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邹韬, 资深工业设计师,在工业设计领域有多年工作经验,是首批通过国家资格认证的工业设计师。曾先后供职于长虹集团、东亚电子和香港Altplus设计机构。目前为深圳市知行创新工业设计公司创始人,设计总监。曾连续3 年获得国际消费电子最高荣誉——CES 国际消费电子创新设计与工程奖,并获包括红点奖等诸多国内外奖项,商业设计成功设计案例多项。
提起印刷技术,大多数人都只会想到广告宣传资料、包装盒和说明书这些东西。其实,印刷技术的应用范围之宽广、适用材料之多是很多人都没有注意到的。特别是印刷技术在制造业中应用于现代科技产品的外观装饰更是鲜为人知。
任何产品都离不开外观装饰部件。外观装饰产品的开发涉及多个学科的交互应用技术,而印刷技术则是这些技术当中的主力军。可以说,没有印刷技术的参与,工业设计的创意成果将难以实现。
在制造行业,很多人长期以来都没有认识到印刷技术对实现外观装饰设计效果的贡献,他们依然受困于传统的表面处理工艺技术范畴,意图从中寻找实现方法。然而,在所谓“表面处理工艺技术”当中是找不到日新月异的实现工艺的方法的,这些工艺技术属于印刷技术研究和应用的范畴。
一、了解印刷技术
从古代“阴图纹的镂空印花孔版印刷术”开始,历经“雕版印刷术”、“活字印刷术”等发展演变过程,到今天的“激光制版印刷术”,通过2,000 多年的历史变革,印刷技术一直都不断地创新和发展。
印刷术作为承载社会文明传播的载体,推动着社会文明的不断进步和科学技术的发展,被誉为“文明之母”是当之无愧的。
在我们的日常生活、工作和学习中,时时刻刻都没有离开过印刷技术产品的陪伴,但是,在当今科学技术门类和工业经济构架中,却很难体现出印刷技术所应该有的尊重和获得应该有的尊崇地位。
一直以来,很多人持有印刷技术是配套的附属技术,是依附于其他的科学技术而发展的态度。其实,这种态度是极不公允的。
从印刷技术的功能我们可以看出,其研究的方向是:在不同的材质上实现各种色彩、纹理(图案和符号)的创意设计效果,同时又具备快速批量复制的能力。
因而,印刷技术的应用范围是极其宽广的。
我们可以假设:制造业没有印刷技术的应用,产品将没有纹理(图案)装饰和指示文字、符号,这样的产品即不能满足消费者的审美需求,也会被视为“不合格产品”而不能上市销售。因此,在现代工业产品的制造过程中,印刷技术已成为不可或缺的应用技术。
二、几种常见的印刷技术及其在产品上的应用
印刷技术根据承印不同材质的应用需求和技术要求进行分类。比如:平板印刷( 胶印) 过去主要承印纸张和罐头盒、啤酒罐等金属薄片材料。近年来,随着技术发展出现了采用UV 油墨印刷塑料片材的平板印刷工艺,这种工艺技术主要适合承印要求成像精度高的产品;凸版印刷过去主要采用金属或树脂作制版材料,主要承印纸张或薄膜。随着制版材料的革新,现在使用一些高分子材料作板材,其印刷精度得到提高,应用面扩大到纸张、薄膜和金属等材料;凹版印刷采用金属电雕版辊,印刷精度较高,主要承印薄膜、纸张等卷状材料;丝网印刷采用涤纶或金属网版,其应用范围极其宽广,尤其在制造业领域的应用更加广泛(图)。
LED 液晶电视其导光板便是通过丝网印刷技术生产出来的;我们都在使用的手机,其显示玻璃本来是一块透明无色是材料,但通过丝网印刷加工后便成为具有装饰功能又具显示功能的部件。
市面上随处可见的电视机、电冰箱、空调和电饭煲等各种家电、消费电子产品的外观装饰部件大多数都是通过丝网印刷技术及其延伸的应用技术实现的外观装饰效果。
这些外观装饰部件产品涉及玻璃、亚克力、PC 和PET 等多种材质。根据设计创意要求通过印刷工艺技术在不同材质上实现色彩、纹理的印刷加工后,再应用延伸的工艺技术(如转印、烫金、UV 印刷、真空覆膜和模内镶嵌注塑等方法)就可以实现具有金属质感和触感的拉丝纹、皮革纹和木纹等特殊的视觉效果。
三、印刷技术在实现工业设计成果方面的作用
印刷技术与其工艺设备和材料的发展一直伴随着其他科学技术的发展而共同进步。
在产品同质化时代,市场竞争的外在表现形式和主要竞争手段便是产品的外观设计和装饰新工艺技术的应用。
