Ο Simon Eccles διερευνά τις ευκαιρίες που δημιουργεί η μετακίνηση της εκτύπωσης κεραμικών πλακιδίων από τη μεταξοτυπία στην ψηφιακή.

Τα τελευταία πέντε χρόνια παρατηρήθηκε μια αξιοσημείωτη εξάπλωση των εκτυπωτών inkjet από την παγκόσμια βιομηχανία εκτύπωσης πλακιδίων, σε σημείο που οι πωλήσεις νέων μεταξοτυπικών πιεστηρίων σχεδόν εξαφανίστηκαν. “Δεν είναι πλέον θέμα προσφοράς ψηφιακών πλακιδίων ως προαιρετικό έξτρα: η ψηφιακή δυνατότητα είναι αναμενόμενη και ο ψηφιακός inkjet είναι η μόνη βιώσιμη επιλογή”, λέει η Gillian Ewers, ειδικός κεραμικών στον βρετανικό κατασκευαστή κεφαλών εκτύπωσης Xaar.

Η εκτύπωση πλακιδίων εκμεταλλεύεται πολλά από τα πλεονεκτήματα της ψηφιακής εκτύπωσης, αφού ξεπεραστούν ορισμένες τεχνικές προκλήσεις. Η πρώτη ειδική συσκευή inkjet για πλακάκια παρουσιάστηκε από την KERAjet το 1999, αλλά μόνο στα μέσα της δεκαετίας του 2000 οι εξελίξεις στις κεφαλές inkjet επέτρεψαν την επιτυχή διαχείριση των υψηλότερων ιξώδους που απαιτούνται για τα κεραμικά.

Η παγκόσμια οικονομική ύφεση έπληξε ιδιαίτερα σκληρά την οικοδομική βιομηχανία, με αποτέλεσμα να μειωθούν οι παραγγελίες “αρχιτεκτονικών” πλακιδίων, οπότε οι μικρές σειρές με άμεση αλλαγή που προσφέρει η ψηφιακή τεχνολογία αποτέλεσε θετικό πλεονέκτημα για τους εκτυπωτές πλακιδίων.

Σύμφωνα με την EFI Cretaprint, την εταιρεία παραγωγής inkjet με έδρα την Ισπανία, υπάρχουν περίπου 10.000 παραγωγοί πλακιδίων παγκοσμίως, αν και τείνουν να είναι άνισα κατανεμημένοι, συνήθως σε χώρες που διαθέτουν φυσικούς πόρους κατάλληλων αργίλων. Η Ιταλία και η Ισπανία είναι οι κύριες περιοχές παραγωγής στην Ευρώπη, αλλά τα τελευταία 15 χρόνια παρατηρείται ανάπτυξη και αλλού, όπως στην Τουρκία, την Αίγυπτο, την Κίνα, το Βιετνάμ, τη Βραζιλία και το Μεξικό. Η Κίνα αποτελεί μια τεράστια αγορά. Η συνολική παγκόσμια παραγωγή πλακιδίων υπολογίστηκε σε 11 δισεκατομμύρια m2 το 2012, εκ των οποίων η Κίνα παρήγαγε λίγο λιγότερο από το ήμισυ.

Σύμφωνα με τον Ewers, η υιοθέτηση της τεχνολογίας inkjet σήμαινε ότι “όλοι αυτοί οι κατασκευαστές μείωσαν το κόστος παραγωγής, μείωσαν τα απόβλητα, την εργασία σε εξέλιξη και τα αποθέματα τελικών προϊόντων και βελτίωσαν την ανταπόκριση στις αλλαγές του σχεδιασμού και στη ζήτηση των πελατών.

“Παράγουν επίσης πλακάκια υψηλότερης ποιότητας που προσφέρουν πιο ρεαλιστική αναπαραγωγή του μαρμάρου και άλλων φυσικών υλικών. Και το κάνουν σε μικρές σειρές που απαιτούν οι αγοραστές. Αντί να ανταγωνίζονται με βάση την τιμή, οι κατασκευαστές αυτοί μπορούν να ανταγωνίζονται με βάση τη δημιουργικότητα και την καινοτομία, και μάλιστα σε νέα υλικά”.

