Simon Eccles esplora le opportunità create dal passaggio della stampa di piastrelle di ceramica dalla serigrafia al digitale.

Negli ultimi cinque anni l’industria mondiale della stampa di piastrelle ha registrato una notevole diffusione delle stampanti a getto d’inchiostro, al punto che le vendite di nuove macchine serigrafiche sono praticamente scomparse. “Non si tratta più di offrire piastrelle digitali come optional: la capacità digitale è richiesta e il getto d’inchiostro digitale è l’unica opzione possibile”, afferma Gillian Ewers, specialista in ceramica del produttore di testine di stampa britannico Xaar.

La stampa di piastrelle sfrutta molti dei punti di forza della stampa digitale, dopo aver superato alcune sfide tecniche. La prima stampante a getto d’inchiostro dedicata alle piastrelle è stata introdotta da KERAjet nel 1999, ma solo a metà degli anni 2000 gli sviluppi delle testine a getto d’inchiostro hanno permesso di gestire con successo le viscosità più elevate necessarie per la ceramica.

La crisi economica globale ha colpito in modo particolarmente duro l’industria edilizia, causando una riduzione degli ordini di piastrelle “architettoniche”, per cui le piccole tirature e il cambio di formato immediato offerti dal digitale sono diventati un vantaggio per gli stampatori di piastrelle.

Secondo il produttore di getto d’inchiostro EFI Cretaprint, con sede in Spagna, ci sono circa 10.000 produttori di piastrelle in tutto il mondo, anche se tendono a essere distribuiti in modo disomogeneo, tipicamente nei paesi che dispongono di risorse naturali di argille adatte. L’Italia e la Spagna sono le principali aree di produzione in Europa, ma negli ultimi 15 anni si è assistito a una crescita anche altrove, tra cui Turchia, Egitto, Cina, Vietnam, Brasile e Messico. La Cina ha rappresentato un mercato enorme. Nel 2012 la produzione totale di piastrelle a livello mondiale è stata stimata in 11 miliardi di m2, di cui la Cina ha prodotto poco meno della metà.

Secondo Ewers, l’adozione del getto d’inchiostro ha fatto sì che “tutti questi produttori abbiano tagliato i costi di produzione, ridotto gli scarti, i lavori in corso e le scorte di prodotti finiti, e migliorato la reattività alle modifiche di progetto e alle richieste dei clienti”.

“Inoltre, producono piastrelle di qualità superiore che offrono una riproduzione più realistica del marmo e di altri materiali naturali. E lo fanno nelle piccole tirature richieste dagli acquirenti. Invece di competere sul prezzo, questi produttori possono competere sulla creatività e sull’innovazione, e lo fanno con nuovi materiali”.

Vantaggi rispetto allo schermo

La serigrafia era originariamente il processo principale utilizzato per la stampa delle piastrelle di ceramica. Questo processo si distingue per la sua capacità di stampare inchiostri ad alta viscosità e con grandi particelle di pigmento, ma è un processo di lunga durata in cui ogni immagine deve essere uguale all’altra e i cambi richiedono tempo.

Inizialmente le inkjet avevano difficoltà a gestire le alte viscosità e le grandi dimensioni delle particelle degli inchiostri ceramici, ma a metà degli anni 2000 questi problemi sono stati superati grazie a nuovi tipi di testine di stampa.

Oggi, ancor più che nel settore delle insegne e degli espositori o nel settore tessile, il getto d’inchiostro presenta particolari vantaggi per la produzione di piastrelle. Le stampanti serigrafiche a rullo entrano in contatto con le piastrelle “biscotto” non cotte, che sono fragili e si rompono facilmente. Le stampanti a getto d’inchiostro sono prive di contatto, quindi è possibile realizzare piastrelle più sottili perché non devono essere resistenti al momento della stampa (la resistenza deriva dalla successiva cottura a circa 1.200 gradi C). Tuttavia, anche gli inchiostri speciali devono resistere a queste temperature per potersi combinare in uno smalto resistente con un’immagine permanente.

Le inkjet sono in grado di variare continuamente l’immagine durante la corsa, quindi, a differenza dei metodi convenzionali a rotazione o a schermo piatto, non c’è bisogno di ripetere l’immagine. Ad esempio, un pavimento con effetto marmo può essere stampato su più piastrelle, con venature che si collegano tra loro, senza mai ripetere l’immagine o senza che due piastrelle siano uguali. Al contrario, un complesso motivo decorativo o un murale possono essere stampati in qualsiasi dimensione senza dover ricorrere a complesse operazioni di pre-stampa e schermi multipli.

