Саймън Екълс изследва възможностите, създадени от преминаването на печатането на керамични плочки от сито към цифров печат.

През последните пет години в световната индустрия за печат на плочки се наблюдава забележително навлизане на мастиленоструйните принтери до степен, в която продажбите на нови ситопечатни машини почти изчезнаха. „Вече не става въпрос за предлагане на цифрови плочки като допълнителна екстра: цифровите възможности се очакват и цифровият мастиленоструен печат е единствената реална възможност“, казва Джилиан Юърс, специалист по керамика в британския производител на печатащи глави Xaar.

Печатът на плочки се възползва от много от предимствата на цифровия печат, след като са преодолени някои технически предизвикателства. Първият специализиран мастиленоструен принтер за плочки е представен от KERAjet през 1999 г., но едва в средата на 2000 г. развитието на мастиленоструйните глави позволява успешно да се обработват по-високите вискозитети, необходими за керамиката.

Световният икономически спад засегна особено силно строителната индустрия, което доведе до по-малки поръчки за „архитектурни“ плочки, така че късите тиражи с незабавна смяна, които цифровите технологии предлагат, се превърнаха в положително предимство за печатниците на плочки.

Според базирания в Испания производител на мастиленоструйни продукти EFI Cretaprint в света има около 10 000 производители на плочки, макар че те са неравномерно разпределени, обикновено в страни, които имат природни ресурси от подходящи глини. Италия и Испания са основните райони на производство в Европа, но през последните 15 години се наблюдава ръст и в други страни, включително Турция, Египет, Китай, Виетнам, Бразилия и Мексико. Китай е огромен пазар. През 2012 г. общото световно производство на керемиди се изчислява на 11 млрд. м2 , от които Китай произвежда малко под половината.

Според Евърс внедряването на мастиленоструйната технология означава, че „всички тези производители са намалили производствените си разходи, отпадъците, незавършеното производство и запасите от готови продукти и са подобрили способността си да реагират на промените в дизайна и търсенето на клиентите.

„Те също така произвеждат плочки с по-високо качество, които предлагат по-реалистично възпроизвеждане на мрамор и други естествени материали. И го правят в кратките серии, които купувачите изискват. Вместо да се конкурират по цена, тези производители могат да се конкурират по креативност и иновативност, и то в областта на новите материали.“

Предимства пред екрана

Първоначално ситопечатът е бил основният процес, използван за отпечатване на керамични плочки. Процесът се отличава със способността си да отпечатва мастила с висок вискозитет и големи пигментни частици, но е дълготраен процес, при който всяко изображение трябва да бъде еднакво и смяната отнема време.

Първоначално мастиленоструйните принтери се сблъскват с високия вискозитет и големия размер на частиците на керамичните мастила, но към средата на 2000 г. тези проблеми са преодолени благодарение на новите типове печатащи глави.

Сега, дори повече отколкото в областта на знаците и дисплеите или текстила, мастиленоструйният печат има особени предимства при производството на плочки. Ролковите ситопечатащи устройства са в контакт с неизпечените плочки, които са крехки и лесно се чупят. Мастиленоструйните принтери са безконтактни, така че могат да се произвеждат по-тънки плочки, тъй като не е необходимо те да са здрави в момента на отпечатване (здравината идва от последващото изпичане при около 1200 градуса по Целзий). Специалните мастила обаче също трябва да издържат на тези температури, за да се съединят в трайна глазура с постоянно изображение.

Мастиленоструйните принтери могат непрекъснато да променят изображението си по време на работа, така че за разлика от традиционните ротационни методи или методите с плосък екран не е необходимо изображението да се повтаря. Нещо като под с мраморен ефект може да се изпълни върху множество плочки, като вените се свързват през плочките, без да се повтаря изображението или две плочки да си приличат. Обратно, сложна декоративна шарка или стенопис може да се отпечата с всякакъв размер, без да се изисква сложна предпечатна подготовка и множество екрани.

