陶瓷噴墨打印是一種將陶瓷色料粉體制成多色墨水，將小墨滴從直徑數(shù)十微米的噴嘴噴出，以每秒數(shù)千滴的速度沉積在坯體、釉面或其它載體上的技術(shù)。噴墨打印技術(shù)在陶瓷方面應(yīng)用主要有以下兩方面：陶瓷制品裝飾和陶瓷成形。陶瓷制品裝飾是將陶瓷色料制成多色墨水，通過計(jì)算機(jī)控制的打印機(jī)將其打印到陶瓷表面進(jìn)行裝飾。其優(yōu)勢(shì)在于可利用計(jì)算機(jī)資源，通過軟件控制實(shí)現(xiàn)對(duì)裝飾設(shè)計(jì)的改變，提高新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)效率，同時(shí)也有利于制作復(fù)雜團(tuán)，提高裝飾效果。陶瓷成型用噴墨打印是將帶成形的陶瓷粉料制成陶瓷墨水，通過打印機(jī)將這種陶瓷墨水打印到載體上成型，成形體的形狀及集合尺寸由計(jì)算機(jī)控制。陶瓷墨水通常由色料（著色劑）、溶劑、分散劑、結(jié)合劑、表面活性劑及其它輔料構(gòu)成。

      一、陶瓷墨水色料的粒度分布

      陶瓷墨水中的色料顆粒度要求小于1微米，顆粒尺寸分布要窄，顆粒之間不能有強(qiáng)團(tuán)聚，并具有良好的穩(wěn)定性。 國(guó)產(chǎn)墨水解決粒徑分布和D90粒徑問題還要花一些精力。就目前國(guó)產(chǎn)墨水的整體粒徑分布來說，D50基本上可以控制在500納米以內(nèi)，特別是黑色、棕色、藍(lán)色，是相對(duì)比較容易加細(xì)的，以初始粒徑1-10u來看，在砂磨機(jī)上的研磨時(shí)間基本在2小時(shí)以內(nèi)(如圖下圖鈷藍(lán)研磨1小時(shí)粒徑分布圖)。

      但是粒徑分布不太理想，在1微米粒徑附近有粗顆粒存在。雖然可以通過延長(zhǎng)砂磨機(jī)研磨時(shí)間可以減少粗顆粒，但是出于工業(yè)化生產(chǎn)的價(jià)格成本控制要，需要有更高效的方法。實(shí)驗(yàn)表明，通過合理的前期處理色素，以及分散劑和固含量的優(yōu)化，可以很好的解決粒徑分布問題。當(dāng)然，也有一些產(chǎn)品(如鋯鐠黃)就容易出現(xiàn)電導(dǎo)率過高而產(chǎn)生絮凝，而且絮凝容易出現(xiàn)在研磨1.5-2小時(shí)后，在粒徑D50達(dá)到700-800納米的時(shí)候容易發(fā)生。

不合格黃色墨水發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象顯微圖像

      二、陶瓷墨水及其色料制造工藝

      當(dāng)前陶瓷噴墨打印用墨水的制造方法主要有：分散法、溶膠凝膠法和反相乳相法，而以上三種加工方法中，溶膠凝膠法由于制造工藝方法原料昂貴、溶膠不穩(wěn)定而受到限制;反相乳相法由于制得的墨水固含量低，也有待解決許多技術(shù)問題;分散法最容易實(shí)施而且工藝相對(duì)簡(jiǎn)單易行，目前國(guó)產(chǎn)墨水主要需要解決墨水的穩(wěn)定性問題。陶瓷墨水的組成和性能與打印機(jī)的工作原理和墨水用途有關(guān)。分散法制備的陶瓷墨水主要由無機(jī)非金屬顏料(色料、釉料)、溶劑、分散劑、結(jié)合劑、表面活性劑及其它輔料構(gòu)成。

      在目前的陶瓷色料結(jié)構(gòu)體系中，尖晶石結(jié)構(gòu)的色料高溫和化學(xué)穩(wěn)定性都較好，如藍(lán)色中的鈷藍(lán)系列，黃色中的棕黃系列和黑色系列。棕色類產(chǎn)品的原材料選擇與氧化鋁的選擇引入方式也是有關(guān)系的，引入材料的粒徑對(duì)于色料的飽和度也是有很大的關(guān)系。陶瓷墨水色料在傳統(tǒng)色料配方基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的工藝改良，特別是在礦化劑的選擇上更加優(yōu)化，煅燒溫度較之傳統(tǒng)的色料部分產(chǎn)品溫度適當(dāng)提高了一些。

