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当传统色料遇到陶瓷墨水,行业升级转型进行时(续二)

2014-02-11姚远

陶瓷 2014年7期
关键词:色料釉料喷墨

陶瓷色釉料,作为陶瓷生产过程中不可或缺的原辅材料,起到保护强化坯体、装饰美化瓷砖的作用。无论是建筑陶瓷、卫生陶瓷,还是日用陶瓷等行业都离不开色釉料,在国内产能高居不下的大背景下,色釉料用量非常巨大。但随着陶瓷喷墨印花工艺在国内逐渐推广,喷墨印花设备国产化技术的不断成熟与完善,在引领各产区陶瓷企业争先引进喷墨印花设备风潮的同时,也带动了陶瓷墨水的需求量不断地增加,已有开始逐渐替代色釉料的趋势,对传统的色料行业产生巨大冲击。

近年来受国内外经济大环境的影响,加之色釉料行业的无序、低价竞争严重,以及陶瓷墨水行业的冲击,导致传统色釉料行业发展前景堪忧,产业亟需提升和转型。

(续上期)

3.7 原材料紧缺,价格上涨

陶瓷色釉料所使用的原料绝大部分都是化工原料,包括Cr、Fe、Zn、V、Zr、Pr、Sn、Sb、Ti、Co、Ni、Mn、Al等金属的氧化物,其中Cr、Zn、V、Sn、Ti、Co、Ni都是我们国家紧缺的矿产。生产这些化工原料,要以消耗大量能源及矿产资源,甚至是破坏人类赖以生存的生态环境为代价。据业内人士介绍,随着有色金属国际期货市场价格连续攀升,尤其是黄金、铜、锌、铝、铅等,加剧了色釉料原料的紧缺。以釉面砖生产中用量最大的熔块——锆白熔块为例,虽然锆白熔块是目前市场需求量最大、最好卖的品种之一,但很多生产企业因无利可图纷纷限产或转产,致使锆白熔块出现了供不应求的局面,价格也随之上涨,而生产锆白熔块的主要原料氧化锌也在不断涨价,氧化锌在锆白熔块生产成本中所占的比例在30%以上,其价格从每吨1万多元上涨到每吨约2万元,几乎翻了一番。在原材料涨价的影响下,陶瓷色釉料也面临重重压力。

3.8 传统色釉料利润再降低

2014年以来陶瓷釉料行业竞争愈加激烈,继以前利润下降后,传统色釉料企业再面临利润降低的困境。在原材料供应商和陶瓷厂家的双重压力之下,陶瓷釉料行业在价格变动方面显得非常被动。前两年陶瓷企业对釉料的价格上涨还能接受,但2014年情况恰好相反,陶瓷企业对釉料的价格变得敏感,对以往的正常价格都难以接受。经过多年的发展,我国的陶瓷色釉料行业已经进入稳定发展的成熟期。国内色釉料产业充分利用资源优势和成本优势,传统色釉料生产工艺成熟、性能稳定。然而,国内传统色釉料生产的中低档产品占比很大,且竞争激烈,大打价格战。随着近年陶瓷行业扩张加速,产业原料供应链上的资金周转度降低。陶瓷企业拖欠化工色釉料企业的货款时常发生,但目前这种情况越演越烈,以往拖3~4个月,现在拖超过半年。这对传统制釉企业来说无疑增加了运营难度。据透露,目前对供应传统釉料的制釉企业来说,能达到8%以上的净利润率已是相当不错。

3.9 高档品牌市场缺失

品牌是一个企业最具价值与核心竞争力的元素,我国色釉料企业将不得不正视来自世界范围内外国品牌的挑战。只有打造好强势品牌,才能在国内市场,甚至国际市场中游刃有余。当前中国色釉料企业民族品牌的打造已经刻不容缓。

