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噴墨印刷技術范文1
走近柔性印刷電子噴墨技術
柔性印刷電子噴墨技術是一種將導電線路打印在酚醛樹脂、環氧樹脂等基材上的技術,也被稱為全印制電子技術。這種技術適合制作柔性異形線路板、普通線路板、光伏電玻璃、PCB、LCD等。
“柔性”在這里有雙解,一是指柔性介質;二是指與傳統的PCB相比,不需要大批量生產,可以利用噴墨技術特點按需進行小批量生產。與常規印刷導電線路的工藝相比,利用柔性印刷電子噴墨技術制備導電線路的工藝方法具有制造速度快、環境友好、工藝簡單、成本低以及功能多樣化等優點。柔性印刷電子噴墨技術不僅可以使用導電墨水(如納米銀)制備線路板,亦可以利用特殊的半導體、碳、硅等各種介質制備電阻、電容、電感、電池、晶體管乃至于集成電路,而這一切都可以通過打印的方式在一定的介質上完成,大大提高了生產效率和降低了生產成本。
柔性印刷電子噴墨設備的構成與工作原理
柔性印刷電子噴墨設備由機械系統、驅動系統、運動控制系統和視覺檢測系統(可選)等構成,如圖1所示。具體來說,柔性印刷電子噴墨系統包括1個或1組噴頭、噴頭控制板卡、數據處理運動控制卡、PC機、介質放置平臺、墨路系統、噴頭架及噴頭架運動系統等裝置,如圖2所示。具體實現方式為:根據PC機中繪制的需要打印的電路圖,噴頭控制板卡控制1個或1組噴頭噴出特制的墨水,并通過噴頭架的運動,在介質上印制精密電路。
1.主控系統
柔性印刷電子噴墨設備要實現高速、高分辨率等性能指標,主控系統是關鍵。由于噴墨設備的噴頭較多,數據傳送速率較快,傳送量大,因此,主控系統的數據傳輸和數據處理設計是主控系統設計的要點。圖3的虛線框內是主控系統,主控系統通過IIC總線與控制模塊相連,由嵌入式處理系統(MPC8548E)、USB接口電路、數據緩存、CPLD噴頭與控制電路以及噴頭數據總線驅動組成。
當計算機通過RIP程序啟動噴印命令時,該命令首先通過USB接口電路的命令通道,由串口傳送到控制器MPC8548E中,MPC8548E的主控程序對命令進行分析,通過IIC總線將命令送到各控制模塊,完成對介質厚度的監測、噴頭上下位置的調整、控制噴頭小車的X和Y方向運動等。當噴墨設備完成初始設置后,RIP傳送數據到MPC8548E,MPC8548E的主控程序根據所需打印的長度,設置噴頭小車電機的行走距離及其可噴繪區域,USB接口電路啟動數據傳輸,接收RIP的圖像點陣數據,對數據緩存進行填充,當數據緩存填充滿后,USB接口電路發送指令到MPC8548E,啟動CPLD噴頭與控制電路中的噴頭控制狀態系統和噴頭小車電機,當噴頭小車行走穩定后,發出噴墨脈沖及使能信號,噴頭控制狀態系統從數據緩存中讀取數據,寫入到每個噴頭中,控制其進行噴墨操作。
2.供墨系統
(1)供墨系統分析
供墨系統是噴墨設備不可或缺的重要組成部分,良好的供墨系統是噴墨設備實現高質量與高可靠性的重要保證。噴頭的屬性各異,其需要配合使用特定性能的墨水,并設置合理的墨流負壓。同時,墨水作為一種化學物質,其特性會隨著噴墨設備的環境及工作狀態的變化而發生相應改變。這就需要設計開發一種獨立工作的機電一體化供墨系統,通過對油墨特性及供墨流的控制,配合噴頭優質高效地完成打印任務。
墨水的黏度及表面張力對打印墨滴成型有很大影響。其中,墨水表面張力受環境溫度變化影響不大,而墨水黏度卻隨著溫度變化有較大的波動,對打印工作有較大影響。因此,對于供墨系統而言,控制墨水黏度是主要任務之一。墨水黏度與溫度呈負對應關系,特定的溫度范圍決定了墨水的黏度范圍。對打印工作來說,不同的噴頭對應著不同的最佳墨水黏度,而墨水黏度又與溫度相關。因此,通過控制墨水溫度,能夠有效地控制墨水黏度。墨水溫度主要受季節和早晚溫差影響,特別是低溫墨水的高黏度對噴頭影響較大,易造成堵頭故障,不僅會造成打印中斷,而且清洗噴頭會造成大量時間和墨水的損失。
此外,供墨負壓不足會造成漏墨、白線等現象,而過大又會降低噴射速度甚至噴射不暢,造成墨點不飽滿,打印圖像邊線不完整,圖面殘破等。因此,控制供墨負壓也是供墨系統的主要任務之一。供墨負壓一般采用負壓泵供給和高差負壓供給兩種方法。其中,前者通過負壓泵的控制能夠提供穩定準確的負壓,但是需要負壓傳感器、負壓泵等額外組件,會增加設備成本及結構復雜性。
(2)供墨系統結構設計
供墨系統由主墨盒、次級墨盒、墨泵、過濾器以及檢測反饋控制系統等組成,如圖4所示。小容量的次級墨盒儲存少量過濾后的墨水,并用指定壓力為噴頭提供墨流。隨著次級墨盒里的墨水被消耗,墨泵從主墨盒中抽取墨水,并通過過濾器補充次級墨盒里的墨水。檢測反饋控制系統包括次級墨盒內的液壓傳感器與溫度傳感器,主墨盒內的液位開關以及系統控制面板等部件,其通過檢測反饋控制系統內的傳感器,反饋墨水溫度及墨盒內液位等信息給系統控制面板。系統控制面板根據設定的程序對所采集的數據進行分析處理,產生對加熱片及墨泵的開關控制信號,以此控制供墨系統內的墨水溫度、調節噴頭負壓以及保證墨盒內墨水容量適宜當前打印工作需求。
3.噴頭控制與輔助電路
CPLD噴頭與控制電路包括以下模塊:寄存器組,用于存儲控制器發送過來的命令以及外部I/O數據與狀態;譯碼器,完成對寄存器的地址編碼與片選;數據包計數器,完成包計數與點計數,當噴頭每個點的數據傳送到噴頭后,包計數歸零,同時發送請求中斷;噴頭控制狀態系統,完成噴頭數據的傳送,控制噴頭噴墨;I/O端口,完成一些繼電器的控制、狀態檢測等。
