Stampa tessile digitale

La stampa digitale tessile sta riscontrando un forte interesse: ad AVANTEX (Francoforte maggio 2002) è stata dedicata un'intera sessione tra i vari convegni ed una tavola rotonda specifica.
A novembre è programmato un corposo seminario work shop a Mulhouse, sempre dedicato alla stampa digitale.
Questa tecnologia è stata oggetto di una vasta attività di ricerca e di un messa a punto che dura da molto tempo, ma solo recentemente si è assistito ad un'accelerazione che sta portando a risultati effettivi e che comunque impone un ripensamento critico della tecnologia di stampa e del suo futuro.

La prima considerazione da fare riguarda lo scenario generale del settore tessile, caratterizzato dalla deriva delle produzioni tessili verso l'Asia, con la conseguente riduzione delle dimensioni dei singoli lotti lavorati in Europa occidentale: i costi, per la stampa realizzata con mezzi convenzionali, crescono esponenzialmente al ridursi delle dimensioni stesse.

La crisi economica ha poi causato una maggior personalizzazione dei disegni da stampa, per lotti più piccoli.
La crescita ciclica della domanda di tessuto stampato, legata alla moda, non si è più verificata a partire dalla fine degli anni '80.
La crisi della domanda di articoli stampati ha prodotto forti cambiamenti nell'industria: il prezzo degli articoli stampati è caduto e l'industria si è spostata verso mercati a basso costo del lavoro.
In termini mondiali, negli ultimi anni, la quota di tessuto stampato è diminuita di circa il 5% all'anno.
Molte imprese di stampa hanno chiuso in Europa e nel Nord America.

La situazione odierna più tipica è quella di ordini di tessuto stampato inferiori ai 1.000 m.
Molti stampatori sono stati indotti a riconsiderare il loro modo di produrre; questo ha portato ad una maggiore differenziazione dei prodotti:

• trend verso disegni più originali ed esclusivi, offrendo prodotti differenziati sia per il disegno che per la tipologia del tessuto,

• più piccole dimensioni dei lotti; i prodotti moda cambiano seguendo le stagioni; spesso si possono avere 5-6 cambi in un anno.

La stampa a getto d'inchiostro è stata adottata per ridurre i costi di stampa per le campionature e per la stampa delle cartelle.
Ma è aumentato anche l'impiego di macchine di grande formato per la produzione di bandiere, stendardi e per i tessuti destinati all'abbigliamento sportivo.
La spinta è di natura economica: per piccole lunghezze il costo a metro della stampa a getto è minore di quello della stampa tradizionale.
Le teste di stampa usate nella tecnologia a getto sono piezoelettriche e termiche (DOD=drop on demand) ed hanno subito un forte sviluppo sulla spinta dell'evoluzione delle teste per le stampanti da ufficio.
Si possono analizzare alcune specifiche fisiche e chimiche per lo sviluppo della tecnologie e delle sue prestazioni.

All'inizio la tecnologia si basava su coloranti solubili in acqua, come i reattivi e gli acidi.
Sono stati sviluppati poi inchiostri che si basano su pigmenti insolubili (con o senza fissativi) o d'inchiostri; l'impiego di coloranti dispersi è più difficile.
Si nota anche lo sviluppo d'inchiostri con dispersioni specifiche per particolari teste di stampa.
Con l'impiego degli inchiostri basati su dispersioni si aggiungono delle difficoltà tecniche, per il fatto di dover produrre una dispersione d'inchiostro sub-micromica, con buone prestazioni ed adatta a diverse teste da stampa.
Ed è in questa area che ci potranno essere le applicazioni più importanti per il tessile tradizionale.