Meno ovvio è che le inkjet, a differenza dei retini rotativi, possono stampare su piastrelle con una superficie strutturata, che può essere realizzata con il processo di pressatura ma che sempre più spesso può essere anche stampata. Durst offre un modulo FX su alcune delle sue inkjet ceramiche Gamma 75 e 120 che può creare texture come le venature del legno. L’anno scorso Xaar ha introdotto la testina di stampa 001 per gocce molto grandi fino a 200 nanolitri (1 nl = 1.000 picolitri), per una copertura fino a 700 gsm. Questa testina è già stata utilizzata da Colorobbia per la stampa di texture su una stampante Sacmi HW.

Durst ha introdotto la sua prima stampante per piastrelle dedicata nel 2005. Si tratta di un modello Gamma XD

I forni sono la parte più costosa del processo produttivo e di solito funzionano 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con diverse linee di alimentazione continua di piastrelle non cotte che vi confluiscono. Le inkjet a singolo passaggio sono necessarie per gestire il flusso continuo di piastrelle di biscotto appena pressate, con un nastro di alimentazione veloce collegato a una linea di trasporto che va continuamente dall’area di pressatura e poi dalla stampante al forno. L’ambiente è difficile per le stampanti e gli alimentatori: le piastrelle di biscotto sono calde e fumanti e c’è molta polvere abrasiva.

Produttori di getto d’inchiostro

Esistono circa 20 produttori di stampanti per piastrelle a getto d’inchiostro, la maggior parte in Cina, ma due in Spagna e cinque in Italia. Xennia costruisce anche stampanti per piastrelle a getto d’inchiostro per l’esportazione, poiché non esiste un’industria locale di produzione di piastrelle. Inoltre, produce la propria gamma Zircon di inchiostri per ceramica ad ampio spettro. Tuttavia, non vende più le stampanti per piastrelle con il proprio nome, ma tramite accordi OEM. Hope Ceramics, in Cina, è uno di questi e le vende come serie Digital hope jet, con larghezze da 350 a 1.050 mm.

Cretaprint, che è stata acquisita da EFI nel 2012, inizialmente produceva serigrafie rotative, ma ora le ha abbandonate per diventare un produttore quasi completamente digitale. “Credo che oggi nessuno acquisti più stampanti serigrafiche”, afferma il responsabile dello sviluppo aziendale Guillermo Garcia-Arregui Ferrando. “Possiamo produrle, ma tutte le aziende ceramiche preferiscono il getto d’inchiostro digitale. Vendiamo comunque alcuni pezzi di ricambio”.

Una stampante a getto d’inchiostro EFI Cretaprint C3, mostrata come parte di una linea di produzione continua di piastrelle

La EFI Cretaprint C3 può stampare con risoluzioni di 360 x 575 dpi a 15 metri al minuto, o 360 x 260 dpi a 35 m/min, su larghezze fino a 700 mm. Il modello C4, annunciato alla fiera dell’industria ceramica e dei laterizi Tecnargilla lo scorso settembre, è più compatto e più leggero del 30%, con un nastro a vuoto migliorato, in grado di gestire larghezze fino a 745 mm con un massimo di otto barre di stampa a colori.

L’azienda ha anche sviluppato il software Cretavision, che utilizza la visione della telecamera per rilevare i motivi in rilievo sulla superficie di una piastrella (pressati dalla piastra di formatura) e per richiamare i motivi appropriati da un’opera d’arte da stampare sopra di essi.

Durst costruisce stampanti per piastrelle ceramiche in Italia dal 2005 e oggi dispone di un’ampia gamma di macchine a singolo passaggio della serie Gamma con diverse larghezze e velocità, compresi modelli che stampano due piastrelle affiancate. I suoi modelli più veloci stampano fino a 90 m/minuto, con teste in scala di grigi che generano gocce da 28-90 picolitri.

Questo progetto di piastrelle prodotto da Colorobbia ha vinto il Tecnargilla Design Awards 2014. Le piastrelle strutturate sono state prodotte utilizzando una combinazione di smalti neri e dettagli argentati stampati su una stampante Sacmi HW utilizzando le testine di stampa Xaar 001 di grandi dimensioni con i fluidi digitali di Colorobbia.

La maggior parte delle stampanti per piastrelle a getto d’inchiostro sono di tipo a passaggio singolo, il che è necessario per tenere il passo con le linee di produzione su larga scala in cui le stampanti sono posizionate su linee a nastro tra le presse di formatura e il forno.

Esistono anche stampanti flatbed multi-pass per ceramica. Hanno alcuni elementi in comune con le stampanti UV flatbed utilizzate per la cartellonistica, ma sono costruite appositamente per gestire gli inchiostri ceramici e le piastrelle pesanti. Vengono utilizzate principalmente per stampe di prova e per tirature molto ridotte di piastrelle specialistiche o artistiche.

