CC BY
129
Kozakov Oleg Nicolaevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Ukraine, Chernivtsi, Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University
УДК655.027, 51-74
УПРАВЛЕНИЕ ЦВЕТОМ ПРОЗРАЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ЗАПЕЧАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.П. Кондратов, И.Н. Ермакова
Представлены методики приготовления и результаты оптических испытаний новых многослойных полимерных материалов для изготовления рекламных световых панелей. Путем сочетания поляризаторов и светоотражающих металлизированных пленок получают яркие цветовые визуальные эффекты. Двумя способами определены цветовые координаты новых полимерных материалов в проходящем и отраженном свете в зависимости от угла зрения и деформации средних слоев с помощью спектрофотометров Color I7 фирмы X-Rite и VSC-5000 фирмы Foster+Freeman, и с помощью системы шкал визуальной оценки цвета.
Ключевые слова: управления цветом, жесткоэластический полипропилен, плеохроизм, рекламная многоцветная панель, экология, визуальные цветовые эффекты.
Яркая полиграфическая продукция рекламного назначения и упаковки товаров изготавливаются с использованием различных полимерных материалов и интенсивно окрашенных низкомолекулярных веществ -пигментов или органических красителей. Так как тиражи печатной рекламы, этикеток и иных упаковочных материалов огромны, а бережное отношение к этим изделиям и охране окружающей среды не являются нормой поведения населения городов нашей страны, рекламные изделия и упаковка товаров становятся одним из основных источников загрязнения почвы и воды открытых водоемов [1]. Повышенную опасность для окружающей среды представляют токсичные органические и неорганические красители, растворимые в воде или разлагающиеся в почве с образованием физиологически активных веществ и иных экотоксикантов. Если на состав типографских красок, используемых для запечатывания упаковки пищевых продуктов товаров массового спроса, детских игрушек и книг, наложены ограничения по использованию токсичных для человека компонентов [2], то состав лакокрасочных материалов и типографских красок, используемых для создания яркой наружной рекламы или оформления витражей, панелей и временных интерьеров различных массовых мероприятий, прак-
тически не регламентируется. Окрашенные вещества, не токсичные для человека и теплокровных животных, могут губительно влиять на микроорганизмы, растения и другие составляющие биоценоза [3].
В условиях обостряющейся конкурентной борьбы товаропроизводителей загрязнение окружающей среды компонентами рекламной полиграфической продукции становятся заметной частью экологической проблемы городов и других населенных пунктов.
В связи с изложенным представляются актуальными исследования в области технологии получения ярких цветовых визуальных эффектов на экологически чистых запечатываемых и конструкционных материалах, не содержащих окрашенных низкомолекулярных веществ способных загрязнять окружающую среду.
Получение визуальных цветовых эффектов и варьирование цвета световых панелей, витражей и других изделий наружной рекламы с одновременной защитой окружающей среды от загрязнения в настоящее время осуществляется путем использования межслойной электролюминесценции, капсулирования красителей в полимерных оболочках и пленках, размещением окрашенных материалов внутри прозрачных изолирующих слоев. Наиболее перспективным и безопасным является применение дифракционных решеток, явлений дихроизма и плеохроизма в многослойных полимерных материалах.
Известен способ управления цветом световой панели путем формирования микрооптической структуры дифракционной решетки на поверхности запечатываемых материалов с цветным изображением, покрытой защитным слоем. Изображение и рельеф поверхности выполнены с возможностью формирования для наблюдателя голографического или иного визуального эффекта, основанного на дифракции света. Технология включает этапы, на которых выбирают форму профиля дифракционной решетки таким образом, чтобы свет, дифрагированный от структуры дифракционной решетки и соответствующий определенной длине волны видимого света, направлялся в какой-либо один дифракционный порядок. При этом каждый отдельный дифракционный порядок соответствует определенному направлению наблюдения визуального эффекта на длине волны видимого света (рис. 1), и вместе с тем остается свободный диапазон углов, в котором визуальный эффект отсутствует или незначителен. [4]
По данной технологии можно создавать прозрачные визуальные эффекты на непрозрачных отражающих свет подложках. Подложки могут быть материалами, которые фильтруют и/или отражают свет по-разному, т.е. являются окрашенными материалами. Такую многослойную пленку из прозрачной пластмассы с межслойной печатью можно использовать, например, в качестве яркого упаковочного материала, сквозь который можно рассматривать упакованное изделие. Изобретение позволяет реализовать визуальный дифракционный эффект так, чтобы он был виден в нужном
цвете в определенном направлении. Это особенно важно, например, когда объект должен воспроизводить какие-нибудь определенные цвета или цвета отличительные от цвета изделия.