所以,我们将工业设计根植于产品设计之中。但是,我们注重设计人才培养的时候,却忽略了工程和工艺能力的建设。因而,在当前的工业设计领域和制造业,普遍面临着创意和设计成果转化实现的难题。
目前,制造业正在进行产业升级和结构调整,为赢得市场份额和适应消费者不断变化的审美需求,产品的更新换代加速。一般情况下:空调、冰箱、电视机和手机等产品的外观设计平均更新周期为1.0 ~ 1.5 年,所以解决工业设计成果实现难的问题更加迫切。
在传统的定义中,印刷工业是复制加工业。印刷媒体是一种古老的媒体技术,在历次的产业革命中,印刷媒体不断融合新技术而持续发展,表现出极强的生命力。尽管数字出版技术的完善和创新对印刷业带来了冲击,但同时也为印刷业开辟了新的发展机遇和空间。随着数字信息技术的广泛应用,印刷业作为整个产业链中的一个环节,正在向数字化的进程迈进,印刷业加工复制知识的手段、方法都发生了根本性变化。产业基础技术变迁引发印刷工程教育的变革,印刷教育同样面临新的课题和挑战,大多数开设印刷工程专业的学校都在积极应对新技术变革,重新审视今后的印刷教育,在课程设置与教学改革方面紧跟技术与产业的发展步伐。在课程的实施上,从易到难,从基础到尖端,试图把学生培养成为能不断适应新技术要求的与时俱进的产业技术人才。
一、开设数字印刷课程的基本条件
印刷技术专业是笔者任教学校的传统特色专业,也是国家新闻出版总署评定的骨干示范专业,多年来形成了一定的办学特色。
随着数字信息技术的应用,学校在课程设置和建设上不断跟踪新技术的发展,增开数字印刷相关专业课程,主要基于对印刷技术创新的基本判断而作出的课程调整。
我国印刷业正处于印刷技术数字化的过程,数字化工作流程应用在平版胶印中使行业内发生了更深刻变化,印前、印刷和印后技术设备的数字化应用越来越广泛,且数字化应用正在由印前领域扩展到印刷全过程,这正是学校数字印刷技术课程设置和建设的基础。学校配套的数字印刷设备也为学校数字印刷技术课程设置和建设提供了基础条件。
(一)数字化由印前走向印刷全程
汉字激光照排系统引发了一次印刷技术革命,实现了排版数字化,而现在印刷技术正由排版数字化向印刷全过程数字化发展。事实上,数码印刷就是传统的静电复印利用数字化排版提供的数字化页面,实现了印刷全过程数字化,整个印刷过程无需人的干预,喷墨印刷就是这种典型的数字印刷。但是,印刷技术数字化不只表现在数码印刷的出现,CTP甩掉胶片和晒版,实际是印前制版的数字化,而当实现在胶印机上直接制版或自动上版,无需人的直接干预,在数字化系统控制下自动完成印刷全过程的时候,胶印印刷也可以被称为数字印刷,并且凹印、凸印、柔印等其他方式的印刷也在向数字化发展,都能成为数字印刷。从整体上看,印刷技术正在朝着数字化的方向发展,无论是计算机直接制版,(CTP)技术新成果,还是印刷机数字工作流程,都体现出了数字化在印刷全程的应用趋势。
(二)印前数字化设备提供了技术条件
相对于胶印和印后数字化的发展,印前制版数字化在业内已有了一定的基础。从近几年产业变化的情况分析,几乎90%以上的印前生产都用计算机拼大版、数字打样。学校配备了计算机直接制版机、热敏CTP印版冲印机、北大方正畅流JDF&PDF数字化工作流程管理系统、印刷包装印前实验室流程软件系统,这些印前数字化设备的完善为印前实训提供了良好的技术条件。
(三)印后设备趋向自动化、集成化
事实上,数字化工作流程的应用与推广,已经带动了印后设备生产商对印后设备数字化功能的研发,数字化折页、自动配页、订书、上胶、裁切等都基本实现了计算机数字化管理。印后设备的数字化和自动化主要体现在印后工作的整合集成化。目前,为使学校数字印刷课程建设产生良好的实效,发挥印后设备具有多功能和多工位的效率,达到缩短工序、提高效率,实现一人适合多工序的工作需求,学校配备了数码高速多功能一体机、液压程控切纸机、压平机、腹膜机等印后数字设备,真正培养能适应印后技术自动化、集成化的印刷人才。
二、数字印刷技术课程建设的实际应用
课程建设要服从、服务于社会需要。学校开设数字印刷技术课程从理论和实训两方面入手,既让学生掌握数字印刷的理论基础,又提高学生的实际操作能力。近两年数字印刷技术课程已逐步成为学校特色专业建设的重要课程,对打造符合高素质人才培养的目标,以达到全面提高教学质量的目的,产生了很重要的作用。学校印前专业理论教学部分围绕正在迅速增长的数字印刷展开授课,复制工艺层面涉及像和转印、功能部件和结构,应用层面涉及数字印刷的各种应用。由于数字印刷的印前、印刷和印后加工一体化特点,因而教学过程和方法应该考虑到这种特殊性。数字印刷与多门基础课程存在密切关系,性质上属最终专业课程,是学生毕业后的就业岗位之一,为此需要介绍与数字印刷市场有关的信息。
