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深度解析

喷墨应用十年,提速中国陶瓷产业由大到强进程

作者:    发布时间:2026-01-21 06:26:03    浏览量:

  本文概述了2008~2018年陶瓷喷墨花机装备、技术和陶瓷墨水的发展情况。由2008年国外陶瓷喷墨打印技术进入中国,到2014年国产陶瓷喷墨打印技术走向成熟,至2018年喷墨机数量突破4500台,陶瓷喷墨墨水的使用量曾一度高达到3000吨/月。研发趋势由油性墨水向功能墨水、渗花墨水、金属墨水等产品转变。喷墨技术推动了陶瓷行业的材料标准化、产品个性化以及生产数码化。


  关键词:陶瓷喷墨花机;陶瓷墨水;材料标准化;生产数码化


  1 前 言


  陶瓷喷墨工艺在中国建陶行业的发展不到10年时间,但它对于整个产业链上中下游所带来了革命性、颠覆性的影响,为建陶生产的工艺和产品创新带来了飞跃式的发展。喷墨工艺对产品的开发和效果表现、生产效率的提高以及人员的精简具有极为显著的提升作用;喷墨工艺对于陶瓷生产的上游供应链形成了一波猛烈的冲击;对于产业链上游的材料供应商而言,陶瓷喷墨墨水的出现,开辟了材料研究的新方向。陶瓷喷墨墨水在中国发展近10年来,开辟了一个又一个充满惊喜与商机的市场,预计2023年全球陶瓷墨水产值将达6亿美元。


  2 喷墨打印机


  2.1 陶瓷喷墨打印发展概述


  陶瓷喷墨打印技术自2008年进入中国,2008年5月佛山市南海区希望陶瓷机械设备有限公司研发了中国第一台陶瓷砖装饰的喷墨花机。杭州诺贝尔集团有限公司在2009年上半年采用西班牙Kerajet的陶瓷砖喷墨花机,成为国内第一个推出喷墨砖的企业。


2009年下半年金牌亚洲引进中国南方第一台喷墨花机,并于2010年3月30日推出国内国内首款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之一。


陶瓷喷墨花机经历了2011~2012年的成长期,迈过2013年的井喷期,2014年步入成熟期。2010年,中国在线喷墨花机台数是12台,2011年是100台,2012~2013两年喷墨花机爆炸式增长,2014年国内市场新增加喷墨机约800台,达到了2636台;2015年新增约600台,陶瓷数码喷墨打印机达到3200多台;2016年和2017年的全国新装喷墨机约500台左右。2017年地砖喷墨机首次多于瓷片喷墨机。


至今,中国陶瓷行业数码喷墨打印机大约有4500台左右,由于停工、停产、停线等因素,全年正常运行超过10个月的喷墨机,大概只有七成,约3000台。从各产区的喷墨花机数量来看,广东、山东、福建、江西、四川位居前五。


  陶瓷喷墨机制造业在2014年下半年开始进入了回落期,市场需求明显下降,价格竞争激烈,行业进入了洗牌阶段,2015年,某些品牌今年已经退出或者半退出了市场。2016年开年以来,喷墨机市场销售处于零部件更新换代的状态,新上线的数量较少,此外,一些工厂停产导致喷墨机闲置,通过二手交易被其他企业购买,也对喷墨花机的销售造成影响。市场总需求少,毛利很低,市场分散,服务难度大,收款有风险,这些状况,造成各喷墨机制造商境遇不佳。2017年,受全国环保及地方产业发展规划的影响,市场上流出或要流出的二手机有数百台之多,几乎与新机出机量接近。


  多家国产陶瓷喷墨花机企业竞逐海外,印度、越南、印尼、土耳其、伊朗和非洲等市场是喷墨机的主要出口地区,中国喷墨花机的出囗市场主要集中在印度与东南亚市场。2014年,印度总在线喷墨机约450台,其中中国的品牌约200台,其他则是欧洲的品牌如Cretaprint、Kerajet、Tecnoferrari;越南总在线喷墨花机数量约60台,其中中国生产的机器为12台。2015年印度市场上,喷墨印花机约550台,相比2014年增长了100台左右。印尼和越南市场的增长也同样迅速。2017年,国产喷墨机出口比例有所下降,出口到印度约30多台,越南10多台,非洲、中亚约20台,加上一些零散国家,合计出口不足百台。对于国外市场,国产喷墨机显然还不是主流品牌。


  陶瓷喷墨机技术发展到今天,在颜色通道、打印宽度、速度、功能、性能上已经基本能满足市场需求,瓷砖产品花色极其丰富。陶瓷喷墨设备和陶瓷墨水的普及率较高,瓷片生产线约超过8成,仿古砖、外墙、腰线等生产线约有6成,竞争非常激烈。同时,喷墨机技术走到同质化,价格见底,目前正面临普及饱和期,和技术创新瓶颈期。没有新的需求或技术出现,机器结构、品牌份额等不会再有很大的变化。


  2.2 喷墨花机制造商


  在国内批量生产销售陶瓷喷墨机的品牌主要有9家国产公司:希望、美嘉、新景泰、泰威、彩神、精陶、赛因迪、东海、工正等。随着国内陶瓷市场的萎缩,喷墨花机有向少数品牌集中的趋势,未来竞争将更加激烈。希望、新景泰、美嘉三家占据市场份额的大头,约占了7成, 其它品牌近年已经进入淘汰战,有几家已经出局,剩下彩神、泰威、精陶、工正4家,共约占2成的市场份额。