Πλεονεκτήματα έναντι της οθόνης

Η μεταξοτυπία ήταν αρχικά η κύρια διαδικασία που χρησιμοποιήθηκε για την εκτύπωση κεραμικών πλακιδίων. Η διαδικασία είναι αξιοσημείωτη για την ικανότητά της να εκτυπώνει μελάνια υψηλού ιξώδους και μεγάλων σωματιδίων χρωστικών ουσιών, αλλά είναι μια διαδικασία μακράς διάρκειας, όπου κάθε εικόνα πρέπει να είναι η ίδια και οι αλλαγές απαιτούν χρόνο.

Αρχικά, οι inkjet αντιμετώπιζαν προβλήματα με το υψηλό ιξώδες και το μεγάλο μέγεθος των σωματιδίων των κεραμικών μελανιών, αλλά στα μέσα της δεκαετίας του 2000 τα προβλήματα αυτά ξεπεράστηκαν χάρη στους νέους τύπους κεφαλών εκτύπωσης.

Τώρα, περισσότερο από ό,τι στις επιγραφές και τις επιδείξεις ή στις υφαντουργικές εργασίες, η τεχνολογία inkjet έχει ιδιαίτερα πλεονεκτήματα για την παραγωγή πλακιδίων. Οι εκτυπωτές κυλινδρικής οθόνης έρχονται σε επαφή με τα μη ψημένα πλακίδια “μπισκότα”, τα οποία είναι εύθραυστα και σπάνε εύκολα. Οι inkjet δεν έρχονται σε επαφή, οπότε μπορούν να κατασκευαστούν λεπτότερα πλακίδια επειδή δεν χρειάζεται να είναι ισχυρά στο σημείο της εκτύπωσης (η αντοχή προέρχεται από το μετέπειτα ψήσιμο σε περίπου 1.200 βαθμούς C). Ωστόσο, τα ειδικά μελάνια πρέπει επίσης να αντέξουν αυτές τις θερμοκρασίες προκειμένου να συνδυαστούν σε ένα ανθεκτικό υάλωμα με μόνιμη εικόνα.

Οι εκτυπωτές μελάνης μπορούν να μεταβάλλουν την εικόνα τους συνεχώς κατά την εκτέλεσή τους, οπότε σε αντίθεση με τις συμβατικές μεθόδους περιστροφικής ή επίπεδης οθόνης, δεν υπάρχει ανάγκη επανάληψης της εικόνας. Κάτι όπως ένα δάπεδο με μαρμάρινο εφέ μπορεί να τρέξει σε πολλά πλακίδια με φλέβες που συνδέονται μεταξύ των πλακιδίων και χωρίς ποτέ να επαναλαμβάνεται η εικόνα ή δύο πλακίδια να είναι όμοια. Αντίθετα, ένα σύνθετο διακοσμητικό μοτίβο ή μια τοιχογραφία μπορεί να εκτυπωθεί σε οποιοδήποτε μέγεθος χωρίς την απαίτηση για πολύπλοκη προεκτύπωση και πολλαπλές οθόνες.

Λιγότερο προφανές είναι ότι οι εκτυπωτές μελάνης, σε αντίθεση με την περιστροφική οθόνη, μπορούν να εκτυπώσουν σε πλακίδια με υφή, η οποία μπορεί να κατασκευαστεί με τη διαδικασία συμπίεσης, αλλά όλο και περισσότερο μπορεί επίσης να εκτυπωθεί. Η Durst προσφέρει μια μονάδα FX σε ορισμένες από τις κεραμικές μελάνες Gamma 75 και 120 που μπορούν να δημιουργήσουν υφές όπως οι κόκκοι ξύλου. Πέρυσι η Xaar παρουσίασε την κεφαλή εκτύπωσης 001 για πολύ μεγάλες σταγόνες έως 200 νανολίτρα (1 nl = 1.000 πικολίτρα), για κάλυψη έως 700 gsm. Αυτή έχει ήδη χρησιμοποιηθεί για την εκτύπωση υφής από την Colorobbia σε εκτυπωτή Sacmi HW.