实训部分通过结合目前已商业化的数字印刷技术、设备类型、市场目标、应用领域、产品种类和企业生产过程等设计6个学习单元,学校建立了每一个单元按典型产品的目标设备(技术)和生产工艺展开教学,引导学生掌握各种数字印刷原理,区分各种数字印刷技术以及数字印刷与传统印刷的质量差异,在学校数字印刷实训室硬件和软件系统的支持下完成预定教学目标,使学生掌握与设备操作、产品开发和工艺设计、材料选择、质量检测等有关的知识。
根据数字印刷设备与技术多样化的特点,学校数字印刷课程以静电照相数字印刷、喷墨印刷和其他数字印刷技术设备为物质载体,按各种类型数字印刷技术的工作原理、应用领域、生产工艺、产品特点和质量检验要求等安排教学内容与环节,使学生通过学习熟练操作技能。
三、数字印刷技术课程建设的措施
反观近年来,学校数字印刷课程设置和建设的实践,摸索出了初步的方法,取得了一定成效,总结起来,就是在课程建设中采取了一些具体措施。
(一)推进教学内容、教学方法和教学手段改革
改革不适应专门人才培养的体系和结构,使教学内容与地区或行业经济技术的发展水平相适应,贯彻“学为主体、导为主线、 能力培养为重”的原则,将教学重心从“教”转移到“学”,最大限度地培养学生的学习能力、动手能力。在教学方法和手段上,广泛吸收先进经验,采取传统教学方式与现代新教学手段互补,取长补短,形成课堂、 多媒体、实训教学并用的综合教学模式。
(二)高度重视实验、实习实践性教学
与普遍教育相比,职业教育的课程学习强调的是职业性和技术应用性。所以,学校数字印刷课程建设中,加强实践性训练,在校内和校外实习基地开展实习指导课探索,并联系基础理论课程进行检验,构成理论教学——实习教学——社会企业贯通的现代教学链。
关键词:防伪技术;数字水印技术;油墨;防伪印刷技术;防伪原理
随着网络化、信息化发展的不断深人,安全防伪印刷越来越引起人们的重视,人们不仅对各种具有高附加价值的产品、有价值的票券、机密文件有了需要防伪的要求,而且对高质量包装印刷品也有了防伪的要求。近年来,包装印刷业有了大幅度的技术革新,多种印刷设备的并用,多种印刷工艺的相互渗透,使印刷产品更加变幻莫测、丰富多彩,防伪印刷技术也得到了前所未有的拓展,由原来有限的单一的防伪手段,到目前众多的复合的高科技的防问侄危但所有防伪技术都要遵循:效果好、经济、实用p易识别等原则,不然再好的防伪技术也无法得到推广和应用;目前防伪技术有三大类:一是工艺防伪,如图文防伪、版纹防伪、龟纹防伪等;二是材料防伪,如防伪油墨、防伪纸张、防伪标签、电子监管码等;三是设备防伪,如在安全印刷中为提高票证的防伪性能,几乎使用了目前常见的大多数印刷方式。下面就工艺防伪技术展开简述。
一、数字水印技术
数字水印(Digital Watermarking)技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中,但不影响原载体的使用价值,也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息,可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。作为数字水印技术具有安全性、隐蔽性、稳健性、透明性、不可感知性等几个方面的特点。数字水印技术的基本原理是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌到多媒体内容中,目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密(包括公开密钥、私有密钥)体系来加强,在水印的嵌入,提取时采用一种密钥,甚至几种密钥的联合使用。
二、雕刻制版技术
