Problem reprodukcije boja na shrink-sleeve etiketama

Gorazd Golob, Dejana Đorđević (University of Ljubljana), Darko Agić (University of Zagreb, Faculty of Graphic Arts), Fons Put (Flemish Innovation Center for Graphic Communication,Turnhout), Markéta Držková, Lenka Otáhalová (University of Pardubice)

Sažetak

Shrink-sleeve etikete najčešće koriste se za potpuno prekrivanje primarne ambalaže etiketom. Izrađuju se od PVC, PET ili drugih plastičnih folija, koje su tokom izrade modificirane tako da se zagrijavanjem na temperaturi višoj od 50 ºC počinju skupljati a na kraju procesa poprimaju dimenzije i oblik ambalaže. Etikete mogu biti tiskane u različitim tiskarskim tehnikama.Tokom ispitivanja korištene su etikete tiskane u tehnici ofsetnog tiska na PVC i PET foliji sa orijentacijom molekularne strukture u poprečnom (aksijalnom) smjeru, koju su bile termički skupljene za 30 i 50 %. Mjerenje absorpcijskog spektra plave i zelene boje izvedeno je korištenjem transmisijskog spektrofotometra Specord, d/8º refleksijskog spektrofotometra GretagMacbeth XTH i 0/45 º refleksijskog spektrofotometra X-Rite Spectroeye sa i bez polarizacijskog filtra. Sva mjerenja refleksijskim spektrofotometrima bila su izvedena na bijeloj podlozi (APCO II standardni papir), sa strane tiska i kroz foliju. Uz mjerenja izvedena je i vizualna procjena boja uzoraka.Rezultati mjerenja i anketa pokazuju da se sakupljanjem etiketa boje ne mijenjaju uvijek prema očekivanju na osnovu teorije (Beer-Lambertov zakon) i iskustva. Različitim spektofotometrima i uvjetima mjerenja dobivamo veoma različite  rezultate odnosno absorpcijske spektre, koji su rezultat povećane koncentracije  pigmenta u sloju tiskarske boje i raspršenja svjetla.

Ključne riječi: shrink-sleeve etikete, absorpcijski spektar, spektrofotometar, razlika boja, raspršenje svjetla

Problem of Colour Reproduction on Shrink-sleeve Labels

Gorazd Golob, Dejana Đorđević (University of Ljubljana), Darko Agić (University of Zagreb, Faculty of Graphic Arts), Fons Put (Flemish Innovation Center for Graphic Communication,Turnhout), Markéta Držková, Lenka Otáhalová (University of Pardubice)

Abstract

Shrink-sleeve labels are most often used for total covering of primary package with label. They are manufactured from PVC, PET and other plastic films, being modified during production process in the way that allow them to start shrinking at the temperature over 50 ºC and at the end of the process get the dimensions and form of a package. Labels could be printed using different printing techniques. PVC and PET labels printed on cross direction (axial) oriented molecular structure plastic film in offset printing technique, shrinked for 30 and 50 %, have been used during investigation. For measurements of absorption spectra of blue and green colour we used transmission spektrophotometer Specord, d/8º reflection spectrophotometer GretagMacbeth XTH and 0/45 º reflection spectrophotometer X-Rite Spectroeye with and without polarisation filter. For all reflective measurements from printed side and through the film white backing has been used (APCO II standard paper). We added visual colour judgement of the samples to the measurements. Measurement results and questionaire show us that during label shrinking process colours are not changing according our expectations based on theory (Beer-Lambert law) and experience. Different spectrophotometers and measuremnet conditions give us very different results of absorption spectra respectivly that are results of higher concentration of pigment in the ink layer and light scattering.

Keywords: shrink-sleeve labels, absorption spectra, spectrophotometer, colour difference, light scattering

1 Uvod

Shrink-sleeve etikete koriste se više od 30 godina. Njihova prednost u usporedbi sa konvencionalnim etiketama je u potpunom prekrivanju površine boce ili druge ambalaže, kao i u nanošenju etiketa bez ljepljenja. Za izradu shrink-sleeve etiketa koriste se prozirne PVC, PET, PETG i druge plastične folije, kojima je tokom izrade promijenjena unutarnja molekularna struktura tako da zagrijavanjem počinje skupljanje etikete. Skupljanje ovisi o vrsti i obradi folije s obzirom na konačnu primjenu etiketa. Za shrink-sleeve etikete u praksi koriste se folije, koje se skupljaju samo u poprečnom smjeru ili samo u uzdužnom smjeru, dok se za druge vrste ambalaže mogu koristiti folije koje se skupljaju u svim smjerovima. Skupljanje može postići do 70 % početne dimenzije, dok se u praksi obično koristi do 50 % skupljanja. Shrink sleeve etikete tiskaju se različitim tiskarskim tehnikama, najčešće u flekso tisku. Udio ofsetnog tiska, digitalnog tiska i drugih tehnika otiskivanja je manji. Zbog skupljanja povećava se koncentracija pigmenta u sloju tiskarske boje, koja prema teoretskim postavkama (Beer-Lambertov zakon) i iskustvu uzrokuje povećanje optičke gustoće, odnosno smanjenje svjetline (L*) uzorka. Ispitivanjem uzoraka shrink-sleeve etiketa plave i zelene boje došli smo do zaključka, da se kod etiketa zelene boje skupljanjem smanjuje vrijednost kolorimetrična svjetlost boje (L*) dok vrijednost optičke gustoće (D) raste. Kod plave boje smanjenjem izmjerene svjetlosti dolazi do opadanja vrijednosti gustoće (D) (tabela 1).

