Historie

Die Geschichte der Druckerei findet schon in der Steinzeit ihren Ursprung. Schon sehr früh haben die Menschen entdeckt, dass sie aus Früchten und anderen Produkten der Natur Farben extrahieren und diese als Wandmalereien verwenden konnten. Als die Menschheit die ersten textilähnlichen Gebilde herstellte, begann sie, sie zu färben. Die Färbeprozesse entwickelten sich durch Zufälle weiter, indem beispielsweise die gefärbten Textilien im Sonnenlicht vergessen worden ist und die Menschen bemerkten, dass die Farben dann deutlich haltbarer waren.
Im Zeitalter der Industriellen Revolution erhielten die Menschen die Möglichkeit durch Strom und neue Technologien tiefer in die Materie der Färberei einzudringen und die Färberei auf molekularer Ebene zu verstehen. Dadurch entstanden die ersten künstlich hergestellten Farbstoffe und erste optimierte Färbeverfahren, Fixierungen und Nachbehandlungen, die die Färberei auf eine viel höhere Stufe als vorher stellten.
Im Zuge der Zeit wurden sehr viele neue Farbstoffe entwickelt, entdeckt und erfunden, sodass heute die natürlichen Farbstoffe nahezu komplett durch die Synthetischen ersetzt worden sind.

Licht

Die Druckerei hängt untrennbar mit Farben und Farbwahrnehmungen zusammen. Dadurch steht sie auch gleichzeitig immer in direktem Zusammenhang mit dem Licht. Licht wird in drei Bereiche eingeteilt: UV-Licht, sichtbares Licht und Infrarotstrahlung.
Licht ist eine sich im Raum ausbreitende Strahlung, die von dem menschlichen Auge wahrgenommen wird. Physikalisch besteht das Licht aus Wellenlängen und Frequenzen. Je größer die Frequenzen, desto energiereicher ist das Licht. Je kleiner die Wellenlängen, desto energiereicher ist das Licht. Die Energie, die sich aus Wellenlänge und Frequenz ergibt bestimmt die Farbe des Lichts. Dennoch gibt es kein Licht ohne Energie oder mit sehr viel Energie. Sie äußert sich nur in anderen Formen – beispielsweise in Farbe, in Wärme oder in Strahlung. Die Farben des sichtbaren Lichts sind folgendermaßen aufgeteilt:

  • 380 – 450 nm: lila
  • 450 – 520 nm: blau
  • 520 – 580 nm: grün
  • 580 – 590 nm: gelb
  • 590 – 630 nm: orange
  • 630 – 700 nm: rot

Das für Menschen sichtbare Licht liegt in einem Wellenlängenbereich von 380 – 780 Nanometern. Wellenlängen kleiner als 380 nm sind der Bereich des UV-Lichts und Wellenlängen größer als 780 nm zählen zum Bereich des infraroten Lichts.

Licht kann von Objekten in vier Varianten verarbeitet werden. Es kann transmittiert, absorbiert, reflektiert und remittiert werden. Alle diese Varianten treten meist gleichzeitig, jedoch in unterschiedlichen Anteilen auf.
Transmission bezeichnet den Vorgang, wenn einfallende Strahlung durch das Objekt hindurch geht, ohne dass die Richtung, die Intensität oder die Energie der Strahlung verändert wird.
Absorbierte Strahlen werden nach dem Auftreten auf das Objekt „verschluckt“ und werden nicht mehr zurück geworfen. Das bedeutet hier tritt eine Richtungs-, Intensitäts- und Energieänderung der Strahlen auf.
Reflexion beschreibt das direkte Abstrahlen einer Wellenlänge nach dem Prinzip des „Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel“. Sie kommt nur bei glatten Oberflächen vor. Sobald die Oberfläche eine Struktur besitzt, wird das einfallende Licht nicht mehr gerichtet reflektiert, sondern diffus zurückgeworfen. Dieses Verhalten wird als Remission bezeichnet. Bei beiden Arten der Reflexion finden ebenfalls Änderungen in allen drei Bereichen statt.

Wie entsteht nun eine sichtbare Farbe?

Licht trifft auf einen gefärbten Stoff. Auf diesem bricht sich das Licht und teilt sich in all seine unterschiedlichen Wellenlängen auf. Der gefärbte Stoff wird bestimmte Wellenlängen absorbieren und bestimmte Wellenlängen remittieren. Alle absorbierten Wellenlängen „verschwinden“ und werden nicht sichtbar. Alle remittierten Wellenlängen ergeben zusammen die sichtbare Farbe des Stoffes.

