세라믹 타일을 위한 잉크젯 대체 스크린

사이먼 에클스가 세라믹 타일 인쇄가 스크린에서 디지털로 이동하면서 생겨난 기회를 살펴봅니다.

지난 5년 동안 전 세계 타일 인쇄 업계에서 잉크젯 프린터가 괄목할 만한 성장을 이루면서 새로운 스크린 프레스의 판매가 거의 사라질 정도였습니다. “더 이상 디지털 타일을 추가 옵션으로 제공하는 경우는 없습니다. 디지털 기능은 필수이며 디지털 잉크젯은 유일한 실행 가능한 옵션입니다.”라고 영국 프린트헤드 제조업체 Xaar의 세라믹 전문가인 Gillian Ewers는 말합니다.

타일 인쇄는 몇 가지 기술적 과제를 극복한 후 디지털 인쇄의 많은 강점을 활용하고 있습니다. 최초의 타일 전용 잉크젯은 1999년에 KERAjet에서 출시되었지만, 2000년대 중반에 이르러서야 잉크젯 헤드의 개발로 세라믹에 필요한 높은 점도를 성공적으로 처리할 수 있게 되었습니다.

글로벌 경기 침체로 인해 건축 업계가 특히 큰 타격을 입으면서 ‘건축용’ 타일 주문이 줄어들었고, 디지털이 제공하는 즉각적인 전환이 가능한 단기 실행은 타일 프린터에 긍정적인 이점이 되었습니다.

스페인에 본사를 둔 잉크젯 제조업체 EFI 크레타프린트에 따르면 전 세계적으로 약 10,000개의 타일 생산업체가 있지만, 일반적으로 적합한 점토의 천연 자원이 있는 국가에 고르지 않게 분포되어 있는 경향이 있습니다. 이탈리아와 스페인이 유럽의 주요 생산 지역이지만 지난 15년 동안 터키, 이집트, 중국, 베트남, 브라질, 멕시코 등 다른 지역에서도 성장세를 보이고 있습니다. 중국은 거대한 시장이었습니다. 2012년 전 세계 타일 생산량은 총 110억m2로 집계되었으며, 이 중 중국이 생산한 양은 절반에 조금 못 미칩니다.

Ewers는 잉크젯을 도입한 후 “이들 제조업체는 모두 생산 비용을 절감하고, 폐기물, 진행 중인 작업 및 완제품 재고를 줄였으며, 설계 변경 및 고객 요구에 대한 대응력을 향상시켰습니다.”라고 말합니다.

“그들은 또한 대리석과 기타 천연 소재를 더욱 사실적으로 재현하는 고품질 타일을 생산하고 있습니다. 그리고 그들은 구매자가 요구하는 단기간에 이를 달성하고 있습니다. 이러한 제조업체는 가격 경쟁 대신 창의성과 혁신으로 경쟁할 수 있으며, 새로운 소재로 경쟁할 수 있습니다.”

화면 대비 장점

스크린 인쇄는 원래 세라믹 타일 인쇄에 사용되는 주요 공정이었습니다. 이 공정은 점도가 높고 안료 입자가 큰 잉크를 인쇄할 수 있는 것으로 유명하지만 모든 이미지가 동일해야 하고 교체하는 데 시간이 오래 걸리는 장기적인 공정입니다.

잉크젯은 원래 세라믹 잉크의 높은 점도와 큰 입자 크기로 인해 어려움을 겪었지만 2000년대 중반에는 새로운 프린트 헤드 유형 덕분에 이러한 문제를 극복할 수 있었습니다.

이제 잉크젯은 간판 및 디스플레이 또는 섬유 작업보다 타일 생산과 관련된 특별한 이점이 있습니다. 롤러 스크린 프린터는 깨지기 쉽고 쉽게 부서지는 미소성 “비스킷” 타일과 접촉하여 작동합니다. 잉크젯은 비접촉식이기 때문에 인쇄 시점에 강도가 높을 필요가 없으므로 더 얇은 타일을 만들 수 있습니다(강도는 나중에 약 1,200°C에서 소성할 때 나옵니다). 그러나 특수 잉크는 이러한 온도를 견뎌내야 영구적인 이미지와 내구성 있는 유약으로 결합할 수 있습니다.

잉크젯은 실행하면서 이미지를 계속 변경할 수 있으므로 기존의 로터리 또는 평면 스크린 방식과 달리 이미지를 반복할 필요가 없습니다. 대리석 효과의 바닥처럼 타일과 타일 사이를 연결하는 정맥이 여러 타일에 걸쳐 반복되는 이미지나 두 타일이 같은 이미지를 반복하지 않고도 인쇄할 수 있습니다. 반대로 복잡한 장식 패턴이나 벽화는 복잡한 사전 프레스나 여러 화면 없이도 원하는 크기로 인쇄할 수 있습니다.

