Simon Eccles tutkii mahdollisuuksia, joita keraamisten laattojen painamisen siirtyminen silkkipainosta digitaaliseen on luonut.

Viimeisten viiden vuoden aikana maailmanlaajuinen laattapainoteollisuus on ottanut mustesuihkutulostimet huomattavan nopeasti käyttöön, niin että uusien silkkipainokoneiden myynti on lähes kadonnut. ”Digitaalisia laattoja ei enää tarjota valinnaisena lisävarusteena: digitaalisia valmiuksia odotetaan, ja digitaalinen mustesuihkutekniikka on ainoa toteuttamiskelpoinen vaihtoehto”, sanoo Gillian Ewers, brittiläisen tulostuspäävalmistaja Xaarin keramiikka-asiantuntija.

Laattojen painamisessa hyödynnetään monia digitaalisen painamisen vahvuuksia sen jälkeen, kun tietyt tekniset haasteet on voitettu. KERAjet esitteli ensimmäisen laattoihin tarkoitetun mustesuihkutulostimen vuonna 1999, mutta vasta 2000-luvun puolivälissä mustesuihkupäät kehittyivät niin, että keramiikan edellyttämät korkeammat viskositeet voitiin käsitellä onnistuneesti.

Maailmanlaajuinen talouden laskusuhdanne iski erityisen kovaa rakennusteollisuuteen, mikä johti arkkitehtonisten laattojen tilausten vähenemiseen, joten digitaalisen tekniikan tarjoamat lyhyet sarjat ja välitön siirtyminen muuttuivat laattojen painajille positiiviseksi eduksi.

Espanjalaisen mustesuihkutuotteiden valmistajan EFI Cretaprintin mukaan maailmassa on noin 10 000 laattojen tuottajaa, mutta ne ovat yleensä epätasaisesti jakautuneet, yleensä maihin, joissa on luonnonvaroja sopivasta savesta. Italia ja Espanja ovat tärkeimmät tuotantoalueet Euroopassa, mutta viimeisten 15 vuoden aikana tuotanto on kasvanut myös muualla, kuten Turkissa, Egyptissä, Kiinassa, Vietnamissa, Brasiliassa ja Meksikossa. Kiina on ollut valtava markkina-alue. Laattojen maailmanlaajuisen kokonaistuotannon arvioitiin olevan 11 miljardia neliömetriä vuonna 2012, josta Kiina tuotti hieman alle puolet.

Ewersin mukaan mustesuihkutekniikan käyttöönotto on merkinnyt sitä, että ”nämä valmistajat ovat vähentäneet tuotantokustannuksia, vähentäneet jätettä, keskeneräisiä töitä ja valmiiden tuotteiden varastoja sekä parantaneet reagointikykyä suunnittelumuutoksiin ja asiakkaiden kysyntään”.

”Ne tuottavat myös laadukkaampia laattoja, jotka jäljittelevät realistisemmin marmoria ja muita luonnonmateriaaleja. Ja ne tekevät sen ostajien vaatimissa lyhyissä sarjoissa. Hintakilpailun sijaan nämä valmistajat voivat kilpailla luovuudella ja innovaatiolla, ja he voivat kilpailla uusilla materiaaleilla.”

Edut näyttöön verrattuna

Seulapainatus oli alun perin tärkein keraamisten laattojen painamisessa käytetty menetelmä. Prosessi on tunnettu siitä, että sillä voidaan tulostaa korkeaviskositeettisia, suurten pigmenttihiukkasten määriä sisältäviä painovärejä, mutta se on pitkäaikainen prosessi, jossa jokaisen kuvan on oltava samanlainen ja vaihtaminen vie aikaa.

Alun perin mustesuihkutekniikalla oli vaikeuksia keraamisten musteiden korkean viskositeetin ja suurten hiukkaskokojen kanssa, mutta 2000-luvun puoliväliin mennessä nämä ongelmat voitettiin uusien tulostuspäätyyppien ansiosta.