Farbmittel und Farbstoffe

Um einen farbigen Druck zu erzeugen benötigt man ein farbgebendes Molekül. Es gibt Farbstoffe und Farbmittel. Beides sind große Makromoleküle, die die Eigenschaft besitzen farbgebend auf Materialien zu wirken und nur bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichtspektrums absorbieren. Jeder farbgebende Stoff weist ein individuelles Farbspektrum auf, dass nur für den Farbstoff oder das Farbmittel selbst charakteristisch ist, da jede Wellenlänge im Bereich von 380 – 780 nm unterschiedlich stark absorbiert und reflektiert wird.

Der Unterschied der beiden Begriffe besteht zum einen darin, dass Farbmittel im Anwendungsmedium unlöslich und Farbstoffe im Anwendungsmedium löslich sind. Des Weiteren wird die Bezeichnung Farbmittel ebenfalls auch gleichzeitig als Überbegriff verwendet, für alles, dass generell farbgebend wirken kann.
Das sogenannte Anwendungsmedium bezeichnet immer die Substanz, auf die der Farbstoff bzw. das Farbmittel Bezug nimmt. Farbstoffe werden in Wasser gelöst und dann auf die Faser appliziert. Hier ist das Anwendungsmedium das Wasser. Farbstoffe sind stets organische Moleküle. Das bedeutet Sie beinhalten immer Kohlenstoffatome. Kohlenstoff kann an wasserlöslich machende Atomgruppen binden und so sich selbst in Wasser lösen.
Farbmittel werden nur mittels Wasser egal verteilt und in der Faser gelöst. Hier ist die Faser das Anwendungsmedium. Farbmittel sind stets anorganische Moleküle, die nicht die Möglichkeit haben wasserlösliche Atomgruppen zu binden und sich in Wasser zu lösen. Deshalb muss die Färbung mit Farbmitteln und Farbstoffen auf und über komplett unterschiedliche Wege erfolgen.

Generell werden alle farbgebenden Stoffe nach der chemischen Struktur, der farbgebenden Molekülgruppe oder der Applikationsart kategorisiert und in dem sogenannten „Colour Index“ eingeschrieben. Dieser Index enthält nahezu alle existierenden Farbmittel.

Farbgebung

Die Technologie der Farbgebung unterscheidet drei Bereiche: das Färben, das Drucken und das Bleichen. Das Färben meint das einheitliche einfärben eines Textils in genau einem Farbton. Das Drucken ist das lokal begrenzte färben nacheinander oder gleichzeitig in mehreren Farben. Beim Bleichen gilt ein Sonderfall. Hier wird die Farbe eines Textils entfernt - es wird also entfärbt.

Das Ziel aller farbverändernden Prozesse ist das Erzeugen einer permanenten Färbung ohne Auswaschen oder Ausbluten des Farbstoffes. Beim Auswaschen eines Farbstoffes verliert das Textil an Farbe, sodass der gesamte Farbeindruck blasser und weniger kräftig wirkt. Das Ausbluten meint das Verlaufen des Farbstoffes in helleren Stellen, sodass andere Farben verändert und angeschmutzt werden.

Faser-Farbstoff-Beziehung

Fasern sind große Makromoleküle, die auf Farbstoffe eine anziehende Wirkung haben. Je stärker diese Wirkung ist, desto dauerhafter ist die Verbindung. Die Art der Wechselwirkung zwischen Farbstoff und Faser bestimmt die chemische Struktur der beiden Komponenten. Es gibt drei Arten der Wechselwirkungen: Elektrostatische Aufladung, Hydrophobe Wechselwirkung und chemische Anbindung.

Elektrostatische Aufladung
Das Fixieren erfolgt nach dem Prinzip „Gegensätze ziehen sich an“. Eine Molekülgruppe der Faser ist beispielsweise negativ geladen. Ein Teil des Farbstoffes ist positiv geladen. Diese beiden Ladungen ziehen sich an und bilden eine Verbindung aus, die die Faser mit dem Farbstoff verbindet.

Hydrophobe Wechselwirkung
Diese Beziehung erfolgt nach dem Prinzip „Gleich und Gleich gesellt sich gern“. Es bilden sich Anziehungskräfte zwischen großen wasserunlöslichen Molekülstrukturen. Hierbei entsteht keine feste Bindung, sondern nur eine Anziehungskraft der Farbstoffe und der Faser. Deshalb sind Färbungen über diesen Weg etwas weniger dauerhaft, als die anderen Arten der Anbindung.

Chemische Anbindung
Hier reagiert der Farbstoff mit der Faser und verändert seinen chemischen Molekülaufbau, indem meist ein oder mehr Atome abgespalten werden. Diese Verbindung ist sehr dauerhaft, da dieser Verbindungsweg eine echte chemische Verbindung ist.