Рис. 1. Наблюдение цветных визуальных эффектов на полиграфической продукции под различными углами зрения [4]
В патентных источниках описан способ управления цветом декоративной термопластичной панели, включающий сборку пакета из полупрозрачной полимерной основы, имеющей противоположные переднюю и заднюю поверхности различной шероховатости и цветной пленки, также имеющей шероховатую поверхность соединения, и сплавление пакета для получения слоистой цветной панели [5]. Предлагаются системы, способы и устройства, связанные с изготовлением полупрозрачной панели, которая содержит множество цветных слоев из окрашенных в массе полимеров. Множественность цветных слоев позволяет изменять цвет, прозрачность или пропускание света слоистой панели. Панель может содержать один или несколько полимеров, выбранных из группы: поликарбонаты, поли-вилхлорид, сложные полиэфиры, акриловые смолы, их комбинации [5].
Наибольшими возможностями для управления цветом полупрозрачного многослойного пакета для экранов обладает технология описанная в [6]. Пакет состоит из металлизированной полимерной пленки, пленки из вытягиваемого в холодном состоянии полимера, полупрозрачного зеркального слоя металла и электролюминесцентного элемента (слоя), нанесенного на частично прозрачную полимерную пленку. Полимеры выбирают из группы термопластов, включающей: сложные полиэфиры, полиамиды, полиимидов, полиарилатов, органических термопластичных сложных эфиров целлюлозы и полифторуглеродов. Известный способ получения и управления цветом полупрозрачного пакета для экранов включает стадии напыления слоев металла, печать графических изображений и нанесение электролюминесцентного слоя на полупрозрачные пленки, сборку и монолитизацию пакета изостатическим прессованием под высоким дав-
лением при температуре ниже температуры размягчения пленок из вытягиваемого в холодном состоянии полимера, а также, при необходимости, напыление зеркального слоя металла на тыльную сторону готового изделия [6]. К электролюминесцентному слою подведены частично прозрачные плоские электроды, наносимые способом шелкографии с использованием электропроводящих полимерных композитов. Светосостав, возбуждаемый электрическим полем, содержит ZbS легированный фосфором.
Области применения полупрозрачного пакета - конструирование декоративных бленд или покрытий индикаторных элементов наземных, водных и воздушных транспортных средств, козырьков ремней безопасности или экранов с предупредительными надписями.
1. Методика приготовления образцов многослойных полимерных материалов. Для испытаний оптических свойств и наблюдения цветовых эффектов собирали пакет из трех слоев полимерных материалов: пленки анизотропного полимерного материала и двух листов материала, поляризующего свет. Направление поляризации света во внешних слоях одинаково. С нижней стороны располагают источник света, а наблюдение цветовых эффектов в проходящем свете ведут сверху сквозь пакет полимерных материалов. Прозрачная анизотропная полимерная пленка приобретает синее или желтое окрашивание, в зависимости от расположения между листами материала, поляризующего свет. Для наблюдения цветовых эффектов в отраженном сете один из внешних слоев заменяют металлической фольгой.
2. Методика наблюдения визуальных эффектов и определения цветовых координат. Визуальная идентификация цвета исследуемых материалов при различных условиях просмотра включает следующую последовательность действий:
Калибровка жидкокристаллического монитора графической станции с целью корректного отображения цветов. Выведение на монитор файлов с изображениями тест-объектов, представляющих собой поля различных цветов, для каждого из которых известны координаты цвета в заданном цветовом пространстве, а именно: первый тест-объект - шкалы С, М, Y, К, поля которых характеризуются различной степенью прозрачности (от 10 % до 100 %), второй - шкалы R, G, В (также с различной степенью прозрачности). Визуальное сравнение полученного цвета материала с цветовыми полями на тест-объектах и нахождение поля, цвет которого в наибольшей степени соответствует цвету образца. Цветовые координаты поля заносят в таблицу. С целью наглядного отображения многообразия полученных цветов отмечают их точками на диаграмме цветности С1Е XYZ [7].