手工雕刻制版由于个人的刀法、风格、绝活不同,故其雕刻线条的深浅、弧度、角度他人很难仿制的决对逼真,就是作者自己也很难刻出两块完全相同的版,因为手工雕刻是在细微之处见真迹,于是成为早期最佳的防伪技术,至今仍可应用。照相制版、光扫描、激光雕刻、电子计算机控制的机床雕刻以及光敏制章等技术的出现,使仿制雕刻图像更是轻而易举,而且仿制的十分逼真。
三、凹版印刷技术
凹版的图文低于印版的版面,而且凹下的版纹还有深浅之分,以此表现图文的高低、油墨的厚薄,故印出的图案可呈三维图像,立体感强,用手触摸有凹凸感。我国50元和100元人民币正面的行名、面额、盲文均属凹印。第五套人民币10元纸币正面主景头像、“中国人民银行”行名、面额数字、盲文面额标记和背面主景“长江三峡”图案等均采用雕刻凹版印刷,用手指触摸有明显凹凸感。
四、激光全息图像防伪技术
全息防伪是应用激光全息技术发展起来的一种新型防伪技术,又称激光全息防伪。激光全息技术是继激光器于二十世纪六十年代问世之后迅速发展起来的一种立体照相技术。随时其他防伪技术的进步,全息防伪也得到新的发展与应用。
激光全息防伪印刷技术的基本原理是利用激光全息干涉法进行摄影,记录光波的振幅和位相,然后大量复制在特殊的承印物上的技术。
五、平凸合印与多工序合印
一般高档包装装璜印刷品多设计有大面积的色块、多色序的连续调画面及复杂的线条、花纹图案等,给单一印刷手段带来了一定的难度。如果采用平凸合印,即利用凸版印刷机压力大,着墨均匀的长处大面积的实地色块,用平版印刷机压力平柔的长处印四色连续调和复杂线条部份,这样扬长避短,其效果是十分明显的。对于一些要求更高更复杂的印品,还可以采用手、凸、凹和平、凸、凹漏等多工序合印。总之,印刷工序愈复杂、印刷难度愈大的包装装潢印品,防伪效果就愈好。
六、多色串印
多色串印也称串色印刷,一般多采用凸版印刷机印刷,它是根据印品要求,在墨槽里放置隔板后,再在不同隔版里分别放入多种色相的油墨。在串墨辊的串动作用下,使相邻部份的油墨混合后再传至印版上。采用这种印刷工艺,可以一次印上多种色彩,并且中间过渡柔和。由于从印品上很难看出墨槽隔板的放置距离,故也能起到一定的防伪作用。如果在大面积的底纹印刷上采用这种工艺,其防伪作用将更为突出。
七、喷码防伪
喷码技术是将液体油墨通过极细小的喷嘴喷射到承印物上,并以非接触方式实现图文制作。中美史克的新康泰克、芬必得生产批号、有效期、生产日期为喷码机喷上的,并有喷码机长方形压痕。
八、其他防伪技术
浮雕版纹防伪技术:版纹技术是利用特殊手段对底色、文字、图案、图像等版面成份制成不同的特殊纹理的特种技术。它既可起防伪作用,又可起装饰作用,是证件、票券版面设计的理想技术。由于它的无法重复设计,无法扫描成原图,无法进行仿冒。
微缩防伪设计技术:微缩防伪印刷技术采用了当今最尖端的数码图像复制技术,其原理是将图案或文字以微缩的方式印刷在证件表面,通过放大镜图像能逼真地再现。
综上所述,随着我国市场化进程的加快,人们对防伪的要求也越来越高了。防伪技术多种多样,不断变化更新,防伪印刷技术的实用范围非常广泛,因而,防伪印刷技术在众多的防伪技术中占据非常重要的地位。
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关键词:喷墨印刷技术与设备;陶瓷墨水;陶瓷砖;市场与前景
1 引言
自2009年我国第一台喷墨印刷机(Kerajet K-700)在杭州诺贝尔公司用于瓷砖生产以来,在随后的3~4年的时间里,我国拥有了多个国产喷墨机生产企业,陶瓷墨水的研发与生产更是发展迅速,喷墨技术与设备在我国陶瓷行业开始大量使用。本文简单地介绍了喷墨机、墨水,以及它们的应用现状与前景分析。
2 喷墨印刷技术概况
喷墨印刷技术(Ink-jet Printing Technology)与设备最早在广告业上得到应用,陶瓷砖行业应用该技术大约是在1998年的西班牙。我国陶瓷砖行业从2009年开始使用该技术,比发达国家晚10年左右。喷墨印刷技术及相关内容见图1、图2和图3所示。
2.1 喷墨打印发展历程
喷墨印刷的发展历程如表1所示。
2.2 国内外主要喷墨印刷机的相关情况
据初步统计,国外喷墨印刷设备(陶瓷砖用)生产地主要集中在西班牙和意大利,并且西班牙早于意大利,国外的主要陶瓷喷墨设备见图4。目前,大约有10个企业生产陶瓷喷墨印刷机,国内大约有10个企业生产,规模最大的是西班牙Kerajet公司,国内最大的是希望(Hope)公司,国产主要生产陶瓷喷墨设备的企业见图5。全球公认品质最好的设备是德国Durst。具体详见表2和表3。