Nyt mustesuihkutekniikalla on erityisiä etuja laattatuotannossa, jopa enemmän kuin kyltti-, näyttö- tai tekstiiliteollisuudessa. Rullakuvapainokoneet joutuvat kosketuksiin polttamattomien ”keksi”-laattojen kanssa, jotka ovat hauraita ja rikkoutuvat helposti. Mustesuihkutekniikka ei ole kosketuksissa, joten voidaan valmistaa ohuempia laattoja, koska niiden ei tarvitse olla vahvoja painatushetkellä (vahvuus tulee myöhemmin noin 1 200 asteen lämpötilassa tapahtuvasta polttamisesta). Erikoismusteiden on kuitenkin myös kestettävä näitä lämpötiloja, jotta ne yhdistyvät kestäväksi lasitteeksi, jossa on pysyvä kuva.

Mustesuihkut voivat vaihdella kuvaa jatkuvasti ajon aikana, joten toisin kuin perinteisissä pyörivissä tai litteissä näytöissä, kuvaa ei tarvitse toistaa. Esimerkiksi marmorivaikutteinen lattia voi kulkea useiden laattojen yli, ja suonet voivat yhdistyä laattojen välillä ilman, että kuva toistuu tai kaksi laattaa on samanlaisia. Vastaavasti monimutkainen koristeellinen kuvio tai seinämaali voidaan painaa mihin tahansa kokoon ilman monimutkaista esipainatusta ja useita ruutuja.

Vähemmän ilmeistä on se, että mustesuihkutekniikalla, toisin kuin rotaatiosuodattimilla, voidaan tulostaa laatoille, joissa on kuvioitu pinta, joka voidaan valmistaa puristamalla, mutta yhä useammin myös tulostamalla. Durst tarjoaa joihinkin Gamma 75- ja 120-keraamisiin mustesuihkuihinsa FX-moduulia, jolla voidaan luoda esimerkiksi puun jyvän kaltaisia kuvioita. Viime vuonna Xaar esitteli 001-tulostuspäänsä, joka on tarkoitettu erittäin suurille, jopa 200 nanolitran pisaroille (1 nl = 1 000 pikolitraa) ja jonka peitto on jopa 700 g/m². Colorobbia on jo käyttänyt sitä tekstuuritulostukseen Sacmi HW -tulostimella.

Durst esitteli ensimmäisen laatoitustulostimensa vuonna 2005. Tämä on Gamma XD -malli

Uunit ovat tuotantoprosessin kallein osa, ja yleensä niitä käytetään ympäri vuorokauden, ja niihin johdetaan useita jatkuvia syöttölinjoja polttamattomia laattoja. Jatkuvaan vastapuristettujen keksilaattojen virtaukseen tarvitaan yksisuuntaisia mustesuihkutulostimia, joiden nopea hihnasyöttö on kytketty kuljetinlinjaan, joka kulkee jatkuvasti puristusalueelta ja sitten tulostimesta uuniin. Ympäristö on haastava tulostimille ja syötöille: keksilaatat ovat kuumia ja höyryäviä ja niissä on paljon hiovaa pölyä.

Mustesuihkutehtaat

Mustesuihkutulostimia valmistaa noin 20 yritystä, joista suurin osa on Kiinassa, mutta kaksi Espanjassa ja viisi Italiassa. Xennia valmistaa myös mustesuihkutulostimia vientiin, koska paikallista laattateollisuutta ei ole. Se valmistaa myös omaa Zircon-valikoimaansa, joka sisältää laajan väriskaalan keraamisia määriä. Se ei kuitenkaan enää myy laattatulostimia omalla nimellään vaan OEM-sopimusten kautta. Hope Ceramics Kiinassa on yksi näistä sopimuksista, ja se myy niitä Digital hope jet -sarjana 350-1 050 mm:n leveyksinä.

Cretaprint, jonka EFI osti vuonna 2012, valmisti alun perin rotaatiopainokoneita, mutta on nyt luopunut niistä ja ryhtynyt lähes täysin digitaaliseksi valmistajaksi. ”Mielestäni kukaan ei nykyään enää osta silkkipainokoneita”, sanoo liiketoiminnan kehityspäällikkö Guillermo Garcia-Arregui Ferrando. ”Voimme valmistaa niitä, mutta kaikki keramiikkayritykset suosivat digitaalista mustesuihkutekniikkaa. Myymme edelleen joitakin varaosia.”