잉크젯은 로터리 스크린과 달리 표면이 질감이 있는 타일에 인쇄할 수 있으며, 이는 프레스 공정으로 만들 수 있지만 점점 더 많은 타일에 인쇄할 수 있다는 점은 분명하지 않습니다. Durst는 일부 감마 75 및 120 세라믹 잉크젯에 나뭇결 같은 텍스처를 구현할 수 있는 FX 모듈을 제공합니다. 작년에 Xaar는 최대 200나노리터(1나노리터 = 1,000피코리터)의 초대형 드롭을 위한 001 프린트헤드를 출시하여 최대 700gsm까지 커버할 수 있습니다. 이 프린트헤드는 이미 Colorobbia에서 Sacmi HW 프린터의 텍스처 인쇄에 사용되었습니다.

더스트는 2005년에 최초의 전용 타일 프린터를 출시했습니다. 감마 XD 모델입니다.

가마는 생산 공정에서 가장 비용이 많이 드는 부분으로, 일반적으로 24시간 연중무휴로 가동되며 미소성 타일을 여러 개의 연속 공급 라인으로 연결합니다. 새로 프레스된 비스킷 타일의 연속 흐름을 처리하려면 프레스 영역에서 프린터로, 프린터에서 가마로 이어지는 컨베이어 라인에 연결된 고속 벨트 피드를 통해 싱글 패스 잉크젯이 필요합니다. 비스킷 타일은 뜨겁고 김이 나며 연마성 먼지가 많이 발생하는 등 프린터와 피드에 까다로운 환경이 조성되어 있습니다.

잉크젯 제조업체

잉크젯 타일 프린터 제조업체는 약 20개이며, 대부분 중국에 있지만 스페인에 2개, 이탈리아에 5개가 있습니다. 현지 타일 제조 산업이 없기 때문에 제니아는 수출용 잉크젯 타일 프린터도 제작합니다. 또한 자체적으로 광색역 세라믹 잉크인 지르콘 제품군도 생산합니다. 하지만 더 이상 자체 이름으로 타일 프린터를 판매하지 않고 OEM 계약을 통해 판매하고 있습니다. 중국의 희망 세라믹스도 이 중 하나로, 350~1,050mm 폭의 디지털 희망 제트 시리즈로 판매하고 있습니다.

2012년 EFI에 인수된 Cretaprint는 원래 로터리 스크린 프레스를 만들었지만 지금은 거의 완전한 디지털 제조업체로 거듭나기 위해 이를 중단했습니다. “요즘은 아무도 스크린 인쇄기를 구매하지 않는 것 같습니다.”라고 사업 개발 매니저인 Guillermo Garcia-Arregui Ferrando는 말합니다. “우리도 생산할 수는 있지만 모든 세라믹 회사들이 디지털 잉크젯을 선호합니다. 저희는 여전히 일부 예비 부품을 판매하고 있습니다.”

연속 타일 생산 라인의 일부로 표시된 EFI 크레타프린트 C3 잉크젯 마킹기

EFI 크레타프린트 C3는 분당 15미터에서 360 x 575dpi의 해상도 또는 분당 35미터에서 최대 700mm 너비에 360 x 260dpi의 해상도로 인쇄할 수 있습니다. 지난 9월 테크나르길라 세라믹 및 벽돌 산업 박람회에서 발표된 C4 모델은 더 작고 30% 가벼워졌으며, 향상된 진공 벨트로 최대 745mm 너비와 최대 8개의 컬러 프린트 바를 처리할 수 있습니다.

또한 카메라 비전을 사용하여 타일 표면(성형판에 의해 압착된)의 릴리프 패턴을 감지하고 아트웍에서 적절한 패턴을 불러와 그 위에 인쇄할 수 있는 크레타비전 소프트웨어를 개발했습니다.

Durst는 2005년부터 이탈리아에서 세라믹 타일 프린터를 제작해 왔으며 현재 두 개의 타일을 나란히 인쇄하는 모델을 포함하여 폭과 속도를 선택할 수 있는 다양한 싱글 패스 감마 시리즈 마킹기를 보유하고 있습니다. 가장 빠른 모델은 분당 최대 90m의 속도로 인쇄하며, 그레이 스케일 헤드는 28-90피코리터 방울을 생성합니다.

이 타일 디자인은 2014 테크나르길라 디자인 어워드에서 수상한 컬러로비아의 작품입니다. 텍스처 타일은 컬러로비아의 디지털 유체와 함께 Xaar 001 대형 드롭 사이즈 프린트 헤드를 사용하여 Sacmi HW 프린터에 인쇄된 블랙 유약과 실버 디테일의 조합을 사용하여 제작되었습니다.

대부분의 잉크젯 타일 프린터는 싱글 패스 타입으로, 성형 프레스와 가마 사이의 벨트 라인에 프린터가 배치되는 본격적인 생산 라인을 따라잡기 위해 필요합니다.

멀티 패스 세라믹 평판 프린터도 존재합니다. 사이니지에 사용되는 평판 UV 프린터와 몇 가지 공통 요소가 있지만 세라믹 잉크와 무거운 타일을 처리하기 위해 특별히 제작되었습니다. 주로 테스트 인쇄와 특수 타일 또는 아트 타일을 아주 짧게 인쇄하는 데 사용됩니다.