Jede Faser hat einen anderen molekularen Aufbau, der bestimmt über welches Verfahren gefärbt werden kann. Generell können cellulosehaltige Fasern mit substantivischen Farbstoffen, Reaktivfarbstoffen und Küpen- und Entwicklungsfarbstoffen gefärbt werden. Wolle und Polyamide werden mit Säurefarbstoffen, Polyester mit Dispersionsfarbstoffen und Polyacrlynitril mit basischen Farbstoffen farblich verändert.

Farbgebung auf molekularer Ebene

Bleibt die Frage, wie die Farbstoffe selbst farbgebend wirken. Farbstoffe bestehen aus Grundbausteinen, die alle eine bestimmte molekulare Grundstruktur aufweisen. Diese Struktur bezeichnet man als Konjugierte Doppelbindungen.

Bestimmte Atomkonstellationen verbinden sich über Elektronenpaarbindungen. Sie teilen sich - auf der theoretischen Ebene betrachtet - pro Verbindung zwei Elektronen. Manche Atompaare können aber auch mehr als eine Elektronenbindung zwischen sich ausbilden. Zwei Bindungen werden Doppelbindung genannt; drei Bindungen heißen Dreifachbindung.
Eine konjugierte Anordnung bedeutet, dass in dem Farbstoffmolekül immer eine Einfachbindung auf eine Doppelbindung - und umgekehrt - folgt. Durch diese Anordnung entsteht ein sehr elektronenreiches System, dass stark reaktionsfreudig ist und auf die kleinste Form der Erregung anspricht. Diese Erregung äußert sich in einer kurzzeitigen Ortsveränderung.

Atome bestehen aus einem Kern und Elektronen. Die Elektronen sind in sogenannten Schalen kreisförmig um den Kern herum angeordnet. Wird einem Farbstoffmolekül Energie eingetragen, so werden die Elektronen animiert. Die Elektronen werden kurzzeitig auf ein energiereicheres Niveau angehoben, weshalb sie auf die nächst höher gelegene Schale katapultiert werden. Diesen Zustand kann das Elektron nur sehr kurz halten und springt deswegen zwangsweise sofort wieder in seinen Ausgangszustand zurück. Dabei sondert es farbiges Licht ab. Die Farbe hängt nun von vielen verschiedenen Faktoren ab. Je mehr Elektronen zurückspringen, desto intensiver ist die Farbe. Je größer die Sprünge sind, umso unterschiedlicher ist die Farbe. Und auch welche Schale den Ausgangszustand des Elektrons bildet wirkt mit auf die Farbe ein.
Die Farbe eines Farbstoffes ist natürlich immer die selbe. Dies liegt daran, dass die Elektronen durch bestimmte chemische Gegebenheiten, Verhältnisse und molekulare Eigenschaften eines bestimmten Farbstoffes sich immer gleich verhalten und immer auf die selbe Weise hin und her springen.

Farbstoffarten

Substiantivfarbstoffe
Diese Farbstoffe werden auch Direktfarbstoffe genannt. Sie werden über die elektrostatische Anziehung an die Fasern angelagert. Diese Farbstoffe sind wasserlöslich und benötigen Salz in der Färbeflotte, damit eine gute und dauerhafte Färbung gewährleistet ist. Der Farbstoff ist negativ geladen und die Faser positiv. Die Färbung muss kationisch Nachbehandelt werden. Dabei wird der überschüssige negativ geladene Farbstoff entfernt und der an die Faser gebundene Farbstoff noch fester an die Faser gebunden.

Säurefarbstoffe
Hier wird über eine angesäuerte wässrige Lösung gefärbt. Der negativ geladene Farbstoff bindet an die positiv geladenen Stellen der Faser und geht so eine Ionenbindung ein. Hier ist eine anionische Echtheitswäsche als Nachbehandlung nötig, die die übergebliebenen Farbstoffe bindet und ausgewaschen werden.

Reaktivfarbstoffe
Diese Färbung erfolgt über eine alkalisierte wässrige Lösung. Der Farbstoff bindet sich an negativ geladene Gruppen der Faser durch Abspaltung eines Atoms. Diese Verbindung ist sehr fest. Es wird ebenfalls, wie bei den Säurefarbstoffen, eine kationische Nachwäsche benötigt.