欧洲在坯料与釉料制备方面要领先其它国家20~30年。欧洲建筑卫生陶瓷业非常注重采用先进的色釉料技术,拥有一大批著名的专业性很强的陶瓷色釉料公司。诸如人们所悉知的英国魏基伍德公司与道顿公司,德国的迪高沙与凯勒公司,意大利的海马与西斯特勒公司,西班牙亚卡迪和欧莱等专业化公司等。这些顶级色釉料公司主张卖色釉料就是卖技术,更是卖服务,把对企业的上门服务当成头等大事,同时陶瓷企业自身也有意识与色釉料企业紧密配合,各取所需、共同发展。我国大多色釉料企业一直以“制造工厂”的姿态存在,主张以价格取胜,而忽视了技术合作和设计服务,这不仅降低了我国色釉料产品的档次,也让我国的色釉料企业被国外同行轻视。虽然占据了世界产量的头把交椅,出口数量庞大,但是在这一系列可观数字的背后,是我国自身色釉料品牌的缺失。高端的色釉料市场都被意大利、西班牙、英国等欧美国家占据,而这一市场是利润最为丰厚、技术实力最为雄厚的市场,没有进入这一市场,就等于在国际色釉料行业没有发言权。著名色釉料专家、武汉理工大学教授俞康泰认为,国内色釉料产业需要进一步开发高技术含量、高附加值的色釉料产品,并积极向下游陶瓷产业提供开发新产品服务、做到优质优价拓展国内外市场,实现能源资源利用最大化的目标,树立国内色釉料企业的品牌形象。除了自身的产品质量要过硬之外,在品牌形象、销售模式、企业管理、对外宣传等方面都需要进一步提升。

3.10 产品质量还需加强

陶瓷化工原料可分为天然原料和化工合成原料,还可分为坯用原料和釉用原料,其中前者98%以上为天然原料,由不同的矿物质提供,后者包括化妆土、面釉、色料及各类添加剂。在传统陶瓷色釉料领域,我国在产品品种、结构和组成与国际是接轨的,但在某些产品的高温稳定性和呈色均匀性方面还有待进一步改进。

在新型陶瓷色釉料的研究和开发中,我国一些企业不断推出新品种应用于仿古砖、陶瓷锦砖领域,其中不乏一些新型陶瓷装饰材料如仿金属色料、相干色料、仿金属釉、虹彩釉、反应釉、各种熔块、干粒、液体色料、渗花釉等。在装饰手法上,吸收了很多日用陶瓷和艺术陶瓷的装饰手法以及印刷行业的技法如手彩、釉中彩、釉下彩,丝网印花、辊筒印花、喷墨印刷等,整体水平与国外的差距正在逐渐缩小。

利用天然岩石、尾矿、工业废渣和生活;垃圾生产色釉料方面,部分企业已应用玄武岩、碎石粉、火山灰来生产陶瓷色釉料;用钢铁厂的工业废渣生产黑色和棕色色料和色釉;用林业开采和木材加工的废渣——树皮灰来生产成釉;利用啤酒厂的废渣麦芽灰来生产乳浊釉;利用废玻璃作为长石的代用原料生产中高温釉,这些成了变废为宝的课题;经适当配比后,无用的家庭生活垃圾焚烧灰也可用于釉中,特别是用来生产成釉如天目釉等。

据有关数据显示:佛山陶瓷行业有效专利数量,建筑陶瓷方面共有1017项,卫浴陶瓷专利1075项,陶瓷装饰方面专利305项,色釉料以及辅助料专利1 112项,陶瓷设备与配件专利508项,陶瓷窑炉及配套设施专利3939项。建筑与卫浴陶瓷两项产品各自有1000余项专利,以专利有效期10年计,平均每年申请的专利仅100项左右。对于庞大的佛山陶瓷产业群而言,这个数字少得可怜。目前行业内普遍缺乏专利申报的意识和自主创新意识,包括陶瓷色釉料企业也是如此。由此可见,一方面,色釉料企业在传统工艺上已经达到一定水平,只是需要在产品稳定性上有所加强。另外一方面,虽然国内众多企业依然以生产中低档色釉料产品为主,但是行业并没有放弃对先进技术的追求,没有放弃新品种开发,部分企业在新产品开发已经取得可喜突破,并且企业注意到污染环保问题,积极开发新的替代材料。不过,与国外先进水平相比,这种突破依然有限,陶瓷色釉料企业提升产品档次和增强创新能力依然任重而道远。

4 陶瓷喷墨打印技术

相对于传统印花工艺,喷墨印花技术拥有着诸多不可比拟的操作便利。相比较色釉料由于存在对版等人工操作的流程,在精准度的把握上存在一定误差,应用喷墨印花技术后,全部转化为机械化控制,人为干扰的因素可以基本消除,对配色更为精准。陶瓷喷墨打印技术还有印刷成本更低、工作现场环境卫生、转换生产方便、色釉料浪费少等传统印花工艺难以比拟的优势。