Η Durst παρουσίασε τον πρώτο ειδικό εκτυπωτή πλακιδίων το 2005. Πρόκειται για το μοντέλο Gamma XD

Οι κλίβανοι είναι το πιο ακριβό μέρος της παραγωγικής διαδικασίας και συνήθως λειτουργούν 24 ώρες το 24ωρο, με πολλές συνεχείς γραμμές τροφοδοσίας άψητων πλακιδίων που οδηγούνται σε αυτούς. Χρειάζονται εκτυπωτές μελάνης ενός περάσματος για να χειριστούν τη συνεχή ροή των νεοπιεσμένων πλακιδίων μπισκότων, με μια γρήγορη τροφοδοσία με ιμάντα που συνδέεται με μια γραμμή μεταφοράς που τρέχει συνεχώς από την περιοχή πίεσης και στη συνέχεια από τον εκτυπωτή σε ένα κλίβανο. Το περιβάλλον αποτελεί πρόκληση για τους εκτυπωτές και τις τροφοδοσίες: τα πλακίδια μπισκότων είναι καυτά και αχνίζουν και υπάρχει πολλή λειαντική σκόνη.

Κατασκευαστές Inkjet

Υπάρχουν περίπου 20 κατασκευαστές εκτυπωτών πλακιδίων inkjet, οι περισσότεροι στην Κίνα, αλλά και δύο στην Ισπανία και πέντε στην Ιταλία. Η Xennia κατασκευάζει επίσης εκτυπωτές πλακιδίων inkjet για εξαγωγή, καθώς δεν υπάρχει τοπική βιομηχανία παραγωγής πλακιδίων. Κατασκευάζει επίσης τη δική της σειρά κεραμικών μελανιών ευρείας γκάμας Zircon. Ωστόσο, δεν πωλεί πλέον τους εκτυπωτές πλακιδίων με τη δική της επωνυμία, αλλά μέσω συμφωνιών ΚΑΕ. Η Hope Ceramics στην Κίνα είναι μία από αυτές, που τους πωλεί ως σειρά Digital hope jet, σε πλάτη από 350 έως 1.050 mm.

Η Cretaprint, η οποία εξαγοράστηκε από την EFI το 2012, κατασκεύαζε αρχικά περιστροφικές μηχανές μεταξοτυπίας, αλλά τώρα έχει εγκαταλείψει αυτές τις μηχανές για να γίνει ένας σχεδόν πλήρως ψηφιακός κατασκευαστής. “Νομίζω ότι κανείς σήμερα δεν αγοράζει εκτυπωτές μεταξοτυπίας”, λέει ο διευθυντής επιχειρηματικής ανάπτυξης Guillermo Garcia-Arregui Ferrando. “Μπορούμε να τους παράγουμε, αλλά όλες οι εταιρείες κεραμικών προτιμούν τις ψηφιακές εκτυπωτικές μηχανές inkjet. Εξακολουθούμε να πουλάμε κάποια ανταλλακτικά”.

Εκτυπωτής inkjet EFI Cretaprint C3, που παρουσιάζεται ως μέρος μιας γραμμής παραγωγής πλακιδίων συνεχούς παραγωγής

Το EFI Cretaprint C3 μπορεί να εκτυπώσει με ανάλυση 360 x 575 dpi στα 15 μέτρα ανά λεπτό ή 360 x 260 dpi στα 35 μέτρα ανά λεπτό, σε πλάτος έως 700 mm. Το μοντέλο C4, που ανακοινώθηκε στην έκθεση κεραμικών και τούβλων Tecnargilla τον περασμένο Σεπτέμβριο, είναι πιο συμπαγές και 30% ελαφρύτερο, με βελτιωμένο ιμάντα κενού, ικανό να χειριστεί πλάτη έως 745 mm με έως και οκτώ έγχρωμες ράβδους εκτύπωσης.

Η εταιρεία έχει επίσης αναπτύξει το λογισμικό Cretavision, το οποίο χρησιμοποιεί την όραση της κάμερας για να ανιχνεύει τα ανάγλυφα σχέδια στην επιφάνεια ενός πλακιδίου (που πιέζονται σε αυτό από την πλάκα διαμόρφωσης) και να καλεί τα κατάλληλα σχέδια από το έργο τέχνης για να εκτυπώσει πάνω σε αυτά.

Η Durst κατασκευάζει εκτυπωτές κεραμικών πλακιδίων στην Ιταλία από το 2005 και σήμερα διαθέτει μια μεγάλη γκάμα μηχανημάτων της σειράς Gamma μονής διέλευσης σε διάφορα πλάτη και ταχύτητες, συμπεριλαμβανομένων μοντέλων που εκτυπώνουν δύο πλακίδια δίπλα-δίπλα. Τα ταχύτερα μοντέλα της εκτυπώνουν με ταχύτητα έως και 90 m/min, με κεφαλές γκρι κλίμακας που παράγουν από 28-90 πικολιτρικές σταγόνες.

