Simon Eccles a kerámiacsempék nyomtatásának a szitáról a digitális nyomtatásra való áttérése által teremtett lehetőségeket vizsgálja.

Az elmúlt öt évben a globális csemperagasztási iparágban a tintasugaras nyomtatók jelentős mértékben elterjedtek, olyannyira, hogy az új szitanyomógépek értékesítése szinte teljesen eltűnt. „Ma már nem arról van szó, hogy a digitális csempéket opcionális extraként kínálják: a digitális képességet elvárják, és a digitális tintasugaras nyomtatás az egyetlen járható út” – mondja Gillian Ewers, a Xaar nyomtatófejgyártó brit cég kerámia-specialistája.

A csempék nyomtatása kihasználja a digitális nyomtatás számos erősségét, miután leküzdöttünk néhány technikai kihívást. Az első kifejezetten csempére szánt tintasugaras nyomtatót a KERAjet 1999-ben mutatta be, de csak a 2000-es évek közepén vált lehetővé, hogy a tintasugaras fejek fejlesztése lehetővé tette a kerámiákhoz szükséges magasabb viszkozitások sikeres kezelését.

A globális gazdasági visszaesés különösen súlyosan érintette az építőipart, ami az „építészeti” lapok megrendeléseinek csökkenését eredményezte, így a digitális nyomtatás által kínált, azonnali átállással járó kis példányszámok pozitív előnyt jelentettek a lapnyomtatók számára.

A spanyolországi székhelyű EFI Cretaprint tintasugaras gyártó szerint világszerte körülbelül 10 000 csempegyártó van, bár ezek a gyártók eloszlása általában egyenlőtlen, jellemzően olyan országokban, amelyek megfelelő agyagforrásokkal rendelkeznek. Európában elsősorban Olaszországban és Spanyolországban folyik a termelés, de az elmúlt 15 évben máshol is nőtt a termelés, többek között Törökországban, Egyiptomban, Kínában, Vietnamban, Brazíliában és Mexikóban. Kína hatalmas piacot jelentett. A világ teljes csempetermelését 2012-ben 11 milliárd m2-re becsülték, amelynek valamivel kevesebb mint felét Kína állította elő.

Ewers szerint a tintasugaras nyomtatás bevezetése azt jelentette, hogy „ezek a gyártók mind csökkentették a gyártási költségeket, csökkentették a hulladékot, a folyamatban lévő munkát és a késztermékek készleteit, valamint javították a tervezési változásokra és a vevői igényekre való reagálási képességet.

„Olyan jobb minőségű csempéket is gyártanak, amelyek a márvány és más természetes anyagok valósághűbb reprodukcióját nyújtják. És mindezt a vevők által igényelt kis példányszámban teszik. Ahelyett, hogy az árral versenyeznének, ezek a gyártók a kreativitással és az innovációval tudnak versenyezni, méghozzá új anyagok terén.”

Előnyök a képernyővel szemben

Eredetileg a szitanyomás volt a kerámiacsempék nyomtatásának fő eljárása. Ez az eljárás arról nevezetes, hogy nagy viszkozitású, nagy pigmentszemcséjű festékeket tud nyomtatni, de ez egy hosszú folyamat, ahol minden képnek ugyanolyannak kell lennie, és az átállás időigényes.

A tintasugaras nyomtatók eredetileg küszködtek a kerámiatinták magas viszkozitásával és nagy részecskeméretével, de a 2000-es évek közepére ezeket a problémákat sikerült megoldani az új nyomtatófejtípusoknak köszönhetően.

A tintasugaras nyomtatásnak most még inkább, mint a reklám- és display- vagy a textilipari munkáknál, különleges előnyei vannak a csempekészítésben. A hengeres szitanyomtatók a ki nem égetett „keksz” csempékkel érintkeznek, amelyek törékenyek és könnyen törnek. A tintasugaras nyomtatás nem érintkezik, így vékonyabb csempéket lehet készíteni, mivel a nyomtatáskor nem kell erősnek lenniük (az erősséget a későbbi, kb. 1200 °C-on történő égetés adja). A speciális tintáknak azonban ezeket a hőmérsékleteket is ki kell bírniuk, hogy tartós, tartós képet adó mázzá álljanak össze.

A tintasugaras nyomtatók futás közben folyamatosan tudják változtatni a képet, így a hagyományos forgó vagy lapos képernyős módszerekkel ellentétben nincs szükség a kép megismétlésére. Például egy márványhatású padló több csempén is lefuthat, a csempék között összekapcsolódó erezetekkel, anélkül, hogy a kép ismétlődne, vagy két csempe egyforma lenne. Ezzel szemben egy összetett dekoratív minta vagy falfestmény bármilyen méretűre nyomtatható anélkül, hogy bonyolult előnyomást és többszörös szitanyomtatást igényelne.

