CC BY
50
Povalyaeva Elena Dmitrievna, student, lenpovalya@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Kuzovleva Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, kusovle-va@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 655.344:655.2.06
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ КРАСОК В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ БУМАГИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СЭМ И ЭДС-АНАЛИЗА
А.Ю. Бражников, Л.Г. Варепо, И.В. Нагорнова
На основании СЭМ-изображений и ЭДС-анализа поперечных срезов оттисков сопоставлены колориметрические показатели и характер распределения красочных слоев в порах мелованного слоя бумаги для четырех серий цветных красок при трех вариантах их наложения в процессе печати. Прослеживается тенденция большего искажения требуемого цвета при большей глубине проникновения красок в толщу бумаги. Данные могут быть использованы для определения значений предыскажений, задаваемых в процессе допечатной подготовке и осуществления выбора печатных красок в зависимости от требуемой точности воспроизведения.
Ключевые слова - печатная краска, поперечный срез, СЭМ, качество печатного оттиска.
1. Введение. Показатели качества офсетного печатного оттиска существенно зависят от стадии закрепления красок на поверхности запечатываемой подложки при печатании, представляющей собой комплекс сложных процессов, течение которых обуславливается физико-химическими свойствами взаимодействующих систем.
Методы электронной микроскопии могут использоваться как для анализа запечатываемого материала, в частности формы и взаимного расположения пор в объеме бумаги, так и для мониторинга распределения краски в структуре запечатываемой подложки и оценки влияния факторов, которые характеризуют взаимодействие между печатной краской и поверхностью подложки [1 - 4].
2. Постановка задачи. Вопросы изучения границы печатная краска - подложка, учитывая большой ассортимент печатных красок, до сих пор актуальны и представляют как научный, так и практический интерес. В работах [2 - 4] приводятся данные по исследованию границы раздела печатная краска-картон методом электронной микроскопии. Однако факторы, влияющие на процесс печатания оттиска и закрепления на поверхности подложки, в ней не рассматриваются.
Постановка задачи исследования заключается в изучении и мониторинге влияния офсетных печатных красок на процесс впитывания и закрепления на поверхности подложки. Также с практической точки зрения важно оценить влияние степени эмульгирования печатной краски в условиях печати на единичные показатели качества печатного оттиска.
3. Методика эксперимента. Объектами исследования являются оттиски, запечатанные офсетными печатными красками ведущих фирм-производителей: Litoflora FTX FlintGroup (I1), Toyo (I2), Triumf (I3) и Cristal (I4) в стандартном порядке 100 % наложения blacK (K)-Cyan (C) -Magenta (M). В качестве подложки используется мелованная бумага Titan-Gloss.
Оттиски отпечатаны при сравнимых условиях на четырехкрасочной печатной машине ManRoland704 без терморегулирования красочного аппарата со спиртовым увлажнением.
Для получения и поддержания кислотности в пределах значений PH=4.8~5.3 увлажняющего раствора применялся концентрат Hydrofast 307 GS. В качестве спиртовой добавки использовался изопропиловый спирт химически чистый, содержание ацетона 0,03 %. Режим подачи увлажнения по дукторному валу 23 %.
Степень эмульгирования печатных красок (Сэ) при взаимодействии с увлажняющим раствором определяли по [5].
Количественную оценку глубины впитывания краски в структуру подложки определяли по границе раздела печатная краска-подложка на основании изображений поперечных срезов, полученных на высокоразрешающем автоэмиссионном растровом электронном микроскопе JSM7500F (JEOL). Пространственное разрешение составляло не менее 1 нм. Для снижения зарядки и предотвращения разрушения под электронным пучком непроводящих образцов осуществляли предварительное напыление на поверхность образцов слоя платины (около 10 нм толщиной) в атмосфере аргона в установке напыления магнетронного типа AutoFine-Coater JFC-1600.
Для определения элементного состава образцов и распределение элементов в поверхностных и объемных слоях бумаги использовали ЭДС-спектрометр Oxford X-Max80 с SATW-окном при ускоряющем напряжении 10 кВ, токе зонда 2^10"10А, времени накопления 40с и минимальной скорости счета. Элементом для оптимизации служил кремний.
В качестве показателей качества оттиска рассматривали оптическую плотность и цветовое различие AE в системе цветового пространства Lab по отношению к координатам цвета, заданным в файле. Оптическую плотность определяли по стандартной методике с помощью спектрофотометра GretagMacbeth SpectroEye.
На рис. 1 показаны СЭМ-изображения поперечных срезов оттисков с наложенными ЭДС-картами распределения элементов красочных слоев, приведены кривые зависимости интенсивности рентгеновских сигналов элементов от глубины проникновения в поры бумаги.
1.1
1.2
1.5
1.3 ■ - $М
ю А;
1.4
{
Л 1] .|Ц1 № шилЛ
г| гоЧ_.»1-..... | 1 [.!