Αυτό το σχέδιο πλακιδίων της Colorobbia κέρδισε στα βραβεία σχεδιασμού Tecnargilla 2014. Τα κεραμίδια με υφή παράχθηκαν με συνδυασμό μαύρου υαλώματος και ασημένιας λεπτομέρειας που εκτυπώθηκε σε εκτυπωτή Sacmi HW χρησιμοποιώντας κεφαλές εκτύπωσης μεγάλου μεγέθους σταγόνας Xaar 001 με τα ψηφιακά υγρά της Colorobbia.

Οι περισσότεροι εκτυπωτές πλακιδίων inkjet είναι τύποι μονής διέλευσης, οι οποίοι είναι απαραίτητοι για να συμβαδίζουν με γραμμές παραγωγής πλήρους κλίμακας, όπου οι εκτυπωτές βρίσκονται σε γραμμές ιμάντων μεταξύ των πρεσών διαμόρφωσης και του κλιβάνου.

Υπάρχουν επίσης κεραμικοί εκτυπωτές επίπεδης επιφάνειας πολλαπλών περασμάτων. Έχουν κάποια κοινά στοιχεία με τους επίπεδους εκτυπωτές UV που χρησιμοποιούνται για επιγραφές, αλλά είναι ειδικά κατασκευασμένοι για να χειρίζονται τα κεραμικά μελάνια και τα βαριά πλακίδια. Χρησιμοποιούνται κυρίως για δοκιμαστικές εκτυπώσεις και πολύ μικρές σειρές ειδικών ή καλλιτεχνικών πλακιδίων.

Κεφαλές και μελάνια

Ειδικότερα, η Xaar έχει αναπτύξει κεφαλές για κατασκευαστές εκτυπωτών ΟΕΜ που είναι πολύ καλά προσαρμοσμένες στα χαρακτηριστικά των κεραμικών μελανιών. Το 2012 και το 2013 οι πωλήσεις της επωφελήθηκαν τόσο πολύ από τη διογκούμενη κινεζική αγορά εκτύπωσης πλακιδίων, ώστε η τιμή της μετοχής της τετραπλασιάστηκε μέσα σε ένα χρόνο, αν και το 2014 κατέρρευσε στα προηγούμενα επίπεδα πριν από το 2012, καθώς η κινεζική οικονομία παραπαίει.

Η κεφαλή εκτύπωσης 1001 της Xaar, η οποία παρουσιάστηκε το 2007, ήταν η πρώτη που επέτρεψε με επιτυχία την εκτόξευση μελανιών μεγάλου ιξώδους και μεγάλης περιεκτικότητας σε χρωστικές ουσίες για κεραμικά. Η τεχνολογία TF (Through Flow) της είναι εγγενώς ανθεκτική στις εμπλοκές από σωματίδια ή φυσαλίδες και επιτρέπει επίσης τη συνεχή ανακυκλοφορία του μελανιού στο πίσω μέρος της κεφαλής, γεγονός που αποτρέπει την καθίζηση των σωματιδίων.

Το αρχικό μοντέλο 1001 GS6 προσέφερε σταγόνες 6-42 πικολιτρών για απαλές αποχρώσεις, αλλά το 2012 προστέθηκε η έκδοση GS12 με 12-48 πικολίτες για βαθύτερα χρώματα. Το 2014 παρουσιάστηκε η κεφαλή 1002, με βελτιώσεις στην ακρίβεια τοποθέτησης των σταγόνων. Και πάλι υπήρχαν εκδόσεις GS6 και GS12, αλλά και μια GS40 για 40-160 πικολίτρους.

Στην Tecnargilla 2014, εκτυπωτές με βάση τον GS40 παρουσιάστηκαν από τις EFI Cretaprint, Intesa-Sacmi, KERAJet, SiTi B&T και TecnoFerrari. Αρκετοί κινέζοι κατασκευαστές ΟΕΜ δήλωσαν ότι εργάζονται πάνω σε μοντέλα GS40. Σε αυτούς περιλαμβάνονται οι Hope Ceramics Machinery, Keda Clean Energy Co, Meijia Ceramics Equipment Co και New King Time.

Άλλοι κατασκευαστές ανέπτυξαν στη συνέχεια μελανιδομηχανές με ανακυκλοφορία που είναι κατάλληλη για κεραμικά μελάνια. Σε αυτούς περιλαμβάνονται η Toshiba TEC και η Seiko.

