3D噴墨印刷技術(shù)應(yīng)用于陶瓷花色創(chuàng)新性研究
——以建筑瓷磚為例

余沁怡，沈 塔

（江西陶瓷工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，景德鎮(zhèn)，333000）

0 引言

陶瓷印刷技術(shù)經(jīng)歷了漫長的工藝變革，從絲網(wǎng)印刷、輥筒印刷革新到3D噴墨印刷技術(shù)不小的技術(shù)成長。當(dāng)3D噴墨印刷工藝時刻出現(xiàn)，便帶來瓷磚制造業(yè)跨時代變革。英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志曾以“第三次工業(yè)革命”形容3D打印技術(shù)。而3D噴墨印刷作為3D打印技術(shù)的分支，跨界運用延伸為3D陶瓷噴墨印刷，為陶瓷磚花面設(shè)計帶來創(chuàng)新的春天。此項技術(shù)在陶瓷中的裝飾手法表現(xiàn)開始包容化，尤以近十年以來在畫面清晰細(xì)膩度、節(jié)能環(huán)保性、個性化、多彩化、多樣化發(fā)展為代表。近十年陶瓷3D噴墨印刷技術(shù)運用在建材市場最多，其中瓷磚的花面完整生產(chǎn)線花色更新與越發(fā)量產(chǎn)化為代表。受其影響隨著受國內(nèi)市場需求的推動與各機構(gòu)研發(fā)大量投入，3D噴墨印刷技術(shù)正在穩(wěn)步發(fā)展。尤其是墨水的不斷更新與優(yōu)化，加之機械配件配套發(fā)展為陶瓷花色的創(chuàng)新提供良好的發(fā)展基礎(chǔ)。筆者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行探索研究，將絢麗多姿的瓷磚花色變革史記錄下并梳理出框架。

1 陶瓷噴墨印刷發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 陶瓷噴墨印刷發(fā)展優(yōu)勢

瓷磚噴墨技術(shù)是由美國福祿公司發(fā)明，1997年出現(xiàn)至今已經(jīng)發(fā)展了20多年，如今，瓷磚噴墨技術(shù)非常的成熟，已經(jīng)解決了早期的噴墨瓷磚各種技術(shù)難題問題。燒制噴墨瓷磚的噴墨印刷是以烏雞作為釉料制作的原材料，經(jīng)過高溫煅燒而成。這正是因其制作要求高而直接提升噴墨瓷磚質(zhì)量，顏色更加鮮艷。如今隨著人們對高品質(zhì)的瓷磚的追求不斷地提升，噴墨瓷磚已經(jīng)成為瓷磚市場的主流產(chǎn)品之一。陶瓷噴墨打印技術(shù)自2008年進(jìn)入中國，同年5月佛山市南海區(qū)希望陶瓷機械設(shè)備有限公司研發(fā)了中國第一臺陶瓷磚裝飾的噴墨花機。杭州諾貝爾集團(tuán)有限公司在2009年上半年采用西班牙Kerajet的陶瓷磚噴墨印刷機，成為國內(nèi)首家擁有陶瓷噴墨瓷磚銷售的公司。[1][2]3D噴墨印刷技術(shù)經(jīng)歷了2011至2015的井噴式成長，到2016年開始趨于穩(wěn)定更新?lián)Q代，直至2021年陶瓷噴墨技術(shù)已經(jīng)是不再是一項新興技術(shù)而作為常規(guī)技術(shù)發(fā)展。