Tabela 1: Kolorimetrijske vrijednosti L*, a*, b*, C*, h i D za uzorke zelene i plave boje na PVC i PET (GretagMacbeth Spectrolino D50, 2º, StatusE, bijela podloga).

Rezultate, prikazane u tabeli 1 provjerili smo mjerenjem na spektrofotometru sa mjernom geometrijom d/8º (tabela 2), na osnovu kojih smo odlučili za nastavak ispitivanja, jer su i kod tog mjerenja vidljive anomalije (vrijednost L* kod 30 % skupljene PET shrink-sleeve etikete je previsoka).

Tabela 2: Rezultati kontrolnog mjerenja na refleksijskom spektrofotometru d/8º.

Na prvi pogled nelogični rezultat pokušali smo razjasniti promatranjem površine uzoraka na elektronskom mikroskopu (SEM) i mjerenjem apsorpcijskih spektara uzoraka korištenjem različitih tipova spektrofotometara, te traženjem korelacija između tih mjerenja.

2 Metode

Za snimanje na SEM pripremili smo seriju uzoraka za snimanje promjena na površini i u prerezu kroz materijal. Promatranjem uzoraka optičkim mikroskopom te uspoređivanjem slika neskupljenog i skupljenog materijala sa SEM, pokušali smo odrediti uzrok razlikama u rezultatima, koji može biti ili u termokromnoj karakteristici tiskovne boje ili u raspršenju svjetla na površini otisnute folije.

Slika 1: Shematski prikaz djelovanja transmisijskog UV/VIS spektrofotometra.

Mjerenjem na transmisijskom UV/VIS spektrofotometru Specord (slika 1) pokušali smo isključiti utjecaj raspršenja svjetla na površini folije, jer se veći dio raspršenog svjetla usmjerava prema senzoru, odnosno uključuje u rezultat mjerenja. Sva mjerenja izvedena su korištenjem referentne prozirne folije iste vrste. Područje mjerenja je u vidljivom dijelu spektra, od 360 do 730 nm. Umjesto kiveta, uzorci folija namješteni su na prikladno podešenom stalku. Druga serija mjerenja izvedena je korištenjem d/8º refleksijskog spektrofotometra GretagMacbeth XTH sa integriranim sjajem (specular gloss included). Mjerna podloga bila je od bijelog APCO II standardnog premazanog papira, koji je napravljen bez optičkih sredstava za povećanje bjeline. Ista podloga bila je korištena za sva mjerenja na refleksijskim spektrofotometrima. Treća i četvrta serija mjerenja izvedene su pomoću 0/45º refleksijskog spektrofotometra X-Rite Spectroeye sa i bez polarizacijskog filtra. Sva mjerenja napravljena su sa strane folije i sa strane otiska odnosno tiskarske boje jer smo na osnovu preliminarnih mjerenja i SEM snimaka očekivali relativno jak utjecaj deformacije strukture površine na konačni rezultat. Zbog lakše usporedbe rezultata ograničili smo se samo na apsorpcijske spektre, koji odgovaraju spektralnim vrijednostima optičke gustoće. Uz mjerenja izvedena je anketa na osnovu vizualne procjene promjene boje uzoraka.

3 Rezultati

Na slici 2 prikazani su rezultati SEM analize površine PVC i PET uzoraka folija tiskanih u plavoj i zelenoj boji.

Slika 2: SEM slike neskupljenih uzoraka (gore), skupljenih 30 % (sredina) i skupljenih 50 % (dole), za plavi PVC (a), plavi PET (b), zeleni PVC (c) i zeleni PET (d).

Na slikama 3 i 4 prikazani su prorezi skupljenih PVC i PET folija tiskanih plavom i zelenom bojom.

Slika 3: Prorez kroz PVC foliju tiskanu plavom (gore) i zelenom (dole) bojom, prije (a) i nakon skupljanja za 50 % (b).

Slika 4: Prorez kroz PET foliju tiskanu plavom (gore) i zelenom (dole) bojom, prije (a) i nakon skupljanja za 50 % (b).

Apsorpcijski spektri za PVC i PET folije tiskane plavom i zelenom bojom dobiveni spektrofotometrijskim mjerenjima prikazani su na slikama 5 do 8. Prikazani samo rezultati mjerenja sa strane tiskarske boje, kod kojih su razlike najveće.