陶瓷喷墨打印指的是将着色剂制成多色墨水,通过喷墨打印的方式将其直接打印到陶瓷表面上,烧成后呈色的装饰方法。喷墨打印技术与现有的陶瓷装饰手段相比,具有突破性的优势:精度可达到360 dpi、直接打印出设计图案的效果实现个性化解决方案、悬空打印降低坯体破损率、凹凸面打印出逼真的仿油画、仿树皮、仿木纹、高档石材效果,具有良好的应用前景。

4.1 陶瓷喷墨打印用墨水的研究现状

国外陶瓷墨水的研究起始较早,2000年世界第一台工业使用的陶瓷装饰喷墨打印机问世,打印机是由美国FERRO公司开发的Kerajet系统,墨水也是由FERRO公司与赛尔公司联合研制的陶瓷墨水。2000年1月7日,FERRO公司向美国专利商标局提交了一份名为《用于陶瓷釉面砖(瓦)和表面的彩色喷墨印刷的独特的油墨和油墨组合》的专利,该专利阐述了陶瓷墨水的制作方法技术,为陶瓷喷墨打印技术奠定了良好的基础。2006年以后,陶瓷墨水在西班牙得到了很好的发展,到目前为止,除了西班牙FERRO公司外,西班牙的ESMALGLASS.ITACA,CHIMIGRAF,COLORBBIA,TORRECID4家公司也是陶瓷装饰墨水的主要制造商。

国内陶瓷墨水的研究始于2000年,近年来形成了天津大学研究团队、南昌航空工业大学研究团队、大连理工大学研究团队、陕西科技大学研究团队和华南理工大学研究团队,发表了研究论文32篇,尤其是天津大学研究团队发表论文11篇,形成了杨正方、郭瑞松等一批专家。企业研究方面出现了广东佛陶集团股份有限公司、道氏制釉、华山制釉、科信达奥斯博、博奥科技、鹰牌陶瓷等公司,也形成了3个发明专利的成绩,尤其是道氏制釉已经获得专利2个。

目前陶瓷墨水的商品化制备技术主要是分散法,包括着色金属配合物型分散和无机陶瓷色料型分散。意大利的Colorobbia公司生产了名为ParNaSos的四色陶瓷墨水(青色、黄色、品红色、黑色),并宣称此种墨水是通过直接制备液态悬浮物而得到,而不需要经过传统的粉体分散过程,不存在凝聚的现象。这种陶瓷墨水的粒度分布在50~80nm,表面没有大的棱角,具有优良的稳定性和流变性,不会磨损和堵塞喷头。陶瓷墨水所采用的溶剂为二甘醇(沸点为245℃),不存在溶剂挥发的问题,对人类和环境较为安全。意大利的 METCO S.R.L.公司——在其欧洲专利在陶瓷材料上进行数字印刷所使用的油墨,使用所述油墨在陶瓷材料上进行数字印刷的方法,以及通过所述的印刷方法制备的陶瓷制品中介绍了一种涉及在陶瓷材料上进行数字印刷所使用的含有着色金属的油墨组合的实例。将混有二氧化硅和二氧化钛的添加剂加入到陶瓷坯料中,通过压挤成形得到试验坯体,然后通过HP 440喷墨打印机喷头使用该发明的水溶液油墨组装式试验坯体,在1215℃的最高温度下经过50min煅烧得到试验样品。测定陶瓷制品上的L*a*b*值。染色组合物A,其中含有柠檬酸钴(Co为1.7%)和柠檬酸锌(Zn为3.0%)以及作为溶剂的水,煅烧后为青色(L*=70.4,a*=-1.5,b*=2.9);染色组合物B,其中含有乙二胺四乙酸铁(铁为7.3%)以及水为溶剂,煅烧后为红褐色(L*=66.8,a*=9.4,b*=16.7);染色组合物C,其中含有乙酸铬(III)(Cr为1.64%),酒石酸锑(Sb为 1.64%),二氨二羟基二[乳酸(2)-01,02]钛(2-)(Ti为4.2%)以及作为溶剂的水,煅烧后为黄色(L*=78.5,a*=1.2,b*=26.0);染色组合物D,其中含有柠檬酸铁铵(Fe为7.0%)、乙二胺四乙酸钴(Co为3.8%),以及溶剂的水,煅烧后为灰色(L*=54.1,a*=-1.2,b*=0.3)。