噴頭的每個噴嘴的腔室都被相互獨立的壓電陶瓷包裹,通過圖文數據激勵觸發脈沖電壓來控制噴頭是否噴墨,通過施加在壓電陶瓷上的脈沖電壓控制噴頭噴墨的量。在噴墨打印控制軟件界面上,可通過“圖片路徑”選擇需要打印的圖像,“噴頭/噴孔選擇”選擇需要打開的噴嘴,“波形設置”設置噴頭的打印波形。計算機通過網口通信把選擇的數據發送到CPLD噴頭與控制電路中,然后被轉換成電平信號發送到脈沖電源中,在需要打印時,觸發脈沖波形,噴嘴實現噴墨;在不需要打印時,不觸發脈沖波形,噴嘴不噴墨。
4.介質烘干技術
作為介質放置和輸送平臺,介質放置平臺應適合平板介質和柔性介質。為了使墨水充分干燥,保證其有效的導電率等關鍵指標,通常采用對介質底部基材進行加熱的技術與方法,加熱溫度控制在100~160℃。為了保證基材恒溫加熱,應采用溫控系統,以保證溫度合適。
柔性印刷電子噴墨技術使用的墨水
柔性印刷電子噴墨技術使用的是一種具有導電特性的特種墨水,其通常由導電銀等構成。對于噴墨系統來說,當選定噴頭之后,墨水為適應噴頭,通常需要考慮導電率、黏度、最大顆粒、張力、穩定性和pH值等參數。表1為不同與噴頭相對應的墨水特性。由此可見,墨水指標必須與噴頭性能相適應,才能使整個系統運行良好。
對于柔性印刷電子噴墨技術而言,納米導電銀墨水是最基本的墨水。如果能夠配合研制出合適的硅、鍺、硒、砷化鎵等半導體組成的墨水,就可以在任意介質上打印出電阻、電容、電感、半導體元器件、集成電路元器件。相信隨著材料科學的發展,這一天會離我們越來越近。
打印精度控制
柔性印刷電子噴墨技術的應用對象往往是一些異形柔性小型電路,因此對打印精度要求較高,一般的噴墨打印機不能保證其打印精度要求。要達到這個要求,通常可以采取以下方法。
1.選擇高精度噴頭
在選擇噴頭時,首先要考慮其墨道寬窄,以適合導電銀膠墨水、半導體類墨水等;其次,要根據打印介質、精度的要求,選擇適合的噴頭,以保證墨滴大小合適。
2.選擇合適的精細的墨水
墨水是由一些顆粒和液體組成的,顆粒的直徑和均勻性非常重要,其基本制作工藝為粉碎、研磨、攪拌等。墨水的研制與低成本的產業化始終是一個不可回避的問題。
3.保證X方向的運動精度
采用金屬光柵尺、直線電機代替傳統的塑料光柵尺和直線導軌,將會大大提到X方向的運動精度,使之由50~150μm提高到1~5μm。
噴墨印刷技術范文2
[關鍵詞]數字印刷 噴墨技術 靜電成像
中圖分類號:F407.84 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)13-0384-01
1 數字印刷的概念及工作原理
數字印刷是近些年新興起來的技術,尚未形成系統的科學體系,也沒有明確統一的定義。但由于數字印刷涉及到計算機和印刷兩個行業,因此也主要存在著兩個行業定義:計算機行業將數據由計算機轉換到紙上統稱為數字印刷,也就是打印機形式的功能;另一個是印刷業的定義,即將數字圖像信息而不是傳統的模擬信息直接轉移到承印物上的印刷技術叫做數字印刷。
數字印刷的工作原理:數字印刷系統一般由圖文合一的印前處理系統與數字印刷機或照排系統組成。數字印刷利用印前系統,將圖文信息直接通過網絡傳輸到數字印刷機上,印刷出彩色印品。操作人員根據用戶的要求將其所提供的原稿輸入計算機(印前處理系統);在計算機上進行圖文數據的處理,對圖像進行色彩、階調、層次的調整,進行能滿足用戶要求的創意、修改以及文字合成等,再將圖文信息進行編輯排版,最終將理想的圖案、文字編排成用戶滿意的內容和形式。這些數字化信息經過RIP柵格化處理,生成相應的單色像素數字信號,然后將這些數字信息輸出到電子數據控制中心,這樣就可以進行分色制版;也可以將數字信號傳送到印刷機的激光器上進行調制,發出相應的單色激光對印版滾筒進行掃描。由感光材料制成的印版滾筒經感光后就能吸附油墨或墨粒,這樣就可把圖文信息轉印到承印物上,完成印刷。
2 數字印刷技術熱點及應用情況
2.1 靜電成像數字印刷
靜電成像通過激光掃描的方式在光導體表面形成與要印刷的圖案相一致的靜電潛像,然后通過帶電色粉(在電性相反的庫侖力作用下)實現潛像可見,也就是我們通常所說的顯影,從而實現所印圖案的轉移。單純從技術層面出發,靜電成像可以看做是把物質的光導電性能和靜電現象結合起來實現圖案信息記錄與轉移的技術,但它與日常的光學照相又有所區別,即光學照相的感光劑多為銀鹽,而靜電照相的感光劑是光導電物質,利用其見光后發生物理變化的原理實現圖像的成形。靜電成像的過程可以細化為成像、著墨、色粉轉移(印刷)、定影以及清潔等過程來實現數字印刷。由于這種方法對印刷的載體種類幾乎零限制,且效率突出,因而得到廣泛關注。
2.1.1 靜電成像數字印刷技術熱點。當前靜電成像數字印刷技術的優化主要集中在:第一,光導體的加工工藝。這是靜電成像技術的關鍵技術之一。目前主流的光導體有有機光導體和單晶硅,特別是如何保證感光帶光導體涂層的覆蓋面、均勻程度和使用壽命,是進一步提高印刷質量和幅面的核心,也是靜電成像印刷技術相較于傳統印刷技術的巨大優勢;第二,是靜電成像印刷系統的網絡化、數字化管理。靜電成像技術是印刷技術與數字網絡技術結合的最新產物,因此必然涉及到二者結合所涉及到的管理系問題,怎樣在現有的網絡平臺上將印刷買家、設計師以及印刷設備緊密聯系在一起以實現良好溝通來滿足買家的要求是靜電成像技術發展所要解決的一個應用難題。
2.1.2 靜電成像數字印刷應用熱點。目前,隨著信息產業的革命,印刷業所服務的對象群體等也發生了深刻變革,導致印刷業的應用領域也發生了巨大變化。一方面,出版、印刷服務面越來越廣,導致所印刷的產品種類繁多,版式不盡相同,對印刷的速度、質量、幅面的要求也千差萬別。在這樣的形勢下,產品的細分成為各大廠商搶占市場份額的必備手段,針對不同消費群體的印刷產品和服務體系使得應用市場層次鮮明;另一方面,為了盡最大可能增加自身競爭優勢,相關硬件生產廠商開始根據自身設備相配套的網絡化軟件開發和管理體系的構建,使得數字印刷生產經營模式初見端倪,逐漸走向模式化和正規化道路。
