Саймон Экклз исследует возможности, открывающиеся в связи с переходом от трафаретной печати керамической плитки к цифровой.

За последние пять лет мировая индустрия печати на керамической плитке стала активно использовать струйные принтеры, причем настолько, что продажи новых трафаретных печатных машин практически сошли на нет. «Теперь цифровая плитка уже не предлагается в качестве дополнительной опции: цифровые возможности ожидаются, и цифровая струйная печать — единственный приемлемый вариант», — говорит Джиллиан Юэрс, специалист по керамике британского производителя печатающих головок Xaar.

Печать на плитке использует многие сильные стороны цифровой печати, после того как были преодолены некоторые технические трудности. Первый специализированный струйный принтер для печати на плитке был представлен компанией KERAjet в 1999 году, но только в середине 2000-х годов разработки в области струйных головок позволили успешно работать с более высокой вязкостью, необходимой для керамики.

Глобальный экономический спад особенно сильно ударил по строительной отрасли, что привело к уменьшению заказов на «архитектурную» плитку, поэтому короткие тиражи с мгновенной переналадкой, которые предлагает цифровая печать, стали положительным преимуществом для типографий, занимающихся печатью плитки.

По данным испанского производителя струйных принтеров EFI Cretaprint, в мире насчитывается около 10 000 производителей плитки, хотя они распределены неравномерно, как правило, в странах, где есть природные ресурсы подходящей глины. Италия и Испания — основные регионы производства в Европе, но за последние 15 лет рост наблюдался и в других странах, включая Турцию, Египет, Китай, Вьетнам, Бразилию и Мексику. Китай стал огромным рынком. По оценкам, в 2012 году общий объем производства плитки в мире составил 11 млрд. м2, из которых Китай произвел чуть меньше половины.

По словам Юэрса, переход на струйную печать означает, что «все эти производители сократили производственные расходы, уменьшили количество отходов, незавершенного производства и запасов готовой продукции, а также повысили скорость реагирования на изменения в дизайне и запросы клиентов.

«Они также производят плитку более высокого качества, которая более реалистично воспроизводит мрамор и другие натуральные материалы. И они делают это короткими тиражами, которые востребованы покупателями. Вместо того чтобы конкурировать по цене, эти производители могут конкурировать по креативности и инновациям, и делать это в новых материалах».

Преимущества перед экраном

Изначально трафаретная печать была основным процессом, используемым для печати керамической плитки. Этот процесс отличается способностью печатать красками с высокой вязкостью и крупными пигментными частицами, но это длительный процесс, в котором каждое изображение должно быть одинаковым, а переналадка занимает много времени.

Изначально струйные принтеры испытывали трудности с высокой вязкостью и большим размером частиц керамических чернил, но к середине 2000-х годов эти проблемы были преодолены благодаря новым типам печатающих головок.

Сейчас, даже в большей степени, чем в производстве вывесок и дисплеев или текстиля, струйная печать имеет особые преимущества в производстве плитки. Роликовые трафаретные принтеры работают в контакте с необжигаемыми «бисквитными» плитками, которые хрупки и легко ломаются. Струйная печать является бесконтактной, поэтому можно изготавливать более тонкие плитки, поскольку им не требуется прочность в момент печати (прочность обеспечивается последующим обжигом при температуре около 1 200 градусов Цельсия). Однако специальные чернила также должны выдерживать такие температуры, чтобы превратиться в прочную глазурь с постоянным изображением.

Струйные принтеры могут постоянно менять изображение в процессе работы, поэтому, в отличие от традиционных вращающихся или плоских экранов, нет необходимости повторять изображение. Например, пол с мраморным эффектом может быть напечатан на нескольких плитках, при этом прожилки будут соединяться между плитками, а изображение никогда не будет повторяться или две плитки будут одинаковыми. И наоборот, сложный декоративный узор или фреску можно напечатать до любого размера, не требуя сложной предварительной печати и нескольких экранов.

