Entwicklung von Technologien für die Druckvorbehandlung von farbechten und musterkonformen Digitaldrucken sowie deren Farbtiefe und Konturenschärfe
(INNO-KOM-Ost  MF120033)

Abstract

Individualität, große Farbenvielfalt, hohe Farbbrillanz und gute Druckbildschärfe sind die Vorteile des Digitaldruckes. Anders als beim konventionellen Druck, wo das Textil mit einer Druckpaste bedruckt wird, die sowohl Farbstoff als auch die zur Fixierung notwendigen Chemikalien und Verdickungsmittel enthält, wird beim InkJet-Druck nur der Farbstoff (Tinte) aufgetragen. Alle Vorbehandlungschemikalien wie Farbstofffixierung und Verdickungsmittel zur Verbesserung der Druck- und Konturenschärfe sowie  zur  Beseitigung von Verunreinigungen werden schon vorher durch eine spezielle Druckvorbehandlung auf die Textilien aufgebracht. Eine optimale Druckvorbehandlung sichert, dass der in der Drucktinte gelöste Farbstoff als geschlossene Schicht aufgebracht und eingelagert wird, während das Lösemittel (Wasser) ins Innere diffundiert und abtrocknet. Eine  optimale  Vorbehandlung ist damit die Voraussetzung für ein qualitätsgerechtes Druckbild. Um die Druckbildqualität und die Konturenschärfe objektiv beurteilen zu können, wurde die Software "Compare – Digitale Bewertung der InkJet-Druckqualität auf druckvorbehandelter Ware" entwickelt. Damit wurde die Basis zur objektiven Vergleichbarkeit digitaler Drucke geschaffen, die wiederum Rückschlüsse auf die Druckvorbehandlungsqualität zulässt.

Aufgabenstellung

Die optimale Druckvorbehandlung von Textilien hängt einerseits vom Material, der Feinheit, Filamentanzahl, Drehung und Ausrüstung der verwendeten Garne und andererseits von der Art der Textilherstellung (Gewebe, Gewirke, Gestrick, usw.) ab. Das führt dazu, dass die optimale Zusammensetzung und Auftragsmenge von Druckpasten und Farbstoffen  für jede Textilqualität extra ermittelt werden muss. Für die Optimierung dieser aufwändigen Druckvorbehandlungsprozesse ist es notwendig, reproduzierbare Testdruckbilder zu erstellen und diese möglichst objektiv zu bewerten. Dazu werden kontrastreiche farbige Testbilder (Fotos) eingesetzt. Der Vergleich des Druckes mit einem Referenzbild auf einem optimalen Substrat geschieht gegenwärtig von den Fachleuten rein intuitiv. Sie erlaubt eine erste, aber personenabhängige Charakterisierung der Druckqualität.
Ziel des Forschungsvorhabens war deshalb, mittels einer objektiven Bewertungsmethode des Druckbildausfalls, neue Druckvorbehandlungstechnologien für Dispersions-, Säure- und Reaktivtinten für InkJet-Direktdrucke auf PES und cellulosische textile Substrate zu entwickeln. Die bisher typischen Fehlerbilder wie Streifigkeit, Farbunterschiede über die Warenbreite und Endenabläufe (Tailling) innerhalb eines Druckauftrags sollen damit minimiert werden.
Um eine objektive Charakteristik der Druckqualität zu erreichen, wurde eine Software zur digitalen und automatisierten Druckbildbewertung von Textilien entwickelt. Für den Vergleich des Testdruckes mit der digitalen Referenzbildvorlage wurde eine absolute Bewertungsscala geschaffen.

