瓷砖生产的另一新兴领域,即大块薄形瓷砖,也需要应用这一技术。这类瓷砖是通过挤压基材而生产出来的,而不是模压制作的。数字喷印可用来在这类瓷砖上增加立体结构或纹理,因为它是一种非接触式的加印过程。这将增进这类瓷砖的吸引力和自然外观,同时又会避免对这种较薄、易碎的瓷砖造成损坏。
这种数字喷墨印花机,会与目前使用的为瓷砖进行色彩装饰的印刷机显著不同。目前的数字喷墨印花机可喷射的彩色印墨平均在每平米2至8克之间。如需为瓷砖表面增添立体结构如浮雕效果,就需要每平米数百克的印墨量。此外,色料颗粒尺寸也会比目前使用的显著加大。全新Xaar001喷印头会达到这些性能,喷射的印墨量将以“纳升(nL)”、而不是以“皮升(pL)”为计量单位。它喷射的墨滴大小在70至180纳升之间,要比目前按需喷墨喷印头的喷墨量大1000多倍。具备这种印墨喷射水平的喷印头,也可以应用在其他领域,如为瓷砖喷射底釉和面釉。在这些应用领域运用数字技术,可以减少液体的使用量,允许有更大的创造性去实现瓷砖设计的多重效果。未来还会有更大喷墨量的数字技术被用来为瓷砖进行工艺涂层,比如,让瓷砖有防滑、抗菌、防水或其他涂层。瓷砖也会变得更加具有多功能性,如加入导电成份,为报警器、灯光和其他系统生产传感元件。
陶瓷喷印墨水的色域
让我们再回到瓷砖装饰印花问题。赛尔一直在探索如何进一步改善数字印花技术,这里的一个挑战,就是在采用数字喷墨技术的同时,需要开发新型数字印墨。以前网印工艺所使用的,是色料颗粒较大的粘糊状彩色印墨,瓷砖在烧制前每平米覆盖的丝网印墨量高达50或100克(分别为滚筒或平版网印)。按需喷墨喷印头的内部结构尺寸是仅以数十微米计的,这意味着数字喷印的色料必须以液体方式提供,色料颗粒大小尺寸也必须精确控制,以避免这些颗粒堵塞喷印头内部的印墨通道和喷嘴。喷印的色料量及颗粒大小,也因此会对最终能够获得的色彩范围产生影响。
通过印刷获得的色彩范围通常用“分析图谱”来表示。在色域分析图谱中,维度L表示一种色彩的亮度,维度a和b表示色彩成分。这些维度按国际彩饰委员会(简称CIE)标准,由色彩坐标来计算表示,被认为与人类对色彩和光亮的感知最为相似。
如果我们对色域仅以“二维”来表示,也就是说不用“L”这个维度,我们就可以表示计算机屏幕所显示的标准色集(RGB即三原色值),以及由CMYK即四分色表示的标准数字喷印色集,这应用于桌面打印、标签以及其他领域。
即使不应用RGB或CMYK色集,也可以复制人眼可见的全部色彩。只有当你试图应用这二种不同方式来显示同一幅图像或照片时,才产生了这里所说的问题。显然,如果你要求2幅图像看上去完全一致,你就必须限定计算机屏幕显示的色彩范围,与印刷机色彩范围相匹配。
那么,陶瓷色彩又是怎样的情况?陶瓷印墨不能使用其他数字喷印领域应用的同样色料,因为瓷砖要经受高达1200°C的烧制过程,以将釉料中的融块熔化到瓷砖上。所以,瓷砖装饰数字喷印中使用的色料,必须能够承受住这样的高温。而这一过程中唯一不会被破坏的,只能是无机色料,比如金属氧化物。