2004年陶丽西用分散无机陶瓷色料法,研发出INCID系列陶瓷墨水,可以得到天然产品的颜色方案,如石头、大理石、木头等。目前陶丽西供应青色、钴蓝色、品红色、红棕色、粉红色、黄色、柠檬黄色、黑色、白色墨水,并且宣称自己是唯一的白色陶瓷墨水供应商。Torrecid S.A.公司在其欧洲专利——工业装饰用墨水中提出了一个四色墨水的实例。其中所有的陶瓷色料由Al-Farben公司提供,其他的材料很容易在市场上得到。四种墨水的液相成分是一样的,液相成分约占总量的60%,其中:链状的脂肪族烃相当于非极性组分、脂肪酸混合物相当于极性组分、聚碳酸酯相当于稳定剂、聚酯酸相当于分散剂。

4.2 我国喷墨打印发展状况

目前各大陶瓷生产企业纷纷推出别具特色的陶瓷喷墨打印产品,尤其是凹凸面的高清晰喷墨打印陶瓷砖。虽然陶瓷喷墨打印技术在我国只有几年的发展历史,还存在着一些技术性的问题(拉线、烧成后发色不稳定、明亮的红色墨水不能制备)、成本的问题(喷头、墨水的核心技术在外国企业手中,导致喷头、墨水价格偏高)、新商业模式的问题(新产品管理制度还需要突破、陶瓷喷墨打印设计和研发体系尚未成熟、针对大批采购的个性化供应链体系尚未成形)等。随着博今科技、道氏制釉、明朝科技、金鹰色料等国产墨水企业对于陶瓷墨水品质的不断提升,随着泰威、美嘉、精陶等喷墨打印机企业已经掌握了除喷头外的机械自动化系统、软件系统,喷墨打印技术将在中国这一全球最大市场获得更大范围的应用。

5 色釉料产业亟待升级、转型

欧洲的色釉料行业领先其他国家超过20年。欧洲建筑卫生陶瓷业非常注重采用先进的色釉料技术,拥有一大批专业性极强的陶瓷色釉料企业。这些顶尖的色釉料企业主张推销色釉料就是推销技术,更是推销服务,注重对上游企业的服务,陶瓷企业自身也有意识与色釉料企业紧密配合,各取所需,共同发展。反观我国大多数传统色釉料企业一直以“制造工厂”的姿势存在,主张以价格取胜,而忽视了技术合作和设计服务,这不仅降低了色釉料产品的档次,也让我国传统的色釉料行业缺乏活力和竞争力。

面对当前制釉行业的困难,通过学习欧洲同行业的先进经验,将会更加注重自身产品质量的稳定,以好品质赢取好口碑,此外还会加大后续服务的投入,以打造好品牌;另外,还会密切关注新技术的发展,把握前沿动态,比如工业展中出现的喷釉技术。

但有资深业内人士认为,目前中国的色釉料行业状况会为企业发展带来机遇,可能会促使制釉企业研发生产经济效益高的新技术和产品,但这种机遇会比较青睐于实力强大、资金雄厚的企业。另外,这种机遇的把握也与企业的经营和发展观念密切相关。

现阶段国内色釉料企业绝大部分走中低端路线,企业数量多、规模小、档次不高,年销值超过10亿元的企业几乎没有。而且产品知名品牌少,品牌建设方面也较弱。品质上的停滞不前,主要在于整个陶瓷行业一直以来对色釉料的重视程度不够,不少陶瓷企业对色釉料的需求一直都停留在较低层面。陶瓷企业为追求短期利润,拖欠货款也时有发生。这些现象严重挫伤了色釉料生产企业的生产积极性。

从2006年起,我国的陶瓷色釉料行业进入稳定发展的成熟期。国内色釉料产业充分利用资源优势和成本优势,大力发展色釉料生产,传统色釉料生产工艺成熟、性能稳定。但是,国内色釉料生产主要集中于中低档产品,而高档产品生产严重不足,依赖进口解决。据统计,国内生产的陶瓷色釉料中,中低档产品约占80%左右,高档产品只占20%。目前,国内陶瓷色釉料企业在中低档产品领域竞争激烈,彼此杀价严重,利润降低,也阻碍了企业的发展。在色釉料高档产品领域,又存在实力不够、研发投入不足、品牌知名度低、创新能力有限等问题。在此情况下,提升产业水平,加大高档产品的研究开发,加快产业洗牌进程,规范整个行业有序发展显得迫在眉睫。

业人士一致认为,喷墨印花技术必将替代传统的印花生产,成为陶瓷行业的发展主流。对此,业内众多色釉料企业也开始意识到传统的色釉料生产必须转型,而陶瓷墨水的研发将是色釉料企业下一步发展的迫切需要。

