我国陶瓷墨水生产企业的现状及与进口墨水品质的对比

    黄惠宁

    摘 要：本文简单阐述了陶瓷墨水的生产工艺流程及性能控制、我国陶瓷墨水生产企业基本状况、主要国产墨水性能的简介，以及国产墨水与进口墨水性能的比较。实践证明，我国陶瓷墨水的生产能力约为1.1～2.2万吨/年，近两年内将达到4万吨/年左右。产需正趋于平衡，国产陶瓷墨水的市场价值（容量）将达到90～180亿人民币，国产墨水的市场比例将从目前的20%～30%，迅速上升到40%以上，因此，国产墨水大有希望！

    关键词：陶瓷墨水；工艺；性能；品质；进口墨水；比较

    1 引言

    我国陶瓷墨水实验研发始于2000年，但真正企业研发从2008年以后，经过几年时间的技术攻关、建厂、中试及大生产检验等步骤，目前，我国大约有7家企业可规模化生产陶瓷墨水，可供瓷砖企业生产使用的墨水品种有6～8种。其生产能力约为1000～2000 t/月。目前，我国陶瓷墨水生产企业大约有16～17家，这些企业大多数集中在广东省，仅佛山市就占了有11家。此外，山东有2～3家企业；江西有1家企业；福建正在筹建；四川产区和辽宁产区暂无生产企业，正在中试计划有5～6家，已在瓷砖企业生产线成功应用的墨水企业有6～7家。

    2 陶瓷墨水生产工艺流程及性能指标

    2.1 陶瓷墨水生产工艺流程

    我国陶瓷墨水技术主要采用“球磨分散法”，其生产工艺流程如图1所示

    （1） 陶瓷色料的选料

    陶瓷色料经加工，细度达到D90=3～6 μm，结晶度较好，陶瓷墨水的发色力取决于所选色料的品质及含量，所以陶瓷色料的品质非常重要。

    （2） 混料

    混料是将陶瓷色料、溶剂、分散剂、添加剂等物料按配方比例混合。

    （3） 过滤

    过滤是生产的重要环节，一般采用多级过滤工艺，最后一级过滤采用过滤精度达到1～2 μm的微孔膜，确保陶瓷墨水内色料颗粒尺寸在可控范围内。

    2.2 陶瓷墨水品质控制

    陶瓷墨水品质的控制标准如图2所示。

    （1） 气流分级处理后的色料粒径分布为D90≤5 μm；

    （2） 色料研磨细度控制：普黄D50≤700 nm、桃红D50≤450 nm、其他品种D50≤300 nm；

    （3） 墨水粘度控制：墨水粘度适合于XAAR喷头的粘度为13 mPa·s（45℃）。适合于Spectrao喷头的粘度为9 mPa·s（45℃）；

    （4） 悬浮稳定性控制：2500 r/min 分离15 min；

    （5） 墨水过滤控制：绝对精度1 μm。

    2.3 陶瓷墨水主要性能指标

    陶瓷墨水的主要性能指标如表1所示。

    我国陶瓷墨水生产企业大多过去是生产陶瓷色料，目前，我国经过自主研发，改进生产符合墨水要求的陶瓷色料，同时不断学习西班牙陶瓷墨水的技术，引进德国的纳米粉碎设备与有机溶剂，使得陶瓷墨水开始走向国产化。国产陶瓷墨水研发的主要路线是：分析国外墨水组成、优化原材料、引进国外先进设备，自主生产，也有少数个别企业与意大利或西班牙企业合作研发生产。值得关注的是中国制釉公司在台湾研发生产陶瓷墨水，在大陆企业中已推广使用，这也是我国最早通过英国XAAR喷头论证的陶瓷墨水。此外，广东道氏也正在与英国XAAR公司合作进行墨水论证工作，国内的墨水企业一般都采用与喷墨设备制造厂合作进行墨水的检验论证工作，其专业性、可靠性与指导性都还有待提升。

    目前，国产墨水企业在技术创新方面较好的企业有道氏、明朝、伯陶（康立泰）等，这些企业在陶瓷墨水组成与制备工艺技术方面申请了相关的发明专利，而且道氏与明朝科技分别还有两项专项授权。因此，在学习仿制的过程中进行创新是一条快速的成长之路。