2.2 噴墨印刷技術
相較于靜電成像的復雜原理和繁瑣工序,噴墨印刷則簡單明了,噴墨印刷的噴墨工作直接由與圖像有關的信號來決定,且是直接進行噴射,在信號輸入與最終印刷之間不需要任何轉換工序。噴墨技術可分為連續噴墨和按需噴墨。連續噴墨技術是根據印刷圖像的圖案進行充電,引導由小墨滴匯聚成的恒定墨流,在產生的電場中發生預期中的偏轉,而對于未帶電的墨流則噴射到紙上,即保持通電墨流的圖像信號與印刷圖像負片相同?!鞍葱鑷娔奔夹g是完全根據所要印刷的具體圖像來產生微小墨滴。根據墨滴的產生機理不同可以劃分為熱泡噴墨和壓電噴墨印刷。熱泡噴墨是通過加熱來產生墨滴,并使墨腔中的液體油墨局部汽化。壓電噴墨是通過機械作用使噴腔變形,由一個壓電信號和腔壁的壓電特性產生的動作,使墨滴成形,并從噴嘴中噴射出來。
2.2.1 噴墨印刷技術熱點。當前噴墨印刷技術還不完全成熟,還有很多技術細節在研發和優化過程中,其研發主要集中在三個方向:第一,如何實現噴墨打印頭精細化和陣列化;第二,怎樣實現噴墨技術所用墨水的通用性和互換性;第三,如何加快色彩管理和生產管理系統向著智能化方向轉型。
2.2.2 噴墨印刷應用熱點。噴墨印刷應用熱點并不與其研發熱點一致,這點也很好理解,研發熱點代表著噴墨印刷未來發展的方向和制約其發展的瓶頸,而應用熱點是技術較為成熟的已有產品。B2幅面的高速噴墨印刷機無疑是噴墨印刷的寵兒,由于相關技術的突破,使得B2幅面高速噴墨印刷機迅速占領市場,并取得了高效率、高自動化、高品質的業界口碑,對傳統印刷領域造成巨大的沖擊。極大地刺激了印刷業向著數字化方向發展。另外就是在線涂布、納米墨水等工業領域的應用突破。傳統印刷業很難滿足不同承印物與噴墨墨水之間的相容性問題;同時值得我們注意的是噴墨印刷技術逐漸開始與膠印技術實現應用上的綜合。
3 數字印刷產業發展方向
印刷業既是一個古老的領域,又是煥發新的生機的行業,特別是隨著傳統印刷向著數字印刷的轉變,使得印刷技術更新速度加快,其所能創造的產業價值也大幅度增加。在信息時代把握數字印刷的發展方向尤為重要。印刷技術的發展方向與信息技術的發展是密不可分的,在信息量爆炸的今天,圖片等信息傳達手段逐漸成為潮流,隨著人們生活水平的提高,個人影集、游記等市場需求快速增大,這都對數字出版和數字影像的技術水準提出更高的要求,實現其精耕細作已是必然趨勢。新的發展趨勢以及市場變化對企業的經營模式也提出更高要求,為了能讓企業能在眾多競爭者中脫穎而出,除了技術要保持先進水準外,還要進一步細分市場,重視用戶的使用體驗和個性化需求,怎樣依托互聯網這一龐大體系來實現設計師與用戶的互動,真正實現DIY模式的產品開發必然存在著巨大的發展潛力。
4 結束語
印刷技術在信息時代的今天,通過與計算機技術、通信技術的結合煥發出新的生機,數字印刷已經成為印刷技術的發展必然趨勢。如何在技術更新換代驚人的當下把握住機會,借助我國現有傳統印刷基礎條件,實現更合理的數字印刷體系的構建,為企業創造出更大的利益,是我們必須要關注也必須要解決的課題。這就要求每一個從業者貢獻自己的精力,致力于更高效、品質更高的印刷技術研發中去,真正讓我國成為印刷強國。
參考文獻:
[1]吳振興.淺析數字印刷技術及其應用[J].今日印刷,2013(3).
噴墨印刷技術范文3
包裝數碼印刷潛力巨大
Smithers Pira的統計數據顯示:全球包裝數碼印刷市場增長勢頭強勁,從產值來看,2011年為48億美元,預計到2016年將接近122億美元,2011~2016年間的年均復合增長率高達20.6%;從印量(以A4幅面計)來看,2011年為370億張,預計到2016年將增長到759億張。
推動數碼印刷技術在包裝印刷市場應用的主要原因是短版和個性化印刷活件的需求增多,特別是在當前經濟低迷的環境下,為了追求更少的浪費和更低的廢品率,數碼印刷得到了越來越多包裝印刷加工商的青睞。數碼印刷省去了印前制版環節和浪費極大的傳統印刷機調試過程,可以極大地節省成本。標準化的活件文檔可以通過網絡傳送和接收,在經過快速的預檢和排版之后就能立即發送到數碼印刷機上進行印刷。因此,以前需要幾天才能完成的活件,現在只需一下午就能完成,完全能夠滿足終端客戶對即時供貨的需求。
包裝種類繁多,包括紙盒、紙箱、軟包裝、硬質塑料包裝、金屬包裝、玻璃包裝、標簽等。對于數碼印刷而言,標簽是最具發展潛力的領域,其次是小批量紙盒、軟包裝、金屬包裝和硬質塑料包裝。但總的來看,雖然包裝印刷市場規模龐大,但目前數碼印刷包裝所占的份額仍十分有限。2011年全球包裝印刷市場產值達到3000億美元,而數碼印刷包裝的產值僅占1.59%;從印量來看,數碼印刷包裝的占比更低,僅為0.63%,預計到2016年也僅能占到1%多一點。
從全球范圍來看,北美地區是最大的包裝數碼印刷市場,其次是亞洲地區??傮w而言,發展中國家包裝印刷市場由于應用數碼印刷的基數較低,所以未來幾年會呈現出相對較快的發展態勢。預計到2016年,土耳其、中國、印度和巴西包裝數碼印刷市場的年均復合增長率都將超過30%。
包裝數碼印刷給品牌商帶來的優勢和收益
品牌商和零售商都在努力通過降低成本和提高效率來改善供應鏈。所有的品牌商都在想盡各種辦法來吸引消費者的目光。數碼印刷技術可以充分發揮其靈活性的優勢,比如將品牌和特定的市場營銷信息印刷到通用的包裝或標簽上,使得商品和包裝更具特色和個性化。需要說明的是,這些個性化的信息在商品上市之前才完成印刷,可以避免庫存造成的資金壓力以及對供應鏈造成的影響。