La possibilità di cambiare il disegno rapidamente diventa un prerequisito per lo stampatore moderno: la lunghezza da stampare diventa sempre più corta.
Tutto questo condiziona lo stampatore per quanto riguarda i costi, che crescono sempre più.
È quindi strategicamente importante la riduzione del costo della campionatura per ogni disegno e per ogni colore.
Per ogni colore differente e per ogni disegno differente è necessario un singolo qudro o cilindro; la realizzazione di ognuno di questi oggetti è costosa e richiede un tempo notevole.
Oltre metà del tempo totale di produzione è speso nell'incisione e nella campionatura.
Inoltre lo stampatore si prende un rischio notevole perché solo il 40-60% di un nuovo disegno genera produzione in quantità sufficiente a coprire i costi.
Con le lunghezze del tessuto da stampare sempre più limitate i fermo-macchina crescono e così è sempre più difficile coprire i costi di produzione con i primi ordini.
Una soluzione per minimizzare i costi legati alla campionatura è quello di eliminare completamente i quadri ed i cilindri dalla fase di campionatura.
Questo risultato è stato raggiunto sviluppando il processo della stampa digitale.
Questa tecnologia soddisfa alcuni criteri:

• ottenere risultati equivalenti tra le tecniche innovative e quelle convenzionali,
• semplicità,
• affidabilità,
• riduzione al minimo della manutenzione,
• risultati riproducibili nella fase di stampa vera e propria,
• riduzione dei costi.

La stampa digitale più promettente è quella a getto d'inchiostro.
Comunque era necessario uno sviluppo notevole di questa tecnologia per convertirla da apparato essenzialmente da ufficio a strumento che debba lavorare in un ambiente industriale, come quello tessile.
E sono necessari altri sviluppi.
La stampa getto d'inchiostro sta cercando di incrementare le proprie applicazioni nell'industria tessile, dove mostra vantaggi nell'ambito della campionatura e più ancora in quello della produzione di piccoli lotti di tessuto, per bandiere e stendardi, ed applicazioni nello sport.
Le prestazioni (velocità di stampa) dell'ink jet sono aumentate e le possibilità di lavorare prodotti finisti sono aumentate. La tecnologia può essere impiegata per produrre indifferentemente articoli differenziati ed unici.
Disegni che non possono mai essere realizzati nella normale produzione della stampa possono essere fatti.
Ad esempio, nei sistemi normali di stampa il numero di colori utilizzabili è limitato; nel sistema a schermi rotanti non si superano i 24 colori, nel sistema a tavola automatica si aumenta questo numero, ma si rimane sotto il 40.
Con l'ink jet non c'è limite al numero di colori utilizzabile.
Il fatto che gli schermi non siano necessari dà maggior flessibilità nella messa a punto dei nuovi disegni.
L'insieme è molto compatto e si può realizzare un processo del tuitto industriale su scala ufficio.
Questo ha notevole presa sul distributore dove la possibilità di personalizzare il vestito per ilo cliente.
I margini economici nella stampa classica sono modesti, ma la riduzione dei costi è fondamentale. In questo senso la stampa a getto d'inchiostro presenta dei vantaggi:

Tutti quelli che usano la stampa a getto lo fanno per motivi tecnici: i costi sono comunque decisivi.

Nella stampa tradizionale sono alti i costi d'investimento e sono bassi i costi operativi. Nella stampa a getto la situazione è opposta.
Nel primo caso i costi unitari (costi/m2) decrescono notevolmente con le dimensioni del lotto in lavoro. Nella stampa a getto i costi sono praticamente costanti.
Esiste una lunghezza di tessuto in stampa alla quale i due costi sono gli stessi, ovvero, in ogni situazione, esiste un preciso break-even (legato al sistema di costi dello stampatore, della qualità ecc.).

Per cercare un'applicazione conveniente dell'ink-jet, per campionature e per produzione, si deve poter riprodurre le caratteristiche del prodotto finito volute sul tessuto lavorato tradizionalmente:

• riproduzione del colore, il colore deve essere vicino al colore perfetto,
• la mano del tessuto, lo stesso tessuto e lo stesso processo di finissaggio per i campioni e per i prodotti,
• le proprietà di solidità devono essere le stesse per i due campioni.

In alcuni casi si può adoperare la carta o del tessile spalmato: in quel caso le caratteristiche di solidità devono essere valutate a parte.