    3 我国陶瓷墨水生产企业基本状况

    我国陶瓷墨水生产企业的基本情况如表2所示。

    由表2可知，中国大约有5个企业国产陶瓷墨水进入了陶瓷砖企业上线生产。其他企业仍处于中试、研发、改进、生产试验阶段。我国目前自主陶瓷墨水的生产能力约1000～2000 T/月，两年内可能会快速达到3000～4000 T/月的规模。

    由于国内市场比较大，所以目前国内不少陶瓷墨水企业都在扩大生产能力，这些企业主要有迈瑞思，扩大到180～225 T/月、道氏科技，扩大到500 T/月、伯陶，扩大到200 T/月、汇龙，扩大到250 T/月等。加上新企业的投产，进入2014年国产墨水的生产供应能力将进一步上升。

    3.1 我国陶瓷墨水的市场与价格

    在2009～2013年，国内陶瓷砖墨水市场仍然以进口墨水占主导，但这种局面将不断改变，国产墨水的市场在2013年、2014年以及未来会不断上升，从15%增加到20%～30%、30%～40%，以及40%以上。乐观预测，不久国产墨水的占有率会超过进口墨水。2013年国内墨水市场分布情况如图3所示。

    3.2 陶瓷墨水价格变化

    近几年，陶瓷墨水价格变化如表3所示。

    由表3可知，2013年个别品种已低于150元/kg，有些品种价格仍会较高（如：仿金/仿银等）。自2009年起，陶瓷墨水的价格总体呈下降的趋向，随着国产墨水生产企业增多及数量增大，墨水价格将进一步下降。预测到2014年年底，部分墨水品种的价格将下降到100元/kg左右。其墨水价格与时间的变化如图4所示。

    3.3 陶瓷墨水品种

    国产墨水一般可以稳定提供4～6个品种的颜色，其国产墨水所能发色的颜色系列如图5所示。

    目前，这些墨水主要适合于有釉瓷质地砖（1200℃，E<0.5%）、二次烧陶质墙砖（1150～1170℃，E>10%）。而适用于三度烧的陶瓷墨水已经有8个品种。但发色正、发色深的红色和黄色尚未进入生产与应用。

    3.4 陶瓷墨水市场容量估算

    例如：设3000台机投入生产（目前按3000条釉线，每条线配一台喷墨印刷机），每台机年消费墨水分别按10 T、12 T、14 T计算。那么所需要消耗的墨水为：

    3000×10=3.0万吨；

    3000×12=3.6万吨；

    3000×14=5.2万吨；

    假设瓷砖年产量为100亿m2，其中：

    （1） 30%用喷墨生产，30亿m2，6～18克/m2，1.8～5.4万吨/年；

    （2） 40%用喷墨生产，40亿㎡，6～18克/m2，2.4～7.2万吨/年；

    （3） 50%用喷墨生产，50亿m2，6～18克/m2，3.0～9.0万吨/年；

    （4） 60%用喷墨生产，60亿m2，6～18克/m2，3.6～10.8万吨/年。

    因此，中国陶瓷墙地砖生产用陶瓷墨水市场容量预计每年为3～9万吨。如果价格按15～20万元/吨计算，中国陶瓷墨水市值约为90～180亿人民币。

    3.5 影响国产陶瓷墨水应用推广的因素

    影响国产陶瓷墨水应用推广的因素如图6所示。

    由图6可知，目前影响国产墨水市场占有率的主要因素是质量稳定性与消费心理。

    4 主要国产墨水性能的简介

    4.1 佛山迈瑞思（MRIS）墨水

    佛山市迈瑞思科技有限公司2013年2月成立，日生产陶瓷墨水为4～5 T，约120～150 T/月，计划扩大生产能力到180～225 T/月。2012年9月正式在陶瓷生产线上使用，2013年已扩展到50台以上使用。其墨水的性能指标如表4所示。

    4.2 广东道氏科技墨水

    道氏墨水生产能力：200 T/月，11个月×200 T/月=2200 T/年。道氏墨水工厂设计能力为500 T/月。2009-2010年间主力研发，2011年开始投产，2012年已有>100台机开始使用，2013年>200台。其墨水的主要性能指标如表5所示。

