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

 

Auf den traditionellen Textilsiebdruck entfallen über 94% des weltweiten Volumens an bedruckten Textilien. Digitale Technologien, die inzwischen weithin als die Zukunft des industriellen Textildrucks angesehen werden, machen schätzungsweise die verbleibenden 6 % aus. Digitale Druckmaschinen setzen sich allmählich durch, aber wir haben noch einen weiten Weg vor uns, um maximale Effizienz und einen reduzierten ökologischen Fußabdruck zu erreichen. Die EFI-Bolt – industrielle Single-Pass-Digitaldruckmaschine für den Textildruck – hat vor kurzem den Meilenstein von 50 Millionen gedruckten Metern erreicht und weist damit den Weg in die Zukunft der industriellen Textilproduktion mit digitalen Geräten.

Es ist allgemein bekannt, dass traditionelle Textildrucksysteme viel Wasser und Energie verbrauchen. So wurde kürzlich geschätzt, dass analoge Textilproduktionssysteme jährlich etwa 93 Milliarden Kubikmeter Wasser verbrauchen. Ein großer Teil dieses Wassers wird den lokalen Grundwasservorkommen entnommen und verursacht bekanntermaßen Probleme in wasserarmen Regionen auf der ganzen Welt. Über 20% der weltweiten industriellen Wasserverschmutzung ist auf das Färben und Behandeln von Textilien zurückzuführen. (Ellen Macarthur Stiftung).

Gemessen an ihren analogen Gegenstücken, dem Siebdruck, sind alle digitalen Textildrucksysteme vergleichsweise wasserlos.

Ein aktueller Bericht von Research and Markets (März 2021) kommt zu dem Schluss, dass zu den wichtigsten Faktoren, die das Wachstum des Marktes für den digitalen Textildruck beeinflussen, die Umstellung auf nachhaltige Textildruckverfahren gehört, bei denen sauberere Verbrauchsmaterialien verwendet werden – wie harnstoff- und VOC-freie Druckfarben. Zu den Faktoren, die die Einführung der digitalen Drucktechnologie vorantreiben, gehören auch die Energie- und Wassereffizienz und die Verringerung der Verschwendung von Chemikalien.

Die Innovationen in diesem Bereich gehen weiter, denn Wasser ist eine knappe und wertvolle Ressource. Die Vereinfachung des Produktionsprozesses, um den unnötigen Einsatz von Wasser zu vermeiden, ist von größter Bedeutung. Pigmenttinten bieten daher eine effiziente Lösung, wenn sie mit digitalen Technologien kombiniert werden. Die einstufige Produktion geht noch weiter – sie macht die Vorbeschichtung und Nachbearbeitung von Stoffen überflüssig. Kornit Digital bietet mit seiner Maschine Kornit Presto ein einstufiges Verfahren an, bei dem der Stoff mit Hilfe der Tintenstrahltechnologie inline beschichtet wird, während die Tinte auf die Oberfläche des Stoffes aufgetragen wird (nass auf nass), und dann in einem Durchgang getrocknet wird – das spart Wasser und Energie. Die hohe Druckqualität wird durch den Fujifilm – Dimatix Starfire Druckkopf erreicht und erzeugt millimetergenaue Druckmarken ohne Abfall.

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

Der Hauptgrund dafür liegt im digitalen Druckverfahren selbst:
Im digitalen Druckkopf müssen viel geringere physikalische Kräfte überwunden werden, wenn die Tinte aufgetragen wird. Der piezoelektrische Druckkopf erzeugt ein Tintentröpfchen, nachdem eine elektrische Ladung eine Vibrationsplatte im Inneren des Druckkopfes betätigt hat. Jedes Tröpfchen besteht aus einer präzisen Menge Tinte, die zum richtigen Zeitpunkt abgefeuert wird, entsprechend einer elektronischen Ladung, die sich auf die Details eines zu druckenden Designs bezieht. Der Epson Precisioncore-Druckkopf des Epson ML8000 kann beispielsweise nur 1,5 Picoliter pro Tröpfchen abgeben und so das elektronische Bild des zu druckenden Designs oder Musters exakt wiedergeben.

Bildunterschrift: Epson Precisioncore Druckkopf. Bildnachweis: Epson.

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

Daher steht der durchschnittliche Wasserverbrauch beim digitalen Textildruck von 5-9 cc pro Meter im Gegensatz zu dem großen Flüssigkeitsvolumen von 50-60 cc pro Meter, das beim Aufbringen eines Drucks auf den Stoff durch ein Rotationssieb oder Flachsieb verbraucht wird. Der Grund dafür ist, dass beim Siebdruck die Druckfarbenemulsion physisch durch die Maschen eines Siebes gepresst wird, in das eine Farbseparation des zu druckenden Designs eingraviert ist. Unabhängig von der Feinheit des Gewebes oder der Genauigkeit der Gravur ist dies im Vergleich zum Digitaldruck ein grober Prozess.
Beim Siebdruck ist die thixotrope Rückstellrate einer Druckemulsion entscheidend, um den enormen Scherkräften zu widerstehen, denen die Emulsion ausgesetzt ist, wenn sie durch ein Siebdruckgewebe gepresst wird, und dies wird nur durch eine komplexe chemische Formulierung erreicht, die eine Volumendispersion erfordert, um effektiv zu sein. Hinzu kommt, dass die Viskosität der Druckfarbenemulsion von Farbe zu Farbe variiert werden muss, je nach Siebdruckgewebe und Komplexität des Designs.

Die Aufrechterhaltung dieser Eigenschaft ist für die Qualität des Siebdruckverfahrens von entscheidender Bedeutung, denn eine stabile Emulsion mit kontrollierter Viskosität ist erforderlich, wenn die Farbe und das Druckzeichen während eines Druckvorgangs konsistent erhalten bleiben sollen. Einfach ausgedrückt, verbraucht das Siebdruckverfahren selbst große Mengen an wasserbasierter Farbemulsion, da es sich um ein ungenaues physikalisches Verfahren handelt, das in hohem Maße auf eine volumengesteuerte chemische Stabilisierung angewiesen ist, um einen zufriedenstellenden Druck zu erzielen.

Abgesehen von dem Unterschied zwischen dem Rotationssiebdrucker und einem digitalen Textildrucker ist die Menge des zu trocknenden Wassers beim digitalen Textildruck viel geringer, so dass ein trockenes Gewebe mit einem Bruchteil der beim traditionellen Siebdruck verwendeten Energie erzielt werden kann.

In einer Welt, in der der Verbraucher immer mehr auf die Umwelt achtet, ist die Umweltfreundlichkeit von entscheidender Bedeutung geworden. Der digitale Textildruck mit seiner präzisen Übertragung der Tinte auf den Stoff sorgt dafür, dass bei der Herstellung der schönen Stoffe und Muster, für die er zu Recht bekannt ist, nur ein Minimum an Wasser verbraucht wird. Präzision und Sparsamkeit machen den digitalen Textildruck praktisch wasserlos und damit für Verbraucher und Umweltschützer immer attraktiver.

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