陶瓷噴印墨水的色域

讓我們?cè)倩氐酱纱u裝飾印花問(wèn)題。賽爾一直在探索如何進(jìn)一步改善數(shù)字印花技術(shù)，這里的一個(gè)挑戰(zhàn)，就是在采用數(shù)字噴墨技術(shù)的同時(shí)，需要開(kāi)發(fā)新型數(shù)字印墨。以前網(wǎng)印工藝所使用的，是色料顆粒較大的粘糊狀彩色印墨，瓷磚在燒制前每平米覆蓋的絲網(wǎng)印墨量高達(dá)50或100克(分別為滾筒或平版網(wǎng)印)。按需噴墨噴印頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸是僅以數(shù)十微米計(jì)的，這意味著數(shù)字噴印的色料必須以液體方式提供，色料顆粒大小尺寸也必須精確控制，以避免這些顆粒堵塞噴印頭內(nèi)部的印墨通道和噴嘴。噴印的色料量及顆粒大小，也因此會(huì)對(duì)最終能夠獲得的色彩范圍產(chǎn)生影響。

通過(guò)印刷獲得的色彩范圍通常用“分析圖譜”來(lái)表示。在色域分析圖譜中，維度L表示一種色彩的亮度，維度a和b表示色彩成分。這些維度按國(guó)際彩飾委員會(huì)(簡(jiǎn)稱CIE)標(biāo)準(zhǔn)，由色彩坐標(biāo)來(lái)計(jì)算表示，被認(rèn)為與人類對(duì)色彩和光亮的感知最為相似。完全色域如“圖3”所示。
如果我們對(duì)色域僅以“二維”來(lái)表示，也就是說(shuō)不用“L”這個(gè)維度，我們就可以表示計(jì)算機(jī)屏幕所顯示的標(biāo)準(zhǔn)色集(RGB即三原色值)，以及由CMYK即四分色表示的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字噴印色集，這應(yīng)用于桌面打印、標(biāo)簽以及其他領(lǐng)域。

圖4中的3個(gè)不同陰影區(qū)域表明，即使不應(yīng)用RGB或CMYK色集，也可以復(fù)制人眼可見(jiàn)的全部色彩。只有當(dāng)你試圖應(yīng)用這二種不同方式來(lái)顯示同一幅圖像或照片時(shí)，才產(chǎn)生了這里所說(shuō)的問(wèn)題。顯然，如果你要求2幅圖像看上去完全一致，你就必須限定計(jì)算機(jī)屏幕顯示的色彩范圍，與印刷機(jī)色彩范圍相匹配。

那么，陶瓷色彩又是怎樣的情況?陶瓷印墨不能使用其他數(shù)字噴印領(lǐng)域應(yīng)用的同樣色料，因?yàn)榇纱u要經(jīng)受高達(dá)1200 °C的燒制過(guò)程，以將釉料中的融塊熔化到瓷磚上。所以，瓷磚裝飾數(shù)字噴印中使用的色料，必須能夠承受住這樣的高溫。而這一過(guò)程中唯一不會(huì)被破壞的，只能是無(wú)機(jī)色料，比如金屬氧化物。

陶瓷市場(chǎng)使用的色集，與桌面打印，以及標(biāo)簽或?qū)挿鶉娎L等使用的不同。由于所使用的無(wú)機(jī)色料類型的限制，它一般由褐、米黃、藍(lán)、黑、黃和粉紅色組成。而且它還有進(jìn)一步的制約，即不能使用由有毒重金屬制成的色料。盡管有技術(shù)可以通過(guò)封裝來(lái)減少它們的實(shí)際毒性，但許多國(guó)家及公司都堅(jiān)持要求使用不含有這些成份的色料 。所有這些限制所帶來(lái)的一個(gè)后果，就是陶瓷印墨的色域(或一個(gè)色彩空間的顏色范圍)有所“折中”。目前尚無(wú)陶瓷印墨的標(biāo)準(zhǔn)圖譜，而只有陶瓷色料各個(gè)供應(yīng)商會(huì)提供它們各自的色彩圖譜。但一般說(shuō)來(lái)，傳統(tǒng)絲網(wǎng)印墨中應(yīng)用的陶瓷色料，缺少的主要是黃色和紅色(綠色在瓷磚應(yīng)用上不那么普遍，只有印度除外)，大致色彩比例如“圖5”所示。