Для исследования возможностей управления цветом многослойных запечатываемых материалов и испытания оптических свойств собирали трехслойный пакет, который состоит из деформируемой пленки жесткоэластического полипропилена (3) и двух листов материала, поляризующе-
го свет (1) и (2). Пленки жесткоэластического полипропилена располагали под углом 30 градусов к условному направлению поляризации света, причем устанавливали направление поляризации света во внешних слоях (рис. 2). С нижней стороны располагают источник света. Слоистый материал приобретает синее или желтое окрашивание, в зависимости от расположения между листами материала, поляризующего свет. Стрелками обозначено направление циклической деформации пленки (3). В результате эластичного растяжения и сокращения пленки динамично изменяется окрашивание материала. Если начальная окраска была синей, то при эластичном растяжении пленки (3) цвет панели по мере деформирования становится последовательно красным, оранжевым, зелёным и вновь синим или фиолетовым.
Рис. 2. Схема наблюдения за изменением цвета и определения цветовых координат трехслойного пакета в проходящем свете:
1, 2 - верхний и нижний слои из материала, поляризующего свет;
3 - деформируемая пленка из анизотропного полимерного материала
Образец для испытаний и наблюдения за изменением цвета пакета в отраженном свете получали из двух разных пленок прозрачных полимеров (3,4) со слоем металлической фольги или металлизированного поли-этилентерефталата (2) внизу. В результате эластичного растяжения и сокращения пленки динамично изменяется цвет световой панели при наблюдении в отраженном свете под разными углами зрения.
Образец для испытаний и наблюдения за изменением цвета пакета в проходящем световом потоке представляет собой четырехслойный пакет (рис. 3) из прозрачных и бесцветных полимерных пленок, две из которых выполнены из жескоэластического полипропилена, т.е. анизотропного полимерного материала, вытягиваемого в холодном состоянии (3) и (4). Пленки жескоэластического полипропилена в форме лент располагают под прямым углом между двумя листами пленочного материала, поляризую-
^ ^ /1
щего свет (1) и (2). С нижней стороны располагают источник света, а наблюдение за цветом панели и его изменением в различных частях при изменении угла зрения ведут сверху. Прозрачные и бесцветные ленты из пленки жескоэластического полипропилена при наблюдении под углом 90 градусов сверху сквозь листы пленочного материала, поляризующего
тия, а в месте наложения пленок появляется зеленый цвет. При изменении угла зрения цвет различных участков световой панели меняется.
Рис. 3. Схема наблюдения за изменением цвета и определения цветовых координат пакета из четырех слоев полимерных материалов в проходящем свете: 1,2- верхний и нижний слой из материала, поляризующего свет; 3 - деформируемая пленка из анизотропного полимерного материала; 4 - неподвижная пленка
из полимерного материала
Для управления цветом производят периодическое механическое растяжение одной пленки из жескоэластического полипропилена (3) на 25...30 % и последующее сокращение до исходных размеров [6]. Механическое растяжение пленки из жескоэластического полипропилена осуществляют также после предварительной обработки поверхности различными жидкостями не вызывающими растворения или набухания полимеров. Стрелками обозначено направление циклической деформации пленки (3). В результате эластичного растяжения и сокращения пленки динамично изменяется цвет слоистого материала, причем в местах наложения пленки (3) на пленку (4) наблюдается изменение цвета отличное от изменения цвета области обеих пленок без наложения. После обработки жидкостью изменение цвета пленки из жескоэластического полипропилена отличается от цвета и изменения цвета «сухой» пленки. Изменяемые цветовые координаты различных участков слоистых материалов, полученные при измерении в проходящем и отраженном свете, показаны на рис. 4 и приведены в
1
2
4
^ ^ ^1
таблице.
