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陶瓷喷墨打印技术应用普及向国产化之路前行

来源:南方日报 发布日期:2016-09-23 118

 

如今,消费者走进一家瓷砖商店,会发现陈列在货架上的瓷砖种类五花八门,比起前几年的瓷砖产品,不仅花色更多样,而且图案更逼真。甚至出现了定制化产品,比如一片瓷砖可以印上全家福照片。建陶行业内人尽皆知,这些变化都得益于近些年陶瓷喷墨打印技术的应用和普及。该技术可以通俗地理解为在瓷砖表面打印图案。不为行业外所知的是,这项技术原本受欧洲企业封锁。三水及佛山的多家企业,在突破国外技术封锁的过程中,经历了探索、失败、重启,并扮演了技术国产化攻关的主力军角色,最终使得该技术能够惠及整个建陶行业和每一位消费者。

迟到的印花技术革命

喷墨技术在建陶行业的应用意义重大。业内称陶瓷喷墨打印技术为继丝网印刷、辊筒印刷后的“第三次印花技术革命”。它对于陶瓷行业转型升级的作用,包括了降低成本、提升效率、提升品质等多个方面,最重要的是大大丰富了瓷砖的花色品种,并在一定程度上为瓷砖定制化生产提供可能。

早在2000年左右,陶瓷喷墨打印技术便在欧洲实现工业化应用。但直到2008年以前,欧洲企业始终在该技术上对国内厂商实施技术封锁。

“十几年前欧洲就有陶瓷喷墨机了,以前我们去欧洲看到过这些机器。但他们互相间都说好了,不卖给中国。因此2008年以前中国陶瓷厂不可能买得到喷墨机。”佛山市三水盈捷精密机械有限公司(以下简称“盈捷精密”)总经理彭基昌说。

佛山市明朝科技开发有限公司(以下简称“明朝科技”)股东、副总经理毛雷在2003年即预判了喷墨技术在建陶行业应用的趋势和前景,并带队开始研发陶瓷喷墨打印所需的墨水。但当时喷墨机迟迟未进入国内,墨水研发于2006年中断。

随着2008年金融危机降临,欧洲企业为了拓展中国市场,逐步向中国输出陶瓷喷墨打印技术。2009年,金牌亚洲陶瓷公司率先引进陶瓷喷墨打印机,并于第二年年初推出首款喷墨瓷砖产品,首开佛山陶企应用喷墨打印技术的先河。

但国内陶企在该领域的“好日子”并未就此到来。起初,国外公司处于垄断地位,喷墨机和墨水的售价都非常高。“记得当时有一款进口喷墨机卖200多万元”,“最初进口墨水一吨要卖60、70万元”,彭基昌回忆称,但如今,同款喷墨机已经降到几十万元,而国产墨水每吨仅售五六万元。

而且,当时进口喷墨机与墨水捆绑销售,“比如说用了塞尔喷头,就必须配益达加或福禄的墨水,用国产墨水就不给保修。”明朝科技技术总监谭海林说。

国产喷墨机弯道超车

令人意外的是,陶瓷喷墨打印技术输入国内后短短一两年时间,国产喷墨机就面世了。

随后,国产喷墨机以明显的价格优势迅速打破了进口机的垄断地位,市场占有率逐年攀升,于近两年取得市场主导地位。据彭基昌估算,目前国内建陶行业应用的喷墨机大约3100-3200台,其中90%是国产的。

其中,佛山市三水盈捷精密机械有限公司、佛山市希望陶瓷机械设备有限公司、佛山市美嘉陶瓷设备有限公司三大厂商占了70%左右的市场份额。

虽然盈捷精密在国产喷墨机大发展中获利,可彭基昌本人却对这一过程有反思:“为什么有的建陶装备技术,我们做了20年还是做得不够好,但喷墨机却短短几年就赶上了?”