  国外在中国主推的喷墨打印机品牌主要有7家:意大利的西蒂贝恩特(SITI B&T)、西斯特姆(System)、杜斯特(Durst)、萨克米(Scami)、天工法拉利(Tecnoferrari)和西班牙的凯拉捷特(Kerajet)、efi快达平(Cretaprint)。西斯特姆、天工法拉利、凯拉捷特、西蒂贝恩特、快达平等进口机总量约占中国陶瓷喷墨机市场总量的百分之十几。近年竞争也日益激烈,2014~2015年,快达平、凯拉捷特、天工法拉利是主流,2016年西斯特姆挤上欧洲品牌的前列。


喷墨应用十年,提速中国陶瓷产业由大到强进程(图1)

  ↑↑↑希望陶机12通道喷墨印花机


  2.3 喷墨花机销售价格


  喷墨机上线数量增长的同时,喷墨机的价格却持续下降。在2015年,喷墨机价格在2014年下降15%之后又下降了~20%。这是由于,一方面,陶瓷喷墨设备基本趋于完善,质量非常接近,差异化少;另一方面,市场萎缩,欧元汇率大幅下降,欧洲喷墨机器也加入价格大战。目前,打印宽度为350的4色喷墨机则从200多万元/台降到只有60多万;打印宽度为910的5色喷墨机价格从2011年的接近500万元/台降到目前不到200万元/台,有些机型的价格已接近经营成本价,无利可图。由于喷墨机一般会预留打印通道,因此,接下来的一两年内,陶瓷喷墨机的部件或配件的升级替换机会将增多,较少出现整机替换的情况。2017年是喷墨机价格竞争最激烈的一年,价格已经无限接近经营成本,多数品牌无利可图。特别是出货量少于50台的,基本上是处于亏损状态。


  2.4 喷头品牌


  喷墨机的竞争,其实也是喷头的竞争。喷头的核心技术仍掌握在国外的企业之手,至今仍未能实现国产化,喷头的关税高达20%,其进口单价在25000元以上,更换周期约为3至4年,占喷墨机成本的80%左右。目前,有能力生产喷头的企业只有英国、日本、美国三个国家;而制造喷墨机的企业和国家(意、西、中)都不具备制造喷头的能力。喷头品牌有:赛尔、精工、北极星、星光、东芝、柯尼卡等。英国赛尔(XAAR)公司仍是全球陶瓷喷墨技术研发方面的领先制造商,占据七成以上的市场份额,并保持持续创新。赛尔领先的 “真正内循环专利技术(TF Technology®)”印墨再循环,使其墨水适应性强,维护容易,不易出现大的堵塞;其八级灰度技术,也使它在打印逼真度方面领先,特别适合目前追求仿自然的市场主流;“喷嘴护板专利技术(XaarGuard™)”,确保了最长的免维护生产周期。“智能专利技术(XaarSMART™)”可采纳印墨温度及喷印头状态的反馈信息,对喷印头即时调整,实现生产环境变化下的稳定的印刷质量。


  2014年前,赛尔牢牢占据了陶瓷喷头市场70%以上的市场份额。随着精工、北极星、柯尼卡美能达、京瓷等喷头企业纷纷加大对市场的争夺,推出了不同打印效果的差异化喷头产品。例如:赛尔公司2014年九月份在意大利里米尼推出了GS40喷头,可以适应更大颗粒直径的墨水。意达加等品牌抢先研发推出了基于这款喷头的墨水(可以更大颗粒直径),大大改善了黄、粉、紫、绿等一些发色不好的问题。赛尔公司在2015年研发了一系列应用于编码和标签应用领域的压电式打印头,非常适合应用于需要高分辨率的编码和标记应用。京瓷喷头(型号KJ4C-0360)具有世界最快的50m/分(84pl大墨滴)的打印速度,在50m/分的打印速度下,单个打印头的墨水和喷射量可在15pl~84pl范围内灵活调整, 109mm(4英寸)有效打印宽度。又如Kerajet公司研制的K8系列适合于喷釉,K9系列适合于喷干粉(颗粒)。精工喷头可以打印大墨量墨水。


  喷头的360dpi的打印精度已经可以满足各类瓷砖产品的生产需求,目前要改进的是打印颜色深度问题,以及实现各种功能性墨水的表现效果,因此许多喷头生产企业均推出了大墨量的喷头来满足企业的需求。如赛尔2016年9月13日为陶瓷瓷砖市场推出的XRRA 2001+双色喷印头,每个喷头都能以720 dpi喷印单色,或以360 dpi喷印双色,单点墨滴大小从6PL到40PL,可适合从淡到浓的图案打印,能兼顾清晰度和大墨量的花色。Xaar 2001+ GS6C可用来喷印精细图案设计;Xaar 2001+ GS12C适用于范围广泛的不同瓷砖设计,在精细与喷墨覆盖量之间达到平衡;Xaar 2001+ GS40C印墨喷射覆盖量高达50米/分的线速,可为特殊效果而带来丰厚的喷墨覆盖量,能印制效果强烈鲜明的瓷砖图案。其2000个喷嘴兼容众多不同的油性墨水并带来极高生产率。应用这一新型喷印头系列,陶瓷砖生产商能够便捷地实现新颕的图案设计,迎合时尚风格的转变,高效地处理生产中的频繁转换,帮助陶瓷企业生产个性化、差异化的产品,制造出属于自己特有的、不可复制的瓷砖。与此同时,精工推出RC1536型号,在24m/min的速度下,最大墨量可达到45g/cm2 ,可以满足大喷墨量的需求。北极星和柯尼卡美能达也有大墨量喷头的推出,而北极星还有一款最新喷头XSC,其墨滴尺寸为6PL,同样兼顾星光系列的所有优点,针对更加精细花纹的瓷片墙砖。喷头的升级,一定会带来更好的打印表现,之前一些难以生产的花色,如水泥砖、黑金花、现代仿古等,将会在喷头技术的提升下加快引爆市场。