Менее очевидно, что струйные принтеры, в отличие от ротационных, могут печатать на плитке с текстурированной поверхностью, которая может быть получена в процессе прессования, но все чаще также может быть напечатана. Durst предлагает модуль FX на некоторых своих керамических струйных аппаратах Gamma 75 и 120, который позволяет создавать текстуры, например, текстуру дерева. В прошлом году компания Xaar представила свою печатающую головку 001 для очень больших капель до 200 нанолитров (1 нл = 1,000 пиколитров), для покрытия до 700 гсм. Она уже использовалась для печати текстур компанией Colorobbia на принтере Sacmi HW.

Компания Durst представила свой первый специализированный принтер для печати на плитке в 2005 году. Это модель Gamma XD

Печи — самая дорогая часть производственного процесса, и обычно они работают круглосуточно, в них непрерывно подается несколько линий необжигаемой плитки. Однопроходные струйные принтеры необходимы для работы с непрерывным потоком только что отпрессованных бисквитных плиток, с быстрой ленточной подачей, связанной с конвейерной линией, непрерывно идущей от зоны прессования, а затем от принтера к печи. Окружающая среда сложна для принтеров и подающих устройств: бисквитные плитки горячие, от них идет пар и много абразивной пыли.

Производители струйных аппаратов

Существует около 20 производителей струйных принтеров для печати на плитке, большинство из которых находится в Китае, но есть два в Испании и пять в Италии. Компания Xennia также производит струйные принтеры для плитки на экспорт, поскольку местная промышленность по производству плитки отсутствует. Кроме того, она производит собственную линейку керамических чернил Zircon с широкой гаммой оттенков. Однако она больше не продает принтеры для плитки под своим именем, а заключает OEM-соглашения. Одним из таких производителей является китайская компания Hope Ceramics, продающая принтеры серии Digital hope jet шириной от 350 до 1 050 мм.

Компания Cretaprint, приобретенная EFI в 2012 году, первоначально производила ротационные трафаретные прессы, но теперь отказалась от них и стала почти полностью цифровым производителем. «Я думаю, что сейчас никто не покупает трафаретные принтеры», — говорит менеджер по развитию бизнеса Гильермо Гарсия-Аррегуи Феррандо. «Мы можем их производить, но все керамические компании предпочитают цифровую струйную печать. Мы все еще продаем некоторые запасные части».

Струйный принтер EFI Cretaprint C3, показанный в составе линии непрерывного производства плитки

EFI Cretaprint C3 может печатать с разрешением 360 x 575 dpi при скорости 15 метров в минуту или 360 x 260 dpi при скорости 35 м/мин на ширине до 700 мм. Модель C4, анонсированная на выставке керамики и кирпича Tecnargilla в сентябре прошлого года, более компактна и на 30% легче, с улучшенной вакуумной лентой, способной работать с шириной до 745 мм с печатью до восьми цветных полос.

Компания также разработала программное обеспечение Cretavision, которое использует зрение камеры для обнаружения рельефных узоров на поверхности плитки (вдавленных в нее формовочной плитой), а также для вызова соответствующих узоров из художественного произведения, чтобы напечатать их поверх.

Компания Durst производит принтеры для печати керамической плитки в Италии с 2005 года, и сегодня у нее есть большой ассортимент однопроходных машин серии Gamma различной ширины и скорости, включая модели, печатающие две плитки рядом друг с другом. Самые быстрые модели печатают со скоростью до 90 м/мин, а головки для печати серых цветов генерируют капли объемом 28-90 пиколитров.

Этот дизайн плитки, созданный компанией Colorobbia, победил на конкурсе Tecnargilla Design Awards 2014. Фактурные плитки были изготовлены с использованием комбинации черной глазури и серебряных деталей, напечатанных на принтере Sacmi HW с помощью печатающих головок Xaar 001 с большим размером капли и цифровых жидкостей Colorobbia.

Большинство струйных принтеров для плитки — однопроходные, что необходимо для работы на полномасштабных производственных линиях, где принтеры расположены на ленточных линиях между формовочными прессами и печью.

Многопроходные планшетные принтеры для керамики тоже существуют. Они имеют некоторые общие черты с планшетными УФ-принтерами, используемыми для печати вывесок, но специально разработаны для работы с керамическими чернилами и тяжелыми плитками. В основном они используются для пробных отпечатков и очень коротких тиражей специализированной или художественной плитки.

