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陶瓷喷墨花机装备、技术与墨水研究发展概述

发表于:2019-12-01    浏览次数:5126

2014年的国内陶瓷行业从年初的小高潮开始,到上半年的平淡期,最终在下半年的惨淡中结束。受国家整体经济新常态的影响,建陶行业也不例外。正在瓷砖行业广泛应用的喷墨花机与墨水,其2014年的发展也同样受到影响。特别是陶瓷墨水国产化的进程也受到影响,使国内墨水企业追求提高陶瓷墨水品质、降低陶瓷墨水价格、改善陶瓷墨水技术。

一、陶瓷喷墨花机

陶瓷喷墨打印技术自2008年进入 ,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 第一台陶瓷砖装饰的喷墨打印机。杭州诺贝尔集团有限公司在2009年下半年采用西班牙Kerajet喷墨打印机装饰陶瓷砖,成为国内第一个推出喷墨砖的企业。喷墨打印设备经历了2011~2012年的成长期,迈过2013年的井喷期,2014年步入成熟期。2010年, 在线喷墨打印机台数是12台,2011年是100台,2014年底达到了2636台。从各产区的喷墨机数量来看,广东、山东、福建、江西、四川位居前五,他们大约分别占据全国墨水市场份额的20.6%、19.11%、13.51%、9.67%以及6.42%。 喷墨花机的出囗市场主要集中在印度和越南。到目前为止,印度总在线喷墨机约450台,其中 的品牌约200台,其他则是欧洲的品牌如Cretaprint、Kerajet、Tecnoferrari;越南总在线喷墨机数量约60台,其中 生产的机器为12台。国产喷墨打印公司在设备的稳定性、性能完善性等方面有了很大的进步,喷墨打印机在创新中走向成熟,打印机的价格也逐步下降。

喷墨机超2600台、墨水月需求量超2000吨,数字喷釉与水性墨水或成大势所趋

【喷墨花机制造商品牌】

陶瓷喷墨机制造业经过前两年的爆炸式增长,2014年进入了回落期,市场需求明显下降,价格竞争激烈,行业进入了洗牌阶段,某些品牌今年已经退出或者半退出了市场。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。国外在 主推的喷墨打印机品牌主要有7家:意大利的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)。

排在前3名的国内三大品牌继续占领着市场的大部分份额,约占到70%。今年国外品牌的市场占比相比往年有所下降,约10%左右,这主要是因为国产设备的价格与服务优势。但由于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。

【喷头品牌及市场状况】

喷墨机的竞争,其实也是喷头的竞争。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。赛尔喷头的市场占有率最高,约占80%(国际上总占有率约70%);价格较高;投入年限长达十年;在用设备多达6000台(2014年底统计数据);独有底部循环技术,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。

二、陶瓷墨水

【国产墨水的发展历程】

到2014年底,国内陶瓷厂的墨水需求量应在2000~2200吨/月左右。国内自主研发并批量生产陶瓷墨水的企业是迈瑞思,他们在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,再是道氏制釉在2012年4月份产品上市。国内企业与欧洲企业基本采用相同的原材料供货商,相近的设备、生产工艺和检测标准,使国产墨水质量与国外非常接近。瓷砖市场也正是由于喷墨技术的普及应用,花色品种发生了翻天覆地的变化。

喷墨机超2600台、墨水月需求量超2000吨,数字喷釉与水性墨水或成大势所趋

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,为国产墨水的进一步延伸发展留下无限的遐想。

【陶瓷墨水的市场分布】

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,这三家墨水企业产销可达500吨/月以上;另有3~4家墨水企业产销在100~250吨/月;剩下的企业产能均在100吨/月以下。

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、陶丽西、福禄、卡罗比亚、司马化工、美格卡拉、美高和菲特。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。

【陶瓷墨水市场占有率】

国产墨水从2013年约15%的市场份额增至2014年底的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。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。这也是陶企青睐进口墨水品牌的重要原因之一。到现在为止,国内暂时还没有一家墨水品牌的质量长期稳定性比意达加墨水好。尽管几年来墨水市场价格已一落千丈,意达加价格卖的还是最高,占有率始终稳居第一。

【价格趋势】

进口墨水在2009年刚进入国内市场时,每吨价格高达几十万元。而在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。主要原因是国产墨水的发展壮大倒逼着进口墨水的不断下跌。国产墨水的价格也是一路下滑,2013年~2014年跌得最厉害,一年内降幅约50%。

三、陶瓷喷墨技术

上述所说的正在生产和销售的陶瓷墨水是一种油性产品,采用“先干法后湿法”的生产工艺制备而成。国外油性陶瓷墨水可用于瓷砖生产的品种有8~12种,正常生产线一般安装4~8种色巴,油性墨水研发的重点是提高发色力(强度)和应用稳定性,同时降低成本,重点改善的品种是Magenta(Pink粉红等)、Orange(Beige Ochre黄)。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,大部分厂家的墨水可以互换替代使用。

【新色系陶瓷墨水】

近来年喷墨应用没有 的技术突破和 的花色品种创新。司马化工新近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。