Küpenfarbstoffe
Küpenfarbstoffe – oder auch Pigmentfarbstoffe genannt - können nicht direkt in Wasser gelöst werden. Sie müssen erst über eine Reduktion in den wasserlöslichen Zustand überführt werden. Danach erst können sie sich durch die direkte Ausfällung auf der Faser fixieren. Nach der Anlagerung wird die Faser-Farbstoffmischung oxidiert. Dabei wird der Farbstoff wieder in die wasserunlösliche Struktur überführt. Bei diesem Färbeverfahren ist durch die Oxidation keine Nachwäsche mehr nötig.

Dispersionsfarbstoffe
Diese Farbstoffe sind nicht in Wasser löslich und werden deswegen als Dispersion in Wasser angewendet. Der Farbstoff wird dann über hydrophobe Wechselwirkungen in der Faser fixiert. Die Dispersionsfarbstoffe sind die einzigen Farbstoffe, die in der Faser und nicht an der Faseroberfläche gebunden werden. Nach der Färbung ist eine reduktive Reinigung nötig, die mittels eines chemischen Reduktionsmittels die überschüssigen Farbstoffmoleküle zerstört werden.

Basische Farbstoffe
Basische Farbstoffe sind dauerhaft negativ geladen. Sie lagern sich direkt an die positive geladenen Teile des Polyacrylnitrils an. Hier ist keine weitere Nachbehandlung nötig.

Färbeverfahren

Es kann in vielen verschiedenen Stufen der textilen Kette gefärbt werden.
Faserfärbungen sind eher selten zu finden, da die Faserflocken sehr kompliziert und aufwendig in der Handhabung und der Verarbeitung sind. Auch wenn hier der große Vorteil besteht, dass das fasergefärbte Textil die homogenste und durchgängig intensivste Färbung aufweist. Bei dieser Variante sind die Kosten jedoch so hoch, dass sie den Aufwand übersteigen und sich nicht wirtschaftlich rechnen.
Garnfärbungen werden sehr häufig durchgeführt. Hier werden beim Spinnen Färbespulen verwendet. Das sind Spulen, die im Inneren mit Löchern ausgestattet sind, durch die dann die Färbeflotte gedrückt wird. Der Nachteil hier ist, dass bei groben oder dicken Garnen der Faserkern oft nicht homogen durchgefärbt wird. Dies ist aber vernachlässigbar, da dieser Fehler im Textil nicht auffallen wird.
Die gängigste und am häufigsten verwendete Methode der Färbung ist die Flächenfärbung. Die fertig gewebten Textilien werden in großen Färbestraßen durch den kompletten Färbeprozess geführt. Der größte Vorteil ist, dass dabei sehr große Métragen zu kleinen Kosten gefahren werden können. Hier kann auch der Fehler auftreten, dass die Garnkerne im Inneren des Textils nicht durchgefärbt werden. Auch hier gilt, dass dieser Fehler nicht gravierend ist, da das im Textil nicht auffällt.
Die letzte Möglichkeit der Färbung ist die Garmentfärbung. Hier werden fertig konfektionierte Kleidungsstücke einzeln gefärbt. Dieser Prozess ist meist nur bei sehr einfach gehaltenen und standardisierten Produkten, wie zum Beispiel T-Shirts, zu finden. Hier liegt eine hohe Fehlerquote vor, die vor allem durch die unterschiedlichen Materialzusammensetzungen entsteht. Nähte stellen sehr oft ein Problem bei der Färbung dar, da sie meist nicht genau so einen intensiven Farbton, wie das darunter liegende Textil, annehmen. An Bundkanten entsteht meist durch die doppelt liegende Kante ein hellerer Rand, da hier die Farbe nicht ungehindert gleichmäßig verteil werden kann.

Färbeparameter

Es gibt sehr viele Parameter, die eine Färbung beeinflussen und verändern können. Deshalb ist die Färberei und Druckerei eine der aufwendigsten, kompliziertesten und empfindlichsten Bereiche der Textilindustrie. Generell gilt, je kleiner die Menge des zu färbenden Textils, desto schwieriger ist die Färbung.
In erster Linie ist die Färberei natürlich maßgeblich vom Farbstoff abhängig. Hier spielt die Menge eine Rolle. Je mehr Farbstoff verwendet wird, desto intensiver ist die Farbe. Je mehr unterschiedliche Farbstoffe verwendet werden, desto mehr Möglichkeiten gibt es verschiedene Farben zu mischen. Damit wächst ebenfalls das Risiko zur Veränderung der Farben. Hierbei spielt ebenso die Klasse der Farbstoffe mit herein. Verschiedene Klassen verändern sich beispielsweise gegenseitig, oder verändern sich farblich, wenn sie auf dem Textil binden. Des Weiteren können sich manche Farbstoffklassen gegenseitig blockieren, sodass das Textil nicht gefärbt werden kann. Dieser Sachverhalt mach die Färbung von Mischgeweben zu einer Herausforderung, da Farbstoffe gefunden werden müssen, die die unterschiedlichen Materialien in exakt dem selben Farbton färben. Dies ist in der Realität nicht zu 100% perfekt möglich und es werden meist Kompromisse geschlossen.