По-малко очевиден е фактът, че мастиленоструйните принтери, за разлика от ротационния екран, могат да печатат върху плочки с текстурирана повърхност, която може да бъде направена чрез процеса на пресоване, но все по-често може да бъде и отпечатана. Durst предлага FX модул на някои от своите керамични мастиленоструйни принтери Gamma 75 и 120, който може да изгражда текстури като дървесни зърна. Миналата година Xaar представи своята печатаща глава 001 за много големи капки до 200 нанолитра (1 nl = 1000 пиколитра), за покритие до 700 gsm. Тя вече е била използвана за отпечатване на текстури от Colorobbia на принтер Sacmi HW.

През 2005 г. Durst представя първия си специализиран принтер за плочки. Това е модел Gamma XD

Пещите са най-скъпата част от производствения процес и обикновено работят 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, като в тях се вкарват няколко непрекъснати линии за подаване на неизпечени плочки. Необходими са еднопроходни мастиленоструйни принтери, за да се справят с непрекъснатия поток от току-що пресовани плочки, с бързо лентово подаване, свързано с конвейерна линия, която се движи непрекъснато от зоната за пресоване и след това от принтера към пещта. Средата е предизвикателство за принтерите и подавачите: бисквитените плочки са горещи и се запарват и има много абразивен прах.

Производители на мастиленоструйни продукти

Има приблизително 20 производители на мастиленоструйни принтери за плочки, повечето от които са в Китай, но има двама в Испания и петима в Италия. Xennia също така произвежда мастиленоструйни принтери за плочки за износ, тъй като в страната няма местна промишленост за производство на плочки. Освен това тя произвежда собствена гама от керамични мастила Zircon с широк спектър. Въпреки това тя вече не продава принтерите за плочки под свое име, а чрез споразумения за ОЕМ. Едно от тях е Hope Ceramics в Китай, което ги продава като серията Digital hope jet с широчина от 350 до 1050 mm.

Cretaprint, която беше придобита от EFI през 2012 г., първоначално произвеждаше ротационни ситопечатни машини, но сега се отказа от тях и стана почти изцяло цифров производител. „Мисля, че в днешно време никой не купува ситопечатни машини“, казва мениджърът по бизнес развитие Гилермо Гарсия-Арегуи Ферандо. „Можем да ги произвеждаме, но всички компании за керамика предпочитат цифровия мастиленоструен печат. Все още продаваме някои резервни части.“

Мастиленоструен принтер EFI Cretaprint C3, показан като част от линия за непрекъснато производство на плочки

EFI Cretaprint C3 може да печата с разделителна способност 360 x 575 dpi при скорост 15 метра в минута или 360 x 260 dpi при скорост 35 m/min на ширина до 700 mm. Моделът C4, обявен на изложението за керамична и тухлена промишленост Tecnargilla през септември миналата година, е по-компактен и с 30% по-лек, с подобрена вакуумна лента, способен да обработва ширини до 745 мм с до осем цветни печатни ленти.

Дружеството е разработило и софтуер Cretavision, който използва зрение от камера за откриване на релефни шарки върху повърхността на плочката (притиснати в нея от формовъчната плоча) и за извикване на подходящи шарки от произведенията на изкуството за отпечатване върху тях.

Durst произвежда принтери за керамични плочки в Италия от 2005 г. насам и днес разполага с голяма гама от еднопроходни машини от серията Gamma с различни ширини и скорости, включително модели, които печатат две плочки една до друга. Най-бързите й модели печатат със скорост до 90 м/мин, като сивите глави генерират от 28 до 90 пиколитра капки.

Този дизайн на плочки, изработен от Colorobbia, спечели наградата за дизайн Tecnargilla 2014. Текстурираните плочки са произведени с комбинация от черна глазура и сребърни детайли, отпечатани на принтер Sacmi HW с помощта на печатащи глави Xaar 001 с размер на голяма капка и цифрови течности на Colorobbia.

Повечето мастиленоструйни принтери за керемиди са еднопроходни, което е необходимо, за да се поддържат пълномащабни производствени линии, в които принтерите са разположени на лентови линии между формовъчните преси и пещта.

Съществуват и многопроходни керамични плоски принтери. Те имат някои общи елементи с плоскопечатащите UV принтери, използвани за табели, но са специално създадени за работа с керамични мастила и тежки плочки. Те се използват главно за тестови отпечатъци и много малки серии от специализирани или художествени плочки.