陶瓷3D噴墨印刷技術(shù)能如此快速的席卷市場，也因其可通過多噴頭多角度懸空噴射，利用電腦設(shè)計花面導(dǎo)入系統(tǒng)的操作流程簡單花面豐富有立體感。更因其所需工人少、出錯率低、浪費材料少，加之代替此項技術(shù)對于操作人員要求不高、畫面豐富可換、材質(zhì)可塑性強等原因快速被市場所接受喜愛。此時，不再是早期意大利、西班牙、日本等國外企業(yè)對3D噴墨印刷的機器的壟斷時代，目前已有不少國產(chǎn)機器能與之抗衡，雖然部分噴頭與墨水仍被國外控制，但國內(nèi)廠商機構(gòu)也在大力投入研發(fā)受市場需求的推動國內(nèi)技術(shù)發(fā)展。墨水中國在紅色墨水的研發(fā)中已有重大進(jìn)展，2016年佛山企業(yè)與景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院共同研發(fā)出可替代國外進(jìn)口紅色墨水的“高穩(wěn)定包裹鎘硒紅高溫陶瓷大紅”噴墨墨水，打破國外紅色墨水技術(shù)壟斷和無紅色墨水產(chǎn)品發(fā)色受限的致命問題墨水的發(fā)展從未停歇。3D噴墨印刷技術(shù)由早期5通道噴墨打印，發(fā)展到現(xiàn)階段16通道高清噴墨打印技術(shù)，并將天然石材的肌理掃描轉(zhuǎn)而復(fù)刻于瓷磚表面，還原天然石材的質(zhì)感，紋理逼真細(xì)膩、色彩自然流暢，更通透具有立體效果。3D噴墨技術(shù)普及使得各瓷磚衛(wèi)浴品牌通過研發(fā)多種產(chǎn)品花色，以應(yīng)對大眾的審美升級。同時，新的產(chǎn)品不斷誕生如進(jìn)來大火的陶瓷巖板，英文描述是SINTERED STONE，意思是“燒結(jié)的石頭” ， 是由天然原料經(jīng)過特殊工藝新型瓷質(zhì)材料。在外觀設(shè)計依然延續(xù)陶瓷墨水噴墨印刷的多樣性，卻更具綠色安全性。可惜的是陶瓷巖板目前仍然以進(jìn)口原材料國內(nèi)外觀較重為主，沒有實現(xiàn)材料自由。

1.2 陶瓷3D噴墨印刷發(fā)展劣勢

1.2.1 行業(yè)發(fā)展趨勢

受疫情影響2021年上半年，中國瓷磚產(chǎn)量同比2020年上半年增長了14.7%；巴西、西班牙、伊朗、墨西哥均有不同程度增長。但受國外疫情未能完全控制，直接導(dǎo)致國內(nèi)陶瓷出口受阻，同時受美國反補貼稅（cvd）和反傾銷決定影響，導(dǎo)致我國對美國出口量銳減。企查數(shù)據(jù)顯示，目前我國今年前4月共新注冊6532家，同比去年下降42%，也間接反映行業(yè)需求下滑趨勢。據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國陶瓷磚年產(chǎn)值已超過34億平方米，超過全球總產(chǎn)量的一半以上。在預(yù)告的第37屆佛山陶博會上將全面展示連紋、工藝面、數(shù)碼釉、密縫等熱門工藝與花色，以及時下最熱巖板、大板、厚板、發(fā)熱瓷磚、生態(tài)石、無機石、大理石瓷磚等新潮產(chǎn)品。而受疫情影響此次原本2021年11月舉辦的第37屆佛山陶博會將延期至2022年4月18-21日舉辦，轉(zhuǎn)而部分線上展對于企業(yè)而言新品的發(fā)布銷售所受不小影響。