很多制藥企業現在早已不再采用大批量生產和倉儲方式來應對二次訂單,而是先生產大量通用包裝,然后再針對特定應用或產品對包裝進行個性化加工。這種現象在歐洲非常普遍,比如在特定生產線上采用數碼印刷方式在藥品泡罩包裝、折疊紙盒或藥瓶上印刷銷售目的地的語言文字信息,這種方式的好處是可以降低庫存,由此減少不必要的浪費并降低成本。噴墨印刷技術還可以應用到現有的包裝生產線上,代替速度緩慢、應用局限的熱轉印技術,為包裝提供更好的印刷質量和更強的靈活性。
而且,數碼印刷在品牌保護方面也能發揮積極作用,比如采用透明和UV熒光墨粉/油墨可以印刷隱形和顯形的防偽標識。同時,數碼印刷具有可變數據印刷能力,能夠實現特殊文字和識別編碼的印刷,實現印品的獨特性和唯一性,從而為產品在整個供應鏈中的跟蹤提供保障,這也是其受到品牌商青睞的重要原因之一。
此外,相關法律法規的逐步完善對包裝數碼印刷的發展也起到了積極的推動作用。比如,歐洲和美國要求藥品必須具備追溯功能,且包裝上要印刷盲文信息。要想實現藥品和包裝的可追溯性,就離不開可變數據印刷,自然也就離不開數碼印刷。
靜電成像VS噴墨印刷
當前,數碼印刷主要有兩大主流技術:靜電成像和噴墨印刷,這兩大技術各有千秋。就目前包裝數碼印刷市場來看,靜電成像技術占據著主導地位,特別是在高端標簽印刷領域,靜電成像技術更受青睞,應用也更普遍。
噴墨印刷技術近幾年取得了巨大進步,高性能的噴墨印刷設備在廣告市場已經大范圍地代替網印,現在正向包裝印刷市場拓展,這也引起了業界的廣泛關注。當前,平臺式噴墨印刷技術已經開始在紙盒紙箱、軟包裝和金屬包裝印刷領域嶄露頭角。預計未來幾年,噴墨印刷技術在包裝印刷市場將呈現高速增長態勢,應用也將快速擴大,預計到2016年底其印量和產值將超過靜電成像數碼印刷。
近幾年,數碼印刷設備制造商對包裝印刷市場的關注度明顯加強,原因之一就是,受網絡和新媒體的沖擊,報紙、雜志和圖書等傳統印刷業務日漸式微,相比之下,包裝印刷業務卻增勢強勁,因此數碼印刷設備制造商也開始將其視為“黃金寶地”。特別是一些新型B2幅面數碼印刷機的推出,將為此提供有力支撐。例如,惠普針對軟包裝印刷領域的HP Indigo 20000和針對折疊紙盒印刷領域的HP Indigo 30000、富士膠片專為折疊紙盒印刷而設計的Jetpress F噴墨印刷機、網屏針對標簽印刷推出的Truepress Jet L350UV噴墨印刷機等。
同時,數碼印刷設備制造商也在不懈努力,力求使設備在速度、質量和穩定性上更勝一籌,這也使得數碼印刷在與傳統印刷的競爭中更具優勢。據悉,在印刷7000米以下的訂單時,最新的HP Indigo和Xeikon窄幅數碼印刷機要比傳統的柔印機更經濟合算。這也表明,隨著今后市場上印刷活件批次印量的逐步下降,數碼印刷的市場份額將進一步增加。
積極應對未來挑戰
噴墨印刷技術范文4
應用領域
數字印刷在個性化印刷、按需印刷和短版印刷上有很大的優勢,隨著短版、個性化、可變數據印刷的需求不斷增長,數字印刷的服務領域越來越廣泛,在美國數字印刷的應用已占據印刷業的主導地位。
根據2011年10月美國InfoTrends公司的“2012~2015年美國生產型數碼印刷機應用預測”顯示,數字印刷應用已滲透到多種領域,其中應用最多的前15種類型的產品如圖1所示。
市場份額
自數字印刷技術問世以來,數字印刷業發展迅速,無論是國外還是國內的數字印刷市場份額均呈現大幅上升趨勢。根據英國著名的印刷行業資訊公司Pira的統計,2007年全球數字印刷市場營業額高達538.9億歐元,占整個印刷市場11%的份額。2007~2013年,其他印刷方式的市場份額都將逐漸減少,而數字印刷市場份額則保持增長。
在我國,2000年是數字印刷迅速壯大的開始,2002年新增從事數字印刷企業的數量是2001年的兩倍,2004年開始從事數字印刷的企業占全部企業數量的23.1%。2010年我國數字印刷市場份額約為10.64億歐元(約合100億元人民幣),到2015年預測可達到27億歐元(約合260億元人民幣)。
在美國,PIA/GATF(美國印刷技術基金會)將2006年命名為“數字印刷年”,這一年美國傳統印刷的市場比重呈下降趨勢,傳統印刷開始受到數字印刷的沖擊。2007年是美國數字印刷迅速發展的一年,2008年已經成為發展主流,2012年數字印刷收入比2010年增長了5.6%。
綜合來看,全球近幾年數字印刷發展迅速,市場份額呈大幅上升趨勢,全球數字印刷市場份額2009年為515億歐元,2010年為553.91億歐元,根據之前的發展趨勢,預測2014年將達864.68億歐元,2018年達1877億美元。
在彩色印刷領域,主要采用彩色噴墨印刷技術,雖然噴墨印刷從2008年開始成為印刷行業的熱門話題,但2013年是噴墨印刷的一個轉折點,在我們生活的每個角落幾乎都能看到噴墨印刷產品,從文件打印到標簽和包裝生產,從房屋裝飾、功能性印刷到3D打印都能看到它的身影。按照各個領域所占市場份額的大小排序,先后分別應用在個性化營銷服務、出版、文印和交易性文件印刷各大領域,這幾大領域常見印刷品如表1所示。
在單色印刷領域中,交易性文件、促銷資料、樣書出版是主要的應用領域。隨著彩色噴墨印刷技術的不斷成熟,承印材料更加靈活多樣,單色印刷領域會逐漸減少。
企業規模及經營模式
我國數字印刷企業主要有兩大類,一類是隨著印刷技術的出現,近幾年新成立的企業,此類企業大都規模比較小,業務經營多元特色化,甚至有一些主要是提供個性化營銷服務(如快印店),引進的設備為中低端設備。另一類企業是傳統印刷企業將數字印刷作為傳統印刷的補充,經營模式比較單一,主要用來擴大業務范圍。
國內數字印刷企業的經營模式基本還是傳統模式:業務員接訂單,網絡傳輸文件。相對于數字印刷發達的歐美國家,國內企業更關注于設備的引進,看到同行引進什么設備,為了保住業務,也趕緊引進更好的設備,以為有更新、更快的設備就有生意。結果卻適得其反,造成生意越來越集中,利潤逐漸降低。