Chemikalien und Hilfsmittel haben den zweiten großen Einfluss auf die Färbung. Bestimmte Mittel werden benötigt, um Farbstoffe reaktiv oder reaktiver zu machen, die aber gleichzeitig andere Farbstoffe unreakiver machen oder gar zerstören. Hilfsmittel ist ein sehr breiter Begriff und meint alles angefangen bei einfachen Substanzen wie Wasser bis hin zu hochkonzentrierten Mitteln, die den Prozess des Färbens vereinfachen und unterstützen sollen.

Zu diesen Parametern kommen Einstellungen der Färbetemperatur, der Färbezeit und des pH-Wertes der Färbung. Allgemein gilt, je höher die Temperatur, desto kürzer ist die Zeit der Färbung. Je heißer die Färbeflotte ist, desto beweglicher - also reaktiver – werden die Farbstoffe und die Färbung läuft schneller ab. Der pH-Wert hat ebenfalls einen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Färbens. Unterschiedliche Farbstoffe haben bei unterschiedlichen pH-Werten ihr Optimum in Sachen Aktivität. So kann über den pH-Wert die Färbung beschleunigt, verlangsamt oder auch komplett abgebrochen werden.
Nur wenn alle beteiligten Parameter optimal auf einander, auf das Textil und auf den gewünschten Farbton abgestimmt und eingestellt sind, kann das erwartete Ergebnis auch erzeugt werden.

Maschinen

Die Maschinen, die für die Färbung der Textilien verwendet werden, können in drei Gruppen eingeteilt werden. Es gibt diskontinuierliche, kontinuierliche und semikontinuierliche Färbemaschinen. Diskontinuierlich bedeutet, dass jeder einzelne Arbeitsschritt bei von einander getrennten Maschinen abläuft und die Ware dort hin transportiert werden muss. Kontinuierliche Abläufe sind alle benötigen Arbeitsschritte direkt in einer Fabrikstraße hintereinandergeschaltet, ohne, dass die Ware an einen anderen Ort transportiert werden muss. Semikontinuierlich ist die Mischung aus den anderen beiden Wegen.

Unterschied Färberei Druckerei

Die Färberei und Druckerei arbeiten beide mit den selben Farbstoffen und hängen ebenso von den selben Färbeprinzipien und Faser-Farbstoff-Beziehungen ab. Dennoch sind die zwei Bereiche sehr unterschiedlich. Ein Unterschied ist, dass die Druckerei textile Flächen örtlich begrenzt und nicht vollflächig färbt. Dadurch ergibt sich der zweite Unterschied, dass die Farbmittel der Druckerei nicht in einer wässrigen Färbeflotte vorliegen, sondern fein verteilt in einer Druckpaste. Wäre dies nicht der Fall, so würden die Farben verlaufen und der Druck einer geraden definierten Kante wäre nicht möglich. Der dritte Unterschied ist, dass die Druckpaste mittels Walten oder Schablonen auf die Oberfläche des Textils appliziert wird.

Druckarten

Es gibt mehrere Arten um ein Textil zu bedrucken. Jedes Prinzip hat, wie auch bei der Färberei, unterschiedliche Vor- und Nachteile, sowie spezielle Einsatzbereiche und Funktionsprinzipien.

Direktdruck
Der Direktdruck ist die einfachste Druckart. Hier wird jede Farbe einzeln nacheinander auf ein weißes oder helles Textil gedruckt. Nachdem alle Farben aufgebracht sind wird das Textil fixiert, nachgewaschen und getrocknet. Diese Druckart ist für alle Materialien und Farbstoffklassen anwendbar, weshalb es universell verwendet werden kann.

Ätzdruck
Der Ätzduck besteht aus zwei Teilschritten. Zuerst wird die Textilware einfarbig vorgefärbt. Danach erfolgt der Druck des Musters über ein Ätzverfahren von Reaktiv-, Küpen- oder Direktfarbstoffen. Diese speziellen Ätzmittel werden auf das gefärbte Textil appliziert und zerstören den zuvor aufgebrachten Farbstoff genau an den Stellen, wo sie aufgetragen werden. Darunter wird somit wieder die Grundfarbe des Textils sichtbar. Es gibt zwei arten des Ätzdrucks: Weißätze und Buntätze. Bei der Weißätze ist das Textil in seiner Eigenfarbe gemustert. Bei einer Buntäzte hat das Ätzmittel gleichzeitig eine färbende Wirkung und färbt die Auftragsstelle neu ein.
Dieses Verfahren wird nur bei sehr hochwertigen Stoffen angewendet, da es durch die Aufwendigkeit sehr kostspielig ist. Dennoch hat es den großen Vorteil, dass keine Musterungsfehler wie sogenannte Blitzer oder Überlagerungen entstehen können.