喷墨印刷时代来临后,传统色料企业遭受了前所未有的挑战,一些实力不济、产品链单一的传统色料企业因为墨水势如破竹般兴起、冲击而不得不面临着难以为继的危局。

虽然部分深色产品在当前或往后一段时间里仍难以被墨水所代替,但毫无疑问的是,传统色釉料的未来之路已越走越窄。釉用色料、胶辊色料是喷墨墨水一举崛起后的最大受害者。当国内外一批颇具实力的陶瓷色料企业相继开始着手喷墨墨水的研发、生产,曾经对陶瓷行业而言“犹如空气对人一般”重要的传统色料显得并不是那么重要了,部分传统色料可以完全被喷墨墨水所取代。

据统计,截止2014年4月,喷墨打印机数量在国内保有量在2000台左右。陶瓷生产企业纷纷引进喷墨技术,进行瓷片、仿古砖生产线的改造。使用喷墨设备后的陶瓷企业,在化工原料的选择上开始摒弃传统色釉料,另寻墨水生产商合作。墨水对传统色料的冲击非常之大,尽管现阶段某些深度颜色墨水还无法取代,但发展趋势已无可避免。

6 色釉料行业转型需要解决的问题

在认识到行业发展的困境和危机之后,一些积累了技术、人才和资本优势的色料企业也开始转型,转产陶瓷墨水。继远泰制釉、万兴颜料、大鸿制釉、道氏技术、金鹰色料等10余家颇具实力的色釉料企业在业内宣告已推出或拟推出墨水之后,禅信制釉、中岳科技等多家企业拟于2014年正式推出陶瓷墨水。未来将有30家墨水企业活跃在我国陶瓷行业,国产墨水品牌至少超过20家。

墨水生产需要用无机色料来发色,所需的色料细度是纳米级,但供应丝网印刷和胶辊印刷所需的色料细度是微米级,颗粒细度过大,不符合墨水所需色料的使用标准。

目前,国内色料的生产方式都是烧制而成,此种方式生产的色料产品颗粒粗、晶体大,远大于纳米级。而且当这种色料产品研磨到纳米级的细度之后,晶体易遭破坏,或无法发色、或发色很浅。

而溶剂的生产同样需要解决一些细节问题,严格地讲,溶剂是一种介质。色料搅拌后,不会融解成为液态,而是像沙子一样呈现颗粒状,细到纳米级以后,色料仍会沉淀,溶剂的作用便是让色料不容易沉淀。不过,溶剂一般为有机物,会发霉、变质、产生刺激性气味,这使得墨水的保质期不会很长,通常只有3~6个月。这些都是色釉料企业在转型过程中需要面对和解决的问题。

7 结语

虽然色釉料行业在发展中遇到了诸多困境,但传统的色料及釉料仍然具有潜力。进一步提升陶瓷产品附加值,加快色釉料行业的标准化进程,以科技创新引领行业发展。随着一次烧微晶熔块技术也不断成熟,微晶熔块、喷墨印花墨水及多种类型干粉釉将成为我国陶瓷色釉料行业近年扩大市场的新亮点。陶瓷色釉料的技术创新的同时将推动下游陶瓷产品的进步提升,带动整个市场。只有不断的进行科技创新,才能引领行业健康持续稳定的发展,使传统的色釉料企业,已在市场的逐步规范发展过程中走上了技术革新、升级转型之路。

参考资料

1 张柏清,刘继武,田涛.陶瓷喷墨打印设备的发展前景展望.全国性建材核心期刊——陶瓷,2012(7):23~25

2 韩复兴,范新晖,王爱华,等.浅析陶瓷墨水的发展方向.佛山陶瓷,2011(6):1~3

3 尹虹.2013年陶瓷色釉料行业新变化.http://www.ceramic-info.com

4 中国建筑卫生陶瓷协会色釉料分会中国陶瓷产业信息中心.陶瓷色釉料行业发展研究报告.http://www.chinachina.net/Info-Center,2012-08-02

5 九正建材网.陶瓷喷墨技术不断发展 传统色釉料行业急需转型.http://news.jc001.cn/13/0902/753246.html,2013-09-02

6 尹虹.我国陶瓷色釉料行业状况研究浅析.http://news.dichan.sina.com.cn/2013/03/26/682099.html,2013-03-25

7 中国产业洞察网.2014年我国色釉料行业发展分析.http://www.51report.com/free/3038926.html,2014-04-21

8 中国窑炉网.色釉料企业转型 墨水市场成为重点.http://www.chinakiln.net/news/201403/24/13842.html,2014-03-24

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