  除喷头外,其他的一些元件如伺服电机、墨水泵、甚至包括过滤器、皮带、板材等配件,国内产品始终还是达不到国外的技术标准。据称,国产设备95%的零件都是进口的,这主要是为了保证陶瓷花机的整体质量。


喷墨应用十年,提速中国陶瓷产业由大到强进程(图2)

  ↑↑↑喷墨印花技术全面提升了瓷砖产品的美学张力


  2.5 喷墨花机技术发展


  喷墨机已经成为陶瓷企业生产的标配设备。但从如今的瓷砖市场看,市场和消费者更倾向于特殊效果和特别设计的瓷砖产品。中国陶企的生产模式须由以往大产量的模式向高效灵活、个性化生产逐步转变,业内称之为“瓷砖打印制造工业4.0”。


  2015年6月,希望公司研发出北斗星系列陶瓷喷墨机并投放市场,机器采用多彩色通道分体组合,打印幅宽达1850mm。科达最新研制的KGP140/14数字喷墨打印机,可扩展到最大的14通道,适合陶瓷厂家升级换代的需要,也能最大发挥时下行业流行的喷墨渗花墨水的性能,现已在广东清远、恩平部分陶瓷厂上机安装、试验。打印宽度为1400mm,可更灵活选择颜色墨水和功能墨水。


  美嘉在2015年推出了自主研发的串联机械技术。串联的机器使用到对中装置,打印精准度极高,它通过先后精准对位喷印基础墨水与功能墨水,再结合之后的干粒布置,能够做到不使用腐蚀性功能墨水而达到表面凹凸效果,实现了瓷砖的表面装饰效果多元化、个性化的需求,已有多家中大型陶瓷厂如欧文莱、贝斯特、博德、鹰牌、兆邦等使用该种新技术进行生产。未来,这种技术可以达到立体深远的3D图案效果。


  为了适应陶企的生产模式须由以往大产量的模式向高效灵活、个性化生产逐步转变,在2016年的广州工业展上,希望公司双子星系列设置了8-12色通道,北斗星系列则用于超宽幅打印,其BDD机型可按需实现2-16色通道的分体自由组合。美嘉通过将两台独立的喷墨机进行串联,可实现8-16个通道同时高质量打印。新景泰展出了10通道喷墨机。科达的新一代喷墨机KGP140/14将打印通道增至14通道。西蒂贝恩特展出的搭载精工1536喷头的G5渗花墨水喷墨机,不仅喷墨量大,而且应用范围广,最小墨滴为14PL,而且其拥有8个灰阶,最大墨滴为100PL,即便是一个喷头也可以满足很多需求,可生产瓷片、地砖、外墙砖,且使用喷印功能性墨水,兼容性强。凯拉捷特的Master系列陶瓷喷墨印刷机,在同一台设备上能够实现特殊墨水、喷釉、喷粉和喷干粉等陶瓷砖面装饰工艺效果。


  随着大规格陶板生产线的兴起,西蒂贝恩特推出了新型的陶瓷大板数码印花设备——EVO8喷墨机,8色槽,可兼容赛尔与精工喷头,可适应渗透墨水,拥有模块式色槽,简便且快速维护,3分钟便可更换色槽,清洗周期快速且独立;西蒂贝恩特还推出了最具创新性的工业印花设备——G5喷墨机,其拥有多达14通道的高度集成方案,模块式结构,即插即用,可实现无停顿生产。2017年12月,新景泰与赛尔公司经过3年联合开发攻关的第一批设备投产,市场反应良好,几个月内已成功销售40多台。国内新增加了2条陶瓷大板生产线,一条是杭州诺贝尔的大板线,一条是新明珠旗下冠珠品牌的陶瓷大板生产线,这两条大板生产线均是从国外进口的整线设备,陶瓷喷墨设备是希望陶机所产的12通道超宽幅喷墨设备。大板喷墨机,是在单机喷头数量上提出了新的要求(如打印1200产品,8通道的机,喷头量达到160多个),对软件而言,大型喷墨机打印时系统的数据处理量是倍增的,系统内存、速度等必须达到要求。


  3陶瓷墨水

喷墨应用十年,提速中国陶瓷产业由大到强进程(图3)

  ↑↑↑当前国内市场畅销的道氏墨水


  3.1 国产墨水从一无所知到超70%市场占有率


  1998年,西班牙Kerajet开发了世界第一台工业使用的陶瓷装饰喷墨打印机,并与美国Ferro公司联合研制了陶瓷喷墨墨水。在2000~2006年间,喷墨系统只有可溶性墨水,直到2006年,西班牙的Esmalglas-itaca、Chimigraf、Colorobbia、Torrecid 四家公司相继进入陶瓷喷墨墨水领域,随着物理研磨技术的提升和完善,陶瓷喷墨墨水的发展得到了迅速提升。


  陶瓷喷墨打印技术自2008年进入中国,2008~2011年,是国外墨水品牌对国内陶瓷企业的技术封锁时期。最早进入中国市场的有Ferro、Torrecid、Esmalglas-itaca、Colorobbia、司马化工、Megacolor等墨水品牌。彼时国内墨水遭遇了重重桎梏。


  2011年,以迈瑞思(原广东佛山博奥科技)、明朝科技等一批优秀的国产墨水企业相继宣布攻破技术难题,率先对进口品牌“统治”的墨水市场发起进攻,吹响国产化的号角。随后,道氏技术、康立泰、万兴色料、柏华科技、汇龙等企业也均在2011~2013年正式推出陶瓷墨水,市场格局数次变化。


