两种喷墨渗花生产工艺的对比分析
金国庭
摘 要：本文通过研究喷墨渗花砖的两种常见生产工艺的优缺点，探讨适合渗花墨水产品的工艺技术控制方案。为稳定生产喷墨渗花产品提供了一些技术建议，也为不同厂家应用喷墨渗花工艺开发新产品提供一些参考。
关健词：喷墨渗花工艺；干法；湿法
1 引言
喷墨渗花砖是以传统坯体为主，在产品纹理的成形上采取渗透墨水下渗并与坯体表面材料反应发色所生产的一种新型抛光砖。它与传统渗花砖概念类似，喷墨渗透砖在进行喷墨工艺后，渗透墨水渗透下陷进入砖体，通过助渗剂将渗透墨水做到定向渗透，烧成之后再进行抛光工艺，使得产品的图案丰富、清晰和更加立体；同时产品具有高硬度、高耐磨性。本文对现有建材行业内常见的两种喷墨渗花生产工艺进行对比分析，为稳定生产喷墨渗花产品提供了一些技术建议，也为不同厂家应用喷墨渗花工艺开发新产品提供一些参考。
2 两种常见喷墨渗花工艺的现状
2013年Metco公司开始推广渗花墨水及技术，先后与东鹏、诺贝尔、蒙娜丽莎、宏宇、新明珠等企业合作，成功推出了渗花墨水瓷砖产品[1]。
2.1 干法和湿法工艺定义
所谓干法和湿法喷墨渗花工艺，也有人叫布料和淋浆喷墨渗花工艺，它们是对建材行业近年兴起的喷墨渗花新技术在瓷砖领域应用的两种最常见工艺路线的一种较通用的说法。其中干法喷墨渗花（以下简称干法）工艺是指采用两次布料方式形成内含具有诱导发色元素（如纳米硅、二氧化钛等）的面料层，并在面料层上喷墨打印具有渗透能力的有机离子型色料墨水，通过窑炉高温烧成下反应生成新的着色化合物（如硅铁红）而进行表面装饰的一种方法。干法工艺是由东鹏陶瓷公司在行业内首先提出（目前已获得8项专利授权），其一代及二代原石系列产品是应用干法工艺的典型代表。
湿法喷墨渗花（以下简称湿法）工艺是指采用湿法淋浆方式形成内含具有诱导发色元素（如纳米硅、二氧化钛等）的面浆层，并在面浆层上喷墨打印具有渗透能力的有机离子型色料墨水，通过窑炉高温烧成下反应生成新的着色化合物（如硅铁红）而进行表面装饰的一种方法。应用该工艺的典型代表是诺贝尔的瓷抛砖和东鹏原石2.0+系列等。
2.2 干法和湿法工艺流程介绍
2.2.1干法工艺流程
见图1所示。
图1为干法工艺流程图，根据扫坯工序可以放在压机与干燥之间，也可以放在（二次）干燥与喷墨之间，各企业可以根据现场位置及砖坯强度等情况进行选择，建议优先考虑安装在压机与干燥之间。
2.2.2湿法工艺流程
见图2所示。
图2为湿法工艺流程图，喷（淋）化妆土浆工序可以根据砖坯白度及产品白度要求来考虑是否需要增加，为了解决“白线”问题建议考虑取消。
3 干法和湿法工艺生产对比与分析
3.1 配方结构考虑点对比
干法工艺在发色面料配方上需要重点平衡好粉料的结合强度与发色性能，在确保配方强度的基础上保证墨水的稳定发色，尤其是红色墨水的发色。而湿法工艺在发色面浆配方上则要重点考虑浆料性能和浆料水份的关系，尽可能做到浆料性能满足淋浆要求之下，浆料水份控制越小越好。
3.2 布料要求对比
由于发色面料层配方成本较高，所以如何达成既薄又均匀的表面层是干法工艺对压机布料环节的核心要求。目前行业水平普遍将面料层厚度控制在0.8 ～ 2.0mm之间，厚度越薄工艺控制要求越高而成本越低。而湿法工艺则对布料则没有此项要求，因为湿法工艺发色层是通过淋浆或喷釉的形式施布上去的。