1.2.2 技術(shù)發(fā)展壁壘

陶瓷3D噴墨打印技術(shù)核心部分是噴頭，此項部件研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)仍然被日本、英國等國外企業(yè)所把控。國內(nèi)雖仍在努力研發(fā)，可惜目前缺少喜人成果。國內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出新型噴墨印刷機，仍需要配合國外噴頭使用設(shè)計，否則極易出現(xiàn)報損率影響正常的生產(chǎn)。技術(shù)的更迭速度已經(jīng)使中小企業(yè)，有些跟不上行業(yè)的前進(jìn)步伐。陶瓷噴墨印刷是非接觸式印花技術(shù)，會出現(xiàn)偶發(fā)性噴色漏印、噴色不均勻現(xiàn)象尤其是在陶瓷大板中，帶來受熱不均勻縮釉的困擾。還有圖像打在皮帶上或磚坯露白（圖案位置偏移）、拉線滴墨（噴頭堵塞）、現(xiàn)陰陽色（色調(diào)不一致），因采用全自動電腦數(shù)控模式噴印，雖清晰度是輥筒印刷的3倍，且圖像清晰度高達(dá)400dpi,圖案層次分明色彩明艷透亮，但是反應(yīng)速度一旦過慢產(chǎn)品報損率和返廠率極高且產(chǎn)品釉面薄不耐磨。

2 3D噴墨印刷技術(shù)應(yīng)用中建筑瓷磚花色創(chuàng)新性

2.1 技術(shù)的進(jìn)步性

在豐富的探索與學(xué)習(xí)嘗試后，誕生了滲花墨水、數(shù)碼釉、特殊墨水、下陷墨水、負(fù)離子墨水、金屬墨水、閃光墨水等陶瓷噴墨墨水，尤其是此墨水研發(fā)給最后產(chǎn)品的穩(wěn)定產(chǎn)出帶來不小挑戰(zhàn)。但也因為廠家銷售墨水的同質(zhì)性越來越趨同，似有無形推手推著公司研發(fā)不敢停歇。

因噴墨印刷釉面薄需要在施一次透明釉才能保護(hù)印花層，使得增加了陶瓷磚的生產(chǎn)周期與成本，市場中恰好在此時研制出新的墨水制備方法。一種陶瓷特種釉色的打磨研制配比，使用本研究提供的陶瓷噴墨打印用色釉混合型墨水生產(chǎn)陶瓷墻地磚產(chǎn)品時，噴墨印花后直接高溫?zé)杉纯?，無需噴墨印花后再施透明保護(hù)釉后再高溫?zé)?，墨水中的釉料成分在燒成時會熔融，并使得墨水中的發(fā)色組分均勻地分散在其中，進(jìn)而使得噴墨印花層特別耐磨。更換配方后燒成更為簡單、色彩更為耐磨，同時材料中加入了鎂中和墨水的酸堿度噴頭腐蝕將減弱。[4]在3D噴墨技術(shù)的基礎(chǔ)上繼續(xù)研發(fā)5D噴墨技術(shù)，它采用的數(shù)碼立體科技，可以將印花高清還原，是比3D印刷技術(shù)更為清晰的印刷技術(shù)，同時還有個別企業(yè)研發(fā)出9D此狀用于墻體外立面的瓷磚噴墨印刷。技術(shù)與墨水的更新進(jìn)步為花色的創(chuàng)新與提質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 色彩的發(fā)展性

在色彩發(fā)色中，陶瓷噴墨機不同于其他常見噴墨機使用CMYK或RGB通道，打印輸入需使用ICC文件格式。ICC文件在屏幕上顯示顏色會與現(xiàn)實轉(zhuǎn)體上色存在灰度上的差別。這種細(xì)節(jié)上的差別在淺色設(shè)計稿圖的打印成品中反應(yīng)更為明顯。為了更好地還原設(shè)計稿圖原色的打印，在軟件自動分色后需要增加人工粉色處置，憑據(jù)經(jīng)驗修整色彩的匹配度。市場近來對灰色系列有著大理石質(zhì)感的大板瓷磚尤為受歡迎，也正是因為灰色系陶瓷磚的配色不穩(wěn)定不易控制，且批次不同瓷磚會有少許色彩差異。

