很理想，原因在于國內企業在市場不明朗的情況下，不會花太大的成本來購買不確定的技術，可能通過合作的方式；外國墨水企業在沒有獲得預期收益情況下，或者在所合作的國內企業不能夠保證其將來墨水的銷售額及未來豐厚利潤的情況下，不會輕易將整套的技術轉讓給國內企業。編者認為國內墨水企業可能嘗試和大型陶瓷生產企業合作成立合資墨水公司，以局部市場換取關鍵技術，通過三位一體的合作，能夠在短時間內大幅度拉動國內墨水企業的銷售額、降低陶瓷生產企業的成本，也給外國墨水企業賺取了一定的局部利益，其中，這種模式還是需要評估一些風險，例如：所合作的外國墨水企業的技術是否成熟、同那些知名頂級墨水相比是否有優勢？外國墨水企業是否會將核心的墨水制備技術交給國內企業？陶瓷生產企業是否會同意與國內色釉料公司合作？合作過程中，是否會出現合作中斷、人事變動、陶瓷墨水的價格戰等突發情況？
與此同時，陶瓷噴墨打印技術很可能帶來相互模仿的問題，產品的差異化、服務的提升和技術壁壘將是一個需要關注的問題，首先，可能很多人知道意大利的Colorobbia公司生產陶瓷噴墨打印墨水，卻不知道Colorobbia已經推出了具有高效殺菌、去污、自潔功能的商品化納米TiO2，甚至有能力推出功能化的陶瓷墨水，可以通過研究國外墨水企業的最新英文專利、分析國外陶瓷展會最新動態等手段，來分析陶瓷墨水在未來幾年的發展趨勢；其次，陶瓷墨水同質化的時代一旦到來，陶瓷噴墨的整體解決方案將顯得無比重要；最后，外國墨水企業還沒有制備出大紅色的陶瓷墨水，如果國內企業能解決這一技術難題，將迎來巨大的發展機會。