歐美國家的數字印刷已經比較成熟,他們的商業運作模式值得國內數字印刷企業借鑒。一些成功案例可以看出數字印刷的應用離不開移動互聯、社交媒體以及創意增值應用,應該把傳統的“等業務、跑業務”演變為“將供給和客戶需求有效結合”的經營模式,下面是幾個案例:
■ Snapily3D()是一個由3D軟件提供商創建的專門用indigo印刷個性化3D印刷產品的網站,通過網站可以上傳3D照片進行編輯和打印。
■ My personal postcard()是一家結合移動終端應用,定制個性化明信片的專業網站,通過這個網站編輯、創建完成明信片后,發送至印刷中心,印刷中心通過Indigo數字印刷機印刷后將明信片寄送至指定人手中。
■ 可口可樂啟動“可樂與你同分享”活動,通過Indigo數字印刷機印刷個性化包裝可口可樂,達到品牌塑造和創新的市場營銷。
設備裝機量
目前數字印刷應用主要在彩色印刷領域,在此只對中國彩色數字印刷設備的類型及裝機量的情況簡要介紹。
1.單張紙高端彩色數字印刷機
目前業內公認的此類數字印刷設備主要來自惠普、富士施樂、柯達三大供應商。截止2013年7月,裝機總量達到1195臺,在上年度的基礎上增加了308臺。華東、華南、華北地區分別是目前采用最多的地區,3個地區的裝機量占全國的80%多。
2.單張紙生產型彩色數字印刷機
此類設備廠商主要有富士施樂、佳能、柯尼卡美能達。截至2013年7月,裝機總量達到3214臺,在上年度的基礎上增加了869臺,增長率約為37%。華東、華北、華南地區分別是目前采用最多的地區,在全國的占比分別為27%、25%、17%。
3.連續紙高端彩色數字印刷機
此類設備廠商主要有惠普、賽康、奧西。截至2013年7月,裝機總量達到68臺,在上年度的基礎上增加了16臺,增長率約為34.78%。該類設備主要集中在華東、華南、兩大地區,華北地區少量,華中地區2013年有了零的突破,其他地區沒有。
4.高速噴墨數字印刷機
在國內安裝的此類設備主要來自柯達、惠普、奧西、網屏4個設備供應商。截至2013年7月,裝機總量達到26臺,在上年度的基礎上增加了6臺。該類設備僅分布在華東、華南、華北三大區域。高速噴墨數字印刷技術面世于drupa 2008展會上,因其印刷幅面越來越大,質量越來越高,成本越來越低,受到整個行業的高度重視。
技術應用
成像技術是數字印刷的核心技術,當前用于數字印刷的成像技術包括靜電照相法、磁粉成像法、熱成像法、離子成像法、電子束成像法和噴墨成像法等。
已經實現商業化的數字印刷技術按照工作原理來分主要有靜電照相數字印刷、噴墨數字印刷、熱成像數字印刷、磁成像數字印刷、離子成像印刷、離子成像數字印刷、直接成像數字印刷,市場上以靜電照相和噴墨數字印刷為主流技術。drupa 2012上推出了噴墨印刷領域的兩項新技術――液態墨粉(Liquid Toner LID)和噴墨膠?。∣ffset Inkjet)。第一種技術應用在奧西和賽康液態墨粉卷筒紙印刷機上,比較適合標簽和包裝產品的印刷。第二種技術使工業噴墨進入主流的商業印刷領域,達到膠印質量,同時還具有切單張裝置。
人力資源
數字印刷在國內應用時間還比較短,與其他成熟行業不同,相應的專職教育和社會教育都是剛起步。在印刷類專業院校中,數字印刷專業都是在2010年前后申報成功開始招生,而且相應的專業教材也非常缺乏;另一方面,有關數字印刷的專業培訓機構也比較少,很多是在做印前制作培訓時增加一些數字印刷的內容。
目前數字印刷專業人才非常匱乏,很多是傳統印刷的印前從業人員經過數字印刷設備供應商的短期培訓后開始從事數字印刷工作,隨著數字印刷的市場份額越來越大,應用越來越廣泛,數字印刷的人力資源缺口越來越大。
噴墨印刷技術范文5
2012年5月,班尼?蘭達(Benny Landa)――lndigo數字印刷機的發明人,帶來了一項突破性的新技術,這項技術或將極大地推動印刷技術及市場的發展。這個震撼性的消息傳出后,網絡上就有文章暗示這可能是自古登堡發明印刷機以來印刷行業最大的變革。
這項技術就是納米圖像印刷(Nanographic Printing)技術,又稱納米技術,之所以不同于其他印刷技術,是因為其采用了創新的印刷系統和印刷工藝,而其技術的核心是Landa Nanolnk(蘭達納米油墨)。這是一種專有的水性油墨。其顏料的顆粒直徑只有幾十納米。
不同于平版印刷技術,納米印刷技術擁有數字印刷省時省料。短版小印數以及可變數據印刷的優點,同時還具有膠版印刷的質量。
噴墨印刷是將油墨直接噴印到承印材料上形成圖像,而納米技術首先將納米油墨噴到一個獨特的經加熱的橡皮布轉印帶上,形成超薄的聚合薄膜,最后被轉印到承印材料上。本白皮書將展示納米技術是如何將數字印刷的多功能、小印數的經濟性,與膠印低單頁成本、高生產能力集于一身的。
簡介
在印刷市場,98%的印刷采用的是已有500多年歷史的印刷技術,而非數字印刷技術。其中一個主要原因就是現代的數字印刷工藝將油墨直接噴到紙張上,含水分的墨水會滲透紙張,顏料顆粒也隨之滲透到承印材料表面下,使得其對光線的吸收能力降低。
此外,當多種顏色需要疊印在一起時,對噴到紙張上的墨水總量就有一個限制,這個最大的閾值被稱為TIC(總油墨覆蓋率)或者是TAC(總面積覆蓋率)。任何油墨的使用量超過這個限額后,將使后印刷的油墨無法附著在先印上的油墨上,更重要的是,墨水無法在紙張上完全變干,導致墨水會蹭臟隨后印刷的紙張。
這個問題在任何印刷過程中都會產生,無論是膠印還是噴墨印刷。以噴墨印刷為例,油墨中含有大量水分,容易使紙張過分吸水、膨脹,變形和褶皺。因此印刷的紙張必須被加熱,將水分從紙張中蒸發掉。這就限制了水性油墨僅可用于總面積覆蓋率較低的印刷,如書籍和直復營銷材料的印刷,而不適用于總面積覆蓋率較高的印刷,例如商業印刷,包裝印刷或彩色書刊印刷。