EFI Cretaprint C3 -mustesuihkutulostin, kuvassa osana jatkuvatoimista laattatuotantolinjaa.

EFI Cretaprint C3 -laitteella voidaan tulostaa 360 x 575 dpi:n tarkkuudella 15 metrin minuutissa tai 360 x 260 dpi:n tarkkuudella 35 metrin minuutissa jopa 700 mm:n leveydelle. C4-malli, joka julkistettiin Tecnargilla-keramiikka- ja tiiliteollisuuden messuilla viime syyskuussa, on kompaktimpi ja 30 prosenttia kevyempi, ja siinä on parannettu tyhjiöhihna, joka pystyy käsittelemään jopa 745 mm:n leveyksiä ja jopa kahdeksan väritulostuspalkkia.

Yritys on myös kehittänyt Cretavision-ohjelmiston, joka käyttää kameranäkemystä havaitakseen laatan pinnalla olevat kohokuviot (jotka muotolevy on painanut laattaan) ja kutsuakseen taideteoksesta sopivat kuviot niiden päälle tulostettavaksi.

Durst on valmistanut keraamisten laattojen tulostimia Italiassa vuodesta 2005 lähtien, ja nykyään sillä on laaja valikoima yksisuuntaisia Gamma-sarjan koneita eri leveyksillä ja nopeuksilla, mukaan lukien mallit, jotka tulostavat kaksi laattaa vierekkäin. Sen nopeimmat mallit tulostavat jopa 90 m/minuutissa, ja harmaasävypäät tuottavat 28-90 pikolitran pisaroita.

Tämä Colorobbian tuottama laattamalli voitti vuoden 2014 Tecnargilla Design Awards -kilpailun. Teksturoidut laatat valmistettiin käyttämällä mustan lasitteen ja hopeisten yksityiskohtien yhdistelmää, joka painettiin Sacmi HW -tulostimella käyttäen Xaar 001 -tulostuspäätä, jossa on suuri pisarakoko ja Colorobbian digitaaliset nesteet.

Useimmat mustesuihkutulostimet ovat yksisuuntaisia, mikä on tarpeen, jotta ne pysyisivät mukana täysimittaisissa tuotantolinjoissa, joissa tulostimet on sijoitettu hihnalinjoille muotopuristimien ja uunin väliin.

Myös keraamisia tasotulostimia on olemassa. Niillä on joitakin yhteisiä piirteitä opasteisiin käytettävien UV-tasotulostimien kanssa, mutta ne on suunniteltu erityisesti keraamisia painovärejä ja raskaita laattoja varten. Niitä käytetään pääasiassa testitulostuksiin ja hyvin lyhyisiin sarjoihin erikois- tai taidelaattoja varten.

Päät ja musteet

Xaar on erityisesti kehittänyt OEM-tulostinvalmistajille päitä, jotka soveltuvat erittäin hyvin keraamisten musteiden ominaisuuksiin. Vuosina 2012 ja 2013 sen myynti hyötyi niin paljon Kiinan paisuvista laattatulostuksen markkinoista, että sen osakekurssi nelinkertaistui vuodessa, mutta vuonna 2014 se romahti takaisin vuotta 2012 edeltävälle tasolle Kiinan talouden heiketessä.

Xaarin 1001-tulostuspää, joka esiteltiin vuonna 2007, oli ensimmäinen, joka mahdollisti onnistuneesti korkeaviskoosisten suurten pigmenttimusteiden suihkutuksen keramiikkaa varten. Sen TF (Through Flow) -tekniikka on luonnostaan vastustuskykyinen hiukkasten tai kuplien aiheuttamille tukkeutumisille, ja se mahdollistaa myös musteen jatkuvan kierrättämisen pään takaosan ohi, mikä estää hiukkasten laskeutumisen.

Alkuperäinen 1001 GS6 -malli tarjosi 6-42 pikolitran pisaroita tasaisia sävyjä varten, mutta vuonna 2012 sen rinnalle tuli GS12-versio, jossa on 12-48 pikolitraa syvempiä värejä varten. Vuonna 2014 esiteltiin 1002-pää, jossa on parannuksia pisaroiden sijoitustarkkuuteen. Jälleen oli GS6- ja GS12-versioita, mutta myös GS40-versio 40-160 pikolitran pisaroille.