我国瓷砖生产用的喷墨印刷设备外观与Kerajet、Cretaprint和Drust相似,其内部结构为:一种是各种喷头集中在一个柜中;另一种是将每一色独立一个柜。国外的设备开始以生产小规格产品为主,为了满足中国市场需求,近几年也研发大规格喷墨机,而我国一开始就直接进行大机器生产。因此,我国陶瓷砖的喷墨印刷速度也取得了巨大的进步,从20~30m/s,发展到75~90m/s,这个产量是惊人的!进口陶瓷喷墨机与国产喷墨机的比较详情见表4。各类陶瓷喷墨打印机的主要性能见表5。我国与意大利、西班牙陶瓷喷墨印刷技术对照见表6。陶瓷喷墨打印机喷头主要生产企业见表7。赛尔(XAAR)喷头与北极星(Spectra)喷头的比较见表8。日本精工510/80pl喷头和508GS灰度级喷头的比较见表9。
各种喷头都有优缺点,不同的机器选用不同的喷头,不同的机器适合不同的产品。对于喷头内外循环系统问题,国内争论了两年,目前对此问题有了更清楚的认识。喷头的核心技术构成与喷头的发展,以及最新技术分别见图6、图7、图8。我国喷头打印的市场情况见表10。
由表10可知,我国瓷砖行业喷头市场非常巨大。
2.3 国内外陶瓷墨水的发展现状
国外陶瓷墨水生产厂家详情见表11。我国目前正在研发生产陶瓷墨水的机构与进展见表12。陶瓷墨水主要性能、国内外墨水性能比较以及墨水的需求量分别见表13、14和15。国外墨水的粒径分析见图9。陶瓷墨水的最新技术进展见图10。
国外大约有14家公司可供生产用陶瓷墨水(3~6个色),已研发品种13个左右。
由表15可知,按80亿m2瓷砖的年产量计算,其中30%使用喷墨技术,墨水用量以20g/m2计算,陶瓷墨水使用量约为4.8万吨。如果陶瓷墨水按均价320元/kg估算,国内陶瓷墨水市场销售额可达150~160亿元人民币。因此,陶瓷墨水市场前景广阔,其潜在的经济效益巨大。
2.4 喷墨面釉、保护釉及防扩散剂
喷墨墨水对面釉的组成与烧成温度有一定的选择性。在我国,陶瓷釉面内墙砖从一开始就是自主生产,但是部分生产瓷质有釉砖的企业则开始使用国外釉料公司供应的面釉。2011~2012年面釉(1200℃)已大部分实现国产化,国产化后的面釉成本大幅度地降低。
由于喷墨生产仿古砖用于地面,所以表面必须施一层保护釉,而内墙砖用于墙面,所以不必施保护釉。2011~2012年国产化的保护釉已成熟,并进入工业化生产。
由于陶瓷墨水有机溶剂成分较多,所以在喷完墨水之后,喷一次“亲水-亲油基”溶剂,对防止图案扩散有益,这方面国外釉料公司正在我国市场上推广。陶瓷墨水标准化程度相对比较高,所以要求面釉、保护釉稳定性好,这样才能使产品色号相对稳定。
2.5 图案、模具设计
我国的喷墨设备刚上市时(2009~2010年),图案设计一般从意大利、西班牙购买,或由进口釉料公司提供。一年以后,我国自主设计的产品可以提供给企业使用(2011~2012年),意大利喷墨设计图案价格高,图案设计技术目前我国已掌握。并且许多喷墨产品设计与模具设计相结合,凹凸模具的应用比较多。
随着墨水发色力提高、纯度提升,烧成以后,打印图案,呈色越来越好。佛山现有多个设计和釉料公司可以提供喷墨设计图案,多个大中企业的产品设计也可能独立完成。图案以石纹、玉石、木纹为主,其规格为1m×2m、1m×4m、1m×8m、1m×15m等。陶瓷喷墨印刷技术在新产品开发中的应用如图11所示。
3 喷墨技术在陶瓷砖生产中的应用
陶瓷喷墨印刷技术在陶瓷砖中的应用情况如图12所示。
3.1 陶瓷喷墨印刷技术应用概况
从2009年第一台Kerajet设备进入我国陶瓷企业后的3~4年间,由于这种技术与设备的优点,所以喷墨技术的普及程度迅速提高。应该来说喷墨技术生产釉面内墙砖、全抛釉瓷质砖、微晶石取得了很大的成功,陶瓷艺术画也取得了快速发展,而生产陶瓷配件由于设备等多方面原因,没能取得良好的效果。我国瓷砖业应用喷墨技术与设备的现状见表16。
在我国,喷墨技术与设备在内墙砖生产中,经过2年的实践,其综合成本比胶辊印刷还便宜,印刷效果也好,所以使用量最多,如新明珠、金牌亚洲等企业。