“究其原因,主要是因为我们的喷墨设备零部件都是进口的多,喷头、伺服电机、皮带、墨水泵甚至一条墨水胶管都是进口的,大家都是用这些进口部件组装”,彭基昌说,他为此感到有点悲哀。

他介绍,喷墨机核心技术包含两大块,一块是喷头,另一块是控制系统。喷头核心技术国内基本没有,还牢牢掌握在美国、英国、日本的几家企业手中。国内的数码控制技术较强,盈捷精密所产喷墨机的控制系统就是同国内公司合作开发的。

“实际上像伺服电机、墨水泵这些部件,还是有国产的,就是喷头目前还做不到。”彭基昌说,然而,一台喷墨机80%的成本都在喷头上。

产学研合作下的陶瓷墨水

国内对于陶瓷墨水的研究要比喷墨设备早得多。自2000年开始,以陕西科技大学、南昌航空工业学院、天津大学为代表的高校科研力量,陆续发表有关陶瓷墨水的论文数十篇。

但佛山陶企对高校的研究成果并不感冒。谭海林表示,“最早的研发是从学校开始的,但是学校的研究着重理论,比较脱离实际,和我们工业化大生产的工艺是大相径庭的。”

他认为,当时高校研究出的方法,一是成本高,二是和建陶生产工艺不相吻合。比如广东的建陶基本在1150到1230摄氏度温度范围烧成,学校里可能不了解这个情况,烧出来可能没有颜色,可能变色。“而我们一直在陶瓷行业做,就比较了解生产实际。”

谭海林是明朝科技2009年重启陶瓷墨水研发时,从研究院聘请来的“外援”。他的到来,为该企业重新指出了研发路径。

此前,明朝科技采用溶胶凝胶法制备墨水,该方法的优点是稳定性强,缺点是制备工艺复杂,生产成本高。谭海林则主张采用分散研磨法,该方法优点是制备工艺简单,成本低,缺点是分散性、稳定性差。“起初我们在技术路线上存在一些争论”。

从现在的角度来看,采取溶胶凝胶法是走了弯路。溶胶凝胶法制备工艺复杂,在做一两种颜色的墨水时有优势,但工业化大生产需要我们把所有颜色都做出来,用分散研磨法是最简单经济的,谭海林说。

分散研磨法需要用到砂磨机,这种设备在科研单位很常见,但在当时的陶瓷行业属于罕见。砂磨机售价昂贵,实验级就要几十万元,工业级则需两三百万元。“传统行业的企业就会考虑这个投入值不值,就这么一台小的实验机就要四五十万。”

不断协商之后,管理层最终认可谭海林的意见。目前,明朝科技已是国产陶瓷墨水的主要供应商之一,其“新型陶瓷墨水”项目还在去年三水区首届创新创业大赛中胜出获奖。

国内厂商血拼价格战

国产喷墨机和陶瓷墨水占领国内市场后,各厂商之间的价格战愈打愈烈。

“从国产喷墨打印机出现至今,同一型号产品降价超过100万很常见。”“国产墨水面世5年时间,价格跌幅达10倍。”彭基昌和谭海林分别表示。

谭海林说,目前喷墨机厂商和墨水厂商在价格上都已降无可降。他们都正在为各自企业寻找新的利润增长点。

彭基昌考虑的是跨领域扩张,比如在纺织服装行业、包装行业的印花,现在还在用丝网等传统印花技术,今后也可以应用喷墨印花。

“我们正在开发新产品,这可能是国内第一个在做的,就是渗花墨水,之前的墨水都是表面文章,渗花墨水可以渗透到砖坯里面去。”谭海林兴奋地谈起新产品,“研发已经成功了,正在陶瓷厂试用,国内其他厂家要跟进也比较难,至少要一两年时间。”

但对于普通陶瓷墨水的市场前景,谭海林表示说不清楚,“国内墨水斗得比较凶。国外的墨水厂商间也是有竞争的,但基本上是良性的,国内则是你死我活的竞争。”

即使价格战凶猛,也不可否认其积极一面。景德镇陶瓷学院教授张柏清等人撰文认为,国内厂家的设备较进口机器有明显的价格优势,大大推动了喷墨设备在国内的普及。

业内统计数据表明,2010年4月,国内陶瓷喷墨打印机保有量约40台,5年后,这一数据达到3100-3200台,年均增幅超过15倍。

中国建筑卫生陶瓷协会副秘书长尹虹表示,“喷墨技术刚出来时价格太高,大家都没想到它能替代传统的辊筒印花,只是做个性化产品”,但当它的成本可以和传统印花竞争的话,普及率自然就上去了。

据谭海林估算,喷墨技术可能占到国内建陶行业印花市场份额的85%以上,只剩下一些特殊的产品要用丝网和辊筒印花。国外这一数据可能达到90%以上。“但国外是发展了十几年时间,国内只用了5年左右。”