    4.3 佛山康立泰—伯陶墨水

    其墨水的主要理化指标如表6所示。

    4.3.1墨水的性能特点

    （1） 墨水理化指标合理，适用于国内所有喷墨打印机和不同的喷头。

    （2） 打印性能优异，不拉线，不堵喷头。

    （3） 颜色正、发色强， 宽泛的烧成色彩范围和广泛的产品适应性：墙砖、地砖、脚线砖。

    （4） 墨水悬浮稳定性好、不易沉淀、寿命长。

    （5） 与主流墨水有良好的兼容性、保证无间歇转换，节省时间，节约成本。

    （6） 环保配方产品无臭味， 进口原料为墨水的稳定提供保证。

    4.3.2墨水的颜色特点

    （1） 棕色

    伯陶墨水的棕色发色深、色调纯正。在微晶砖和全抛砖中，能够应用棕色中的红色元素和棕色元素来使设计更具有层次感，色调丰富，提供普通棕色和深棕色墨水。

    （2） 黄色

    黄色一直是康立泰的强项 伯陶墨水的黄色在地砖生产中高温不失色，墙砖中发色鲜艳明亮，提供普通黄色和深黄色墨水。

    （3） 黑色

    伯陶墨水黑色发色纯正，不偏蓝和红。而市场上的黑色墨水多数偏蓝，很容易使得图案发暗和发绿。

    （4） 蓝色

    伯陶蓝色墨水发色纯正，发色深，提供普通天蓝色和带紫色的深蓝色墨水。

    （5） 桔色

    伯陶桔色墨水黄值高，发色鲜艳。

    4.3.3墨水研制的技术特点

    （1） 建立一套有效的统计过程控制参数SPC（Statistical Process Control Parameters）墨水质量控制体系，主要控制墨水的理化性能，打印性能和发色强度。SPC系统控制是保证墨水质量稳定的关键。

    （2） 良好的稳定性可长达六个月的保质期。

    （3） 获得国内主流喷墨打印设备厂商的测试认证。

    （4） 拥有国内第一家市级墨水技术工程中心—佛山市陶瓷数码喷墨技术研究开发中心，提供强大的技术服务支持。

    4.3.4伯陶墨水的发展经历

    伯陶墨水的发展主要经历了三个阶段， 研发试生产阶段，第一代墨水和环保型第二代墨水。

    （1） 2011年11月-2013年02月，经过一年多的研发完成试验、中试和大机打印，顺利实现墨水的规模化生产和上线测试工作

    （2） 2013年03-2013年09月，从2013年3月正式推出第一代伯陶墨水5个颜色（黄色、棕色、桔色、蓝色和黑色），经过半年多的检验，调整色料生产和优化溶剂配方，开发出第二代环保型墨水。

    （3）2013年10月-至今，推出第二代环保溶剂型墨水，并在原有5色基础上增加3个品种，如：深黄、深棕和深蓝色，满足了不同客户的需求。

    4.4 佛山万兴陶瓷墨水

    2012年，万兴研发的陶瓷墨水成功推上了市场，目前已有10个品种的陶瓷墨水。其墨水的性能指标如表7所示。

    4.5 佛山柏华科技墨水

    柏华科技墨水的主要性能指标如表8所示。

    山东汇龙研发的墨水有两种系列，一种是极性墨水系列；一种是非极性墨水系列。其墨水的性能指标及优势分别如图7、图8所示。

    5 国产墨水与进口墨水的品质比较

    5.1 国产墨水与进口墨水性能指标与颗粒度分布的比较

    本文选择佛山两种国产墨水品牌的产品，分别与进口墨水的品质进行比较。其中，国产墨水A与进口墨水的性能比较如表9所示。不同颜色的国产墨水的颗粒度分布与进口墨水颗粒度分布的比较如图9所示。