用4~5色喷墨机生产凹凸效果的外墙砖(也可用于内墙)有明显的优势,如内蒙某厂。而且使用喷墨技术生产木纹砖(凹凸面)在多个企业取得了良好的业绩,如广东金意陶。
喷墨技术生产仿古砖已有多个企业进行了研发,但是未能生产出满意的产品,由于仿古砖色深、用墨量大,因此成本较高,并且其质感与丝网、胶辊印刷还有一定的差距,如金意陶、马可波罗企业。
喷墨技术生产哑光石纹砖发展良好,结合干粒、半抛,这类产品具有良好的发展空间,如金意陶企业。
用5~6色喷墨机生产微晶石,图案层次好、变化大、色彩鲜艳,所以使用喷墨技术生产微晶石将会迅速上升,如,广东新中源陶瓷。
经过近2~3年的生产实践,笔者对喷头、墨水品种的选择得出如下结论,如表17所示。不同墨水组合产生的效果见表18。陶瓷墨水在不同产品上的耗用量见表19。
从表19我们可以看出,内墙砖生产耗墨水相对较少一些,而仿古砖和一些深色木纹砖的墨水耗量相对高一些。
主要的陶瓷砖企业使用喷墨技术与设备的情况见表20。国内外喷墨印刷技术的应用比例详情见表21。
由表21可知,相比于意大利和西班牙,中国瓷砖行业使用喷墨技术生产瓷砖的比例还较低,这主要的原因为:一是中国瓷砖企业多,产量大;二是中国起步较晚;第三说明中国仍有很大的发展潜力。
我国2011年陶瓷砖生产用喷墨印刷设备市场容量分析见表22。
由表22可知,仿古砖和内墙砖生产线使用喷墨设备的成长空间大,如果这两类产品每条线都用1台喷墨机,则需1060台。说明我国喷墨印刷技术与设备在陶瓷砖行业的发展空间巨大。
陶瓷喷墨打印机在我国市场销售状况见表23。
到目前为止,我国陶瓷企业大约已使用250~260台喷墨打印设备,主要以国产设备为主,国产设备成熟度上升。国外设备由于种种原因,在我国市场上销量增长有限。国内的希望公司(Hope)由于起步较早,有明显的市场优势。
3.2 喷墨技术生产陶瓷砖优势
喷墨技术生产陶瓷砖的优势见表24。
由表24可知,尽管喷墨技术比传统胶辊和平板丝网印刷具有更多的优势,但是在颜色的表现力和质感方面,喷墨印刷仍不具备优势。所以喷墨技术不可能全部取代胶辊印刷和丝网印刷。
在我国,科技人员、企业家都已形成共识,不断推广喷墨印刷技术在陶瓷砖生产中的应用。喷墨机生产数量与企业使用数量都在不断增长,喷墨印刷所产生的瓷砖比例在不断上升,受到市场与用户的普遍欢迎。喷墨技术带给瓷砖产品增加的附加值分析见表25。
由表25可知,喷墨印刷技术装饰瓷砖产品的附加值增加,其原因有以下几方面:一是图案清晰化;二是图案变化自然;三是色彩变化自然;四是在凹凸面(高度差3~5mm或更大)实现装饰,肌理感明显。因此,使瓷砖的美学价值上升,常给人们审美的享受。当然如果喷墨印刷技术的色彩还原性与逼真性进一步提高,则产品的附加值保值程度会上升。
3.3 应用过程存在问题与分析
3.3.1设备问题
(1) 单机价格高,安装使用复杂,使用环境要求高;
(2) 一些喷墨机较宽,使用时又是单边,内部喷头不好清洁;
(3) 较宽的喷墨系统在使用过程中,远程压力不足,易造成缺墨;
(4) 一些喷墨机内存(电脑)有限,载图较少;
(5) 一些喷墨机由于设计问题,新载图试验时,需较长时间,造成停产;
(6) 一些喷墨机由于只有单通道进出砖,当不生产喷墨产品时,使喷墨机成为过砖平台;
(7) 一些喷墨机没有中文操作平台,使用人员不方便;
(8) 一些喷墨机在生产精细的图案时,用墨量大的产品,易产生“拉线”问题;
(9) 一些喷墨机喷头清洗时间较长,影响生产;研究与探讨
(10) 喷头价格昂贵(2~4万元/个),更换成本高;
(11) 喷头使用寿命偏短,使用成本高,部分喷头使用寿命及价格见表26。
3.3.2墨水问题
(1) 墨水在瓷片(1060~1120℃)面釉上发色较好,在仿古砖(1190~1210℃)面釉上发色减弱;
(2) 红色墨水对面釉选择性较大,对温度敏感,发色不稳定;
(3) 一些墨水在使用过程中有沉淀现象;
(4) 镨黄墨水发色力不够,影响整砖色彩效果;
(5)墨水缺少行业或国家标准,企业使用无法检验和验收;
(6) 仿古砖生产缺少红色墨水,产品缺少传统的‘Cotto’砖红色,缺少经典感觉;
(7) 喷墨印刷生产仿古砖,表面质感欠佳,没有厚重感,必须与其他装饰材料和技术相结合;
(8) 墨水的品种相对传统胶辊、丝网印刷还太少,表现力不够丰富,偏色;
