Die Umweltvorteile von wasserlosen digitalen Textildruck-Tintensystemen

Debbie McKeegan diskutiert die Zukunft des industriellen Textildrucks und die Vorteile des Digitaldrucks bei der Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks.

Die traditionelle Textilsiebdruckindustrie macht über 94% des weltweit bedruckten Stoffvolumens aus. Die verbleibenden 6% entfallen auf digitale Technologien, die mittlerweile weithin als die Zukunft des industriellen Textildrucks angesehen werden – digitale Druckmaschinen machen allmählich Wirkung, aber wir haben noch einen langen Weg vor uns, um maximale Effizienz und eine reduzierte ökologischer Fußabdruck. Die EFI-Bolt – Industrial Single Pass – Digital Textildruckmaschine hat kürzlich die Marke von 50 Millionen gedruckten Metern erreicht – und weist die Zukunft der industriellen Textilproduktion mit digitaler Ausrüstung auf.

Es ist bekannt, dass traditionelle Textildrucksysteme einen hohen Wasser- und Energieverbrauch verursachen. Kürzlich wurde beispielsweise geschätzt, dass analoge Textilproduktionssysteme jährlich rund 93 Milliarden Kubikmeter Wasser verbrauchen. Ein Großteil dieses Wassers wird dem lokalen Grundwasserspiegel entnommen und ist dafür bekannt, in wasserarmen Regionen auf der ganzen Welt Probleme zu verursachen. Weltweit sind über 20 % der industriellen Wasserverschmutzung auf das Färben und Behandeln von Textilien zurückzuführen. (Ellen-Macarthur-Stiftung).

Gemessen an ihren analogen Siebdruck-Pendants sind alle digitalen Textildrucksysteme vergleichsweise wasserlos.

Ein kürzlich veröffentlichter Bericht von Research and Markets (März 2021) kam zu dem Schluss, dass die Migration zu nachhaltigen Textildruckverfahren mit saubereren Verbrauchsmaterialien – wie harnstoff- und VOC-freien Druckfarben – zu den wichtigsten Faktoren für das Wachstum des digitalen Textildruckmarkts gehört. Zu den Faktoren, die die Einführung der Digitaldrucktechnologie vorangetrieben haben, gehörten auch die Energie- und Wassereffizienz sowie die Reduzierung von Chemikalienverschwendung.

Innovationen werden in diesem Bereich fortgesetzt; Wasser ist ein knappes und kostbares Gut. Die Vereinfachung des Produktionsprozesses, um unnötigen Wasserverbrauch zu vermeiden, ist von größter Bedeutung. Pigmenttinten bieten daher in Kombination mit digitalen Technologien eine effiziente Lösung. Die einstufige Produktion geht noch einen Schritt weiter – die Vorbeschichtung und Nachbearbeitung von Stoffen entfällt. Kornit Digital bietet in seiner Maschine Kornit Presto ein einstufiges Verfahren an, bei dem das Gewebe mittels Ink-Jet-Technologie inline beim Tintenauftrag auf die Oberfläche des Gewebes (nass in nass) beschichtet und anschließend in einem trocknet pass - Wasser und Energie sparen. Hochwertiger Druck wird mit dem Fujifilm - Dimatix Starfire-Druckkopf erzielt und erzeugt eine millimetergenaue Druckmarke ohne Abfall.


Der digitale Textildruck kann bis zu 95 % des industriellen Wasserverbrauchs einsparen, während der Energieverbrauch um 75 % gesenkt werden kann – was zu einem minimalen Einsatz von Ressourcen und Textilabfällen führt (Advanced Market Analytics).

Der Hauptgrund dafür liegt im Digitaldruckverfahren selbst:
Beim digitalen Druckkopf sind beim Auftragen der Tinte viel kleinere physikalische Kräfte zu überwinden. Der piezoelektrische Druckkopf erzeugt ein Tintentröpfchen, nachdem eine elektrische Ladung eine Vibrationsplatte im Druckkopf betätigt. Jedes Tröpfchen besteht aus einer genauen Tintenmenge, die zum genau richtigen Zeitpunkt gemäß einer elektronischen Ladung in Bezug auf das Detail eines gedruckten Designs abgefeuert wird. Ein Epson Precisioncore-Druckkopf auf dem Epson ML8000 kann beispielsweise nur 1,5 Pikoliter pro Tröpfchen liefern und das elektronische Bild des gedruckten Designs oder Musters exakt reproduzieren.

