デビー・マキーガンは、工業用テキスタイル印刷の未来と、環境フットプリントの削減におけるデジタル印刷の利点について語る。

 

伝統的な捺染スクリーン印刷産業は、世界のプリント生地の94％以上を占めている。デジタル技術は現在、工業用捺染印刷の未来と広く見られていますが、残りの6％を占めると推定されています。デジタル印刷機は徐々に影響を与えつつありますが、最大の効率と環境フットプリントの削減を達成するには、まだ長い道のりがあります。産業用シングルパス・デジタル捺染機EFI-Boltは、最近5,000万メートル印刷のマイルストーンに到達し、デジタル機器を使用した産業用捺染生産の未来を示しました。

従来の捺染システムが水とエネルギーの消費量が多いことはよく知られている。例えば、アナログの捺染生産システムでは、年間約930億立方メートルの水を使用していると最近推定された。この水の多くは地元の水源から取水されており、世界中の水不足地域で問題を引き起こしていることが知られている。世界の工業用水汚染の20％以上が、繊維製品の染色と処理に起因している。(エレン・マッカーサー財団）。

アナログのスクリーン印刷と比較すると、すべてのデジタル捺染システムは比較的水を必要としない。

リサーチ・アンド・マーケッツの最新レポート（2021年3月）は、デジタル捺染市場の成長に影響を与える主な要因として、尿素やVOCフリーの捺染インクなど、よりクリーンな消耗品を使用した持続可能な捺染への移行が挙げられると結論づけている。また、デジタル印刷技術の採用を促進する要因には、エネルギーと水の効率、化学薬品の浪費の削減も含まれるとしている。

水は希少で貴重な資源である。生産工程を簡素化し、不必要な水の使用をなくすことが最も重要である。そのため、顔料インクはデジタル技術と組み合わせることで、効率的なソリューションを提供する。シングルステップ生産はさらに、布地のプレコートや後加工の必要性を取り除きます。Kornitデジタルは、同社のマシンKornit Prestoでワンステップ・プロセスを提供し、インラインでインクジェット技術を使用して生地の表面にインクを塗布し（ウェット・オン・ウェット）、ワンパスで乾燥させることで、水とエネルギーを節約します。富士フイルム-ディマティックス・スターファイア・プリントヘッドを使用することで、無駄なくミリメートル単位の精度で高品質のプリントを実現します。

デジタル捺染は、工業用水使用量の95％を節約でき、エネルギー消費は75％削減できる。

その主な理由は、デジタル印刷プロセス自体にある。
デジタル印刷ヘッドでは、インクを塗布する際に克服すべき物理的な力がはるかに小さい。ピエゾ式プリントヘッドは、電荷がプリントヘッド内の振動プレートを作動させた後、インク滴を生成します。各液滴は、印刷されるデザインの細部に関連する電子電荷に従って、正確なタイミングで発射される正確な量のインクで構成されています。例えば、エプソンML8000のエプソン・プレシジョンコア・プリントヘッドは、1液滴あたりわずか1.5ピコリットルのインクを吐出することができ、印刷中のデザインやパターンの電子イメージを正確に再現します。

キャプションエプソンのプレシジョンコアプリントヘッド。 画像出典：エプソン

プリントヘッド設計の革新により、デジタル繊維機械の印刷速度が向上している。リコーのTH5241は、1280個のノズルから1200dpiの正確な画像を生成し、京セラのKJ4 EXは、その強度と剛性を利用して微細な液滴を生成することで、高速での高品質印刷を可能にしています。XAARの2002年版プリントヘッドでは、プリントヘッドの能力をフルに活用することで、最大36 kHzという非常に高い発振周波数が可能になり、720 dpiで毎分75メートルという大幅な印刷速度の向上を実現しました。このスピードと精度の組み合わせによって、水とエネルギーの経済性が生み出されるのです。

その結果、デジタル・テキスタイル・プリントにおける水の平均消費量は1メートルあたり5～9ccで、ロータリー・スクリーンやフラット・スクリーンを使って布地にプリントを施す際に消費される1メートルあたり50～60ccという大量の液量とは対照的である。これは、スクリーン・プリントが、プリントされるデザインの色分解から刻まれたスクリーンのメッシュに、プリント・インク乳剤を物理的に押し込むことに依存しているからである。
スクリーン印刷では、乳剤がスクリーン印刷のメッシュに押し通される際に経験する莫大なせん断力に耐えるためには、印刷乳剤のチキソトロピー回復率が不可欠であり、これは、効果的な体積分散を必要とする複雑な配合化学によってのみ達成される。さらに、インク乳剤の粘度は、スクリーンのメッシュやデザインの複雑さによって、色ごとに変えなければなりません。

これを維持することは、スクリーン印刷プロセスの品質にとって不可欠です。印刷の実行中に色と印刷マークを一貫して維持するには、粘度を制御した安定した乳剤が必要だからです。簡単に言えば、スクリーン印刷法自体が大量の水性インキ乳剤を消費します。なぜなら、不正確な物理的プロセスであるため、満足のいく印刷を達成するためには、体積主導の化学的安定化に大きく依存するからです。

ロータリー・スクリーン印刷機とデジタル・テキスタイル印刷機の実際の物理的な違いは別として、デジタル・テキスタイル印刷では乾燥させる水の量が非常に少なく、その結果、従来のスクリーン印刷で使用されるエネルギーの数分の一で乾燥した布地を得ることができる。

消費者の環境志向がますます高まる中、エコ・クレデンシャルは極めて重要になっている。デジタル・テキスタイル・プリントは、インクを正確に生地に供給するため、その名声が高い美しい生地や柄を作る際に使用される水の量を最小限に抑えることができます。精密さと簡潔さが相まって、デジタル・テキスタイルの工程は実質的に水を使わないものとなり、消費者にとっても環境保護主義者にとっても、ますます魅力的なものとなっている。

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