Slika 5: Apsorpcijski spektri PVC plave i zelene boje izmjereni na transmisijskom UV/VIS spektrofotometru Specord.

Slika 6: Apsorpcijski spektri PVC plave i zelene boje izmjereni na refleksijskom spektrofotometru d/8º GretagMacbeth Coloreye XTH, sjaj uključen (specular gloss included).

Slika 7: Apsorpcijski spektri PVC plave i zelene boje izmjereni na refleksijskom spektrofotometru 0/45 ºX-Rite Spectroeye sa uključenim polarizacijskim filtrom.

Slika 8: Apsorpcijski spektri PVC plave i zelene boje izmjereni na refleksijskom spektrofotometru 0/45º X-Rite Spectroeye bez polarizacijskog filtra.

Rezultati ankete prikazani su u tabeli 3. Anketa bila je izvedena tokom seminara na studiju Grafične in medijske tehnike u Ljubljani, sa studentima prve i druge godine studija. Sudjelovalo je ukupno 24 studenata ali svi nisu promatrali sve uzorke. Anketa bila je izvedena u prostoriji sa kombiniranom rasvjetom, koja približno odgovara uvjetima dnevnog svjetla, na podlozi od APCO II/II papira, promatranje boja etikete kroz foliju, što dosta dobro odgovara realnim uvjetima.

Tabela 3: Rezultati vizualne procjene.

4 Komentar i zaključak

Na osnovu prikazanih rezultata mjerenja uzoraka i ankete možemo zaključiti, da različiti načini mjerenja međusobno se ne mogu direktno uspoređivati. Kod kolorimetrijskih mjerenja ovakovih otisaka izbjegava se upotreba polarizacijskog filtra. Za grafičku industriju je standardizirana geometrija 45/0º ili 0/45º, koja kod mjerenja bez polarizacijskog filtra sa strane tiska na skupljenim etiketama pokazuje manju vrijednost gustoće (D) od neskupljene etikete. Anketom to nismo potvrdili, pa je potrebno ponovo definirati zahtjeve odnosno uvjete mjerenja. Pravilniji način, koji djelomično odgovara rezultatima ankete je mjerenje sa geometrijom d/8º ili 0/45º sa polarizacijskim filtrom ili čak mjerenje u transmisiji. Anomalija kod zelene PET etikete, skupljene za 30 % (Tabela 2) može se pripisati rasipanju svjetla koja daje učinak veće svjetline L* u usporedbi sa neskupljenom etiketom jednake boje. Skupljanjem tiskarske boje pojavljuju se visoki šuplji (do 10 µm, vidljivo na SEM slikama) valovi na površini etikete u kojima dolazi do loma, rasipanja svjetla i do drugih fizikalnih fenomena, koji nisu opisani u poznatoj literaturi i nisu još potpuno objašnjeni. Svakako su moguća iznenađenja, odnosno stanovite promjene u tonu i svjetlini boje, nakon skupljanja etikete. Istraživanja na navedenom području se nastavljaju. Poznata teorija odnosno Beer-Lambertov zakon opisuje navedene fenomene u području do D = 1.0, dok za područje velikih optičkih gustoća teorija ne daje pouzdane rezultate. Rad koji slijedi obuhvaćati će otiske u drugim tehnikama tiska, mjerenje čistih procesnih boja i traženje korelacije između teoretskih i eksperimentalnih rezultata. Time bi mogli kontrolirano upravljati procesom tiska i primjene shrink-sleeve etiketa uključujući predviđanje konačne boje proizvoda, što poznatim metodama nije uvijek u potpunosti moguće.

5 Literatura

UV-VisibleSpectroscopy: http://www.cem.msu.edu/%7Ereusch/VirtualText/Spectrpy/UV-Vis/uvspec.htm.

Gorazd Golob, Diana Gregor Svetec, Dejana Đorđević, Boštjan Žorž: Colour differences on offset printed PET and PVC shrink sleeve labels, IARIGAI 2007, Grenoble.

Georg Bolte, UV-PRINTING OF THIN FILMS, IST-Metz GmbH, www.radtech-europe.com/files_content/boltepaperjune.pdf

Jürgen Breil, 2004, Speciality Oriented Films: Speciality Plastic Films, Brückner Maschinenbau GmbH, www.brueckner.com/pdf/spf_2004%20.pdf

William Llewellyn, 2003, Europe: Label's Leader, AWA Alexander Watson Assoc, http://pffc-online.com/tapes/paper_europe_labels_leader/

Tom Polischuk, Printing Inks That Shrink, http://www.packageprinting.com/story/story.bsp?sid=36772&var=story

Andy Thomas (Editor), Global Label Market, Labels & Labeling, www.labelsandlabeling.com

Jimmy Vainstein, 2005, A Study Of The Conditions And Variables That Affect The Printing Of Shrink Films On Waterbased Flexography, School of Print Media in the College of Imaging Arts and Sciences of the Rochester Institute of Technology.