Testine e inchiostri

In particolare, Xaar ha sviluppato testine per i produttori di stampanti OEM che si adattano molto bene alle caratteristiche degli inchiostri ceramici. Nel 2012 e nel 2013 le sue vendite hanno beneficiato talmente tanto del mercato cinese in espansione della stampa di piastrelle che il prezzo delle sue azioni è quadruplicato nel giro di un anno, anche se il 2014 ha visto un crollo fino ai livelli precedenti al 2012 a causa del rallentamento dell’economia cinese.

La testina di stampa 1001 di Xaar, introdotta nel 2007, è stata la prima a consentire il getto di inchiostri a grandi pigmenti ad alta viscosità per ceramica. La sua tecnologia TF (Through Flow) è intrinsecamente resistente all’ostruzione da parte di particelle o bolle e consente inoltre un ricircolo continuo dell’inchiostro oltre la parte posteriore della testina, evitando così che le particelle si depositino.

Il modello originale 1001 GS6 offriva gocce da 6-42 picolitri per toni morbidi, ma nel 2012 è stato affiancato dalla versione GS12 con 12-48 picolitri per colori più profondi. Nel 2014 è stata introdotta la testina 1002, con miglioramenti nella precisione di posizionamento delle gocce. Anche in questo caso esistevano le versioni GS6 e GS12, ma anche la GS40 per 40-160 picolitri.

Al Tecnargilla 2014, le stampanti basate su GS40 sono state lanciate da EFI Cretaprint, Intesa-Sacmi, KERAJet, SiTi B&T e TecnoFerrari. Diversi OEM cinesi hanno dichiarato di essere al lavoro su modelli GS40. Tra questi Hope Ceramics Machinery, Keda Clean Energy Co, Meijia Ceramics Equipment Co e New King Time.

Altri produttori hanno successivamente sviluppato delle inkjet con ricircolo adatto agli inchiostri ceramici. Tra questi, Toshiba TEC e Seiko.

“La capacità di ricircolare all’interno e intorno alla testina è stata fondamentale per far funzionare le stampanti digitali per ceramica e per trasformarle in realtà produttiva quattro o cinque anni fa”, afferma Philips di Xennia. Tuttavia, afferma che ora che esistono alternative, Xennia sta utilizzando una serie di testine di diversi produttori.

Gli inchiostri ceramici sono molto diversi dagli inchiostri grafici convenzionali. Innanzitutto i loro pigmenti cambiano colore, a volte radicalmente, durante la cottura, il che rende la gestione del colore una sfida. Utilizzano un fluido più viscoso rispetto a quello utilizzato nelle inkjet per la cartellonistica, mentre le particelle di pigmento sono più grandi e abrasive. Per alcuni effetti possono essere stampati anche sali e colle solubili.

Uno sviluppo interessante è stato l’emergere di un mercato aperto per gli inchiostri, in modo che gli utenti non siano vincolati al marchio della stampante. Ewers di Xaar afferma: “Il mercato aperto degli inchiostri ha esercitato una pressione concorrenziale sufficiente a ridurre il prezzo degli inchiostri digitali nel mercato ceramico e ha contribuito in modo significativo all’adozione della stampa digitale nella produzione di piastrelle di ceramica”.

Pavimenti e rivestimenti effetto legno stampati con una stampante KERAjet, utilizzando le testine Xaar 1001

Opportunità di trasferimento

Oltre alla stampa digitale diretta delle piastrelle, è possibile utilizzare speciali toner ceramici con stampanti laser digitali modificate per produrre decalcomanie ad acqua a colori.

Sono destinate principalmente a targhe commemorative, targhe e simili. Le stampanti possono essere modelli da tavolo modificati a basso costo, quindi adatti a hobbisti o piccoli produttori, ma i toner sono veri e propri pigmenti ceramici e possono essere cotti per fondersi in modo permanente in uno smalto. Questo garantisce un’elevata durata che, a differenza della sovrastampa a getto d’inchiostro UV, può essere lavata in lavastoviglie.

Conclusione

Per almeno 20 anni l’industria della stampa ha assistito al progresso relativamente lento della stampa digitale nei settori della cartellonistica, della grafica e della documentazione, dei libri e degli indumenti. Tuttavia, l’accettazione e l’adozione quasi totale del digitale per la decorazione delle piastrelle in meno di dieci anni è passata inosservata al di fuori del settore stesso.

Realizzare strutture in argilla cotta e decorarle è una delle attività manifatturiere più antiche dell’uomo, eppure oggi questo settore si sta dimostrando uno dei più flessibili nell’adottare le nuove tecnologie di stampa.