Reservedruck
Der Reservedruck benötigt als Ausgangsmaterial eine mit Küpen- oder Entwicklungsfarbstoffen vorgefärbte Ware, deren Färbung jedoch noch nicht fixiert ist. Auf diese Ware wird an den Stellen, wo das Muster entstehen soll, eine spezielle Paste aufgedruckt, die die Fixierung des vorgefärbten Farbstoffes verhindert. Danach wird die Ware fixiert und gewaschen. Während des Waschvorgangs löst sich die Paste vom Textil und der darunterliegende unfixierte Farbstoff wird ausgewaschen. Dadurch wird das Muster sichtbar und ist ebenfalls in der Eigenfarbe des Textils. Auch hier gibt es die Unterscheidung zwischen Weißreserve und Buntreserve. Die Buntreserve färbt die berührenden Stellen in einem anderen Farbton ein.

Transferdruck
Der Transferdruck erfolgt nur mit speziellen Farbstoffen, die eine besondere Eigenschaft aufweisen. Diese Eigenschaft ist die Sublimation. Sublimation bezeichnet das Verhalten einer Chemikalie direkt vom festen Aggregatzustand in den Gasförmigen zu wechseln ohne über die flüssige Phase zu gehen. Diesen Weg können nur sehr wenige Chemikalien gehen, da dazu ein spezieller chemischer Molekülaufbau von Nöten ist.
Bei dem Transferdruck wird im ersten Schritt das gewünschte Muster spiegelverkehrt auf spezielles Transferpapier gedruckt. Dieses Papier ist in der Lage mit sublimierbaren Farbstoffen zu interagieren, sie kurzzeitig zu binden und bei Hitze auf ein anderes Material zu übertragen. Das bedruckte Papier wird in eine Maschine eingelegt und das zu bedruckende Material wird darüber platziert und über Walzendruck zusammengepresst. Nun wird Hitze in die Maschine eingeleitet, die den Farbstoff in den gasförmigen Zustand überführt. Dadurch, dass das Textil in direktem Kontakt zu dem Trägerpapier liegt, wird der gasförmig gewordene Farbstoff direkt auf das Textil gepresst und hat keine Möglichkeit sich in der Position zu verändern. Das bedeutet, dass trotz gasförmiger Vorlage keine unscharfen oder auslaufenden Musterkanten entstehen können. Nach einer kurzen Verweilzeit ist der Farbstoff fixiert und die Ware läuft aus der Maschine. Nun ist auf dem Papier nichts mehr von dem zu Beginn aufgedruckten Muster zu sehen, da alle Farbstoffe auf das Textil überführt worden sind.
Diese Art des Druckes kann nur bei Synthesefasern – genauer gesagt bei Polyesterfasern - und nur mit Dispersionsfarbstoffen realisiert werden, da nur diese Farbstoffe die Eigenschaft der Sublimation beherrschen und nur Polyester mit dieser Farbstoffklasse gefärbt werden kann.
Der riesige Vorteil dieser Druckart ist, dass das Textil in ein und dem selben Schritt bedruckt und gleichzeitig fixiert wird und auch keine weitere Nachbehandlung nötig ist. Dies ist in der Hitze begründet. Der Druck erfolgt bei solch hohen Temperaturen, die bei den späteren Anwendungsbereichen nicht überschritten werden. Denn nur wenn das Textil auf die selbe oder höhere Temperatur erhitzt wird, können die Farbstoffe wieder übertragbar gemacht werden. Steht dafür nicht ausreichend Energie zur Verfügung, so werden die Farbstoffe nicht „aktiv“.

Digitaldruck
Der Digitaldruck ist eine Druckart, die sich sehr deutlich von den anderen Arten abhebt. Hier wird eine Vielzahl kleiner Tintentropfen bestimmter Grundfarben und definierter Größe auf ein Textil appliziert. Die eigentliche Farbe entsteht erst auf dem Textil durch die Überlagerung der Farbtropfen.

Drucktechniken

Es gibt zwei verschiedene Drucktechniken. Den Walzendruck und den Siebdruck. Der Siebdruck unterscheidet sich nochmals in den Flachschablonendruck und den Rotationsschablonendruck.