Рис. 4. Цветовые координаты различных участков многослойной пленки в отраженном (слева) и проходящем (справа) свете
Цветовые координаты различных участков многослойной пленки _______________при различных условиях измерения_________________
№ п/п Материал среднего слоя (толщина, мкм) Растяжение слоя, жидкость Координаты цвета (пространство)
1 80, 0, 0, 0 (CMYK)
2 0, 80, 0, 0 (CMYK)
3 30, 0, 0, 0 (CMYK)
4 50-0-0-0 (CMYK)
5 0, 0, 50, 0 (CMYK)
б Пленка анизотропная жесткоэластичекая из полипропилена (30) 0, 80, 0, 0 (CMYK)
7 30, 0, 0, 0 (CMYK)
8 230,230,255(RGB)
9 100,0,0,0 (CMYK)
10 Растяжения - 20, 0, 0, 0 (CMYK)
11 нет, 0, 0, 50, 0 (CMYK)
12 0, 70, 0, 0 (CMYK)
13 Обработки 60, 0, 0, 0 (CMYK)
14 жидкостью - 80, 0, 0, 0 (CMYK)
15 нет 0, 0, 40, 0 (CMYK)
16 0, 0, 10, 0 (CMYK)
17 0, 90, 0, 0 (CMYK)
18 Пленка из 0, 90, 0, 0 (CMYK)
19 полиэтилентерефталата (25) 20,0,0 0 (CMYK)
20 75, 255, 75 (RGB)
30 0, 0, 30, 0 (CMYK)
31 Пленка из 10, 0, 0, 0 (CMYK)
32 поливинилхлорида(75) 0, 0, 90, 0 (CMYK)
33 30, 0, 0, 0 (CMYK)
Окончание
№ п/п Материал среднего слоя (толщина, мкм) Растяжение слоя, жидкость Координаты цвета (пространство)
34 35 Пленка из полипропилена (50) 70, 0, 0, 0 (CMYK) 40, 0, 0, 0 (CMYK)
36 37 0, 90, 0, 0 (CMYK) 100,0,0,0 (CMYK)
38 39 Пленка из полиэтилена высокой плотности 0, 0, 30, 0 (CMYK) 10, 0, 0, 0 (CMYK)
40 41 0, 0, 30, 0 (CMYK) 30, 0, 0, 0 (CMYK)
42 Пленка Анизотропная жесткоэластичекая из полипропилена (30) Пленка Анизотропная жесткоэла-стичекая из полипропилена (50) Нет, диметилфталат 0, 0, 70, 0 (CMYK)
43 Нет, диметилфталат 25, 25, 255 (RGB)
44 Деформация 25%, диметилфталат 0,0,100,0 (CMYK)
45 Деформация 35% диметилфталат 0,100,0, 0 (CMYK)
46 Деформация 25% ,диметилфталат 0, 0, 90, 0 (CMYK)
47 Нет, этилцеллозольв 0, 0, 60, 0 (CMYK)
48 Нет, этилцеллозольв 25, 25, 255 (RGB)
49 Деформация 35% этилцеллозольв 0, 80, 0, 0 (CMYK)
50 Этилцеллозольв, Деформация35% 75, 255, 75 (RGB)
Выводы
1. Применение в качестве запечатываемых материалов многослойных пакетов пленок, поляризующих свет, позволяет получать яркие цветные визуальные эффекты в проходящем и отраженном свете без использования печатных красок и токсичных компонентов.
2. Многослойные пакеты запечатываемым материалом с подвижным деформируемым слоем из жесткоэластических полимеров позволяет создавать рекламные и иные световые панели с периодически изменяющимся цветом.
3. Запечатываемые материалы с управляемым цветом могут быть использованы в прозрачных и отражающих свет конструкциях рекламных панелей и щитов, размещаемых вне закрытых помещений.
Список литературы
1. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышлен-
ных выбросах в атмосферу. Л.: Химия, 1987. 192 с.
2. Полупрозрачная металлическая пленка, содержащая электролю-минисцентный элемент, и способ получения, и применение, заявка на патент РФ 2009125632, МПК Н05В 33/04, опублик. 20.01.2011).
3. Юлбарисова Ф.А. Гигиенические особенности условий труда работников на современных полиграфических производствах: научное издание // Бюллетень ассоциации врачей Узбекистана. 2008. N 3. С. 87-88.