  从市场格局来看,在2011年以前,国内企业对于喷墨工艺处于学习和接受的引入阶段,墨水市场由进口品牌占据。经历过2013年的井喷期后,直至2014年,经过3年沉淀的国产墨水才真正开始全面发力。到2014年底,国内陶瓷厂的墨水需求量应在2000~2200吨/月左右,国产墨水已经占领了国内70%~80%的市场份额。进口墨水品牌以产品开发方面的创新能力,引领着市场新方向,牢牢占据着中国墨水市场的近三成市场份额。而由于在基础研究方面的短板,国内企业在墨水等新材料的开发能力上与国外墨水企业还存在着较大的差距,因此短期之内国产墨水很难实现创新引领、打破“三七”之局。


  国内自主研发并批量生产的博今科技有限公司(即迈瑞思科技有限公司的前身,迈瑞思于2013年2月成立)在2011年3月份产品上市;然后明朝科技在2011年5月份产品上市;再是道氏制釉和佛山市柏华科技分别在2012年4月份及3月份产品上市。2014年康立泰被山东国瓷上市公司成功收购并成立国瓷康立泰,继续在陶瓷墨水国产化方面借力发力,2014年年底道氏制釉成功在创业板上市,助力国产墨水的进一步延伸发展。2015年是陶瓷墨水国产化时代,国产陶瓷墨水生产企业进入品牌竞争阶段,市场蛋糕分切的轮廓越来越渐清晰明朗。随着国产墨水生产工艺技术的提升,无论产量还是质量都在不断追赶进口墨水,国产墨水从2013年的25%市场份额增至2014年底的50%,到2015年或已超过65%的市场份额。我国陶瓷工业已进入墨水国产化时代,市场占有率会进一步提高至70%以上。


  3.2 陶瓷墨水制造商


  国产陶瓷墨水生产企业有近20家,如:道氏、明朝、康立泰、迈瑞思、柏华、万兴、远牧、名墨、研科、陶正、金鹰、色千、三陶、汇龙 (正大、大鸿、汇龙、丰霖、永坤)等等,但真正在市场中使用的可见品牌只有近10家。道氏和明朝是国内最早批量投入市场的品牌,到目前还保持着国产品牌中较高的市场占有率,国瓷康立泰(伯陶)墨水发展之势强劲。


  陶瓷墨水的进口品牌或外资企业生产的墨水有8家:意达加(Esmalglas-itaca)、陶丽西(Torrecid)、福禄(Ferro)、卡罗比亚(Colorobbia)、司马化工、美格卡拉(Megacolor)、美高(Metco)和菲特。其中意达加和陶丽西在全国性市场上领先;其他的5家墨水只在区域性市场应用。


  3.3 陶瓷墨水市场占有率及价格


  国产墨水的市场份额在2014年底增至50%以上,标志着我国陶瓷工业已进入墨水国产化时代。在服务及商务条件上,国内品牌优势明显。其中,道氏和康立泰继续遥遥领先于国内同行,总占比超50%。国产墨水企业可以建立起遍布全国的服务网络,同时立体完善的服务体系保证在最短的时间内帮客户解决问题,这也是许多陶瓷生产企业选择国产墨水的原因之一。


  国外品牌的占有率方面,意达加从开始至今一直领先,而且也是国内所有品牌中的第一(目前市场占有率约30~35%)。原因是进口墨水发展成熟;在稳定性和发色力上具有极大优势;以及具备强大的产品后续开发能力和齐全的发色配套水平;绝大部分进口墨水经过各大喷头公司认证;产品与喷头、设备都具有良好的兼容性和匹配性。


  国外的意达加和陶丽西市场占有率从2015下半年起大幅下滑,但到目前为止处于阶段性稳定,约占30%。2017年国内关停企业多,停工时间长,陶丽西和意达加约占20%以上。虽然进口品牌墨水(以意达加和陶丽西为主)的市场总占有率也在进一步下降,但是他们的市场份额日渐稳定,被替换速度减慢,甚至有反攻的情况。其原因首先是他们的质量比国内大多数品牌稳定。其二是今年欧元汇率大幅下跌,进口品牌成本降低。另外还有用户对墨水服务的依赖度没机器那么高,国产品牌的服务优势没有那么突出。


  进口墨水在2009年刚进入国内市场时,均价每吨价格60~80万元, 价格最高可突破100万元/吨。随着技术的不断完善和更多竞争者加入墨水市场,墨水的价格逐渐下降。2011年前后,多家进口墨水品牌涌入中国市场、国产墨水也相继问世并陆续进入大生产,墨水的价格就数度跳水,其中,进口墨水价格由40万、30万到20万一路下行,而同期的国产墨水则保持着与进口墨水1/3差价的价位。2013年-2014年,是陶瓷喷墨墨水市场快速扩容的阶段,但同时也是价格下滑最严重的阶段。在2014年年初进口均价已降到13万元/吨左右,至年末更是跌破10万元/吨, 彼时国产的普通颜料墨水均价约为7万元/吨。从2014年底开始,颜料墨水的价格逐渐稳定在4~6万元/吨左右。踏入2015年下半年,随着陶瓷墨水的竞争日趋激烈。一些小规模墨水企业被收购,还有一些墨水企业退出市场,不少企业因此亏损千万计。同时,多家陶瓷厂资金运转困难,有的累积付款期甚至超过一年,再加上关、停、并、转的几十家。应收款回收艰难,一些有规模的机器和墨水供应商都被拖欠几千万元,多的上亿元。而且回收时间看似遥遥无期,甚至有可能会变成坏账。