헤드 및 잉크

특히 Xaar는 세라믹 잉크의 특성에 매우 적합한 OEM 프린터 제조업체용 헤드를 개발했습니다. 2012년과 2013년에는 중국 타일 인쇄 시장의 급성장에 힘입어 매출이 급증하여 1년 만에 주가가 4배나 올랐지만, 2014년에는 중국 경제가 침체되면서 2012년 이전 수준으로 주가가 다시 하락했습니다.

2007년에 출시된 Xaar의 1001 프린트 헤드는 세라믹용 고점도 대형 안료 잉크를 성공적으로 분사할 수 있는 최초의 제품입니다. TF(Through Flow) 기술은 본질적으로 입자나 기포에 의한 막힘에 강하며, 헤드 뒷면을 지나 잉크를 지속적으로 재순환시켜 입자가 침전되는 것을 방지합니다.

원래 1001 GS6 모델은 부드러운 톤을 위해 6-42 피코리터 드롭을 제공했지만, 2012년에 더 깊은 색상을 위해 12-48 피코리터의 GS12 버전이 추가되었습니다. 2014년에는 드롭 배치 정확도가 개선된 1002 헤드가 출시되었습니다. 다시 GS6 및 GS12 버전과 함께 40-160 피코리터용 GS40도 출시되었습니다.

테크나르길라 2014에서는 EFI 크레타프린트, 인테사-삭미, 케라젯, SiTi B&T, 테크노페라리에서 GS40 기반 프린터를 출시했습니다. 몇몇 중국 OEM 업체는 GS40 모델을 개발 중이라고 밝혔습니다. 여기에는 호프 세라믹스 머신, 케다 클린 에너지, 메이지아 세라믹스 장비, 뉴킹 타임 등이 포함됩니다.

이후 다른 제조업체에서도 세라믹 잉크에 적합한 재순환 기능을 갖춘 잉크젯을 개발했습니다. 여기에는 도시바 TEC와 세이코가 포함됩니다.

“4~5년 전만 해도 디지털 세라믹 프린터를 작동시키고 이를 생산 현실로 전환하기 위해서는 헤드 안팎으로 재순환하는 기능이 매우 중요했습니다.”라고 Xennia의 필립스는 말합니다. 하지만 지금은 대안이 생겨서 여러 제조업체의 다양한 헤드를 사용하고 있다고 말합니다.

세라믹 잉크는 기존 그래픽 잉크와 매우 다릅니다. 우선 안료가 소성 중에 색상이 급격하게 변하기 때문에 색상 관리가 까다롭습니다. 또한 사이니지 잉크젯에 사용되는 것보다 점성이 높은 유체를 사용하며 안료 입자는 더 크고 마모성이 높습니다. 일부 효과를 위해 용해성 염과 접착제를 인쇄할 수도 있습니다.

초기에 흥미로운 발전은 사용자가 프린터 자체 브랜드에 종속되지 않도록 잉크 오픈 마켓이 등장했다는 점입니다. “오픈 잉크 시장은 세라믹 시장에서 디지털 잉크의 가격을 낮추기 위한 충분한 경쟁 압력을 제공했으며 세라믹 타일 생산에 디지털 인쇄를 채택하는 데 크게 기여했습니다.”라고 Xaar의 Ewers는 말합니다.

Xaar 1001 헤드를 사용하여 KERAjet 프린터로 인쇄한 우드 효과 바닥 및 벽 타일

환승 기회

타일을 직접 디지털로 인쇄하는 것 외에도 특수 세라믹 토너와 개조된 디지털 레이저 프린터를 사용하여 풀컬러 워터슬라이드 데칼을 제작할 수도 있습니다.

주로 기념 접시, 상패 등을 제작하는 데 사용됩니다. 이 프린터는 저렴한 비용으로 데스크톱 모델을 개조할 수 있어 애호가나 소규모 생산자에게 적합하며, 토너는 실제 세라믹 안료이므로 소성하여 영구적으로 유약에 융합시킬 수 있습니다. 따라서 UV 잉크젯 오버프린팅과 달리 식기세척기 사용이 가능한 높은 내구성을 제공합니다.

결론

20년 이상 인쇄 업계는 간판 및 디스플레이, 그래픽 및 문서, 서적 및 의류 분야에서 디지털 인쇄가 상대적으로 느리게 발전하는 것을 지켜봐 왔습니다. 그러나 10년도 채 되지 않아 타일 장식에 디지털이 거의 완벽하게 수용되고 채택된 것은 업계 외부에서는 거의 주목받지 못했습니다.

구운 점토로 구조물을 만들고 장식하는 것은 인류의 가장 오래된 제조 활동 중 하나이지만, 현재 이 산업은 새로운 인쇄 기술을 가장 유연하게 채택하는 산업 중 하나임을 입증하고 있습니다.