4. Шевченко А. М., Яворовский А. П. Методические подходы к нормированию эпоксидных синтетических материалов и их летучих компонентов в воздухе рабочей зоны// Гигиена и санитария. N10. 1988. С. 5760.
5. Пяккерен П., Лаакконен П. Визуальный эффект на основе микроскопической структуры дифракционной решетки. Патент РФ 2 297 651, МПК G 02В 5/18, опублик. 20.04.2007).
6. Уиллхем Джон Е.С., Декоративная термопластичная структура. Патент РФ 2470787, МПК В32В 17/10, опублик. 27.12.2012, приоритет от 08.05.2008).
7. Управление прозрачностью наномодифицированной полипропиленовой пленки при защитной маркировке деталей упаковки / А.П. Кондратов [и др.] // Известия вузов. Сер. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2012. №1. С. 62-67.
8. Кондратов А.П., Шерстнев Г.К., Ермакова И.Н. Многоцветная декоративная панель из полимерных материалов с модифицированной наноструктурой. Заявка № 2013112740 (018862) на патент о полезной модели приоритет 22.03.2013.
Кондратов Александр Петрович, д-р техн. наук, проф., [email protected]. Россия, Москва, Московский государственный университет печати им. Ивана Федорова,
Ермакова Ирина Николаевна, аспирант, [email protected]. Россия, Москва, Московский государственный университет печати им. Ивана Федорова
COLOR MANAGEMENT TRANSPARENT POLYMERIC SUBSTRA TES A.P. Kondratov, I.N. Ermakova
In present article have been performed methods of preparation and results of optical experiments for new multilayer polymer materials used for advertising light displays. Combination of polarizers and light-reflecting metalized films give bright color visual effects. Two methods were used for color coordinates of new materials definition: in transmitted and reflected light depending of visual angle and middle layer deformation using spectrophotometer X-Rite Color 17 and Foster+Freeman VSC-5000, and the other method work with system of visual color estimation scales.
Key words: color management, rigid polypropylene, pleochroism, advertising multicolor display, ecology, visual color effects.
Kondratov Alexander Petrovich, doctor of technical science, professor, [email protected], Russia, Moscow, Moscow State Print University named Ivan Fedorov,
Ermakova Irina Nikolaevna, postgraduate, [email protected], Russia, Moscow, Moscow State Print University named Ivan Fedorov
УДК 655.3.066:338.512
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА СЕБЕСТОИМОСТЬ ПЕЧАТНОЙ ПРОДУКЦИИ
С.Н. Литунов, М.В. Батищева
Рассмотрены основные способы печати этикетки, проведен анализ и сравнение технико-экономической эффективности ее изготовления тремя способами печати: офсетной, флексографской и цифровой.
Ключевые слова: этикетка, офсетная, флексографская и цифровая печать, анализ технико-экономической эффективности.
Российский рынок печатной продукции переживает кризисные явления в книжно-журнально-газетной полиграфии уже в течение длительного времени. Они связаны с внедрением новых электронных технологий в этой сфере. Только в 2012 году расчетное падение книжного рынка в денежном (руб.) выражении составило минус 4,88 %, в натуральном выражении (экземплярах) — минус 9,53 %. Что касается печатных СМИ, то в краткосрочном прогнозе на 2013 г. данный розничный рынок может потерять до 3.. .5 % в стоимостном выражении, даже несмотря на дальнейший рост розничных цен. По данным мониторинга, ежегодно проводимого маркетинговой компанией «Консалт-Центр», за три года (2009-2012 гг.) тиражи федеральной печатной прессы (около 1000-1500 журналов и 300-500 газет) сократились на 15.20 %.
Интернет, электронные книги и электронные СМИ завоевывают свою часть рынка. Повсеместно сокращаются тиражи. Эти процессы в сочетании с финансовым кризисом подтолкнули производителей традиционного печатного оборудования и полиграфические предприятия к переориентации на изготовление упаковки и этикетки. Заводы всех ведущих фирм по производству косметики и парфюмерии находятся в России, а этикетка является мощным инструментом, выполняющим коммуникационные, информационные, маркетинговые и защитные функции.