Bei dem Walzendruck erfolgt die Musterübertragung durch ein Druckzylindersystem. Hauptakteure der Technik sind zwei Metallwalzen, zwischen welchen das zu bedruckende Textil verläuft. Die Oberwalze ist rein rund und glatt. Sie übt lediglich nur gleichmäßigen Druck auf die darunterliegende Walze aus. Die untere Walze ist eine Gravurwalze, in die das zu druckende Muster eingraviert wurde. Diese Walze läuft in einem Farbbecken, von welchem sie die Farbstoffpaste aufnimmt und durch drehen an dem Textil abstreift. Für jede Farbe gibt es ein solches Walzenpaar, die in einer Maschine direkt aufeinander folgen. Jede Gravurwalze trägt ein anderes Muster. Das Gesamtmuster wird in Farben aufgeteilt. Jede Farbe bekommt eine eigene Walze und in diese Walze werden nur diese bestimmten Farbflächen eingraviert. Es entsteht quasi ein Puzzle. Nur wenn alle Walzen ihr Muster an den korrekten Stellen über die anderen Drucke setzten entsteht ein richtiges Gesamtmuster. Hier liegt auch die größte Gefahr dieser Drucktechnik. Die Wahrscheinlichkeit von Blitzern oder Überlagerungen ist sehr hoch, da durch minimal variierende Geschwindigkeiten, unterschiedliche Spannungen des Textils oder unruhige Walzenläufe die Musterteile nicht exakt Kante auf Kante, sondern versetzt gedruckt werden können. Blitzer sind Stellen auf dem Textil, bei welchem die Eigenfarbe des Textils zu sehen ist, wo eigentlich Druckfarbe sein sollte. Überlagerungen resultieren zwangsläufig aus Blitzern. Sie sind Bereiche im Textil, wo sich zwei Musterfarben überlagern.

Der Siebdruck funktioniert über eine Siebschablone, die auf einem Textil liegt. Durch dieses Sieb wird eine Druckpaste auf das Textil gedrückt. Das Sieb für ein Muster muss zuvor erst extra dafür hergestellt werden. Es wird mit einem Lack komplett überzogen, sodass keine Farbe durchgestrichen werden kann. Schließlich wird das Sieb über UV licht mit dem Negativ des Musters beleuchtet. Das UV-Licht fixiert den Lack, sodass er nicht mehr ausgewaschen werden kann. Die nicht fixierten Stellen werden ausgewaschen und sind für die Druckpaste durchgängig. Auch bei dieser Technik wird das Muster in Farben aufgeteilt und pro Farbe jeweils ein Sieb erstellt.
Flachschablonen sind gerade Siebe, die nach dem Drucken angehoben werden müssen um dem nächsten Sieb auf dem Textil platz zu machen. Diese Technik wird in der Industrie nicht mehr eingesetzt, da es sehr zeit-, arbeits- und aufwandsintensiv ist.
Die Rotationsschablonen liegen – wie die bei dem Walzendruck – hintereinander und applizieren nach einander die einzelnen Farben. Auch hier besteht wieder eine erhöhte Gefahr für Blitzer und Überlagerungen.

Unterschied konventioneller Druck und Digitaldruck

Mit dem konventionellen Druck ist der Siebdruck gemeint. Der Digitaldruck hat sich nach und teilweise aus dem Siebdruck entwickelt und nimmt mittlerweile eine besondere Rolle in der Druckerei ein, da er über komplett andere Technologien und Wege funktioniert.

Die Kolorierung im Digitaldruck ist der erste große Unterschied im Vergleich zum konventionellen Siebdruck. Hier sind die Basis keine Schmuckfarben, sondern die zu druckenden Farben werden aus vier Grundfarben auf dem Textil gemischt. Diese vier Farben sind CMYK – Cyan, Magenta, Yellow und Key (Schwarz). Mit diesen vier Farben ist der mögliche Farbraum sehr begrenzt. Deswegen gibt es die Möglichkeit die ROB Farben (Red, Orange, Blue) auch noch hinzu zu nehmen. Auch mit dem ROB Zusatz ist es schwer ein Hellrosa oder Hellblau zu drucken. Deswegen wurden spezielle LM (Light Magenta) und LC (Light Cyan) Tinten entwickelt. Durch dieses Grundfarbenprinzip benötigt man keine Schablonen oder Walzen mehr, die die Farben getrennt auftragen. Der Digitaldruck erfolgt über Dispersions-, Pigment- oder Reaktivfarbstoffe. .

Digitaldruck

Das zu druckende Bild wird in einzelne Farben separiert, genau wie bei dem konventionellen Druck. Die einzelnen Farbfelder werden über ein RIP Programm (Raster Imaging Program) in einzelne Punkte umgerechnet. Diese Information wird an den Drucker weitergegeben.