納米圖像印刷獨特之處
蘭達納米圖像印刷技術的創新性在于其采用納米級的顏料,對于光的吸收比其他顏料更強,印刷圖像的網點光滑銳利,非常均勻,光澤度高,可實現最廣泛的CMYK色域――比膠版印刷多出至少15%的潘通色彩(如圖1)。
蘭達納米圖像印刷技術的許多優勢是通過減少承印材料對液體油墨的吸收而實現的。
此外,超細的蘭達納米油墨顏料可形成一層超薄的油墨層,讓數字印刷在高速下成像成為可能;蘭達油墨能夠在普通的未經處理的材料上進行印刷,包括各種涂布和非涂布紙張;另外,蘭達油墨還適用于絕大多數的塑料薄膜、標簽紙,耐磨產品以及防刮圖像上。
蘭達納米油墨
許多材料達到納米級別時就會得到意想不到的屬性。一些粒子變得超級堅硬,從而能夠保護表面免于磨損;一些粒子變得極易被血液吸收,成為獨特的藥物輸送系統。通過10年的研究,蘭達發現,當墨水顏料減小到納米級別的大小時會變成異常強大的著色劑(如圖1)。在這一發現的基礎上,納米油墨著色劑成為納米圖像印刷工藝的核心。
蘭達納米油墨中顏料顆粒的直徑只有幾十納米。相比之下,質量較好的膠版印刷油墨顆粒大小大約是500納米,至少是納米油墨顆粒的10倍。此外,納米油墨是水性油墨,擁有良好的環保特性。
納米圖像印刷工藝
納米圖像印刷一開始,先噴出數以億計的墨滴。然而,油墨并非像傳統噴墨技術那樣直接噴射到承印材料上,而是由安裝在噴頭上的噴嘴噴到特殊的橡皮布轉印帶上,噴嘴距離橡皮布1~2毫米。
每個噴頭印刷一種特定的顏色。蘭達納米圖像印刷機裝有8個噴頭(如圖2),因此可以同時印刷多達8種不同的顏色。另外,8個噴頭可以印刷CMYK和專色,如白色。
由于配置有8個噴頭,可以用每2個噴頭印刷一種顏色,配合雙倍速度的紙張傳送系統,可以在印刷質量不變的同時,加倍提高生產效率。
每滴油墨噴到橡皮布上的時間都計算得極為精確,從而確保每種色彩的印刷更加精確到位,獲得更加完美的色彩套準。
當墨滴落在經加熱的橡皮布上時,墨滴便很快擴散開并失去水分變得很薄。當油墨中的水分受熱揮發之后,油墨就在橡皮布上形成一層超薄、干燥的聚合薄膜(如圖3)。
這時,再通過壓印滾筒將聚合薄膜轉印到承印材料上。通過壓印,這層500納米厚的油墨薄膜緊緊地附著在承印材料,并不會滲透進承印物(如圖4)。最終形成的圖像十分牢固。耐摩擦,不需要進行干燥處理,橡皮布上也不會有油墨殘留。
所以,雙面印刷就變得極為簡單。完成的印刷品可以立即進行加工,即使是剛從印刷機出來,用最具挑戰性的印后整飾設備來加工也完全沒有問題。
轉印橡皮布
獨特的橡皮布及橡皮布傳送系統的設計體現了確保完美印刷效果的一些關鍵考量,包括如何將圖像完整地轉移到紙張上,杜絕油墨殘留以及橡皮布運動的穩定性和流暢性。
橡皮布及其傳送系統的設計確保蘭達納米油墨能精確地滴落指定的位置上,形成完美的圖像,同時又能將油墨薄膜干凈利落地轉印到各種承印材料上,而絕對沒有油墨殘留,這些問題都在設計中得到了很好地平衡和解決。這樣,印刷圖像可以100%轉移到承印材料上,因此橡皮布是非常干凈的,以便進行下一個圖像的印刷。
網點特點
噴墨印刷形成的網點邊緣模糊,這主要是由于水性油墨滲透并被紙纖維吸收造成的。膠印的網點通常比噴墨印刷的網點更銳利,但也容易由于滲墨現象導致邊緣粗糙。
如前所述,蘭達納米油墨噴到紙張或其他承印材料上后形成一層干燥的油墨薄膜,而并不是直接噴在承印材料上,所以油墨不會滲透進紙張的纖維中,也不會沿著紙張纖維擴散。相反,油墨貼合紙張表面的粗糙度乃至每根纖維的表面狀況,牢牢覆合在紙張表面上,形成非常薄的薄膜,因此油墨使用非常節約。這就是納米印刷技術印刷的網點清晰銳利、均勻一致,光澤度高,以及網點極其光滑圓潤的原因(如圖5)。
更寬廣的色域
Landa納米圖像印刷技術突破了另外一個技術障礙。因為蘭達納米油墨的顏料顆粒極其微小,所以,在蘭達納米圖像印刷技術中,蘭達納米油墨的成分比其他印刷工藝具有更為廣泛的光動態范圍,并且比膠版印刷涵蓋更多的潘通色彩及更豐富的灰度(如圖6)。
此外,納米圖像技術和蘭達納米油墨在印刷實地時,比采用其他印刷技術所形成的墨層厚度更薄,密度更小。
光澤一致性
采用納米圖像印刷技術打印出來的墨層極薄,顏色濃度高,并且還具有另一個令人驚喜的印刷效果――印刷圖像可保持與承印材料高度一致的光澤效果,也就是說,在高光紙上印刷出高光圖像,在亞光紙上印刷出亞光圖像,并且光密度、網點形狀和圖像質量依然保持完美。
相較之下,采用墨粉電子照相技術打印出來的圖像就只有一種光澤度,不能根據承印材料光澤度的不同而有所不同。印刷圖案區域和圖案背景的光澤度不同會刺激眼睛,而這樣的印刷效果被視為是低質量的。
優越的介質適印性
超薄的納米圖像印刷墨膜對各種紙張和塑料承印材料均具有優越的附著力。由于采用了上文所述的轉印技術,蘭達納米油墨圖像很容易被轉印到幾乎所有的單張紙或卷筒紙基材上,包括各種涂布紙和非涂布紙、塑料、新聞紙,薄膜等,且無需對基材進行預處理。在納米圖像印刷技術中,由于油墨在轉印帶上已經干燥,轉印到承印材料上的油墨薄膜不含水分或者其他液體,所以承印材料不會因為濕潤而受損或變形。
采用納米圖像印刷技術進行印刷,承印材料保持是干燥的,并且因為不需對承印材料進行加熱干燥,承印材料也不會因受熱過度而變形或受損。
納米圖像印刷的經濟優勢
納米圖像印刷技術是所有數字印刷技術中單頁印刷成本最低的,這得益于其內在的以下技術特點:
油墨載體――蘭達納米油墨是基于水的,這是一個比任何基于溶劑或UV油墨都便宜的墨水載體。