  3.4 陶瓷墨水技术


  颜料墨水是当前陶瓷行业应用最为广泛的墨水,主要用于表面着色。目前,这类墨水已研发大约12~14种,包括7种不同颜色,其中蓝色发色力最强,黄色发色力较弱,棕色居中,尤其是鲜艳的红色难以到达理想效果。不过从2016年开始,陆续有企业宣布攻克大红墨水的难题,相继推出包裹系大红、大黄墨水,如广东宏宇集团、扬子颜料、道氏技术等。


  3.4.1 研磨技术


  高容量砂磨机设备在2014年的陶瓷展会上展出,如东莞琅菱机械展出的适合规模化墨水生产的60L和120L的大型国产砂磨机设备,为国产陶瓷墨水的稳定性和规模化生产奠定了基础。也有实验数据证明棒梢式砂磨机的研磨效率明显高于涡轮或者盘式结构的产品。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,研磨后<0.5μm的颗粒比目前方法少很多。德国NETZSCH最新干法超细研磨系统,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。


  3.4.2 新色系陶瓷墨水


  由于陶瓷墨水的现有产能或已规划产能已基本超过市场需求,墨水企业必须在墨水的颜色品种、深浅和适应性上进行创新,提供多品种墨水,方便客户使用并提高产品附加值。例如,开发腰线砖和低温陶瓷墨水。另一方面,墨水企业还要做到快速匹配和超前配合。例如墨水企业要开发适应Xaar GS40喷头的大墨量墨水,适合Dimatix星光1024水性和大墨量墨水,以及开发Xaar 1002 SBX和001喷头的喷釉墨水。司马化工推出了洋红和绿色等新色系产品,洋红墨水可适应不同烧成温度,弥补了红棕墨水作为红色三原色基的不足,增加了墨水产品的色域。目前新品已用于顺成、东方等大型陶企的生产线上。意大利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。


  陶瓷喷墨打印技术自2008年诞生以来,大红墨水一直是技术性难题,欧洲曾经用黄金做原料研发出金红色墨水,由于成本高昂无法在陶瓷行业使用。由于大红墨水的缺失,长久以来,陶瓷行业都使用棕色墨水或粉色墨水代替大红墨水,最终导致的问题是陶瓷喷墨打印图案的明度较低,颜色不够鲜艳、饱和,色域窄,图案易失真。宏宇集团联合景德镇陶瓷学院攻克了“高温陶瓷大红墨水”的制备,高稳定包裹镉硒红高温陶瓷大红喷墨墨水。今年五月广州陶工展,扬子颜料发布了包裹红、黄墨水,并在九月的意大利里米尼展会上展示推广,把国产红色墨水推向了世界。始于2016年的大红墨水的出现是一个重要的突破,这使得红、粉、灰等系列颜色发色效果得以提升,包裹黄色也更加鲜艳。可以说,目前瓷砖打印发色的表现无论从色域或鲜亮度都取得了显著提高,已经能达到大部分设计师的设计要求。


  真金墨水和喷墨机到2016年年中才进入中国市场。率先由乐陶、金意陶两家公司几乎同时推出,喷墨打印机和陶瓷墨水都是欧洲品牌的。2017年年中,新景泰公司的喷金喷墨机在国内率先面市并投入使用,打破了国外的垄断,经过用户对比,质量达到了囯外同行的水平。


  至于2018年的陶瓷墨水发展,在品类、价格、市场份额等方面将继续平稳。但是,针对颜色细分市场的墨水,功能性墨水还有很多可作为之处,细分产品的创新不会停止。例如,黑色、白色、亮光、哑光等效果的墨水。防滑、防菌、或环保概念的墨水都有很大的空间。另悉,2018年基于三度烧工艺的无介质墨水会上市,国产的真金墨水也会出现。


  3.4.3 功能墨水


  始于2012年前后的功能性墨水,从2014年开始逐步得到重视,尤其是下陷釉、闪光釉、剥开釉等特殊效果墨水在表现瓷砖表面特殊效果方面,可以满足企业产品多样化和个性化的需求。2015年以后,在差异化的市场驱动下,功能性墨水的发展迎来了一个小高峰。在2016年的陶瓷工业展上,功能性墨水已然是展会上的一大亮点。其中,下陷墨水主要在地砖和瓷片的几何图形型线条中呈现;闪光墨水主要在仿古糖果釉中运用,同时它也能与其他功能性墨水混合使用;白色墨水主要适用于仿古砖和瓷片领域,使其釉面效果更加立体,花色更加丰富、不单调。功能性墨水在设备商进行使用时,其性能和普通的墨水是差不多的,甚至比常规墨水要求还要低。由于功能性如下陷、剥开等特殊效果带来图案的立体感,业内用“将瓷砖表面效果由2d带入了3d时代”来形容其意义。可以预见,鉴于其对于瓷砖表面效果及质感的大幅度提升,功能性墨水将很快得以推广运用。


  2016年,在喷墨印花技术已经成为墙地砖生产制造技术中装饰印花技术主流的情况下,不少进口墨水企业如司马化工、陶丽西、意达加、福禄等以及国内优秀代表如道氏技术、康立泰、金鹰、迈瑞思、明朝科技等墨水公司纷纷推出了新研发的功能性墨水。西班牙瓷砖企业已经在应用功能性墨水进行瓷砖装饰效果的创新,且在墙砖方面尤为明显。陶丽西已经研制出下陷墨水、哑光墨水、白色墨水,贵金属墨水和保护釉墨水等产品,并应用于意大利、西班牙的陶企,以及国内20多家陶企。前两种墨水多用于瓷片生产,白色墨水则适用于仿古砖开发。福禄研发的特殊效果墨水Inks Nova 4.0,墨水的颗粒尺寸分布3μm,使用量150g/㎡。意达加的DPM亚微米产品系列适合于目前生产销售使用的油性功能陶瓷墨水,如下陷釉、亚光釉、亮光釉。固体颗粒尺寸在1μm以下,这些材料使用量一般在100g/㎡以下。道氏全面推进特殊效果墨水,包括金属、闪光、亮光、白色和哑光墨水、3D效果墨水(即渗花墨水)、水性陶瓷墨水等。康立泰推出针对GS40喷头的专用墨水(提高黄,红等颜色效果);针对全抛釉的亲水性墨水,针对大理石瓷砖的爆花墨水,还有绿色,亮光,哑光等。迈瑞思批量上线负离子墨。


