Projekt 32850/01

Ökologischer Rolle-zu-Rolle-Digitaldruck mit Pigmenttinten auf Textil

Projektdurchführung

Multi-Plot Europe GmbH
Industriestr. 1 - 3
34308 Bad Emstal
Telefon: +49 5624 92 358 00

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Der konventionelle Siebdruck unter Verwendung von Schablonen und Pigmenttinten dominiert zurzeit die textile Druckindustrie. Im Vergleich dazu zeichnet sich der Digitaldruck auf Textil durch wesentliche ökologische Vorteile wie deutliche Einsparungen von Wasser und Chemikalien sowie Reduktion von Abfällen und Abwassermengen aus. Die fehlende Zuverlässigkeit des digitalen Pigmentdrucks verhinderte jedoch bisher eine breite wirtschaftliche Umsetzung. Durch das Angebot neuer Digitaldrucker, Druckkopftechnologien und Pigmenttinten soll in diesem Vorhaben ein speziell für den Heimtextilsektor ökologisches, wirtschaftliches und wettbewerbsfähiges Digitaldruckverfahren (Rolle-zu-Rolle) mit Pigmenttinten für den mittleren Produktionsmaßstab entwickelt werden. Das Angebot einer kompakten Digitaldrucklösung soll durch Einsatz eines energiesparenden und mit Carbonpulver beheizten Transferkalanders mit kurzen Vorlauf- und Aufheizraten für die anschließende Druckfixierung ergänzt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung einer komplett digitalisierten Prozesskette im digitalen Pigmentdruck soll durch eine Neuanpassung und Feinabstimmung der Hauptkomponenten untereinander in der Digitaldruckeinheit realisiert werden: Hardware (Drucker / Druckköpfe), Tinte, Software (RIP / Farbmanagement) und Textil. Neben der Anpassung einer Reihe gerätetechnologischer Parameter (z. B. Druckkopfansteuerung, Bemessung von Druckgeschwindigkeit, Tintenauftragsmenge und Reinigungszyklen) müssen nach Analyse der Tinten entsprechende Digitaldruckvorbehandlungen identifiziert und entwickelt werden, um ausreichende Konturenschärfe, Reib- und Waschechtheiten der Pigmentdrucke mit guten Griffeigenschaften zu erreichen. Gleichzeitig müssen für verschiedene Grundwaren durch gezieltes Farbmanagement standardisierte Druckprofile erprobt und erstellt werden, um eine gleich bleibende Druckqualität sicherzustellen. In der Gesamtheit soll dabei ein Höchstmaß an Flexibilität in Bezug auf Muster und Materialien geboten und eine durchgängige Darstellung entsprechender Farbkonzepte in einem digitalen Achtfarben-Druck ermöglicht werden. Für die Trockenfixierung nach dem Druck erfolgt eine energieeffiziente Anpassung und Optimierung des Kalanders bezüglich der Prozessvariablen, Heiz-Kennlinie und Warenführung. Abschließend soll der gesamte Prozess hinsichtlich seiner Umweltrelevanz bewertet werden.


Ergebnisse und Diskussion

In diesem Vorhaben wurde zunächst ein Rolle-zu-Rolle-Digitaldrucker erfolgreich für den digitalen Pigmentdruck mit acht Farben unter Einbezug eines Carbonkalanders für den anschließenden Fixierprozess auf Textil verfahrenstechnisch eingestellt und konfiguriert. In beiden Projektjahren verliefen die durchgeführten Drucktests nach Optimierung der Prozessvariablen (Umgebungsbedingungen, Wartungsintervalle, Einstellungen für Druckköpfe und Tintenfluss) und Erstellung von geeigneten Farbprofilen ohne nennenswerte Ausfälle. Als textile Substrate wurden verschiedene Baumwollgewebe (Leinwand, Satin und Biber) aus dem Heimtextilbereich (Bettwäsche) und auch Polyesterware für die Druckexperimente gewählt. In allen Fällen war das Aufbringen einer Digitaldruckpräparation auf das gewaschene Textil erforderlich, um die geforderten Druckqualitäten und Farbechtheiten zu erhalten. Ideal erwies sich das einfache Leinwandgewebe ausgerüstet mit einer wässrigen, kationischen Polyurethanbinder-Suspension (4 - 5 % Feststoffgehalt). Farbstärke (Farbbrillanz) und Konturenschärfe sind deutlich verbessert und die Farbechtheiten gegenüber Reiben (schwarz Note 4 - 5 (trocken/nass), CMY 3 - 4 bis 4 - 5), Waschen (schwarz 15 x 60 °C, Note 4 - 5) und Licht (CMYK Note = 6) genügen nach Norm den gestellten Anforderungen. Der Griff des Textils ist nicht wesentlich durch Pigmentdruck und Präparation beeinflusst. Die glatte Satin-Baumwollware zeigt im Vergleich nur leichte Einbußen in den Waschechtheiten, die auch unter Praxisbedingungen in einer Waschmaschine bestätigt wurden. Beim haarigen Biber-Flanelltextil wirkt sich der im Digitaldruck geringe Farbauftrag nachteilig aus, so dass dunkle Farbtöne blass wirken und auch die Reibechtheiten sind erniedrigt. Reines Polyestertextil liefert gute Druckqualitäten, jedoch sind hier die nassen Reibechtheiten verschlechtert. Abhilfe kann hier die Verwendung von Polyesterblends mit Baumwollanteil schaffen. Hinsichtlich der textilen Nachhaltigkeit zeigen die digitalen Pigmentdrucke nach geeigneter textiler Präparation (Ausnahme Biberware) erfreulicherweise einen sehr geringen Abrieb, speziell auch im Vergleich zum konventionellen Siebdruck mit Pigmenttinten, bei dem der Pigmentanteil auf dem Textil sogar höher ist.