(9) 墨水价格偏高,特别是进口墨水,订货、交付须较长时间,近几年陶瓷墨水价格情况见表27。
由表27可知,总体上墨水的价格呈下降趋势,特别是国产墨水的出现,促使进口墨水不断调低价格。
3.3.3产品问题
(1) 易出现“滴墨”、“拉线”等表面缺陷,不明显的可以算优等品,严重的则降级;
(2) 生产全抛釉产品时,工艺控制不合理时,用墨量多的地方容易产生针孔、熔洞等缺陷;
(3) 生产仿古砖时,由于喷墨层很薄,所以必须加一道喷保护釉工艺,否则产品耐磨性欠佳;
(4) 全抛釉、微晶石、熔块的组成在一定程度上会影响墨水的发色,有些增强,有些减弱;
(5) 生产哑光类产品时,如果用墨量过大,会产生墨水与面釉之间剥离的缺陷;
(6) 有些喷墨图案变化过大时,我国市场接受程度不高;
(7) 有些喷墨产品定价过高,使市场销量减少。
3.3.4滴墨、拉线产生的原因分析
目前国内许多工厂使用喷墨打印生产瓷砖,生产过程中经常出现“滴墨”和“拉线”的缺陷,分析其原因是由于喷头堵塞引起的。
(1) 内因
墨水污染,墨水中混有机器零件清洗时残留杂质;墨水沉淀,墨水悬浮性欠佳;过滤器设计选择不合理,过滤太细,易导致过滤器堵塞,过粗易导致喷头堵塞。
(2) 外因
图案过于精细,用墨量大;喷墨机使用环境欠佳,粉尘超标;停机时间过长,未及时通孔;砖坯带入过多的水汽,附着喷头;进入喷墨机房的空气除尘过滤不够;喷墨机房出现负压,车间不干净空气进入;过滤器没有定期更换。
在实际生产中很难彻底克服“滴墨”、“拉线”问题,但制定合理的分级标准是切实可行的方法。
4 结论与展望
(1) 喷墨印刷技术与设备是一种先进的技术,从2008年起至今,意大利、西班牙生产瓷砖用喷墨机的数量大幅度增长,在我国陶瓷行业中的使用将会不断增长,过去为广告业生产喷绘机的企业转而为陶瓷厂研发生产喷墨机。国产喷墨设备的产量逐年增加,价格有下降的趋势。
(2) 我国陶瓷砖企业对喷墨印刷设备的市场需求量很大,预测到2013年,我国瓷砖行业将有500台喷墨印刷设备投入使用,未来将超过1000台。如果喷墨印刷设备出厂价格为300~600万元/台,未来喷墨印刷机市场销售额将过30~60亿元。
(3) 我国生产喷墨印刷设备的水平在不断提升,与意大利、西班牙的设备差距已明显缩小。但是软件技术等还需加强研发,设备稳定性还需提升。
(4) 我国自主研发的陶瓷墨水在2011~2012年已进入工业化生产,其品质与国外进口墨水相当,色料的纳米化技术与分散技术仍需改善。稳定性还需提高,墨水的成本与价格在不断下降,研发生产企业在增加,对陶瓷砖企业使用喷墨印刷技术十分有益。如果按年产80亿m2各类陶瓷砖,30%使用喷墨技术生产,墨水年用量将达2.4~4.8万吨,墨水市场销售价值将达75~160亿元。国产墨水生产企业在未来2~3年将迅速增加,墨水的价格将会迅速下降。
(5) 使用喷墨印刷生产陶瓷砖有许多优点,但不可能完全取代传统的丝网、胶辊印刷,这三种印刷技术与设备会在相当长的时间内共存于陶瓷砖企业的生产过程中,但是喷墨设备与技术的使用量将超过传统的丝网和胶辊印刷。
(6) 不是所有的陶瓷砖产品生产采用喷墨印刷技术都最好,具有一定的选择性。当喷墨技术与其他工艺和材料相结合时,能制造出具有美感好、色感好、质感好的瓷砖。
(7) 瓷砖生产企业应该积极创造条件使用国产喷墨设备与墨水,支持民族产业的发展。
(8) 尽快建立墨水的检验方法与验收标准,对陶瓷墨水行业的健康发展十分有必要,对瓷砖企业产品质量控制与提升十分有益。同时,瓷砖企业必须尽快培养设计人才,以适应生产与研发的需要,喷墨印刷设备厂还需加强对瓷砖企业的技术支持服务。
(9) 喷墨印刷设备的关键部件是喷头,目前只有少数发达国家才能制造,我国目前全部采用进口方式,喷头的使用寿命短、价格高、供货紧,喷头占整机成本60%~70%左右。陶瓷砖企业在3~4年以后,将大批量更换喷头,使用成本上升,成为瓷砖企业的隐患,因此呼吁政府重视并组织国内相关研发机构、大学与企业合作,迅速研发生产有我国知识产权的喷头。
(10) 喷墨印刷技术给瓷砖生产带来了革命性的进步,新产品开发速度加快,可以实现为客户单个订单生产,附加值明显提高。但是制造的速度与仿真度也快速上升,呼吁瓷砖行业减少相互之间的仿制,更多研发差异化的产品,否则市场也将出现混乱。