油墨用量――蘭達納米圖像印刷技術所形成的墨膜厚度約為500納米,大約只有膠印圖像的一半,因此印刷相同圖像時,油墨使用量只有膠印的一半。
能源消耗――蘭達納米圖像印刷技術中的加熱過程主要是為了讓油墨中少量的水分蒸發,而無需烘干濕潤的紙張,因此可大量節約能源。
承印材料成本――適用于任何承印材料,可在低廉的、現成的未涂布紙上進行印刷,而無需選擇昂貴的涂布紙或專用紙,從而降低印刷成本。
生產物流――蘭達納米油墨制造成濃縮溶液發運,從而降低的包裝、運輸和存儲的成本。
蘭達納米油墨和納米圖像印刷技術的有機結合使得數字印刷的生產效率大大提升,單張紙印刷速度可高達每小時1300張B1紙,卷筒紙印刷速度可達每分鐘656英尺(200米),將數字印刷的生產效率提高了幾平一倍,顯著提高了印刷企業的數字印刷生產能力。總結
納米圖像印刷技術是一項嶄新的技術,開創了一項全新的印刷方式。它將特別的印刷工藝與水基的蘭達納米油墨以及設計獨特的橡皮布轉印帶完美結合在一起。
憑借其高效的生產率、廣泛的紙張適印范圍、媲美膠印的品質,以及贏虧平衡點在約5000張的印刷量,納米圖像技術成為首個可在主流市場競爭的數字印刷技術。
隨著印刷市場從膠印轉向數字印刷。印刷企業將無法僅靠膠印在未來獲得持續增長。納米圖像印刷技術清除了當前數字技術所面臨的主要障礙,包括速度、質量和成本,并將徹底改變整個印刷行業。
關于蘭達
噴墨印刷技術范文6
關鍵詞:陶瓷裝飾;高清三維膠輥印刷;凹凸釉面磚;噴墨打??;優勢
1 前言
釉面磚由于具有多色彩、多變化和更好的表面裝飾效果等優勢,已成為廚房、衛生間、陽臺等空間裝飾的主要選擇。釉面磚的傳統印刷生產技術主要有絲網印刷、輥筒印刷、膠輥印刷等,由于膠輥印刷的產品圖案紋理清晰、連貫自然、仿石效果逼真,已經成為陶瓷磚主流印刷生產技術。但傳統的釉面磚生產技術都只局限于平面印刷,新研發的噴墨打印技術,是一種非接觸性的印刷模式,可在凹凸面上噴墨印刷,具有生產技術數字化,轉換生產靈活簡單,易于實現個性化等優點,把陶瓷釉面磚的藝術表現力與空間層次美感大大地推進了一步,但也存在以下不足:
(1)噴墨的核心設備噴頭及墨水還要依賴進口;
(2)墨水的顏色單一,缺乏深紅色;
(3)打印速度慢,生產效率低、成本高;
(4)噴墨打印設備的購置和維護費用相當高:
(5)其核心知識產權為發達國家所掌握。
為了突破傳統印刷技術和噴墨打印技術的不足,筆者通過大膽技術創新,首創了高清三維膠輥印刷技術,突破了在瓷磚上實現立體高清、高速印刷的世界性難題,并開發出具有能工巧匠精雕細琢后的天然石材獨有韻味的高清三維凹凸釉面磚產品。從而滿足了人們對高品味和個性化生活環境的追求,已成為釉面磚產品中的新寵。
2 試驗內容
2.1 印刷膠輥的結構分析和設計
對于普通的輥筒平面印刷,一般采用中等硬度的材料(SD橡膠)制作印刷膠輥,但如果采用這種材料制作的膠輥在凹凸表面印刷時,就會出現缺花現象(花紋在凹凸連接處不連續),如圖1所示。
為了實現高清三維膠輥印刷技術,筆者通過建立膠輥的有限元模型,從理論上探討結構改進的路徑和方法。當膠輥與磚坯接觸時,膠輥和磚坯之間的移動導致受力變形。一般的凹凸膠輥印花可分為三階段。第一階段:膠輥進入凹槽的一個側面接觸,側面與膠輥的運動方向相廠,膠輥與側面相互離開,變形主要是由于膠輥自上而下的正壓力導致:第二階段:膠輥咬入凹槽內。主要特征是膠輥與凹槽底面接觸,凹槽寬度和膠輥變形程度不同,如果充分變形并填充,會呈現三個面和兩個面同時接觸的情況:第三階段:膠輥離開凹槽。膠輥與凹槽第二個側面接觸,膠輥與側面相互的擠壓除膠輥向下的垂直壓力外,還有相對運動產生的水平壓力。其中,最復雜的孤島型凹槽(凸起)印花,凹凸的四個側面都需要很好地貼合。為了觀察貼合效果,簡化計算復雜度,在建立膠輥有限元模型時做了一些必要的假設和近似,如圖2所示。取膠輥局部進行分析,分為橡膠層和鋼筒層,膠輥彈性模量取8MPa,泊松比為0.45。鋼筒采用A3鋼材料參數。在膠輥表面取一定面積給定位移約束,考察膠輥變形和受力情況。其計算結果如圖3、圖4所示。
通過分析發現,在這種結構下膠輥要達到規定位移量。其底部的應力應達到11.7MPa。隨著位移量增加,最大應力值將迅速增加。在實際應用中,硬膠輥缺花是因為原有的膠輥支撐結構提供的膠輥壓力偏小,不能使膠輥產生足夠的變形。但如果加大壓力,會破壞磚坯的表面。因此,考慮以軟膠代替硬膠,使其在較小膠輥壓力下可以產生足夠的變形,就可以解決這些問題。
軟膠輥的有限元模型中,使膠輥彈性模量變為2MPa,其分析結果如圖5、圖6所示。
由圖5、圖6分析可知,改變材料參數后,同樣的變形量,其最大應力約為2MPa。即在同樣壓力下。軟質材料能更好地貼近凹凸面。但從變形效果上看,軟質材料和硬質材料膠輥的變形效果接近,變形的斜面傾角度在600-630之間。當凹凸面傾角度超過此范圍,膠輥與凹凸側面就不能較好地貼合。
為了增大變形斜面傾角,研究采用軟硬組合膠輥結構。建立了如圖7所示的雙層膠輥有限元模型。采用同樣的加載方式,得到的變形效果和應力分布如圖8所示。
由圖8分析可知,在相同變形情況下,其最大應力約為3.25MPa,而變形側面傾角變大為65°-680°結果表明:雙層膠輥結構與軟質膠輥相比其壓力略有增加,但變形傾角明顯加大,有利于膠輥與凹凸側面的貼合。
基于以上理論分析,選擇了軟硬雙層膠輥結構的同時,對膠輥支撐系統也做了相應調整。進一步研究發現,雙層膠輥厚度比、凹凸高度差、膠輥外徑等參數與軟硬膠輥的體積比相關。在相同厚度比的情況下,凹凸高度差越大,軟膠體積比越大,有利于改善膠輥應力分布。當凹凸高度差超過軟膠厚度時,體積比與膠輥直徑和凹凸高度的關系如圖9所示,膠輥直徑與體積比關系如圖10所示。