Sono stati sviluppati inchiostri adatti alla stampa a getto ed anche la strada in cui il colorante si fissa alla fibra.

Molte delle caratteristcihe di solidità sono legate al particolare cromoforo del colorante o del pigmento ed al metodo in cui il colorante si fissa alla fibra; la perdita di solidità dipende dalla rottura del legame colorante-fibra o dalla rottura del cromoforo stesso.

Nella stampa tradizionale la scelta del colorante usato per colorare un substrato dipende soprattutto da:

• richieste sull'uso finale del tessuto,
• tipo di fibra,

Se l'impiego finale è quello della stampa a getto oi criteri per la scelta dei coloranti sono gli stessi adottati per la stampa trradizionale.

La stampa digitale è un'opportunità per l'industria tessile, infatti è una tecnologia:

• flessibile,
• ecologica,
• creativa,
• consente di realizzare più collezioni,
• si può personalizzare,
• produce alta qualità,
• piccole quantità,
• buoni tempi di consegna,
• buoni costi per lo sviluppo,
• riduzione degli stock,
• buona riproducibilità,
• rapidità per arrivare sul mercato,

I principali limiti per la stampa digitale riguardano la gamma di colori e le prestazioni in termini di velocità. La stampa digitale è su certe prestazioni e ci rimarrà.
Miglioramenti ci si possono aspettare, ma di tipo incrementale.

La stampa digitale ha un notevole impatto sulla riduzione dei costi:

• stampa dei campioni e di piccoli lotti,
• sviluppo del prodotto,
• assenza dei cilindri,
• assenza di scarti,
• assenza di tempi di fermo delle macchine,
• perfetta riproducibilità degli ordini da un periodo ad un altro.

Condiziona anche l'efficienza del processo:

tempo d'arrivo sul mercato,

• sviluppo del progetto,
• just in time – stampa solo degli ordini,
• campioni stampati da settimane a giorni,
• comunicazione elettronica dei dati.

L'impatto della stampa digitale è tale da creare una nuova domanda, perché consente una maggiore flessibilità nello sviluppo dei prodotti, un maggiore dettaglio del disegno ed anche la realizzazione di disegni con maggiore complessità, tanto da fovorire una sorta di personalizzazione di massa;

Inoltre la produzione è essenzialmente ecologica e trova spazi notevoli per adattarsi a leggi più restrittive, senza problemi di scarichi acquosi, non ci sono i cilindri da lavare, non ci sono scarti di coloranti.

= Ecological Impact

Le sfide riguardano:

• il tempo necessario per arrivare sul mercato,
• il tempo di consegna,
• la produzione con sistemi ecologicamente corretti,
• l'aumento dei disegni e delle variazioni dei colori,
• l'aumento del numero di collezioni,
• la maggiore qualità richiesta,
• la migliore efficienza (per quanto riguarda i costi).

Una risposta a tutte queste esigenze può essere oggi quella del ricorso alla stampa digitale.
Oggi sono proposte tre differenti tecniche di stampa Ink Jet:

• Continuous (CIJ)
• DOD – Piezo (PIJ)
• DOD – Thermo (BubbleJet) (TIJ)

I segmenti produttivi già oggi interessati direttamente alla stampa digitale oggi sono:

• bandiere e stendardi, tessili per interni e decorazione,
• tappezzeria,
• cravatte,
• abiti e moda,
• auto.

I soggetti ed i temi decisivi per lo sviluppo della stampa digitale riguardano:

• il mercato (il consumatore),
• il modello di impresa,
• l'hardware,
• la gestione dei flussi,
• il substrato tessile,
• il finissaggio,
• i coloranti ed i pigmenti,
• l'ambiente,
• il software e la gestione del colore.

I coloranti

Ci sono numerosi produttori di coloranti per stampa digitale, CIBA, BASF, DYSTAR, ECS, CHT, DUPONT; riguardo a questi argomenti i temi di discussione riguardano:

• coloranti ottenibili,
• reattivi,
• acidi,
• dispersi,
• pigmenti,
• transfer…

Il cliente ha un'ampia possibilità di scelta.