    由图9可知，国产墨水的粒度分布更窄，更有利于墨水的发色。

    5.2 国产墨水B与进口墨水的粘度对比

    国产墨水B与进口墨水的粘度性能比较如表10所示。

    由表10可知，各种墨水粘度比较接近，差别不大。国产墨水B各种颜色的粘度比较平均，有利于使用时统一调节喷墨机喷头的工作参数。

    5.3 国产墨水的悬浮稳定性

    陶瓷墨水由于悬浮的色料颗粒比重远大于溶剂，而其颗粒细度又比较粗，没有细化到可以稳定悬浮的胶体量级，墨水在存放过程中其沉淀问题是很难避免的。通过引入适当的添加剂，让墨水具备适量的正触变性，是减缓墨水沉淀的有效途径。墨水的沉降有三种典型情况，一种是快速的整体沉降，墨水静置一段时间后，固液界面下移，即固相占据的体积整体收缩，表面析出固含量很少或不含色料的溶剂，而容器底部不产生沉淀；第二种是缓慢的整体沉降，前述的过程进行得非常缓慢；第三种观察不到固液界面整体下移，而是在容器底部出现局部的固体沉淀。一般具有较强正触变性的墨水为第一种沉淀模式，具有较弱正触变的墨水为第二种沉淀模式，而完全没有触变性的墨水属于后一种沉淀模式。通过适量引入某些添加剂，可以产生弱的正触变性，使墨水的沉降避免第二种沉降模式，减缓使用中的沉淀堵管或喷头长期不用时的堵喷孔现象。

    国产墨水B通过优化配方组成，引入进口的添加剂，使国产墨水B具有弱的正触变性，最大限度降低色料颗粒的沉降速度，即使长时间存放产生少量的沉淀，经过简单的摇动也能实现良好的再分散。

    5.4 国产墨水的发色力

    国产墨水B在研磨过程中采取了多级研磨方式，在不同的细度范围采取不同的研磨措施，最后得到的陶瓷墨水中颗粒过细而发色不好的色料颗粒含量很少。绝大多数色料颗粒的细度均处于发色良好的粒径范围，使墨水总体发色能力较强，其中，黄色、桔色等颜色的墨水发色优于进口产品，其他颜色墨水的发色和进口产品相当。

    6 小结

    经过五年左右时间的发展，我国陶瓷墨水产业由发展初期步入了成长期，国产墨水的品质与稳定性显著提高，使用量也在明显增长。国产墨水品质与进口墨水相当，部分指标优于进口。目前，我国大约有16家以上的陶瓷墨水的研发上产企业，大约有7家企业的墨水在陶瓷砖企业中生产使用。我国陶瓷墨水的生产能力约为1.1～2.2万吨/年，近两年内将达到4万吨/年左右。产需正趋于平衡，国产陶瓷墨水的市场价值（容量）将达到90～180亿人民币，国产墨水的市场比例将从目前的20%～30%，迅速上升到40%以上，因此，国产墨水大有希望！

    由图9可知，国产墨水的粒度分布更窄，更有利于墨水的发色。

    5.2 国产墨水B与进口墨水的粘度对比

    国产墨水B与进口墨水的粘度性能比较如表10所示。

    由表10可知，各种墨水粘度比较接近，差别不大。国产墨水B各种颜色的粘度比较平均，有利于使用时统一调节喷墨机喷头的工作参数。

    5.3 国产墨水的悬浮稳定性

    陶瓷墨水由于悬浮的色料颗粒比重远大于溶剂，而其颗粒细度又比较粗，没有细化到可以稳定悬浮的胶体量级，墨水在存放过程中其沉淀问题是很难避免的。通过引入适当的添加剂，让墨水具备适量的正触变性，是减缓墨水沉淀的有效途径。墨水的沉降有三种典型情况，一种是快速的整体沉降，墨水静置一段时间后，固液界面下移，即固相占据的体积整体收缩，表面析出固含量很少或不含色料的溶剂，而容器底部不产生沉淀；第二种是缓慢的整体沉降，前述的过程进行得非常缓慢；第三种观察不到固液界面整体下移，而是在容器底部出现局部的固体沉淀。一般具有较强正触变性的墨水为第一种沉淀模式，具有较弱正触变的墨水为第二种沉淀模式，而完全没有触变性的墨水属于后一种沉淀模式。通过适量引入某些添加剂，可以产生弱的正触变性，使墨水的沉降避免第二种沉降模式，减缓使用中的沉淀堵管或喷头长期不用时的堵喷孔现象。

    国产墨水B通过优化配方组成，引入进口的添加剂，使国产墨水B具有弱的正触变性，最大限度降低色料颗粒的沉降速度，即使长时间存放产生少量的沉淀，经过简单的摇动也能实现良好的再分散。