  2017年以来,3D墨水(下凹,剥开)、负离子墨水、防滑墨水等应用已经很成熟了。各大品牌瓷砖厂都有部分喷墨机使用这类功能性墨水,来丰富产品饰面效果。一种功能性墨水-胶水得到越来越多的应用(喷胶水+干粒机),丰富了仿古类产品的花色效果。


  3.4.4 水性墨水


  紧随着功能性墨水之后,由意大利美高公司研发的“渗花墨水”于2013年首度亮相国内市场。这是一种在瓷质抛光砖表面进行数码喷墨打印技术,通过将墨水渗透进砖坯,让抛光砖实现色彩、纹理、质感等多重提升的新材料。因此,承载着“让抛光砖重回巅峰”使命的渗花墨水一经问世,就得到了诺贝尔、东鹏、蒙娜丽莎、新明珠、能强等知名陶企的追捧。喷墨抛光砖也在2016年前后相继问世。墨水供应商方面,继美高公司之后,包括道氏技术、康立泰等多家墨水公司也相继投身渗花墨水的研发和推广。


  目前的油性陶瓷墨水的技术已经成熟,常规颜色的陶瓷墨水近乎于通用型标准化的产品。但是油性墨水固含量不高,固体颗粒易沉淀,发色力弱,难干燥,粘性大,易堵喷头等一系列问题容易影响瓷砖的生产流程。水性墨水将对现有油性墨水生产企业带来一次巨大的冲击。司马水性墨水在意大利陶瓷厂家大批量使用已超过了8个月,发色力好,色彩范围宽,烧成温度广。大大降低了生产中出现的各种色差、拉线的缺陷,而且更方便机器的清洁保养。福禄公司研发的水性陶瓷墨水(实验室产品),墨水的色料颗粒尺寸从<1μm增大到3~10 μm,墨水的使用量从60增大到800g/㎡,储存与应用很稳定,色彩稳定性高,目前已研发10个品种。


  喷墨渗花技术在2015年由中国本土色釉料企业突破,并到达中试及量产阶段。喷墨渗花技术与布料的方式相比,生产难度大大降低,图案更丰富,效果更逼真,生产工艺更环保。与全抛相比,花纹深,容易做出镜面效果。2015年上半年,诺贝尔率先发布喷墨渗花抛光砖,随后,东鹏、蒙娜丽莎等行业龙头,企业先后上马,批量生产。他们采用国外的材料及技术的,产量不大。2015年下半年,国内多家色釉料企业已成功突破了渗花喷墨技术,到达中试及量产阶段。渗花喷墨技术的关键,是打印通道、墨路系统、喷头等部件与腐蚀性渗花墨水的协调配套[]。新景泰从2015年开始投入研发,目前也到了批量生产阶段,并推出了最新的功能墨水喷墨机,针对其原有的King-Jet与Mini-Jet全系列喷墨机产品线进行了补充。彩神公司针对2015年国内兴起的渗花喷墨抛光砖市场,经过了大半年的研发,推出了S8渗花釉喷墨机和相关的墨水原料,并在清远天弼陶瓷厂成功使用。所生产出的产品花色丰富,层次感强,优等品率高。


  2016年又被称为喷墨渗花的元年。自五月份诺贝尔陶瓷首先推出相关产品以来,喷墨渗花一直是行内的热门话题。广东清瓷新材料科技有限公司(简称清瓷,由深圳市润天智数字设备股份有限公司控股,旗下的润天智彩神经营陶瓷喷墨机业务)、道氏为首的国产渗花墨水打破了国外的垄断,具备墨水生产能力的墨水供应商有接近10家。在2016年工业展上,国内大部分色釉料墨水企业(明朝、道氏、迈瑞思、康立泰等)也都亮出了各自的渗花墨水,渗花墨水的生产主要分为淋浆法(湿法)与直接渗透法(干法)两种模式,某些墨水可以渗透深度2mm以上。这在一定程度上提振了喷墨机销售市场。国外品牌西斯特姆和efi快达平快速反应,针对喷墨渗花打印机进行攻关,成功抢占了先机,并依靠出色的产品效果得到了客户的好评,市场销售相比2015年有明显的增长。


  清瓷的渗花墨水技术约占干法渗花墨水的半壁江山,产品用于博德、天弼、阳光以及湖北和江西陶企的生产线上;意大利的美高美珂技术用在了诺贝尔、东鹏、蒙娜丽莎、新明珠的生产线上,宏宇、伟达、能强、石博士等十多条生产线也用了国内喷墨机和墨水技术(安倍尔、道氏),推出了喷墨渗花系列产品。


  喷墨渗花热潮在2017年有些遇冷,从技术上来说,渗花墨水已成功开发出灰、褐、蓝、灰绿、咖啡、黄绿、黑、白等颜色的墨水,开发的墨水扩散问题得到解决,能够很好地避免喷墨后墨水横向扩散,并且垂直渗透能力强,渗透深度达到4 mm以上,抛光后渗透深度仍然有2 mm以上。但是,在精度方面如渗入抛光砖坯体深度的精确性还有待提升,墨水渗透程度若低于相应渗入坯体的深度,将可能造成花色纹理被抛白或颜色抛浅、抛模糊等问题。相对而言,渗花墨水现阶段颜色还不够丰富、齐全。此外,为配合渗花墨水工艺,成熟的抛光砖坯体配方结构及烧成制度等还不为业界所广泛熟知,以及喷墨设备的改造配合等,这对于渗花墨水在行业的普及来说,都是阻力[]。