陶瓷市场使用的色集,与桌面打印,以及标签或宽幅喷绘等使用的不同。由于所使用的无机色料类型的限制,它一般由褐、米黄、蓝、黑、黄和粉红色组成。而且它还有进一步的制约,即不能使用由有毒重金属制成的色料。尽管有技术可以通过封装来减少它们的实际毒性,但许多国家及公司都坚持要求使用不含有这些成份的色料。所有这些限制所带来的一个后果,就是陶瓷印墨的色域(或一个色彩空间的颜色范围)有所“折中”。目前尚无陶瓷印墨的标准图谱,而只有陶瓷色料各个供应商会提供它们各自的色彩图谱。但一般说来,传统丝网印墨中应用的陶瓷色料,缺少的主要是黄色和红色(绿色在瓷砖应用上不那么普遍,只有印度除外)。
对于大多数瓷砖生产来说,这是可以接受的。我们都希望表现出自然材质,而它们的色域在总体上也是有限的——石材一般是带有些变化的灰色,木材则一般是褐色或米黄色。
传统滚筒或平版丝网印刷的印墨(糊状颜料),包含高浓度的由无机色料和融块构成的固体,并悬浮在矿物油或乙二醇中。这些印墨的颗粒尺寸,其累计粒度分布值D90所对应的粒径约为10到15?m。累计粒度分布值D90在许多工业行业中,是用来表示色料以及印墨的标准数值,它代表色料或印墨中90%的颗粒,直径小于某个数值。D90作为累计颗粒水平值,能够被现有仪器来精确测量。研制这类仪器的专家们,不建议使用D99或D100作为累计粒度分布测量值。他们认为,测量中任何微小的干扰,如气泡或热波动,都会显著影响测量数值。此外,用来计算这些数值的统计方法也缺少“鲁棒性(不受干扰性)”,因为在这种极端水平上,颗粒的实际数量按照定义来说也不大。
那么,如何将这些传统印墨,与已经开发的陶瓷瓷砖数字喷印印墨进行比较?其实在总体上,液体载体是相同的,传统及数字陶瓷喷墨印花的印墨,都是矿物油或乙二醇。液体载体的这一选择,可使陶瓷印墨的表面张力和黏稠度能够得到精心的控制,而这对于确保可靠的印刷或印墨喷印,不管是传统印墨还是数字印墨,都是很重要的。传统印墨与数字印墨的显著区别,在于印墨中所允许的颗粒大小和浓度。我们上面已经提到传统印墨是糊状的,液体载体在重量上一般约占10到15%,色料占20到40%,其他则大部分是融块,以及更小量的其他材料以用来调节表面张力和抑制结块,等等。数字印墨是液体,也带有20%以上的高色料添加量,所占重量也更大,但不带有高融块添加量。
数字印墨中的颗粒大小,取决于喷印头的内部尺寸。赛尔及其他制造商生产的按需喷墨喷印头,内部结构的尺寸只有数十微米,喷射墨滴最小只有6pL。1个6pL大小的陶瓷墨滴,直径约为25?m。由此显而易见,传统网印印墨中累计粒度分布值D90所对应的粒径10到15?m的色料颗粒,是不能用于数字喷印印墨之中的,因为它们会堵塞喷印头的内部结构和喷嘴。在实际应用中,数字印墨中所含的颗粒大小,累计粒度分布值D90所对应的粒径小于1?m。这一限制的部分原因,还在于数字陶瓷印墨易于沉淀,而它所含有的高添加量的颗粒须处于悬浮之中。事实上,赛尔Xaar1001(以及目前的Xaar1002)喷印头如此成功的一个原因,正是在于赛尔的“真正内循环持续喷墨专利技术(TFTechnology™这一专利技术确保了印墨在喷印头的狭小空间中,总是处于持续流动的状态。这里没有印墨可以停留并开始沉淀的“死点”,任何因结块形成的无用颗粒,都会被从喷嘴处冲走,并被印墨系统中的过滤装置移除。传统的喷印头不带有通过喷嘴后端的这种印墨再循环,因而印墨会在喷射腔中停留并开始沉淀,而喷射腔的唯一出口就是喷嘴。