圖2 博洛尼亞瓷片瓷磚噴墨

而現(xiàn)行業(yè)迎難而上，灰色系和深色系的不顯色與色彩不均勻現(xiàn)象均在經(jīng)過各大陶瓷磚場的努力研究下得到突破（如圖1、2），首先噴墨打印已經(jīng)進(jìn)入16通道時代，顏色豐富不在缺失特定顏色墨水而出現(xiàn)的瓷磚釉面顏色失真，誕生出具有豐富發(fā)色的灰色石材紋飾瓷磚。

圖1 PEC色彩陶瓷噴墨調(diào)色瓷片

2.3 花色的多樣性

3D噴墨打印多年發(fā)展而來除了工藝的更新，花色的更新也是極為多樣化。由早期帶有凹凸觸感或大理石材質(zhì)感的釉面瓷磚，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為大自然紋飾的復(fù)刻重現(xiàn)。在墨水中調(diào)配金屬材質(zhì)可以復(fù)刻燒制出富有灑金質(zhì)感的瓷磚；將皮革或絲綢的材質(zhì)紋理進(jìn)行掃描形成文件導(dǎo)入3D噴墨印刷機當(dāng)中可通過16通道的連續(xù)工作制作出同等材質(zhì)肌理厚度的瓷磚.而現(xiàn)在人們對多元化設(shè)計風(fēng)格的喜愛技術(shù)的提升，清晰度也直接躍升為400dpi,誕生視覺以假亂真的瓷磚，同時瓷磚的環(huán)保性、耐高溫、濕氣、磨損、細(xì)菌等優(yōu)良品質(zhì)，使得其材質(zhì)的多樣性展現(xiàn)越來越豐富。

企業(yè)也在克服技術(shù)壁壘，研發(fā)新品如2012年10月萊斯曼陶瓷發(fā)布的新品“圣加侖灰”750X1500mm陶瓷大板和金牌亞洲發(fā)布“陶瓷金絲絨2代”有著絲絨般釉感的灰色陶瓷大板能達(dá)到無縫拼接運用于大型空間中。也有11月發(fā)布新品冠星王陶瓷“螢光 VB157J1037（圖3）、螢光 VB157J1037、湖光 VB157J1038”，有著復(fù)古國朝配色布藝觸感打板瓷磚。在保留瓷磚的啞光質(zhì)感同時，也細(xì)膩展現(xiàn)如棉麻布藝般的觸感。更有道格拉斯數(shù)碼釉系列產(chǎn)品，使用噴墨印刷工藝展現(xiàn)出金屬、皮革、絲綢（圖 4）、水泥、木制（圖5）、花磚等多種不同材質(zhì)類別的紋理。不同的紋理能帶來不同風(fēng)格與感受，或?qū)庫o素雅，或自然質(zhì)樸，或活潑靈動，賦予每一個空間不一樣的個性風(fēng)格。

圖3 布紋質(zhì)感瓷磚

圖4 絲綢質(zhì)感瓷磚

圖5 橡木紋飾防滑瓷磚

3 結(jié)語

隨著3D噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展以及新型材質(zhì)的不斷更新，建筑瓷磚中越來越傾向的面積大的大板連紋無縫拼接瓷磚。完整一體的空間中達(dá)到墻體與地磚整體化，瓷磚還能是柜面也是桌面，將材質(zhì)的固有形式感打破達(dá)到了家居色彩、環(huán)保、安全、可控的多方完美結(jié)合。在未來3D噴墨印刷工藝不僅僅是運用在研究出的新型材質(zhì)如巖板上，而是更多的達(dá)到智能聯(lián)動。不僅是色彩圖案的統(tǒng)一，將更可能是所有材質(zhì)的統(tǒng)一、AI智能聯(lián)動家居中的每一部分，可隨機重組或一體轉(zhuǎn)化。將整個建筑瓷磚作為魔方上的色塊，而3D噴墨印刷技術(shù)是色塊的呈現(xiàn)手法。筆者相信未來智能家居的發(fā)展之路，以及噴墨印刷花色變化之路將會越來越寬廣。