  随着数码喷墨技术在陶瓷行业的深入应用,喷墨墨水产品也在不停推陈出新,继功能性墨水、渗花墨水之后,一种应用于三次烧的“玻璃墨水”也已经于近期被引入国内市场,并进入实际生产应用。


  3.4.5 数字喷釉

喷墨应用十年,提速中国陶瓷产业由大到强进程(图4)

  ↑↑↑希望陶机全数码无水喷釉机


  相比于传统钟罩淋釉、直线淋釉、帘式淋釉等施釉工艺,数码喷釉能大大降低瓷砖生产过程中釉料的损耗。同时,精准可控的淋釉量也将解决传统淋釉工艺附带的坯体釉量均匀性以及墨水发色的稳定性,从而提高瓷砖产品的优等率,提升瓷砖产品表面质感与逼真度。


  2012年前后,数码喷釉进入陶瓷行业人士的视野,国外如陶丽西、福禄、卡罗比亚、意达加等色釉料企业开始了对数码喷釉的研究,陶丽西推出D.G-CID、T.M-CID喷釉釉料,意达加推出DPM-MICRON喷釉釉料,2016年里米尼展上,喷釉技术全面进入上线量化生产。不过,相比传统的施釉技术的成本,其价格相对高昂,因此未能在中国市场推广开来。西班牙KERAJET公司在2013年提出100%数字打印陶瓷砖生产线(digital printing ceramic line),并在其公司总部建立示范线,2014年意大利SYSTEM公司在展会推出此类设备,用数字设备取代传统釉线的设备,使釉线控制在30m以内[]。目前,K8、K9六机一体化技术,可以将施釉、喷粉、喷色三者相结合。但有专家认为,数码喷釉技术的核心是研发出快干墨水(釉浆),当喷头喷出快干墨水时,堆积出好的3D立体效果,才能做出千变万化的凹凸图案。这也被认为是瓷砖3D打印的必要基础。


  福禄、意达加和卡罗比亚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,用喷射的方法取代淋釉、喷釉、甩釉、辊印方法,可以节省釉料、缩短釉线、可以实现不同肌理效果(不用模具)、快速开发新产品、实现柔性生产、降低成本。数字釉料和数字喷釉将给釉料公司、喷墨设备厂、陶瓷企业带来新的商机。卡罗比亚与SACMI公司INTESA合作,2014年上半年在数字喷釉机上试验C-Glaze,并进行中试生产。喷釉量可达200~1000 g/m2,适合于不同的生产工艺技术(墙砖和地砖)。福禄研发用于数字喷釉的Inks Nova 4.0,其墨水的颗粒尺寸分布>5μm,使用量500g/m2。数字喷釉所用釉浆粘度低、流变性好,颗粒尺寸大,釉浆喷出量可达300~800g/m2,在陶瓷砖表面产生新的显微结构,产生新的效果。喷釉的设备及技术都已成熟,但是现在的材料、喷头及运营成本的总和要远远高于从喷釉瓷砖获取的利润,因此市场暂时还不能接受。


  2018年,国瓷康立泰打破国外企业对数码喷釉产品的垄断,实现了数码喷釉墨水的国产化,推出了三类数码喷釉墨水,包括:超白釉墨水、发色釉墨水和保护釉墨水,墨水平均粒径只有0.5μm(500nm),可以适用于各种大墨量喷头。


  3.5 国内陶瓷墨水研究概况


  近年来,发表了有关喷墨打印机和陶瓷墨水的论文200余篇;出版了佛山陶瓷增刊(论文集)2本,分别为《陶瓷喷墨印刷实用生产技术汇编》和《陶瓷墙地砖喷墨打印技术应用大全》;制定了《陶瓷装饰用喷墨打印墨水》标准1个(广东省地方标准)。


  2014年9月2~3日,佛山市迈瑞思科技有限公司与中山市华山高新陶瓷材料有限公司签署了“迈瑞思与华山战略合作协议书”,以及“迈瑞思业务合作协议书”。 2014年9月16日,佛山市欧陶无机材料有限公司与广东迈瑞思科技有限公司正式签署合作平台——江西迈瑞思科技有限公司。双方公司依靠更专业的分工,将共同开发陶瓷墨水市场。


  2015年5月8日,由山东汇龙色釉新材料发起并承办的陶瓷喷墨墨水标准研讨会在山东淄博举办,在论坛上指出了陶瓷墨水的三个发展方向:其一,推进建筑陶瓷在高保温、抗菌、光伏抗静电、抗辐射方面的升级转化。其二,完善陶瓷墨水在亮度、强度、彩色范围、印刷质量、均匀性和稳定性等方面的工艺需求。其三,通过诸如热、压、气、湿、光、辐射等六方面敏感功能墨水对建筑陶瓷的智能妆点。


  2015年6月,由6家佛企和国家陶瓷及水暖卫浴产品质量监督检验中心等单位联合编制的广东省地方标准《陶瓷装饰用溶剂型喷墨打印墨水》顺利通过专家组审定。这6家为佛山企业包括广东三水大鸿制釉有限公司、广东道氏技术股份有限公司、佛山市明朝科技开发有限公司、佛山市迈瑞思科技有限公司、佛山市三水金鹰无机材料有限公司、佛山市禅信陶瓷釉料有限公司。


