66

Savremene tehnologije 3(1) (2014), 66-71

SPEKTROFOTOMETRIJSKA ANALIZA UTICAJA TOPLOTNIH DEJSTAVA NA KVALITET OTISAKA

Nemanja D. Kašiković1*, Gojko D. Vladić1, Dragoljub M. Novaković1, Mladen U. Stančić2, Rastko V. Milošević1

1Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka,Grafičko inženjerstvo i dizajn, Novi Sad, Srbija2Univerzitet u Banja Luci, Tehnološki fakultet,Grafičko inženjerstvo, Banja Luka, Bosna i Hercegovina

Otisci dobijeni tehnikom sito štampe na tekstilnim materijalima u procesu eksploataci-je se izlažu različitim uticajima. Jedan od uticaja kojem se otisci višestruko izlažu je toplotno dejstvo. Samo toplotno dejstvo deluje na odštampanu boju, ali i na tekstilna vlakna podloge na kojoj je otisak štampan. Posledica toga je da dolazi do promene kvaliteta otiska, odnosno kolorimetrijskih vrednosti odštampanih boja, pri čemu treba težiti da te promene budu što manje obzirom da kvalitet tekstilnih proizvoda u mnogome zavisi i od osobina boje i konstantnosti kvaliteta boje. Sama istraživanja predstavljena u radu imaju za cilj utvrđivanje uticaja serije pet toplotnih dejstava na CIE L*, a*, b* koordinate boja otisaka odštampanih magenta i žutom bojom pomoću sito tehnike štampe pri čemu je kao podloga korišćen pamučni materijal. Kao konstantni parametari uzeti su temperatura i vreme toplotnog dejstva, dok je u ispitivanjima kao promenjiv parametar uzet i veći broj gustina tkanja sita. Na osnovu dobijenih rezultata utvrđeno je koliko se otisak menja pod uticajem toplote u odnosu na početno stanje, bez obzira na gustinu tkanja sita.

Ključne reči: sito štampa, tekstil, toplotno dejstvo, razlike boje

Uvod

Štampa na tekstilu se može definisati kao process prenosa boje, koja je nosioc informacije, na tekstilnu podlogu. Moguće je kombinovati veći broj tehnika pri realizovanju štampe na tekstil, ali je činjenica da je naj-zastupljenija tehnika sito štampe [1, 2, 3]. Pored tehni-ke sito štampe, često se primenjuju i tehnike digitalne štampe, kao i štampe pomoću termo transfera [4]. Pri štampi na tekstilne materijale, prednosti sito tehnike štampe u odnosu na ostale tehnike štampe se najviše ogledaju u pogledu jednostavnosti i brzine štampe [5], ali nije ni zanemarljivo da je jedinična cena po komadu osetno niža ukoliko se radi o štampi tiraža većeg od 20 komada [4]. Ovu tehniku štampe karakteriše da se pri procesu štampe dobijaju veliki nanosi boje na podloga-ma, pri čemu se na debljinu nanosa boje utiče linijaturom tkanja mreže sita i debljine niti sita [6]. Ukoliko se želi dobiti bolji kvalitet reprodukcije pri procesu štampe oda-biraju se veće gustine tkanja mreže pri čemu je odnos niti po centimetru tri do četiri puta veći od linijature re-produkcije na otisku (linija/cm). Važno je istaći i da na kvalitet štampe utiču i parametri procesa, kao što su: brzina štampe, tvrdoća rakela, pritisak rakela i rastojanje sita

od podloge za štampu [7].Proces štampe na tekstilne podloge zahteva

najčešće primenu plastisol boja, koje pri nanošenju boje na tekstilnu podlogu prodiru u nju i nakon sušenja stvaraju odličnu vezu sa njom. Ta veza je toliko jaka da su odštampani proizvodi otporni prilikom izlaganja uti-cajnim faktorima kao što su pranje, sušenje itd. Povrh svega, otiske dobijene tehnikom sito štampe pri upotrebi plastisol boja karakteriše i veoma dobra pokrivnost i odlično ponašanje prilikom procesa štampe [8].

Najčešće korišćeni tekstilni materijal na kom se pri-menjuje sito štampa je pamuk [9]. Proizvodi od pamučnih vlakana imaju najveći udeo u tekstilnom tržištu zbog izvrsnih svojstava, kao što su: prozračnost, mogućnost provođenja vlage i toplote, mekoća, niska alergena i antistatička svojstva [10]. Takođe nije zanemarljivo što pamuk ne zahteva posebnu negu, dobro se pere i dugo traje.

Nakon procesa štampe, reprodukovani otisak se menja usled podvrgavanja tekstilnih materijala dejstvu različitih spoljašnjih faktora (svetlost, hemijski reagensi, toplota itd) [11]. Materijali se podvrgavaju toplotom dejstvu pomoću

(ORIGINALAN NAUČNI RAD)UDK 677.561.1:543.48

* Adresa autora: Nemanja Kašiković, Fakultet tehničkih nauka, Departman za grafičko inženjerstvo i dizajn,Trg Dositeja Obradovića 6, 21000 Novi Sad, SrbijaE-mail: knemanja@uns.ac.rsRukopis primljen: 24. septembra 2013.Rad prihvaćen: 10. februara 2014.