1.6
1.7
> Лий %
1НИ1
'^Г •'•О Г ^
г
[ Ж;
-Я
V*, »Г .V ¡V, > уют.
1 \ ■ * а . А '
№
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
Рис. 1. СЭМ-изображения поперечных срезов оттисков с наложенными ЭДС-картами распределения элементов и кривые зависимости интенсивности рентгеновских сигналов элементов от глубины проникновения: 1.1 -ПК (20000х); 1.2 -ПК/С (ЮОООх); 1.3-1.4 -11К/С/М (ЮОООх); 1.5 -12К (20000х); 1.6 -12 К/С (ЮОООх); 1.6 и 1.8 -12 К/С/М (ЮОООх), 1.9 -13 К/С (ЮОООх); 1.10-1.11 -13 К/С/М (ЮОООх); 1.12 -14 К/С (ЮОООх); 1.13 и 1.14 -14 К/С/М (ЮОООх)
1 I
г; §
-с
г; §
г;
3
§
о*
а §
н
•X.
г; «
о а
3 «
а г;
8
а г; а
1 а -а г; г;
4. Результаты экспериментов. Результаты исследований представлены в таблице.
На рис. 2 приведены цветовые координаты a, b красочных слоев в цветовом пространстве Lab, определенные для всех исследуемых красок при трех вариантах наложения при печати. Красные квадраты во всех случаях относятся к координатам заданных в файле цветов.
Параметры красочных слоев
№ Сэ % Оптическая плотность АЕ Толщина слоя на поверхности. мкм Глубина проникновения мкм
к/кс/ксм К/ кс/ксм К/КС/КСМ К/КС/КСМ
11 65 1.7 / 1.4 / 1.5± 0.1 2.2/1.7/4.010.2 0.410.1/0.8Ю.З/ 0.9Ю.2 0.310.1 / 1.5Ю.2 / 4.5Ю.З
12 54 1.7 / 1.4 / 1.4± 0.1 1.8/1.0/0.710.1 0.410.1/0.5Ю.1/ 0.6Ю.1 0.410.1/0.410.1 / 0.6Ю.2
13 50 1.6 / 1.5 / 1.4± 0.1 3.2/2.6/1.610.2 1.510.1/1.8Ю.З/ 1.9Ю.4 0.410.1/0.5Ю. 1/0.810.2
14 62 1.7/1.4/1.4 ±0.1 2.2/1.7/3.010.1 0.510.1/0.6Ю.1/ 0.8Ю.1 0.610.1 /0.8Ю.1 /1.210.2
+ь
30—г
-2Ф
——————1301 ———————
-ь
Рис. 2. Цветовые координаты a, b красочных слоев при вариантах наложения К, КС, КСМ:
♦ -II, о - 12, А-13, ш -14
5. Обсуждение результатов. Оптические плотности красочных слоев имеют сопоставимые с учетом погрешности значения во всех тестах и находится в пределах, допустимых ISO 13655. Величины же цветового
260
различия отличаются значительно: для II ЛЕ=4±0.2 является граничным, максимально возможным при печати с так называемой психологической точностью воспроизведения (различия заметны невооруженным глазом); ЛЕ=0.7±0.1 для 12 означает точное воспроизведение заданного цвета объекта.
Отличия хроматической составляющей цвета красочных слоев от заданных координат становятся заметнее с увеличением числа красочных слоев (рис.2).
Значения цветового различия при этом коррелируют с показателями проникновения красочного слоя в поверхностный мелованный слой (таблица, рис.1). После наложения второй краски (С, «по-сырому») эти различия становятся существенными (таблица, рис.1, позиции 1.2, 1.6, 1.9 и 1.12) и приобретают значимые величины после наложения третьей краски (М, таблица, рис. 1, позиции 1.3, 1.7, 1.10 и 1.13).
На основании кривых распределения элементов (рис. 1, позиции 1.4, 1.8,1.11, 1.14) условно можно выделить три типа поперечных срезов красочных слоев: с малым, средним и значительным проникновением в поры мелованного слоя.
Так, на кривых распределения элементов видно, что для II (рис. 1, позиции 1.4) глубина проникновения в поры мелованного слоя составляет около 4.5 мкм, при этом толщина слоя краски на непосредственно поверхности бумаги составляет приблизительно 1 мкм (определено по границе увеличения сигнала Ca, составляющего основу мелованного слоя бумаги). Тогда как для 12 и 14 эти значения составляют примерно 0,5 мкм. Заметим, что толщины красочных слоев при всех вариантах наложения 12 и 14 глубины проникновения в толщу бумаги имеют приблизительно равные величины.
Несколько иной характер распределения красочного слоя в толще мелованного слоя показывает 13 - существенно большая часть остается на поверхности (1.8±0.1 мкм), в поры мелованного слоя проникает слой толщиной приблизительно в 3 раза меньше.