      陶瓷墨水色料在后期研磨環(huán)節(jié)應(yīng)用的主要設(shè)備有傳統(tǒng)的球磨機(jī)、氣流磨、砂磨機(jī)等。球磨機(jī)主要是用在水洗和預(yù)處理的工藝環(huán)節(jié)，目前國(guó)內(nèi)色料生產(chǎn)商大部分是沒有進(jìn)行水洗這一工藝環(huán)節(jié)的(釩鋯藍(lán)產(chǎn)品例外)。使用氣流磨基本上可以將經(jīng)過傳統(tǒng)加細(xì)設(shè)備加工后的半成品(D90粒徑介于11-20u之間)打碎到5u以下的粒徑范圍。但是氣流磨的加工效率不是特別高，每小時(shí)產(chǎn)量一般不超過20kg。但據(jù)筆者了解，瑯菱公司生產(chǎn)的30L的砂磨機(jī)產(chǎn)品，專門用于墨水色素的高效率設(shè)備每小時(shí)產(chǎn)量可達(dá)40kg。砂磨機(jī)的單位研磨效率明顯高于氣流磨產(chǎn)品，但是砂磨機(jī)屬于濕法研磨，研磨的物料需要經(jīng)過烤干和二次打粉處理，氣流磨屬于干法加細(xì)，不需要后續(xù)的烘干機(jī)打粉工藝。

      三、陶瓷噴墨打印行業(yè)動(dòng)向

      1、意大利陶瓷展動(dòng)向

      2014年意大利陶瓷展已經(jīng)落幕，反饋回來的消息是參展的人流量比往年少，展館縮小。但是另一方面，是國(guó)內(nèi)企業(yè)參展的多了，總共有20多家。本次展會(huì)上展示的機(jī)械主要是噴墨附屬設(shè)備(噴墨環(huán)境處理、恒溫處理、冷卻處理設(shè)備)，25米施釉線、10臺(tái)噴墨設(shè)備、噴釉數(shù)碼、噴干粉、8臺(tái)數(shù)碼噴釉)。數(shù)碼化施釉技術(shù)是本屆里米尼展的一大亮點(diǎn)，數(shù)碼化是必然趨勢(shì)。通過應(yīng)用數(shù)碼化施釉技術(shù)，產(chǎn)品效果更逼真、更像大理石、富有厚重感。在生產(chǎn)中車間發(fā)生錯(cuò)誤率降低，進(jìn)一步節(jié)省人工成本，創(chuàng)造更加潔凈和智能化生產(chǎn)車間。特別是瓷磚作為一種裝飾材料，除了在工程應(yīng)用方面的需求市場(chǎng)之外，對(duì)于個(gè)人家裝的個(gè)性化選擇市場(chǎng)來說，未來將是個(gè)性化私人訂制的高端市場(chǎng)的崛起，而數(shù)字化生產(chǎn)機(jī)械的不斷研發(fā)與投放，為今后的私人訂制與精確生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

      2、干法制粉技術(shù)

      當(dāng)前，干法制粉技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)研發(fā)成功，但在國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多。干法制粉技術(shù)在陶瓷上的推廣能否有所突破，是行業(yè)比較關(guān)心的問題。干法制粉技術(shù)應(yīng)用推廣在拋光磚、瓷片上還有難度。巴西40%的彩釉地磚已經(jīng)應(yīng)用干法制粉。在國(guó)內(nèi)，粉磨細(xì)也已經(jīng)不是問題，關(guān)鍵看經(jīng)濟(jì)效益。

      陶瓷墨水國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的加速，促使國(guó)內(nèi)墨水企業(yè)在追求陶瓷墨水品質(zhì)上面的要求也是更加的苛刻，特別是砂磨機(jī)技術(shù)的不斷完善創(chuàng)新，也為陶瓷墨水的進(jìn)一步性能的拓展奠定了基礎(chǔ)。而傳統(tǒng)溶劑方面，除了水性調(diào)墨油的使用，分散劑和陶瓷色料的進(jìn)一步精細(xì)化調(diào)試與加工能夠更進(jìn)一步的提高國(guó)產(chǎn)陶瓷墨水的整合性能。目前，無論是國(guó)內(nèi)的溶劑生產(chǎn)廠家還是國(guó)外的產(chǎn)品，對(duì)于在陶瓷噴墨墨水方面的跟進(jìn)是非常積極的，陶瓷噴墨打印墨水的整體價(jià)格下降，不僅僅是因?yàn)閲?guó)產(chǎn)陶瓷墨水的推出，更與生產(chǎn)工藝與設(shè)備的不斷完善，產(chǎn)量的提高有直接關(guān)系。就陶瓷墨水來說，依靠以往的信息不對(duì)稱來賺錢的時(shí)代一去不返，自身穩(wěn)定過硬的墨水品質(zhì)才是保障市場(chǎng)唯一的路徑。

(粉體圈 作者：敬之)