【功能墨水】

为了满足企业产品多样化和个性化的需求,开发了具有哑光、亮光、金属、下陷和闪光等装饰效果的功能墨水,同时结合产品设计创新,有效利用功能墨水的特殊效果,为产品创造增值。目前陶瓷企业主要是对下陷、闪光和凹凸效果有较大的需求。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。

不少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。Ferro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/㎡。Esmalglass·itaca 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。

功能性墨水在仿古砖上的应用能够更好地提升装饰效果,对抛光类瓷砖的装饰作用不大。 企业在设计、技术和研发方面的投入不多,更多地是选择跟从,这也制约了功能性墨水在国内的普及。

【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。

【其他技术】

国产墨水都是相对粗放型的,传统的陶瓷色料配方基本经过一定的工艺处理都可以用于陶瓷墨水的生产。目前针对不同的固含量和不同的粘度要求,不同墨水产品的溶剂、分散剂和陶瓷色料也有了进一步精细化调试和选择。

另外,通过提高陶瓷色料的处理工艺也可以提高国产陶瓷墨水的产品品质。陶瓷色料的配方引入原材料直接影响到发色和色料后期的导电率,特别是矿化剂的加入对于墨水的生产相对来说是不利的,但是不加入矿化剂又达不到发色要求,因此对于可以不使用矿化剂的陶瓷色料,可以通过增加烧成温度和提高原料的初始细度来达到降低烧成温度和提高反应活性的作用。

在陶瓷墨水进入砂磨机研磨前的工艺处理也是十分关键的核心技术,选择合适的预分散处理工艺也是提高陶瓷墨水品质的技术手段之一。

【水性墨水】

水性墨水将是下一款热门的喷墨材料。未来的2~3年,陶瓷行业将努力从油性墨水向水性墨水过渡,这是由于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。水性墨水将对目前正在使用油性墨水生产的瓷砖企业及油性墨水生产企业带来一次巨大的冲击。水性墨水本身的盐分具有一定的腐蚀性,但不会腐蚀喷头,也不会对瓷砖原料产生破坏性。

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。Ferro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,Esmalglass·itacat公司的DPM微米产品系列适合于高出墨量的打印喷头,材料使用量一般都大于100g/㎡,其中固体颗粒尺寸>3μm,在2014年CEVISAMA西班牙陶瓷展上获ALFA DE ORO奖。

水性墨水和油性墨水的物理性能相差比较远,喷墨设备的参数调整可能也会比较大,其关键在于水性墨水和喷头的匹配度,目前还没有见到与水性墨水特别吻合的喷头。对用户而言,要使用水性墨水就要求喷墨量一定要足够大。另外,使用水性墨水意味着陶瓷企业要对生产线进行比较大的调整,带来的成本压力比较大,需要较长时间的推广、普及,但水性墨水会是未来的发展趋势。

【数字喷釉】

数字釉料或数字喷釉已从概念变成现实。Ferro公司、Esmalglass·itaca和Colorobbia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,这是施釉工艺的一次革命。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。Colorobbia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)。Ferro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。

【全数码施釉线】

2014年意大利里米尼展会上展示了全数码施釉线的蓝图,让不少到会者眼前一亮。但瓷砖表面装饰全数码化,从技术上、成本上、市场需要上都有问题,在近期内不足以对批量生产的陶瓷企业产生较大的影响。

四、国内学术研究

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)。

五、国产陶瓷墨水的发展方向

事物具有两面性是必然的,喷墨技术同样如此。喷墨技术的发展,对于行业是迈向数码化的进步,是一个不容忽视的里程碑式的促进,但对于不少企业来说,这也是一个致命的技术。喷墨技术让设计、生产、研发、创新变得非常的容易,然而技术越是数码化、智能化,抄袭越容易,这边企业有了创新的产品花色刚刚上市,那边已经将砖拿到手进行扫描输入喷墨设备开始生产了。

其次,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,让陶企进一步明晰相关产品在终端应用的多种途径和方法。在欧洲,像siti B&T、萨克米之类的公司,都不会自己单纯进行技术与设备的创新研发,他们首先了解市场需求,然后通过设备企业的研发达到产品效果。从根本上来说还是市场创造了需求。

最后,陶瓷墨水的现有产能或已规划产能已基本超过市场需求,市场扩大、需求量的增加、销售量的变大都不能掩盖总体销售额和总体利润额的下降。墨水企业必须进一步提高产品的质量和稳定性以及自身产业链整合上下功夫,才能在激烈的市场中生存。近几年,功能性墨水、水性墨水、金属墨水等产品成为众多企业研发的重点,而标准化的生产也逐渐地得到推广。可以预计在2015年严峻形势下,墨水行业的竞争将进入白炽化,品牌认可度、品牌集中度将会越来越高。

由于 、行业协会、机器制造商,喷头制造商、墨水供应商都没有全面而权威的数据及相关分析报告,所以以上提及的资料及数据只是本人根据我们内部的市场监测 ,再结合一些同行公司的相关数据和专家文章整理而成的,必然有疏忽错漏之处。

 
 
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