Der ökoeffiziente Einsatz eines Carbonkalanders anstelle eines Ölkalanders zur Fixierung des Pigmentdrucks kann als eine preiswerte Alternative betrachtet werden, wenn kurze Metragen fixiert werden und hohe Flexibilität mit häufigen Aufheiz- und Abkühlphasen der Heizwalze gefragt ist.
Beim Siebdruck hat bei der ökologischen Bewertung neben einem bis zu 20fach höheren Chemikalien- bzw. Pastenauftrag die Fertigung und Reinigung (hoher Wasserverbrauch) der Druckschablonen den größten Impact im Vergleich zum Digitaldruck. Mit steigender Anzahl benötigter Spotfarben bzw. Schablonen (hoher Kostenfaktor) und abnehmenden Batchlängen wird der Digitaldruck auch in ökonomischer Hinsicht die kostengünstigere und sparsamere Technologie.

Eine direkte Gegenüberstellung des digitalen Pigmentdrucks mit dem digitalen Reaktivdruck ergibt einen um 75 - 80 % verringerten Chemikalienverbrauch bei der Textilpräparation und eine Energieersparnis von 60 % oder mehr bei Betrachtung des jeweiligen Fixiervorgangs, welcher beim Pigmentdruck zudem vollkommen wasser- und abwasserfrei verläuft. Im ökonomischen Sinn muss zusätzlich zur Zeit- und indirekten Kostenersparnis durch die Ressourcenschonung der zurzeit noch höhere Preis für die Pigmenttinten berücksichtigt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Vorträge: 4th International Digital Textile Congress 2016 (15.-16.09.2016, Gent); Textile Day, Multi-Plot (28.07.2017, Bad Emstal); The Inkjet Conference TheIJC 2017 (24.-25.10.2017, Neuss/Düsseldorf).
Veröffentlichungen: A. Farnung, Multi-Plot: Textile Day wirft Blick in die Zukunft, Fachzeitschrift für Textilveredlung und Promotion TVP, 4, 2017, 39-41; M. Rabe, Forscher entwickeln Lösung für sparsamen digitalen Pigmentdruck auf Textil, Coating, 5, 2018, 14-15.


Fazit

Die Projektpartner konnten zeigen, dass der digitale Pigmentdruck sowohl von der Verfahrens- und Maschinentechnik als auch von den erhaltenen Druckergebnissen im Heimtextilbereich gut einsetzbar ist. Die gleichbleibende Qualität und Echtheit der Drucke auf Baumwollgewebe wurde durch Ausrüstung mit geeigneten Digitaldruckpräparationen sichergestellt. Die Ressourcenschonung im Vergleich zum konventionellen Siebdruck und digitalen Reaktivdruck wurde demonstriert. Für eine industrielle Nutzung muss sich nun die Stabilität einer solch kompakten Digitaldrucklösung in längeren Praxistests beweisen.
Die Einsatzmöglichkeiten dieser umweltfreundlichen Technologie für andere Geschäftsbereiche (z. B. Tapetendruck, Drucke im Objektbereich), die zunehmend Individualisierungswünschen ausgesetzt sind, sollten weiterhin verfolgt werden.