Такое поведение красок возможно связано с незначительным различием степени эмульгирования: в процессе печати, с одной стороны, печатные элементы контактируют с увлажняющим накатным валиком в процессе каждого цикла вращения формного цилиндра и на своей поверхности несут прослойку увлажняющего раствора, которая при последующих контактах мигрирует в красочный аппарат; с другой - накатной красочный валик, контактируя с увлажненными пробельными областями печатной формы, переносит увлажняющий раствор в красочный аппарат. Более высокое значение эмульгирующей способности II (таблица) означает наличие возможно большего количества увлажняющего раствора в составе переносимого красочного слоя.
6. Выводы и заключение. Визуализация характера распределения печатных красок различных фирм-производителей в поверхностных слоях запечатываемой подложки одного вида с помощью СЭМ-изображений по-
261
перечных срезов оттисков позволяет интерпретировать различное качество цветовоспроизведения. Прослеживается тенденция большего искажения требуемого цвета при большей глубине проникновения краски при всех вариантах наложения красок. Практическая и научная составляющая исследований заключаются в подборе компонентов печатной системы в зависимости от требуемой точности воспроизведения на основании базы полученных экспериментальных данных и определении значений предыскажений, задаваемых в процессе допечатной подготовки.
Список литературы
1. Christian Kugge, Vincent S.J. Craig, John Daicic. A scanning electron microscope study of the surface structure of mineral pigments, lattices and thickeners used for paper coating on non-absorbent substrates // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. Vol. 238, Issue 1-3. P. 1-114.
2. Ozaki Y., Kimura M. Visualisation of printing of ink vehicle on paper surfaces by a SEM technique // Appita. 2000 (3). P. 216 - 219.
3. Investigation into the distribution of ink components on printed coated paper: Part 1: optical and roughness considerations / J.S. Preston, N.J. Elton, J.C. Husband, J.S. Dalton, P.J. Heard, G.C. Allen // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2002. Vol. 205. Issue 3. P. 183 - 198.
4. Varepo L.G, Nagornova I.V., Trapeznikova O.V. Application of electron microscopy to quality control of surface ink layers // Procedia Engineering. 2015. 113. P. 357 - 361.
5. Surland A. Factors Determining the Efficiency of Lithographic Inks, TAGA Proceedings. 1983. P. 191 - 233.
Бражников Андрей Юрьевич, нач. печатного центра, a_brazhnikov@,bk.ru, Россия, Омск, ООО «Омскбланкиздат»,
Варепо Лариса Григорьевна, д-р. техн. наук., проф., larisavarepo@yandex.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет,
Нагорнова Ирина Викторовна, канд. техн. наук, зав. лабораторией, irine.nagornova@yandex. ru, Россия, Москва, Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова
VISUALIZA TION OF DISTRIBUTION OF PRINTING PAINTS IN A PAPER BLANKET WITH APPLICATION SEM AND EMF ANALYSIS
A.Yu. Brazhnikov, L.G. Varepo, I.V. Nagornova 262
Based on SEM-images and the EMF analysis of cross cutoffs of prints colorimetric indexes and nature of distribution of paint layers in pores of a coated layer of paper for four series of color colors in case of three options of their superimposing in the course of the printing are compared. The tendency of bigger distortion of the required color in case of bigger penetration depth of colors in thickness of paper is tracked. Data can be used for determination of values of the pre-emphasis set in process to prepress preparation and implementation of a choice ofprinting colors depending on required accuracy of reproduction.
Key words: printing color, a cross cutoff, SEM, quality of a printing print.
Brazhnikov Andrej Jur'evich, chief the printing center, a brazhnikovabk. ru, Russia, Omsk, LLC «Omskblankizdat»,
Varepo Larisa Grigor'evna, doctor of technical sciences. professor, larisavare-po@yandex.ru, Russia, Omsk, Omsk State Technical University,
Nagornova Irina Viktorovna, candidate of technical sciences, head of laboratory, irine. nagornova@yandex. ru, Russia, Moscow, Moscow State University of Printing Art called after Ivan Fedorov
УДК 655.3.022.7
ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ БУМАГИ НА ПРОЦЕСС ЦИФРОВОЙ ПЕЧАТИ
С. А. Бородин, С.Я. Пасова, О.В. Кузовлева
Проанализированы технические характеристики бумаги - плотность, влажность, жесткость и гладкость поверхности.
Ключевые слова: цифровая печать, бумага, свойства бумаги.
Как правило, заказчики полиграфической продукции не задумываются о том, что для каждого вида печати требуется определенный тип бумаги и необходимо учитывать её свойства. Рассмотрим в качестве примера технологию цифровой печати.
При печати по цифровой технологии бумага подвергается сильному нагреву, и поэтому в ее состав не должны входить компоненты, которые не выдерживают высоких температур. И, кроме того, плотность такой бумаги должна быть достаточной, чтобы при нагреве не возникали такие дефекты, как скручивание и коробление бумаги. Особенно важно учитывать это при использовании дизайнерских бумаг.