Глави и мастила

По-специално Xaar е разработила глави за производители на принтери за първоначално оборудване, които са много добре пригодени към характеристиките на керамичните мастила. През 2012 г. и 2013 г. продажбите на компанията се възползваха толкова много от разрастващия се китайски пазар за печат на плочки, че цената на акциите ѝ се увеличи четирикратно в рамките на една година, въпреки че през 2014 г. се наблюдаваше срив до предишните нива отпреди 2012 г., тъй като китайската икономика се забави.

Представената през 2007 г. печатаща глава 1001 на Xaar е първата, която успешно позволява струйно нанасяне на големи пигментни мастила с висок вискозитет за керамика. Нейната технология TF (Through Flow) е изначално устойчива на блокиране от частици или мехурчета и също така позволява непрекъсната рециркулация на мастилото покрай задната част на главата, което предотвратява утаяването на частици.

Оригиналният модел 1001 GS6 предлагаше капки от 6-42 пиколитра за плавни тонове, но през 2012 г. към него се присъедини версията GS12 с 12-48 пиколитра за по-дълбоки цветове. През 2014 г. е представена главата 1002 с подобрения в точността на поставяне на капките. Отново имаше версии GS6 и GS12, но също и GS40 за 40-160 пиколитра.

На Tecnargilla 2014 принтери на базата на GS40 бяха представени от EFI Cretaprint, Intesa-Sacmi, KERAJet, SiTi B&T и TecnoFerrari. Няколко китайски производители на оригинално оборудване заявиха, че работят по модели GS40. Сред тях са Hope Ceramics Machinery, Keda Clean Energy Co, Meijia Ceramics Equipment Co и New King Time.

Впоследствие други производители разработиха мастиленоструйни принтери с рециркулация, които са подходящи за керамични мастила. Сред тях са Toshiba TEC и Seiko.

„Възможността за рециркулация във и около главата беше от решаващо значение за работата на цифровите керамични принтери и за превръщането им в производствена реалност преди четири-пет години“, казва Филипс от Xennia. Въпреки това той казва, че сега, когато има алтернативи, Xennia използва редица глави от различни производители.

Керамичните мастила се различават значително от обикновените графични мастила. От една страна, техните пигменти променят цвета си, понякога радикално, по време на изпичането, което прави управлението на цвета предизвикателство. Те използват по-вискозни течности, отколкото се използват в мастиленоструйните принтери за графични изображения, а пигментните частици са по-големи и по-абразивни. Разтворими соли и лепила също могат да бъдат отпечатани за някои ефекти.

Интересно развитие в началото беше появата на отворен пазар за мастила, така че потребителите да не са обвързани със собствената марка на принтера. Еверс от Xaar казва: „Отвореният пазар на мастила осигури достатъчен конкурентен натиск за намаляване на цената на цифровите мастила на пазара на керамични изделия и допринесе значително за внедряването на цифровия печат в производството на керамични плочки.“

Подови и стенни плочки с дървесен ефект, отпечатани на принтер KERAjet с глави Xaar 1001

Възможности за трансфер

Освен директното цифрово отпечатване на плочки е възможно да се използват специални керамични тонери с модифицирани цифрови лазерни принтери за производство на пълноцветни водни стикери.

Те са предназначени главно за възпоменателни плочи, плакети и други подобни. Принтерите могат да бъдат евтини модифицирани настолни модели, така че са подходящи за любители или малки производители, но тонерите са истински керамични пигменти и могат да се изпичат, за да се слеят трайно в глазурата. Това осигурява висока издръжливост, която, за разлика от UV мастиленоструйния печат, може да се мие в съдомиялна машина.

Заключение

В продължение на 20 или повече години печатарската индустрия наблюдаваше сравнително бавния напредък на цифровия печат в областта на знаците и дисплеите, графиката и документацията, книгите и облеклото. Въпреки това почти пълното приемане и внедряване на цифровия печат за декорация на плочки за по-малко от десет години остана почти незабелязано извън самата индустрия.

Изработването на структури от изпечена глина и тяхното декориране е една от най-древните производствени дейности на човека, но сега тази индустрия се оказва една от най-гъвкавите в усвояването на нови технологии за печат.