“Η δυνατότητα ανακυκλοφορίας μέσα και γύρω από την κεφαλή ήταν ζωτικής σημασίας για να λειτουργήσουν οι ψηφιακοί κεραμικοί εκτυπωτές και να γίνει αυτό πραγματικότητα στην παραγωγή πριν από τέσσερα ή πέντε χρόνια”, λέει η Philips στην Xennia. Ωστόσο, λέει ότι τώρα που υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις, η Xennia χρησιμοποιεί μια σειρά κεφαλών από διαφορετικούς κατασκευαστές.

Τα κεραμικά μελάνια είναι πολύ διαφορετικά από τα συμβατικά μελάνια γραφικών. Πρώτον, οι χρωστικές τους αλλάζουν χρώμα, μερικές φορές ριζικά, κατά τη διάρκεια της όπτησης, γεγονός που καθιστά τη διαχείριση του χρώματος πρόκληση. Χρησιμοποιούν πιο ιξώδη υγρά από αυτά που χρησιμοποιούνται στις εκτοξευτήρες μελάνης σήμανσης, ενώ τα σωματίδια των χρωστικών είναι μεγαλύτερα και πιο λειαντικά. Διαλυτά άλατα και κόλλες μπορούν επίσης να εκτυπωθούν για ορισμένα εφέ.

Μια ενδιαφέρουσα εξέλιξη από πολύ νωρίς ήταν η εμφάνιση μιας ανοιχτής αγοράς μελανιών, ώστε οι χρήστες να μην είναι δεσμευμένοι με τη μάρκα του εκτυπωτή. Ο Ewers της Xaar λέει: “Η ανοικτή αγορά μελανιών παρείχε επαρκή ανταγωνιστική πίεση για τη μείωση της τιμής των ψηφιακών μελανιών στην αγορά κεραμικών και συνέβαλε σημαντικά στην υιοθέτηση της ψηφιακής εκτύπωσης στην παραγωγή κεραμικών πλακιδίων”.

Πλακάκια δαπέδου και τοίχου με εφέ ξύλου εκτυπωμένα σε εκτυπωτή KERAjet, χρησιμοποιώντας κεφαλές Xaar 1001

Ευκαιρίες μεταφοράς

Εκτός από την απευθείας ψηφιακή εκτύπωση πλακιδίων, είναι επίσης δυνατή η χρήση ειδικών κεραμικών τόνερ με τροποποιημένους ψηφιακούς εκτυπωτές λέιζερ για την παραγωγή έγχρωμων αυτοκόλλητων διαφανειών νερού.

Προορίζονται κυρίως για αναμνηστικές πλάκες, πλακέτες και παρόμοια. Οι εκτυπωτές μπορεί να είναι χαμηλού κόστους τροποποιημένα επιτραπέζια μοντέλα, οπότε είναι κατάλληλοι για χομπίστες ή μικρούς παραγωγούς, ωστόσο τα τόνερ είναι πραγματικές κεραμικές χρωστικές ουσίες και έτσι μπορούν να ψηθούν για να συγχωνευθούν μόνιμα σε ένα υάλωμα. Αυτό προσδίδει υψηλή αντοχή που, σε αντίθεση με την υπερεκτύπωση με μελάνι UV, είναι ασφαλής στο πλυντήριο πιάτων.

Συμπέρασμα

Για 20 ή περισσότερα χρόνια η εκτυπωτική βιομηχανία παρακολουθούσε τη σχετικά αργή πρόοδο της ψηφιακής εκτύπωσης στις επιγραφές και τις επιδείξεις, τα γραφικά και την τεκμηρίωση, τα βιβλία και τα ενδύματα. Ωστόσο, η σχεδόν πλήρης αποδοχή και υιοθέτηση της ψηφιακής εκτύπωσης για τη διακόσμηση πλακιδίων μέσα σε λιγότερο από δέκα χρόνια δεν έχει μείνει σε μεγάλο βαθμό απαρατήρητη εκτός του ίδιου του κλάδου.

Η κατασκευή κατασκευών από ψημένο πηλό και η διακόσμησή τους είναι μια από τις αρχαιότερες κατασκευαστικές δραστηριότητες του ανθρώπου, αλλά τώρα ο κλάδος αυτός αποδεικνύεται ένας από τους πιο ευέλικτους στην υιοθέτηση νέων τεχνολογιών εκτύπωσης.