Kevésbé nyilvánvaló, hogy a tintasugaras nyomtatás a rotációs szitával ellentétben képes a textúrált felületű lapokra nyomtatni, ami a préselési eljárással készülhet, de egyre inkább nyomtatható is. A Durst a Gamma 75 és 120 kerámia tintasugaras tintasugaras nyomtatóinak némelyikéhez FX modult kínál, amely képes olyan textúrák kialakítására, mint például a faanyagszemcsék. A Xaar tavaly mutatta be a 001-es nyomtatófejet, amely 200 nanoliterig (1 nl = 1000 pikoliter) terjedő nagyon nagy cseppek nyomtatására alkalmas, akár 700 g/m2-es fedettséggel. Ezt a Colorobbia már használta textúranyomtatásra egy Sacmi HW nyomtatón.

A Durst 2005-ben mutatta be első dedikált csempenyomóját. Ez egy Gamma XD modell

A kemencék a gyártási folyamat legdrágább részei, és általában a nap 24 órájában működnek, több folyamatos, égetetlen csempét szállító vezetékkel. Az újonnan préselt kekszlapok folyamatos áramlásának kezeléséhez egymenetes tintasugaras nyomtatókra van szükség, amelyek gyors szalagos adagolással vannak összekötve egy szállítószalaggal, amely folyamatosan fut a préselőhelyről, majd a nyomtatóból a kemencébe. A környezet kihívást jelent a nyomtatók és az adagolók számára: a kekszlapok forróak és gőzölögnek, és sok a koptató por.

Tintasugaras gyártók

Körülbelül 20 tintasugaras lapnyomtató gyártó van, a legtöbb Kínában, de kettő Spanyolországban és öt Olaszországban. A Xennia exportra is gyárt tintasugaras csemperagasztókészülékeket, mivel nincs helyi csemperagasztó ipar. A vállalat saját Zircon széles skálájú kerámiatintákat is gyárt. A csemperagasztó nyomtatókat azonban már nem saját neve alatt, hanem OEM-megállapodásokon keresztül értékesíti. A kínai Hope Ceramics egyike ezeknek, amely Digital hope jet sorozat néven értékesíti ezeket 350 és 1050 mm közötti szélességben.

A Cretaprint, amelyet 2012-ben felvásárolt az EFI, eredetileg rotációs szitanyomógépeket gyártott, de mostanra már nem foglalkozik ezekkel, és szinte teljesen digitális gyártóvá vált. „Azt hiszem, manapság már senki sem vásárol szitanyomógépeket” – mondja Guillermo Garcia-Arregui Ferrando üzletfejlesztési igazgató. „Tudunk gyártani, de az összes kerámiaipari vállalat a digitális tintasugaras nyomtatást részesíti előnyben. Még mindig árulunk néhány pótalkatrészt.”

EFI Cretaprint C3 tintasugaras nyomtató, egy folyamatos csempegyártó vonal részeként látható.

Az EFI Cretaprint C3 360 x 575 dpi felbontású nyomtatásra képes 15 méter/perc sebességgel, vagy 360 x 260 dpi felbontásra 35 m/perc sebességgel, akár 700 mm szélességben. A tavaly szeptemberben, a Tecnargilla kerámia- és téglaipari kiállításon bejelentett C4-es modell kompaktabb és 30%-kal könnyebb, továbbfejlesztett vákuumszalaggal rendelkezik, és akár 745 mm szélességű nyomtatásra is képes, akár nyolc színes nyomtatási sávval.

A vállalat kifejlesztette a Cretavision szoftvert is, amely kamerás látásmódot használ a csempe felületén lévő (a formázólemez által belenyomott) domborminták felismerésére, és a megfelelő minták előhívására a műtárgyakból, hogy ezekre nyomtasson.

A Durst 2005 óta gyárt kerámiacsempe-nyomtatókat Olaszországban, és ma már számos egymenetes Gamma sorozatú gépet kínál különböző szélességben és sebességgel, beleértve a két egymás melletti csempe nyomtatására alkalmas modelleket is. A leggyorsabb modellek akár 90 m/perc sebességgel is nyomtatnak, a szürkeárnyalatos fejek 28-90 pikoliter cseppet generálnak.

Ez a Colorobbia által készített csempe a 2014-es Tecnargilla Design Awards díjátadón nyert. A texturált csempék fekete máz és ezüst részletek kombinációjával készültek, amelyeket egy Sacmi HW nyomtatón nyomtattak Xaar 001 nagy cseppméretű nyomtatófejekkel, a Colorobbia digitális folyadékkal.

A legtöbb tintasugaras csemperagasztó nyomtató egymenetes típus, amire azért van szükség, hogy lépést tudjanak tartani a teljes körű gyártósorokkal, ahol a nyomtatókat a formázóprések és a kemence közötti szalagsorokon helyezik el.

Léteznek többmenetes kerámia síkágyas nyomtatók is. Ezeknek van néhány közös elemük a feliratokhoz használt síkágyas UV-nyomtatókkal, de kifejezetten a kerámia tinták és a nehéz csempék kezelésére vannak kifejlesztve. Ezeket főként tesztnyomatokhoz és nagyon kis példányszámú speciális vagy művészeti csempékhez használják.