Tecnargilla 2014 -tapahtumassa GS40-pohjaisia tulostimia esittelivät EFI Cretaprint, Intesa-Sacmi, KERAJet, SiTi B&T ja TecnoFerrari. Useat kiinalaiset alkuperäiset laitevalmistajat kertoivat valmistelevansa GS40-malleja. Näihin kuuluvat Hope Ceramics Machinery, Keda Clean Energy Co, Meijia Ceramics Equipment Co ja New King Time.

Muut valmistajat ovat sittemmin kehittäneet keraamisille musteille soveltuvia mustesuihkuja, joissa on kierrätys. Näihin kuuluvat Toshiba TEC ja Seiko.

”Kyky kierrättää painopäässä ja sen ympärillä oli ratkaisevan tärkeää, jotta digitaaliset keramiikkatulostimet saatiin toimimaan ja jotta siitä tuli tuotantotodellisuutta neljä tai viisi vuotta sitten”, sanoo Philips Xennialta. Hän sanoo kuitenkin, että nyt kun vaihtoehtoja on olemassa, Xennia käyttää erilaisia päitä eri valmistajilta.

Keraamiset painovärit eroavat huomattavasti tavanomaisista grafiikkaväreistä. Ensinnäkin niiden pigmentit muuttavat väriä, joskus radikaalisti, polton aikana, mikä tekee värien hallinnasta haastavaa. Niissä käytetään viskoosimpaa nestettä kuin merkkien mustesuihkusuihkutekniikassa, ja pigmenttihiukkaset ovat suurempia ja kuluttavampia. Liukoisia suoloja ja liimoja voidaan myös tulostaa joidenkin tehosteiden aikaansaamiseksi.

Kiinnostava kehityssuunta oli jo varhaisessa vaiheessa avointen musteiden markkinoiden syntyminen, joten käyttäjät eivät ole sidottuja tulostimen omaan tuotemerkkiin. Xaarin Ewers sanoo: ”Avoimet musteiden markkinat ovat luoneet riittävästi kilpailupainetta digitaalisten musteiden hinnan alentamiseksi keramiikkamarkkinoilla, ja ne ovat merkittävästi edistäneet digitaalisen painamisen käyttöönottoa keraamisten laattojen tuotannossa.”

KERAjet-tulostimella Xaar 1001 -päitä käyttäen tulostetut lattialaatat ja seinälaatat.

Siirtomahdollisuudet

Laattojen suoran digitaalisen tulostuksen lisäksi on myös mahdollista käyttää erityisiä keraamisia väriaineita muunnetuilla digitaalisilla lasertulostimilla täysväristen vesilevytarrojen tuottamiseen.

Ne on tarkoitettu pääasiassa muistolaattoja, muistolaattoja ja vastaavia varten. Tulostimet voivat olla edullisia muunneltuja pöytämalleja, joten ne soveltuvat harrastajille tai pientuottajille, mutta väriaineet ovat aitoja keraamisia pigmenttejä, joten ne voidaan polttaa ja sulattaa pysyvästi lasitteeseen. Näin saadaan aikaan suuri kestävyys, joka, toisin kuin UV-mustesuihkupainatus, on astianpesukoneen kestävä.

Päätelmä

Yli 20 vuoden ajan painoteollisuus on seurannut digitaalisen tulostuksen suhteellisen hidasta edistymistä opasteiden ja näyttöjen, grafiikan ja dokumenttien, kirjojen ja vaatteiden alalla. Digitaalisen painotekniikan lähes täydellinen hyväksyminen ja käyttöönotto laattojen koristeluun alle kymmenessä vuodessa on kuitenkin jäänyt alan ulkopuolella lähes huomaamatta.

Rakenteiden tekeminen poltetusta savesta ja niiden koristelu on yksi ihmisen vanhimmista valmistustoiminnoista, mutta nyt tämä ala on osoittautumassa yhdeksi joustavimmista uusien painotekniikoiden käyttöönotossa.