Der Drucker liest diese Information und fährt über das Textil. Dabei sondert er Tintentropfen in genau definierter Größe, Farbe und Platzierung auf das Textil ab. Dieses Druckverfahren ist das einzige berührungslose Druckverfahren, dass im Bereich des Textildruckes existiert.

Maschinen

Die Digitaldrucker können über zwei verschiedene Techniken Tintentropfen abgeben. Die erste Art ist die Piezo-Technik. Hier sitzt in der Druckerdüse ein kleiner Piezo-kristall. Das besondere an diesem Kristall ist, dass er sich bei Stromzufuhr ausdehnt. Dieser Kristall liegt direkt an einer spannungsempfindlichen Membran, die die Tinte umschließt. Fließt Strom durch den Kristall, so dehnt er sich aus und drückt dadurch auf die Membran. Dadurch wird die Tintenkammer verkleinert und Tinte wird aus ihr heraus gedrückt. Je schneller der Stromimpuls hintereinander auftritt, desto größer wird der Tintentropfen.
Die zweite Art ist das Bubble-Jet-Verfahren. Dieses Verfahren erfolgt statt über einen Kristall mit einer Flüssigkeitsblase. Wird der Blase ein kurzer Hitzeimpuls gegeben, so bildet sich Dampf in der Blase und sie dehnt sich aus. Durch ihre Ausdehnung wird die Membran der Tintenkammer in das Innere gedrückt und ein Tropfen wird aus der Kammer gequetscht. Auch hier gilt die Regel, dass je schneller die Hitzeimpulse hinter einander erfolgen, desto größer der Tropfen wird.

Druckvorbehandlung

Bei dem Digitaldruck muss eine spezielle Druckvorbehandlung erfolgen, bevor der eigentliche Druck erfolgen kann. Es ist besonders wichtig, dass die Oberfläche glatt und sauber ist, da jede kleinste Unebenheit die Tintentropfen verlaufen lassen kann. Zudem muss das Textil saugfähig und benetzbar sein, dass die Tintentropfen direkt vom Stoff aufgenommen und festgehalten werden können, da die Digitaldrucker nur einen sehr schmalen Drucktisch besitzen und die Tinte nur wenig Zeit hat zu trocknen. Um all diese Voraussetzungen zu schaffen durchläuft das Textil einige mechanische, thermische und chemische Verfahren.

Im zweiten vorbereitenden Schritt vor dem Druck erfolgt die Imprägnierung des Textils. Hier werden bestimmte Fixierchemikalien aufgetragen, die zum einen dafür sorgen, dass die Tintentropfen nicht verlaufen oder sich nicht oval im Textil ausbreiten. Zum anderen sorgt die Imprägnierung für eine Farbkontrolle der Penetration, der Farbtiefe und der Konturschäfe. Die Imprägnierung sorgt für ein kontrollierte Tintentropfen mit einer guten Farbtiefe und Kontur, die eine konstante Größe aufweisen.

Druckpaste

Die Druckpaste besteht aus drei Hauptbestandteilen: dem Farbstoff, dem Verdicker und Wasser. Hinzu kommen Tenside, Säure oder Base, Harnstoff und Biozid.
Der Farbstoff sorgt natürlich für die gewünschte Farbe. Wasser wird dazu benötigt den Farbstoff zu lösen beziehungsweise den Farbstoff zu dispergieren. Der Verdicker sorgt dafür, dass die Viskosität der Paste erhöht wird. Das bedeutet, dass die Paste auch zu einer Paste wird und nicht eine Flüssigkeit bleibt. Würde die Tinte rein flüssig sein, so würden die Tintentropfen direkt auf dem Textil verlaufen. Tenside sind sogenannte Seifmittel, die dafür sorgen, dass sich die Öl artigen Farbstoffe im Wasser lösen und egal verteilt werden und auch bleiben. Säure oder Base wird der Paste zugesetzt um den pH-Wert der Färbung einzustellen, da nicht alle Färbungen im neutralen Milieu erfolgen. Harnstoff dient als Lösemittel des Farbstoffes, der gleichzeitig hygroskopisch wirkt. Hygroskopische Substanzen ziehen Wasser sehr stark an. Diesen Effekt macht man sich zunutze und garantiert so, dass nahezu kein Wasser durch Verdunstung aus der Paste austritt. Das Biozid wird zugegeben, um die Tinte haltbarer zu machen, da Biozide Eigenschaften von Konservierungsmitteln aufweisen.

Autorin: Isabel Hofmann, Textiltechnologin, 2018