Nghiên cứu công nghệ sản xuất mực in sử dụng cho máy in kỹ thuật số trong công nghiệp sản xuất gạch ốp lát
Sản xuất gạch ốp lát là một ngành đem lại giá trị cao nhất trong ngành sản xuất gốm sứ tại nước ta, sản lượng ước đạt trên 623 triệu m2, kim ngạch xuất khẩu đạt trên 300 triệu USD.
Ngành sản xuất gạch ốp lát tại Việt Nam hiện đang đứng trong nhóm đầu tại khu vực Đông Nam Á, nằm trong top 10 trên thế giới với công nghệ tương đối hiện đại, bắt nhịp được với tình hình chung của thế giới.
Bên cạnh yếu tố chất lượng, thẩm mĩ là một yếu tố được quan tâm hàng đầu khi khách hàng lựa chọn sản phẩm gạch ốp lát. Kỹ thuật trang trí gạch ốp lát đã có nhiều thay đổi trong những năm qua, từ in lưới, in roto color đến in kỹ thuật số kèm theo đó là sự gia tăng giá trị thẩm mĩ cho sản phẩm. Với kỹ thuật in lưới, hoa văn thường bị nhòe, không sắc nét, độ phân giải thấp thì với kỹ thuật roto color hay in kỹ thuật số đã cho sản phẩm có độ nét, độ phân giải cao, thậm chí với in kỹ thuật số có thể cho hình dạng 3D.
Hầu hết các nhà máy sản xuất gạch ốp lát tại Việt Nam đã chuyển sang trang trí bằng phương pháp in kỹ thuật số với máy in và mực được nhập từ nước ngoài (Trung Quốc hoặc Châu Âu) với chi phí tương đối cao, lệ thuộc nhiều (chủng loại màu sắc, sự tương thích giữa mực và máy) vào nhà cung cấp.
Trước tình hình đó, Viện nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Đức Thuận thực hiện “Nghiên cứu công nghệ sản xuất mực in sử dụng cho máy in kỹ thuật số trong công nghiệp sản xuất gạch ốp lát” với mục tiêu là xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất mực in sử dụng cho máy in kỹ thuật số ứng dụng trong công nghiệp sản xuất gạch ốp lát.
In kỹ thuật số là phương pháp tráng trí sử dụng các máy in màu kỹ thuật số và in lên bề mặt gạch trước khi đem nung. Đây là phương pháp hiện đại nhất đang được sử dụng để trang trí hoa văn cho gạch ốp lát. Hình ảnh hoa văn được lựa chọn, và quản lý bằng máy tính. Chất màu được chứa trong các Cartrige của máy in, khi cần in, máy tính sẽ quản lý các kim phun và phun chất màu (mực in) lên bề 3 Dữ liệu nguồn mặt viện gạch. Mực in là một hỗn hợp gồm các chất màu vô cơ gốm, được nghiền siêu mịn cùng các loại dung môi khác như dung môi phân tán, chất bảo quản…
Phương pháp trang trí này cho sản lượng lớn, chất lượng hình ảnh vô cùng rõ nét và độ phân giải cao, có thể trang trí những hình ảnh phức tạp, thậm chí là in các hình khối 3D đẹp mắt. Là phương pháp hiện đại nhất, cho nên chi phí đầu tư hệ thống máy in, chi phí cho mực in là không hề nhỏ. Để tích hợp một quy trình in phun hiệu quả vào sản xuất gạch ốp lát cần có một quá trình đơn dòng được thiết lập, trong đó các viên gạch di chuyển liên tục qua máy in. Khi đó máy in cần phải in chính xác, cường độ màu lên bề mặt cần trang trí.
Trong 10 năm trở lại đây, ứng dụng công nghệ in kỹ thuật số trên gốm sứ đã phát triển thần tốc và đóng vai trò sống còn đối với các doanh nghiệp sản xuất gạch ốp lát. Công nghệ in phun kỹ thuật số hiện đang mở rộng phạm vi đến các loại gạch khác nhau và tất nhiên, chính khía cạnh công nghệ của nó đang khơi dậy sự quan tâm của nhiều nhà phát triển hơn. Tuy nhiên, mực in kỹ thuật số có yêu cầu rất nghiêm ngặt và khác biệt so với mực in truyền thống. Các yêu cầu này bao gồm: không tắc kim phun của máy in kỹ thuật số (kích thước lỗ phun khoảng 50μm, khoảng 1.000 lỗ phun/máy), độ ăn mòn và mài mòn kim phun, khả năng thấm mực, độ loang mực trên bề mặt in (bề mặt gạch ốp lát), tốc độ lắng và khả năng co cụm các hạt trong hỗn hợp mực in đều được kiểm soát trong ngưỡng cho phép.
Trong công nghệ in kỹ thuật số không có tiếp xúc với bề mặt gạch. In phun mực theo yêu cầu (drop on demand) đang trở thành kỹ thuật hàng đầu trong trang trí gạch men. Công nghệ này sử dụng trong hầu hết các trường hợp mực in được sản xuất bằng cách micron hóa các bột màu gốm thông thường trong phạm vi 0,2- 0,6 µm (đường kính trung bình). Nó dựa trên một thiết bị áp điện làm biến dạng dưới điện áp cho phép trục xuất giọt nước. Hệ màu phổ biến nhất là tiêu chuẩn CMYK nổi tiếng. Đây là từ viết tắt của các màu Cyan, Magenta, Yellow và Black (đối với K đen được sử dụng thay cho B để tránh nhầm lẫn với Blue). Hiện nay do nhu cầu về chất lượng hình ảnh của mẫu in mà các nhà máy sẽ thường yêu cầu các hãng máy in bổ sung thêm 1-3 màu vào hệ thống ví dụ như màu Blue, Red, Green, Brown ...
Cơ chế của phương pháp Drop on Demand này như sau: Mực, được tạo ra từ huyền phù của các hạt bột màu cực mịn, ở nhiệt độ phù hợp và với độ nhớt phù hợp, đi từ một vòi chính đến các vòi nhỏ hơn được gọi là "vòi phun". Mực được phun từ một vòi được kết nối (có đường kính trong khoảng 0,04 mm) đến mục tiêu (khoảng cách có thể thay đổi từ vài mm đến 1 cm). Phần tử áp điện có thể tiếp xúc với mực hoặc bên ngoài kênh nơi mực chảy (tùy thuộc vào việc nó có bao gồm chất lỏng phân cực (như nước) hay không). Do phần tử áp điện bị biến dạng đến mức thay đổi tùy theo điện áp đầu vào, một máy tính điều khiển dạng sóng tới đầu in có 5 thể điều khiển kích thước, tốc độ và tần số của giọt. Máy in từ các nhà cung cấp khác nhau sử dụng tần số khác nhau tùy thuộc vào độ phân giải cần thiết.
Sau thời gian nghiêm túc và miệt mài, nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu thành công công nghệ gia công chất màu cho mực in kỹ thuật số trong sản xuất gạch ốp lát bằng phương pháp nghiền siêu mịn. Nghiên cứu và xây dựng được công nghệ pha chế mực in kỹ thuật số. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất mực in kỹ thuật số trong sản xuất gạch ốp lát đồng thời chế thử thành công 20 Kg sản phẩm mực in màu xanh (blue) và thử nghiệm tại nhà máy đạt các chỉ tiêu:
Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18247/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