由圖9、圖10可知,當膠輥直徑越小,在相同變形情況下,軟硬膠的體積比增大。因此在滿足其它工藝條件的基礎上可盡量減小膠輥直徑。
由于理論分析模型對膠輥做了適當的簡化,同時在試驗的基礎上進一步對膠輥結構進行了優化。優化和改良后的印刷膠輥,不僅適應凹凸表面高度差達到6mm的釉面磚,而且在凹凸變化面上都能保證紋路的清晰和連續。
2.2 印花釉的試制
為了達到高清三維凹凸釉面磚的印花效果。筆者將市場上現用的各種印油、基礎釉粉、色料按一定比例混合球磨,用所確定的高清三維軟硬雙層專用膠輥分別在凹凸位高度達6mm的磚面上進行印花,發現現有的印油由于聚合力、性不好,不能夠在凹凸不平的磚面上印刷出完整清晰的圖案。
通過分析,發現高清三維凹凸釉面磚由于凹凸位高度差較大、膠輥的材質軟,輥筒與磚面的摩擦力大、印刷的圖案網點在不受外力的作用下會變形。且膠輥上的網孔因外力的擠壓會變形,這一系列原因造成花釉難于填充。要克服這些缺陷,要求花釉必須要有較高的聚合力和彈性,以確保在外力作用下不變形不軟蹋。同時,花釉還要具有較好的性、較強的滲透力,以確?;ㄓ阅軌蛱畛涞侥z輥因受外力作用而變形的網孔內。并在與釉坯接觸瞬間,將網孔內的花釉印在磚面上而形成清晰完整的圖案。從花釉的構成來看,它是由釉粉、色料、印油組成,因此,印油的性能非常關鍵。
通過筆者多次試驗,結合現有印油的性能,采用復合有機材料代替了傳統單一的有機材料,試制出適合高清三維凹凸釉面磚生產所需的專用印油,并按一定比例與釉粉、色料調配出性能好、聚合力強的印花釉。高清三維凹凸釉面磚生產專用印油的配方組成、不同印油的工藝參數、不同花釉配比見表1~表3,不同花釉的印花效果見圖11~圖16。
從表3可以看出,在所有條件不變的情況下,只改變基礎釉粉的含量,其花釉比重隨基礎釉粉的量降低而降
低,其流速也發生一定的改變。再由圖11-圖16中可以看出。1號花釉印花效果很差,凹位完全沒有圖案,紋理不清,且有大量白點;2號花釉印花效果不理想,凹位可見少量圖案,但紋理不清晰,有大量白點;3號花釉印花效果不太理想,凹凸位連接處圖案不連續,紋理圖案模糊,且有白點:4號花釉印花效果較好,凹凸位高度差小的產品凹凸位連接處圖案連續,紋理清晰,但凹凸位高度差大的產品凹位印不到花;5號花釉印花效果較好,凹凸位高度差小的產品凹凸位連接處圖案連續,紋理清晰,但凹凸位高度差大的產品凹位圖案模糊且有白點;6號花釉印花效果好,凹凸位高度差達6mm的磚面上圖案清晰,凹凸位連接處圖案連續不間斷,仿石效果逼真,完全達到高清三維凹凸釉面磚所預定的效果。
2.3 成形工藝及模具的研究
由于凹凸釉面磚坯表面設計成凹凸圖案(磚面凹凸位高度差達到6mm),若采用傳統的表面朝下,背面朝上的反打成形工藝,會造成脫模困難。壓制好的產品在推出模具時易將凸位的邊角位推變形,甚至產生破損,影響沖壓質量,并且產品在壓機運輸平臺的輥棒上運行時,會因凹凸不平而產生震動,從而造成裂坯、爛坯等問題。同時,模具的磨損快,且沖壓速度不能快,制約了生產。為了保證產品的凹凸效果及提高沖壓成品率,筆者通過反復試驗,突破傳統反打工藝,采用了磚表面朝上的正打成形工藝。
由于本技術研制的高清三維凹凸釉面磚,其表面有凹凸,成形工藝設定為“正打”工藝,這樣必須對成形模具進行改進。模框不改變,正打的磚坯出模時會出現正面大,底面小的情形。坯體在出模時,一方面其正面邊角在??騻劝遄饔孟氯菀妆槐罓€,影響坯體成形效率;另一方面產品正面的倒角容易在坯體上模邊形成倒鉤形,倒角越大,倒鉤也越大。倒鉤一方面影響磚坯脫模;另一方面影響排氣。通過實驗,對產品正面的倒角進行了優化,將“正打”產品的倒角設計為R5,將倒鉤減到最小,保證了氣體的排出,使凹凸磚坯密度均勻,且有較高的成形效率。
2.4 粉料粒度及模具壓膠硬度的優化
半干壓成形的粉料具有一定的顆粒級配,由于布料器來回運動產生振動,會使較細的粉料通過大顆粒的間隙向下運動。因此磚坯的下表面光滑平整,這也是一般半干壓成形采用反打的原因之一。但凹凸釉面磚采用正打工藝,試驗發現成形的坯體經素燒后,磚面有明顯的大顆粒,特別粗糙。淋釉后,釉面不平,有皺紋釉、桔釉等缺陷。因此筆者通過對噴霧塔噴片、旋流片及柱塞泵壓力進行調整,從而對粉料的顆粒級配進行了優化,并將成形模具的壓膠硬度提高,進而保證了素燒后磚坯表面的光滑。
3 結果分析與比較
采用上述高清三維膠輥印刷技術生產的凹凸釉面磚產品,圖案清晰,凹凸位連接處石材天然紋理連貫自然、顏色豐富,該產品具有能工巧匠、精雕細琢天然石材獨有的韻味,增強浮雕的表現力,極大地豐富了釉面磚的裝飾效果。經檢測,產品各項指標與正常生產的釉面磚一樣,完全符合GBfr4100-2006附錄L、GB6566-2011中A類裝修材料和HJ/T297-2006標準要求。高清三維膠輥印刷技術通過對普通膠輥印刷技術的研究,解決了膠輥印刷技術無法在凹凸釉面磚上進行高清三維印花裝飾的重大技術難題。實現了通過在凹凸釉面磚表面進行一次性印刷裝飾,就可達到目前國外最新噴墨打印技術所具有的高清三維印刷效果。為了進一步分析該技術的優越性,筆者將目前市場上的各種裝飾技術在生產效率、適應性、圖案分辨率、性價比方面進行了比較,其結果見表4~表6。
從表6可知,高清三維膠輥印刷技術具有更高的性價比和更適合大規模生產的經濟性。
4 結論
(1)高清三維膠輥印刷技術突破了建筑陶瓷行業廣泛應用的膠輥印刷技術不能在凹凸釉面磚表面進行快速高清印刷裝飾的難題,打破了國外對瓷磚立體印刷技術的壟斷。
(2)本技術在表面凹凸有釉陶瓷磚膠輥印刷技術領域,綜合技術經濟指標和產業化規模,與國內外同類技術相比,具有明顯的優越性。
(3)高清三維膠輥印刷技術的成功,提升了我國建筑陶瓷磚的生產技術水平和裝飾技術水平,促進了建筑陶瓷產品市場的多元化發展,社會效益顯著。