Fejek és tinták

A Xaar különösen az OEM-nyomtatók gyártói számára fejlesztett ki olyan fejeket, amelyek nagyon jól alkalmazkodnak a kerámiatinták jellemzőihez. 2012-ben és 2013-ban eladásai olyannyira profitáltak a kínai csemperagasztási piac felfutásából, hogy részvényeinek árfolyama egy év alatt megnégyszereződött, bár 2014-ben a kínai gazdaság visszaesett a 2012 előtti szintre, mivel a kínai gazdaság megingott.

A Xaar 2007-ben bevezetett 1001-es nyomtatófeje volt az első, amely sikeresen lehetővé tette a nagy viszkozitású, nagy pigmenttartalmú tinták kerámiákhoz történő sugárzását. TF (Through Flow) technológiája eredendően ellenáll a részecskék vagy buborékok okozta eltömődésnek, és lehetővé teszi a tinta folyamatos visszaáramlását a fej hátulján, ami megakadályozza a részecskék leülepedését.

Az eredeti 1001 GS6 modell 6-42 pikoliteres cseppeket kínált a sima tónusokhoz, de 2012-ben megjelent a GS12-es változat 12-48 pikoliteres cseppekkel a mélyebb színekhez. 2014-ben bemutatták az 1002-es fejet, amely a cseppek elhelyezésének pontosságát javította. Ismét léteztek GS6 és GS12 változatok, de volt egy GS40-es változat is 40-160 pikoliteres cseppek számára.

A Tecnargilla 2014-en GS40 alapú nyomtatókat mutatott be az EFI Cretaprint, az Intesa-Sacmi, a KERAJet, a SiTi B&T és a TecnoFerrari. Több kínai OEM-gyártó közölte, hogy GS40-es modelleken dolgozik. Ezek közé tartozik a Hope Ceramics Machinery, a Keda Clean Energy Co, a Meijia Ceramics Equipment Co és a New King Time.

Más gyártók később kifejlesztették a kerámiatintákhoz alkalmas kerámiatintákhoz alkalmas recirkulációs tintasugaras tintasugarakat. Ezek közé tartozik a Toshiba TEC és a Seiko.

„A fejben és a fej körül történő recirkuláció képessége kulcsfontosságú volt ahhoz, hogy a digitális kerámia nyomtatók működőképessé váljanak, és négy-öt évvel ezelőtt a gyártás valósággá váljon” – mondja Philips a Xennia-nál. Elmondása szerint azonban most, hogy már vannak alternatívák, a Xennia különböző gyártók különböző fejeit használja.

A kerámia tinták nagyon különböznek a hagyományos grafikai tintáktól. Egyrészt a pigmentjeik az égetés során néha radikálisan megváltoztatják a színüket, ami kihívást jelent a színkezelésben. Viszkózusabb folyadékot használnak, mint a reklámtintasugaras tintasugarak, míg a pigmentrészecskék nagyobbak és koptatóbbak. Bizonyos hatásokhoz oldható sók és ragasztók is nyomtathatók.

Érdekes fejlemény volt a korai időszakban a tinták nyílt piacának kialakulása, így a felhasználók nem kötődnek a nyomtató saját márkájához. Ewers a Xaar-nál azt mondja: „A nyílt tintapiac elegendő versenynyomást biztosított ahhoz, hogy a digitális tinták ára csökkenjen a kerámiapiacon, és jelentősen hozzájárult a digitális nyomtatás elterjedéséhez a kerámialapok gyártásában”.

Fa hatású padló- és falicsempék KERAjet nyomtatóval nyomtatva, Xaar 1001 fejjel.

Transzferlehetőségek

A csempék közvetlen digitális nyomtatásán kívül lehetőség van speciális kerámia tonerek használatára módosított digitális lézernyomtatókkal, hogy teljes színű vízmintás matricákat készítsenek.

Ezeket elsősorban emléktáblákhoz, emlékplakettekhez és hasonlókhoz szánják. A nyomtatók lehetnek olcsó, módosított asztali modellek, így alkalmasak hobbisták vagy kis gyártók számára, a tonerek azonban valódi kerámiapigmentek, így égethetők, hogy tartósan a mázba olvadjanak. Ez nagy tartósságot biztosít, amely az UV tintasugaras felülnyomással ellentétben mosogatógépben mosható.

Következtetés

A nyomdaipar több mint 20 éve figyeli a digitális nyomtatás viszonylag lassú fejlődését a feliratok és kijelzők, a grafika és dokumentáció, a könyvek és a ruházati cikkek területén. A digitális nyomtatásnak a csemperagasztás terén kevesebb mint tíz év alatt történt szinte teljes körű elfogadása és elterjedése azonban az iparágon kívül nem sok figyelmet keltett.

Az égetett agyagból szerkezetek készítése és díszítése az egyik legősibb emberi gyártási tevékenység, most azonban ez az iparág az egyik legrugalmasabbnak bizonyul az új nyomtatási technológiák átvételében.