  2015年10月,中国建筑卫生陶瓷协会在年初立项制订陶瓷墨水协会标准,组织专家、技术人员参与编制,经过前期调研、试验、验证等工作,起草单位已经完成了《溶剂型陶瓷喷墨打印墨水》协会标准的征求意见稿。该标准征求意见稿规定了溶剂型陶瓷喷墨打印墨水的术语和定义、分类、技术要求、试验方法、抽样、判定和检验规则、标志、包装、运输和贮存。该标准的编制报批工作计划在年底完成。


  4 总结与展望


喷墨应用十年,提速中国陶瓷产业由大到强进程(图5)

  ↑↑↑喷墨印花技术使瓷砖的装饰效果优于更多传统装饰材料(金意陶样板间)


  陶瓷喷墨墨水的出现,给整个陶瓷行业所带来的,无疑是一场材料的革命。在陶瓷数码喷墨技术出现之前,瓷砖着色多采用丝网、辊筒印刷,造成大量色釉料浪费。而且由于丝网和辊筒印刷均为接触式装饰方式,在对瓷砖表面的凹凸、下陷等特殊效果进行处理就难免有些捉襟见肘。陶瓷墨水,是在不破坏色料发色的情况下将其研磨成微小颗粒,借助特殊溶剂保持颗粒悬浮的液体状态,其使用方法是通过喷墨机经喷头喷射,使色料颗粒附着于瓷砖表面,因此更加灵活、图案更加立体、材料的利用率更高,且由于是非接触式装饰方式,喷墨打印可以突破传统模式的一些人为及设备的限制,实现更多特殊效果,使瓷砖的装饰效果进一步提高。


  喷墨技术自引入国内后,就掀起了一股喷墨风潮,包括喷头、喷墨机、墨水等相关设备及材料的市场容量都出现了井喷式的发展。据不完全统计,截止目前,国内在线喷墨机数量已经突破4500台,陶瓷喷墨墨水的使用量曾一度高达到3000吨/月。这是一个充满惊喜与商机的市场,也是一个硝烟弥漫的战场。陶瓷喷墨墨水诞生之后释放的庞大的市场需求,激发了色釉料企业热情,为数不少的企业纷纷斥资进军墨水市场,角逐墨水市场的国内外企业数量高峰期时可达到30余家。即使竞争已趋白热化,但在业内人士看来,陶瓷喷墨墨水市场依然大有可为。喷墨对陶瓷行业最大的推动作用是实现了材料标准化、产品个性化以及生产数码化,从这个层面而言,喷墨技术在推动陶瓷行业未来发展有着更为深刻的意义。


  墨水的进一步发展则需要侧重去研究高强度发色色料,强化墨水在加工方法、亮度强度、彩色范围、印刷质量、均匀性和稳定性上的优势。当前陶瓷喷墨技术难点如 “特殊釉料效果喷印”、“渗花抛光砖喷印”、及“包裹色料喷印”,可以大大拓展瓷砖的表面效果而增加瓷砖产品的附加值与竞争力。要实现技术升级,对陶瓷喷墨设备中喷头性能要求、墨量控制要求、打印墨水等设置多重难度。例如以原石为代表的喷墨渗透与多管道布料技术的组合也是新技术和传统技术的融合,是从瓷砖表面技术进入到瓷砖内度技术的进步,但内度的技术未来还有很大的想象空间和发展潜力。其次,鉴于建筑陶瓷功能化是传统建筑陶瓷产业升级的必由之路,未来陶瓷喷墨墨水也需要在功能性上进一步提升与完善,助推陶瓷行业产品转型升级,实现个性化、功能化的发展。再次,如果要实现更丰富的效果以及更好的颜色,就需要进行不同技术的混合应用。相比国产墨水制造商,进口墨水展商更加注重概念展示和实际体验,后者倾向于整体空间的解决方案,凸显终端产品的呈现效果,并在展示上注重拓宽陶瓷应用领域,从根本上来说是用市场创造需求。


  随着经济的发展,消费者对生活品质的要求向多元化、时尚化、个性化发展,陶瓷墨水恰是在这种环境下进入我们的视线。据QYResearch发布的《2017全球陶瓷墨水发展现状及未来趋势》预测,未来,陶瓷墨水仍会以稳定向上的势头继续前进,预计2023年全球陶瓷墨水产值将达6亿美元。


  陶瓷喷墨墨水创新发展轨迹


  2000年,ferro公司提交名为 《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,阐述了陶瓷喷墨墨水的制作方法,为陶瓷喷墨打印技术奠定基础。


  2000-2006年间,陶瓷墨水以可溶性墨水为主,但由于可溶性墨水的色彩范围低、稳定性差和成本高等弊端,制约了喷墨打印技术的发展。


  2006年,西班牙esmalglas-itaca、chimigraf、colorobbia、torrecid四家公司相继进入了陶瓷喷墨墨水领域,推动了陶瓷喷墨墨水的发展。


  2008年,中国引进数码喷墨打印技术,陶瓷喷墨墨水进入中国,同时,国内一批优秀的企业开始着手自主研制陶瓷喷墨墨水。


  2011年,国产墨水突破技术封锁,首度集中亮相“2011中国国际陶瓷工业技术与产品展览会”,宣告进入生产应用阶段,引爆全场。


  2012-2014年,功能性墨水、渗花墨水相继进入中国市场,墨水的产品体系进一步丰富与完善。


  2014年底,经过3年时间的沉淀,国产墨水市场份额突破50%,实现对进口墨水的逆袭。


  2015年至今,陶瓷喷墨墨水创新产品不断涌现,市场格局也一再变化,由早期的“无序”逐步迈入“有序”阶段,至今已经初步显露出“多头并存”的发展势头。