對(duì)于大多數(shù)瓷磚生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，這是可以接受的。我們都希望表現(xiàn)出自然材質(zhì)，而它們的色域在總體上也是有限的——石材一般是帶有些變化的灰色，木材則一般是褐色或米黃色。
傳統(tǒng)滾筒或平版絲網(wǎng)印刷的印墨(糊狀顏料)，包含高濃度的由無(wú)機(jī)色料和融塊構(gòu)成的固體，并懸浮在礦物油或乙二醇中。這些印墨的顆粒尺寸，其累計(jì)粒度分布值 D90所對(duì)應(yīng)的粒徑約為10到15?m。累計(jì)粒度分布值 D90在許多工業(yè)行業(yè)中，是用來(lái)表示色料以及印墨的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，它代表色料或印墨中90%的顆粒，直徑小于某個(gè)數(shù)值。D90作為累計(jì)顆粒水平值，能夠被現(xiàn)有儀器來(lái)精確測(cè)量。研制這類儀器的專家們，不建議使用D99或D100作為累計(jì)粒度分布測(cè)量值。他們認(rèn)為，測(cè)量中任何微小的干擾，如氣泡或熱波動(dòng)，都會(huì)顯著影響測(cè)量數(shù)值。此外，用來(lái)計(jì)算這些數(shù)值的統(tǒng)計(jì)方法也缺少“魯棒性(不受干擾性)”，因?yàn)樵谶@種極端水平上，顆粒的實(shí)際數(shù)量按照定義來(lái)說(shuō)也不大。

那么，如何將這些傳統(tǒng)印墨，與已經(jīng)開(kāi)發(fā)的陶瓷瓷磚數(shù)字噴印印墨進(jìn)行比較?其實(shí)在總體上，液體載體是相同的，傳統(tǒng)及數(shù)字陶瓷噴墨印花的印墨，都是礦物油或乙二醇。液體載體的這一選擇，可使陶瓷印墨的表面張力和黏稠度能夠得到精心的控制，而這對(duì)于確?？煽康挠∷⒒蛴∧珖娪?，不管是傳統(tǒng)印墨還是數(shù)字印墨，都是很重要的。傳統(tǒng)印墨與數(shù)字印墨的顯著區(qū)別，在于印墨中所允許的顆粒大小和濃度。我們上面已經(jīng)提到傳統(tǒng)印墨是糊狀的，液體載體在重量上一般約占10到15%，色料占20到40%，其他則大部分是融塊，以及更小量的其他材料以用來(lái)調(diào)節(jié)表面張力和抑制結(jié)塊，等等。數(shù)字印墨是液體，也帶有20%以上的高色料添加量，所占重量也更大，但不帶有高融塊添加量。

數(shù)字印墨中的顆粒大小，取決于噴印頭的內(nèi)部尺寸。賽爾及其他制造商生產(chǎn)的按需噴墨噴印頭，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的尺寸只有數(shù)十微米，噴射墨滴最小只有6 pL。1個(gè)6 pL大小的陶瓷墨滴，直徑約為25?m 。由此顯而易見(jiàn)，傳統(tǒng)網(wǎng)印印墨中累計(jì)粒度分布值 D90所對(duì)應(yīng)的粒徑10到15?m的色料顆粒，是不能用于數(shù)字噴印印墨之中的，因?yàn)樗鼈儠?huì)堵塞噴印頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和噴嘴。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字印墨中所含的顆粒大小，累計(jì)粒度分布值 D90所對(duì)應(yīng)的粒徑小于1?m 。這一限制的部分原因，還在于數(shù)字陶瓷印墨易于沉淀，而它所含有的高添加量的顆粒須處于懸浮之中。事實(shí)上，賽爾Xaar 1001(以及目前的Xaar 1002)噴印頭如此成功的一個(gè)原因，正是在于賽爾的“真正內(nèi)循環(huán)持續(xù)噴墨專利技術(shù)(TF Technology™這一專利技術(shù)確保了印墨在噴印頭的狹小空間中，總是處于持續(xù)流動(dòng)的狀態(tài)。這里沒(méi)有印墨可以停留并開(kāi)始沉淀的“死點(diǎn)”，任何因結(jié)塊形成的無(wú)用顆粒，都會(huì)被從噴嘴處沖走，并被印墨系統(tǒng)中的過(guò)濾裝置移除。傳統(tǒng)的噴印頭不帶有通過(guò)噴嘴后端的這種印墨再循環(huán)，因而印墨會(huì)在噴射腔中停留并開(kāi)始沉淀，而噴射腔的唯一出口就是噴嘴。

顆粒尺寸的減小，影響了應(yīng)用數(shù)字印墨能夠獲得的色域。在有些情況下，如果色料被研磨成如此之小的尺寸，就會(huì)失去其大部分的反光特性。此外，它們還會(huì)在窯爐中被熔化過(guò)程破壞。所有這些都是對(duì)印墨生產(chǎn)商的挑戰(zhàn)，要求生產(chǎn)商們?nèi)ふ揖哂辛己蒙实臒o(wú)毒色料。而最后的結(jié)果，就是大為降低了數(shù)字印墨的色域，正如“圖6”所示。

“圖6”顯示出了與傳統(tǒng)印墨相比較，數(shù)字陶瓷印花所面臨的主要色彩挑戰(zhàn)。我們可再次發(fā)現(xiàn)，受影響最大的仍是黃色與紅色。應(yīng)用金屬鎘可獲得更好的紅色，但我們?cè)谏厦嬉呀?jīng)提到，這是受到限制的。帶有小量的金，也會(huì)改善紅色，但這又太昂貴了。