    5.4 国产墨水的发色力

    国产墨水B在研磨过程中采取了多级研磨方式，在不同的细度范围采取不同的研磨措施，最后得到的陶瓷墨水中颗粒过细而发色不好的色料颗粒含量很少。绝大多数色料颗粒的细度均处于发色良好的粒径范围，使墨水总体发色能力较强，其中，黄色、桔色等颜色的墨水发色优于进口产品，其他颜色墨水的发色和进口产品相当。

    6 小结

    经过五年左右时间的发展，我国陶瓷墨水产业由发展初期步入了成长期，国产墨水的品质与稳定性显著提高，使用量也在明显增长。国产墨水品质与进口墨水相当，部分指标优于进口。目前，我国大约有16家以上的陶瓷墨水的研发上产企业，大约有7家企业的墨水在陶瓷砖企业中生产使用。我国陶瓷墨水的生产能力约为1.1～2.2万吨/年，近两年内将达到4万吨/年左右。产需正趋于平衡，国产陶瓷墨水的市场价值（容量）将达到90～180亿人民币，国产墨水的市场比例将从目前的20%～30%，迅速上升到40%以上，因此，国产墨水大有希望！

    由图9可知，国产墨水的粒度分布更窄，更有利于墨水的发色。

    5.2 国产墨水B与进口墨水的粘度对比

    国产墨水B与进口墨水的粘度性能比较如表10所示。

    由表10可知，各种墨水粘度比较接近，差别不大。国产墨水B各种颜色的粘度比较平均，有利于使用时统一调节喷墨机喷头的工作参数。

    5.3 国产墨水的悬浮稳定性

    陶瓷墨水由于悬浮的色料颗粒比重远大于溶剂，而其颗粒细度又比较粗，没有细化到可以稳定悬浮的胶体量级，墨水在存放过程中其沉淀问题是很难避免的。通过引入适当的添加剂，让墨水具备适量的正触变性，是减缓墨水沉淀的有效途径。墨水的沉降有三种典型情况，一种是快速的整体沉降，墨水静置一段时间后，固液界面下移，即固相占据的体积整体收缩，表面析出固含量很少或不含色料的溶剂，而容器底部不产生沉淀；第二种是缓慢的整体沉降，前述的过程进行得非常缓慢；第三种观察不到固液界面整体下移，而是在容器底部出现局部的固体沉淀。一般具有较强正触变性的墨水为第一种沉淀模式，具有较弱正触变的墨水为第二种沉淀模式，而完全没有触变性的墨水属于后一种沉淀模式。通过适量引入某些添加剂，可以产生弱的正触变性，使墨水的沉降避免第二种沉降模式，减缓使用中的沉淀堵管或喷头长期不用时的堵喷孔现象。

    国产墨水B通过优化配方组成，引入进口的添加剂，使国产墨水B具有弱的正触变性，最大限度降低色料颗粒的沉降速度，即使长时间存放产生少量的沉淀，经过简单的摇动也能实现良好的再分散。

    5.4 国产墨水的发色力

    国产墨水B在研磨过程中采取了多级研磨方式，在不同的细度范围采取不同的研磨措施，最后得到的陶瓷墨水中颗粒过细而发色不好的色料颗粒含量很少。绝大多数色料颗粒的细度均处于发色良好的粒径范围，使墨水总体发色能力较强，其中，黄色、桔色等颜色的墨水发色优于进口产品，其他颜色墨水的发色和进口产品相当。

    6 小结

    经过五年左右时间的发展，我国陶瓷墨水产业由发展初期步入了成长期，国产墨水的品质与稳定性显著提高，使用量也在明显增长。国产墨水品质与进口墨水相当，部分指标优于进口。目前，我国大约有16家以上的陶瓷墨水的研发上产企业，大约有7家企业的墨水在陶瓷砖企业中生产使用。我国陶瓷墨水的生产能力约为1.1～2.2万吨/年，近两年内将达到4万吨/年左右。产需正趋于平衡，国产陶瓷墨水的市场价值（容量）将达到90～180亿人民币，国产墨水的市场比例将从目前的20%～30%，迅速上升到40%以上，因此，国产墨水大有希望！