(11) 初步测算,喷墨印刷技术将带给瓷砖产品40~640亿元人民币的附加值,使用喷墨技术生产瓷砖的比例在不断增长,这充分说明喷墨印刷技术与设备、陶瓷墨水、喷墨印刷瓷砖产品在中国瓷砖行业发展前景是乐观的。
参考文献
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所有的品牌拥有者都在探索能够吸引消费者的新方式。包装产品是否能吸引消费者的眼球,同时能否以低廉的价格进行采购,是品牌拥有者选择包装供应商时着重考察的问题。
另外一个值得关注的现象是,品牌拥有者的包装订单正在缩短,对交货时间的要求也日益提高。因此,品牌拥有者在选择包装供应商时,开始更加关注包装企业在短版、快速生产环境下的灵活性和适应性。而这正是数码印刷技术的优势所在。
派诺公司的一份调查报告显示,2011年,全球数码印刷包装和标签市场产值为48亿美元,到2016年,这一数字有望接近122亿美元,年复合增长率为20.6%。
根据惠普公司的调查分析,2012年,全球宽幅印刷市场(不含商业印刷)的产值为62亿平方米。其中,零售业占据61%的市场份额,大约为38亿平方米;室外广告占据29%的市场份额(如图1所示)。在照片/艺术品、展览图片和车身广告这些细分市场中,85%以上都采用数码印刷进行输出;在交通、信息标牌和室外广告市场,有50%以上采用数码印刷进行输出;而在零售市场,数码印刷仅占15%的市场份额,85%的零售商品包装仍采用传统印刷方式,这说明在零售行业,数码印刷仍处于起步节点,发展空间非常大,从全球来看,这都是一个非常值得关注的市场。
在零售行业,有两类产品更适合采用数码印刷,即促销型包装和个性化包装。举例来说,圣诞节是西方的重要节日,在圣诞节前夕,包括服装、食品、酒类在内的品牌拥有者都会进行促销活动,这对包装供应商提出了更高的要求,不仅需要包装样式多种多样,而且交货时间短,且印量还不会很大,因为这类包装是有很强的时效性的,过了这段时间就没用了。这类订单就特别适合采用数码印刷完成生产。
技术发展 迎接新市场
包装数码印刷的市场前景广阔,很多包装供应商都已经在考虑数码印刷工艺和传统印刷工艺的结合问题,毕竟包装数码印刷的技术还有待继续提升。目前,很多在这一领域开始探索的包装企业都持有一个很明确的定位:无论是在国外还是在中国,数码印刷在短期之内是不会代替传统印刷的,但它应该能够成为传统印刷的有效补充,而现在最重要的问题是找到平衡点。不同的企业由于内部管理水平不同,工艺流程不同,这个平衡点也不尽相同。
当前,静电成像技术占据着包装数码印刷市场中的绝大部分份额,预计到2016年底,喷墨印刷技术将在印刷总量和市值方面对其有所追赶。喷墨印刷技术的发展紧随着静电成像技术,开始在标签印刷业扮演着重要角色。目前,在标签、瓦楞纸箱、软包装等多个细分领域,都能看到喷墨印刷的应用案例。惠普公司在Drupa 2012展出的喷墨印刷系统能够替代传统的瓦楞纸箱网印技术,并开始进军包装行业。而数码印后技术生产制造商也在致力于提升各自设备的速度、质量和稳定性,全流程的努力让数码印刷做好了在包装领域与传统印刷抗衡的准备。
一些包装企业已经看到了数码印刷技术的进步,并做出了有益尝试。英国的一家瓦楞纸箱企业,此前一直采用胶印和柔印技术。两年前,这家公司开始选择数码印刷设备在瓦楞纸板上进行直接印刷,以应对一些短版包装订单的需求,如超市展示架等新应用。数码印刷能帮助瓦楞纸箱呈现更多的设计元素,帮助品牌所有者吸引更多消费者的关注。
在数码印刷设备的引进过程中,这家英国公司前期也有很多的考虑,与多家数码印刷设备供应商进行了沟通,最终选择了惠普。事实证明,惠普的数码印刷设备助力他们在数码之路上越走越远。随着业务的发展,这家英国公司正在将原本采用传统印刷生产的瓦楞纸箱业务逐渐更改为数码印刷,因为后者能提供更加便捷和快速的生产进程。
数码包装 挑战新未来
不可否认,数码印刷目前在包装领域的市场份额还非常小。许多大型包装企业不愿意采用数码印刷技术的原因包括:设备和耗材的成本费用;数码印刷设备相对传统印刷机在幅面、生产力上的劣势;印后设备以及特殊的包装功能的短缺等。从目前的印刷成本来说,数字印刷成本一定比传统印刷高,成本高昂是阻碍数码印刷快速替代传统印刷的一个壁垒。