Головки и чернила

В частности, компания Xaar разработала головки для OEM-принтеров, которые очень хорошо подходят к характеристикам керамических чернил. В 2012 и 2013 годах продажи компании настолько выиграли от разросшегося китайского рынка печати на плитке, что цена акций компании выросла в четыре раза за год, хотя в 2014 году на фоне спада китайской экономики произошел обвал до уровня, существовавшего до 2012 года.

Печатающая головка 1001 компании Xaar, представленная в 2007 году, была первой, которая успешно использовалась для струйной печати высоковязкими крупнопигментными чернилами для керамики. Ее технология TF (Through Flow) по своей природе устойчива к блокировке частицами или пузырьками, а также обеспечивает постоянную рециркуляцию чернил через заднюю часть головки, что предотвращает оседание частиц.

Оригинальная модель 1001 GS6 предлагала капли объемом 6-42 пиколитра для ровных тонов, но в 2012 году к ней присоединилась версия GS12 с 12-48 пиколитрами для более глубоких цветов. В 2014 году появилась головка 1002, в которой была улучшена точность размещения капель. Снова появились версии GS6 и GS12, а также GS40 для 40-160 пиколитров.

На выставке Tecnargilla 2014 принтеры на базе GS40 представили компании EFI Cretaprint, Intesa-Sacmi, KERAJet, SiTi B&T и TecnoFerrari. Несколько китайских OEM-производителей заявили, что они работают над моделями GS40. К ним относятся Hope Ceramics Machinery, Keda Clean Energy Co, Meijia Ceramics Equipment Co и New King Time.

Впоследствии другие производители разработали струйные принтеры с рециркуляцией, подходящей для керамических чернил. Среди них Toshiba TEC и Seiko.

«Возможность рециркуляции внутри и вокруг головки была решающим фактором для того, чтобы цифровые керамические принтеры заработали и превратились в реальность производства четыре-пять лет назад», — говорит Филипс из компании Xennia. Однако, по его словам, теперь, когда появились альтернативы, Xennia использует целый ряд головок от разных производителей.

Керамические краски сильно отличаются от обычных графических красок. Во-первых, их пигменты меняют цвет, иногда радикально, во время обжига, что делает управление цветом сложной задачей. В них используется более вязкая жидкость, чем в струйных печатных машинах, а частицы пигмента крупнее и более абразивны. Для получения некоторых эффектов можно также печатать растворимыми солями и клеями.

Интересным событием стало появление открытого рынка чернил, благодаря чему пользователи не были привязаны к собственной марке принтера. Эверс из Xaar говорит: «Открытый рынок чернил обеспечил достаточное конкурентное давление, чтобы снизить цену цифровых чернил на рынке керамики, и стал значительным фактором, способствующим внедрению цифровой печати в производство керамической плитки».

Напольная и настенная плитка с эффектом дерева напечатана на принтере KERAjet с использованием головок Xaar 1001.

Возможности перевода

Помимо прямой цифровой печати на плитке, можно также использовать специальные керамические тонеры с модифицированными цифровыми лазерными принтерами для производства полноцветных водных наклеек.

В основном они предназначены для изготовления памятных табличек, мемориальных досок и тому подобного. Принтеры могут быть недорогими модифицированными настольными моделями, поэтому подходят для любителей или небольших производителей, а тонеры — это настоящие керамические пигменты, поэтому их можно обжигать, чтобы они прочно вплавились в глазурь. Это обеспечивает высокую прочность и, в отличие от УФ-печати, безопасно для посудомоечной машины.

Заключение

В течение 20 или более лет полиграфическая промышленность наблюдала за относительно медленным развитием цифровой печати в области вывесок и дисплеев, графики и документации, книг и одежды. Однако почти полное принятие и внедрение цифровой печати для декорирования плитки менее чем за десять лет осталось практически незамеченным за пределами самой отрасли.

Изготовление конструкций из обожженной глины и их декорирование — один из самых древних видов производственной деятельности человека, однако сейчас эта отрасль оказывается одной из самых гибких в освоении новых технологий печати.