3.3 二次干燥
由于湿法工艺形成的发色面浆层含水较大，而喷墨渗花墨水属于有机酸离子型态，对水不互溶，难于渗透到发色层内部。所以需要将淋浆后的砖坯进行二次干燥，彻底排除面浆层水份至0.4 ～ 0.8%。水份排除越彻底，渗透效果越稳定。而干法工艺没有淋浆工序也就没有此项要求。
3.4 喷墨前的粉尘控制
由于砖坯表面的粉尘会在喷墨机喷射工作下产生飞扬并吸附到喷头表面，造成喷孔堵塞。所以保持砖坯表面清洁无尘至关重要，尤其是针对干法工艺，因为其在扫坯后就要直接喷墨打印，砖面粉尘更加容易飞扬造成喷头堵塞。
3.5 两种工艺产品的表现力对比及原因分析
在同等渗透深度（0.4 ～ 0.6mm）的条件下，图3中a图干法工艺产品纹理清晰度要好于b图湿法工艺产品，这是由于干法面料层经过压机压制后表面致密度高，并且粉料水份低，干燥后所形成的毛细孔也少，因而墨水在渗透过程中往横向渗透的速度就要慢一些引起的。
3.6两种工艺产品性能对比分析
见表2所示。
4 两种工艺的优缺点对比分析
4.1 干法工艺的优势分析
干法工艺由于其纹理清晰度相对要高，并且可以结合布料技术和不同的模具设计达成各种不同的立体纹理和表面凹凸效果，因而其综合的产品表现力和未来产品的可拓性更高一筹。由于其工艺流程基本与抛光砖一致，没有釉线的二次干燥，所以更适合于原来生产抛光砖的生产线进行技改，这样一次性技改的设备费用就相对较低。
4.2 湿法工艺的优势分析
湿法工艺由于面浆不用考虑结合强度，其配方中用泥量少因而白度相对较高，比较适合开发一些高白度的卡拉拉等石材纹理。同时由于湿法面层较薄且墨水用量相对较少（见表3），因而其生产中实际耗用成本相对较低。由于其工艺流程与抛釉砖特别是厚抛釉基本一致，比较适合于原来生产抛釉砖的生产线进行技改。
5 两种工艺的发展趋势预测
从以上的分析可以看出两种工艺各自有不同的优缺点，目前从各公司推出该类产品的实际情况来看，干法和湿法工艺也基本呈现平分秋色的现象。甚至也有一些企业同时采用两種工艺进行生产销售的情况，如东鹏陶瓷。未来预计这种情况还会继续存在，并且将来也可能会出现在同一生产线上同时具备两种工艺进行生产的条件，企业完全可以按照产品设计及成本考量等因素对两种工艺进行选择和切换。
6 总结
喷墨渗花工艺的成功推出并抢占部分抛光砖和全抛釉市场，将是具有革命性的技术研发新方向。目前常见的两种干法和湿法喷墨渗花工艺产品的各项物理性能基本与传统抛光砖一致，但也存在各自的优势。其中干法纹理相对更清新、面相更丰富、但生产成本相对较高，比较适合于原来生产抛光砖的企业进行选择；而湿法生产成本相对较低，但纹理清晰度稍差，面相较单一，比较适合于原来生产全抛釉或者厚抛釉的企业进行选择。当然企业也可以同时兼顾两种工艺，并根据实际产品的特性、设计、成本等因素随时对两种工艺进行选择和切换。预测未来这两种工艺还将继续保留下来，为传统陶瓷企业转型升级提供一些新的工艺思路和方法参考。
参考文献
[1] 张翼，石教艺.陶瓷渗花墨水的性能及研究状况[J].佛山陶瓷，2016，8：1-3.