Lösungsweg

Für einen qualitativ hochwertigen Digitaldruck müssen die Komponenten Druckvorbehandlung, Tinten und Druckköpfe optimal zusammenwirken, wobei für die bildgetreue Darstellung des Druckes mindestens vier verschiedene Tinten Cyan, Magenta, Yellow und Black notwendig sind.
Zunächst wurden verschiedene Druckvorbehandlungen variiert. Hierbei wurde der Unterschied der Tiefenwirkung des Druckes zu den unterschiedlichen Benetzungen (Saugkraft) der Druckvorbehandlung untersucht. Durch Aussagen zur Konturenschärfe des Druckbildes konnten die optimalen Druckvorbehandlungsflotten ermittelt werden (Abb. 1). Die Arbeiten im Labormaßstab zeigten, welche Produkte für Druckvorbehandlung wie spezielle Verdicker, Sequestriermittel, Spezialnetzmittel, Säurepuffer, Druckschärfe-Optimierer und Farbtonvertiefer geeignet sind und welche auch auf die nachfolgenden Prozesse Thermofixieren, HT-Dämpfen (optional anstatt Thermofixieren) und die, wenn notwendig, reduktive Reinigung abgestimmt sind. Hierbei wurden verschiedene Kombinationen von Textilhilfsmitteln verarbeitet, um optimale Druckvorbehandlungscompounds zu entwickeln.
 

Abb. 1a: Verschiedene Druckeinstellungen: Verschwommen
Abb. 1: Verschiedene Druckeinstellungen: Scharf

Abb. 1: Verschiedene Druckeinstellungen: Verschwommen - Scharf

Die Erarbeitung einer Methode zum Vergleichen der Druckausfälle war ein wesentlicher Arbeitsschritt. Dazu wurde im Projekt die Software "Compare – Digitale Bewertung der Druckqualität von InkJet-Drucken auf druckvorbehandelter Ware" auf Basis Borland Delphi 3 entwickelt. Zusätzlich bietet die Software eine flächige Bildanalyse nach den Farbmodellen RGB, CMY, HLS sowie eine individuelle Spuranalyse an beliebigen selbst definierten Spuren im Testbild. Das wichtigste Merkmal für die Bewertung der Leistung ist die Druckqualität selbst. Je höher die Auflösung und Präzision, desto höher die Druckqualität (Abb. 2).
 

Software "Compare – Digitale Bewertung der Druckqualität von InkJet-Drucken auf  druckvorbehandelter Ware"
Abb. 2: Software "Compare – Digitale Bewertung der Druckqualität von InkJet-Drucken auf druckvorbehandelter Ware". Note 1 = sehr guter Druck

Anwendung

Mit der objektiven Beurteilung des Druckbildes und der Konturenschärfe wurde die Möglichkeit der Vergleichbarkeit von digitalen Drucken untereinander geschaffen. Die im Rahmen des Projektes entwickelte Software "Compare" erlaubt:

  1. den vollständigen Vergleich beliebiger Bildvorlagen,
  2. den Vergleich von beliebigen im Testbild selbst definierten Bereichen in der Bildvorlage,
  3. den Vergleich von 17 vordefinierten Bereichen aus dem Testbild mit dem zu bewertenden Testdruck sowie
  4. die Bestimmung der vier visuellen Bewertungskriterien Homogenität, Konturenschärfe,  Brillanz und Farbtreue.

Damit bietet "Compare" eine objektive Bewertungsmöglichkeit und ein zuverlässiges Vergleichsverfahren mit dem auch geringe Qualitätsunterschiede zwischen dem Testdruck und einem Referenzdruck erkannt werden können.
Durch die  systematische und objektive Druckbewertung erreicht der Anwender eine erhöhte Produkt- und Produktionssicherheit sowie einen reibungslosen Druckablauf. Neben der Kostenreduzierung im Hinblick auf Material und Zeit wird eine Qualitätssteigerung des Druckes nicht zuletzt durch die Minimierung der Fehlerhäufigkeit erreicht. Insbesondere bei Textilhilfsmittelherstellern und Druckereien mit Digitaldrucktechnik werden diese wirtschaftlichen Effekte erreicht.

Durch die personenunabhängige digitale Bewertung der InkJet-Druckqualität wurde eine objektiv vergleichbare Bewertungsmethode geschaffen, die im Gegensatz zur subjektiven visuellen Bewertung Bewertungsfehler durch persönliche Sichtweisen ausschließt und eine Vergleichbarkeit der Druckbilder garantiert.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Hans-Jürgen Weiß

 
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