Riguardo ai coloranti:, gli argomenti di discussione sono:

• le richieste di qualità elevate,
• la progettazione speciale per la stampa digitale,
• il color space (ampiezza, estensione…),
• le sfumature (matching) con coloranti convenzionali,
• le esigenze di solidità.

La scelta dei coloranti dipende da:

&Mac183; substrato,
&Mac183; tipo d'applicazione,
&Mac183; numero dei colori usati,
&Mac183; numero dei coloranti usabili,
&Mac183; coloranti dipendenti e non-dipendenti.

La proposta delle stampanti (le macchine) è molto ampia; vengono proposte in particolare le macchine da stampa, da:

• Mimaki,
• Mutoh,
• Roland,
• Nur,
• RasterGraphics,
• DPS,
• Encad,
• DuPont,
• Zimmer,
• Reggiani.

Le teste di stampa sono proposte da:

• Epson,
• Xaar,
• Aprion,
• Spectra,
• HP,
• Lexmark,
• Canon.

Altri componenti importanti per la tecnologia di stampa sono:

Il server PC,
Gli alimentatori,
gli arrotolatori,
gli essiccatoi,
i sistemi di riscalamento.

Scelta dell'hardware.

La scelta della stampante dipende dalle esigenze dell'utilizzatore:

• deve consentire di stampare sui substrati normalmente impiegati,
• supportare i coloranti scelti,
• Lavorare in modo fluido ed affidabile per 10-16 ore al giorno,
• sia supportata da personale interno ed esterno con un know-how sufficiente.

Parametro importante è la velocità della stampante:
l'alternativa è quella tra una stampante veloce e costosa ed un sistema di macchine lente. Si deve anche tener conto della differenza che c'è tra la velocità teorica e velocità effettiva.
Importanti anche i tempi di settaggio, quando si cambia il substrato, i coloranti.

iI software e l'hardware hanno la stessa importanza; i moduli critici nel software sono due:

• la calibrazione del driver della stampante e del colore,
• la simulazione accurata dei processi produttivi convenzionali (colori, toni…).

Sono proposte delle soluzioni integrate CAD/CAM per il tessile, per vinili, per la carta da parati, per laminati.
Il software per la calibrazione dei colori deve poter intervenire per migliorare la riproducibilità, l' accuratezza.
Deve anche tener conto dei substrati differenti, della gestione di ordini ripetuti, di lavorare con colori convenzionali, di realizzare il colore giusto la prima volta.

Le opportunità devono riguardare:
la scelta libera dei colori spot e di processo,
scelta libera della sequenza dei colori,
scelta del tipo di colorante,
scelta del fornitore di coloranti,
scelta libera del substrato,
scelta libera della stampante.

L'ambiente di lavoro è spesso ignorato o sottostimato, ma è molto importante; si deve controllare:
l'umidità (tra il 55% ed il 70 %)
la temperatura (tra 18°C e 25 ºC)
la stabilità dei parametri è importante quanto i valori assoluti
assenza di fumi e di polveri,
cura nello stoccaggio di coloranti e substrati.

Il personale è un'altra variabile fondamentale: una volta installato il macchinario, occorre avere del tempo sufficiente per il training per usare questa nuova tecnologia: le tecnologie cambiano rapidamente, le persone lentamente.

Tutto il personale deve essere coinvolto nella nuova tecnologia:
il management,
i progettisti,
il dipartimento campioni,
il dipartimento produzione,
le vendite,
il dipartimento IT,
la preparazione di substarti, sia interni che esterni,
i clienti.

Il substrato inflluenza:

• il Color space,
• il tipo di colorante usato,
• il livello di solidità,

Si ricorre sia a substrati pre-preparati sia a soluzioni paper backed.

I processi di fissaggio sono fondamentali per ottenere la giusta solidità dei colori, che dipende dalla scelta del substrato e del colorante: la solidità deve essere la stessa della lavorazione convenzionale.