Bildunterschrift: Epson Precisioncore-Druckkopf. Bildnachweis: Epson.

Die Druckgeschwindigkeit digitaler Textilmaschinen hat sich durch Innovationen im Druckkopfdesign erhöht. Der Ricoh TH5241 erzeugt präzise 1200 dpi aus 1280 Düsen, während der Kyocera KJ4 EX die Stärke und Steifigkeit seiner Konstruktion nutzt, um feine Tröpfchen zu erzeugen, die einen qualitativ hochwertigen Druck bei hoher Geschwindigkeit ermöglichen. XAAR bietet mit seinem 2002er Druckkopf deutlich höhere Druckgeschwindigkeiten von bis zu 75 Metern pro Minute bei 720 dpi unter Ausnutzung der vollen Leistungsfähigkeit des Druckkopfes, wobei jetzt viel höhere Abfeuerungsfrequenzen von bis zu 36 kHz möglich sind. In dieser Kombination aus Geschwindigkeit und Präzision entstehen die Einsparungen von Wasser und Energie.

Als Ergebnis steht der durchschnittliche Wasserverbrauch im digitalen Textildruck von 5-9 cm³ pro Meter im Gegensatz zu dem großen Flüssigkeitsvolumen von 50-60 cm³ pro Meter, der beim Aufbringen eines Drucks auf Stoff durch einen Rotations- oder Flachbildschirm verbraucht wird. Dies liegt daran, dass der Siebdruck darauf beruht, die Druckfarbenemulsion physisch durch das Siebgewebe zu drücken, das aus einem Farbauszug des zu druckenden Designs eingraviert wird. Egal wie fein die Maschen oder wie genau die Gravur ist, dies ist im Vergleich zum Digitaldruck im Wesentlichen ein grober Prozess.
Beim Siebdruck ist die thixotrope Rückstellrate einer Druckemulsion entscheidend, um den enormen Scherkräften standzuhalten, die die Emulsion beim Durchpressen durch ein Siebdruckgewebe erfährt, und dies wird nur durch eine komplexe Rezepturchemie erreicht, die eine Volumendispergierung auf effektiv sein. Außerdem muss die Viskosität der Tintenemulsion je nach Siebmaschen und Designkomplexität von Farbe zu Farbe variiert werden.


Dies zu erhalten ist für die Qualität des Siebdruckprozesses von entscheidender Bedeutung, denn eine stabile Emulsion mit kontrollierter Viskosität ist erforderlich, wenn Farbe und Druckmarke während einer Druckauflage konstant erhalten werden sollen. Einfach ausgedrückt, verbraucht das Siebdruckverfahren selbst große Mengen an wasserbasierter Farbemulsion, da es als ungenauer physikalischer Prozess stark auf die volumengesteuerte chemische Stabilisierung angewiesen ist, um einen zufriedenstellenden Druck zu erzielen.

Abgesehen von dem Unterschied in der tatsächlichen Physik des Rotationssiebdruckers im Vergleich zu einem digitalen Textildrucker ist die zu trocknende Wassermenge beim digitalen Textildruck so viel geringer, so dass ein trockenes Gewebe mit einem Bruchteil von die Energie, die beim traditionellen Siebdruck verbraucht wird.

In einer Welt, in der der Verbraucher immer umweltbewusster wird, sind Ökobilanzen von entscheidender Bedeutung. Der digitale Textildruck sorgt mit seiner präzisen Farbabgabe auf den Stoff dafür, dass bei der Herstellung der schönen Stoffe und Muster, für die er zu Recht bekannt ist, nur ein Minimum an Wasser verwendet wird. Präzision und Sparsamkeit machen den digitalen Textilprozess praktisch wasserlos und damit für Verbraucher und Umweltschützer immer attraktiver.

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