67

Savremene tehnologije 3(1) (2014), 66-71

različitih grejnih elemenata, kako bi se dobio što bolji vi-zuelni efekat odštampane tekstilne podloge, pri čemu se može istaći da se toplota prenosi kroz tekstilne materi-jale na tri načina: provođenjem, konvekcijom i elektro-magnetnom radijacijom [12, 13, 14]. Činjenica je da se izlaganje odštampanih uzoraka toplotnom dejstvu u pro-cesu eksploatacije vrši veoma često, pa je jedan uzorak više puta izložen toplotnom delovanju. U tom procesu, toplota deluje na odštampanu boju, ali i na tekstilna vlak-na podloge na kojoj je otisak odštampan. Posledica toga je da dolazi do promene kvaliteta otiska, odnosno kolori-metrijskih vrednosti odštampanih boja, pri čemu treba težiti da te promene budu što manje obzirom da kvalitet tekstilnih proizvoda umnogome zavisi i od osobina boje takvog i konstantnost kvaliteta boje. Kako bi se te dobi-jene vrednosti kvantifikovale u procesu kontrole kvaliteta se koriste instrumentalna tj. spektrofotometrijska merenja.

Spektrofotometrijskim merenjima se dobijaju CIELAB koordinate uzoraka, a na osnovu dobijenih vrednosti može se izračunati razlika boja između analiziranih uzoraka i dobiti objektivni podaci o kvalitetu reprodukcije.

Za određivanje vrednosti razlike boja koristi se veći broj formula, kao što su CMC (l : c) [15], BFD (l : c) [16], CIE 94 [17] i najnoviji CIE ΔE2000 [18]. Dobijene vrednosti za razliku boje, mogu se podeliti u sledeće grupe: ∆E < 0,2 (razlika boja se ne vidi), ΔE između 0,2 i 1 (razlika boja se primećuje), ΔE između 1 i 3 (razlika boja se vidi), ΔE između 3 i 6 (razlika boja se dobro vidi) i ΔE preko 6 (očigledna odstupanja boja) [19].

Na osnovu svih gore spomenutih parametara, postavljen je cilj rada, a to je da se utvrdi koliko će serija toplotnih dejsta-va uticati na kvalitet otisaka, tj. na reprodukciju boje. Kako bi se dobili precizniji rezultati u ispitivanjima je izvršena analiza većeg broja uzoraka na koje se toplotno delovalo pet puta. Na uzorcima je štampana magenta i žuta boja, dok su u procesu štampe korišćena sita tri gustine tkanja.

Eksperimentalni deo

U istraživanju je korišćena jedna vrsta tekstilnog ma-terijala koji je karakterisan prema sirovinskom sastavu i površinskoj masi. Njegov sirovinski sastav je bio 100 % pa-muk (SRPS F. S3.112) dok je površinska masa iznosila 130 g/m2 (SRPS F. S2.016), a gustina pletenja (cm-1) po vertikali: Gv = 18 i po horizontali: Gh = 14. U pitanju je bila pletenina sa desno levim prepletajem. Za analizu uti-cajnog faktora toplotnog dejstva, tj. peglanja pripremljena je test karta koja se sastojala iz dva polja, veličine 50 x 50 mm, sa pokrivenošću od 100 % tonskih vrednosti magenta i žute boje.

Proces štampe je izvršen tehnikom sito štampe pomoću uređaja M&R Chameleon, pri čemu je korišćen i uređaj za sušenje otisaka, električna tunel sušara - ECONOMAX D-2. Pošto na kvalitet sito štampe značajan uticaj imaju brzina štampe, tvrdoća rakela, pritisak u štampi i rastojanje mreže sita od materijala za štampu, ti parametri su održavani konstantnim i iznosili su: brzina štampe – 0.15 m/s, tvrdoća rakela - 80 Shore Type A,

pritisak u štampi - 275,8 x 103 Pa, a rastojanje mreže sita od materijala za štampu (Snap-off distance) - 4 mm.

Pri procesu štampe korišćene su plastisol boje: sericol OP135 – magenta i sericol OP058 – žuta, dok je korišćena gustina tkanja sita iznosila 46, 54 i 90 niti/cm. Korišćena sita su poliamidni najloni jednostrukog tkanja koji poseduju dobru mehaničku postojanost, visoku otpornost na abraziju, pokazuju dobre karakteristike površinskog napona, visoku elastičnost i dobre karakteristike povratnosti dimenzija. Veličina štamparske forme, bez rama, iznosila je 50 x 76 cm. Štamparske forme razvijene su konvencionalno pomoću linearizovanih pozitiv filmova. Optička gustina transparentnih delova filmova iznosila je 0,03, a zacrnjenih delova 4,1. Kao fotoosetljivi sloj korištena je Sericol Dirasol 915 emulzija. Osvetljavanje je vršeno metal-halogenom UV lampom (1000 W), na rastojanju 1 m od mrežice sita. Vreme osvetljavanja, za pojedinačne štamparske forme, određeno je pomoću kontrolne trake Autotype Exposure Calculator firme Sericol.

Odštampani uzorci su izlagani pet puta toplotnom de-jstvu pomoću grejnog elements tp 4040S proizvođača Opremakv sa temperaturom od 130 ºC u trajanju od 15 sekundi.

Nakon procesa štampe i nakon svakog toplotnog dejstva izvršena je spektrofotometrijska analiza uzoraka pomoću mernog uređaja HP 200. Reprodukcija boje je analizirana merenjem CIE Lab koordinata punih tonova magenta i žute boje, pri čemu je određena razlika re-produkovanih boja (∆E) između uzoraka nakon štampe i nakon svakog toplotnog delovanja. Spektrofotometar HP 200 je imao sledeća podešavanja: osvetljenje D65, standardi posmatrač 10º, merna geometrija d/8 i merni otvor 16 mm.

Sva merenja vršena su deset puta, a kao rezultati me-renja korištene su vrednosti koje odgovaraju aritmetičkoj sredini serije merenja.

Rezultati i diskusija

Rezultati istraživanja predstavljeni su u tabelama u kojima su prvobitno predstavljene izmerene vrednosti CIE Lab koordinata za uzorke nakon štampe i nakon svakog toplotnog dejstva. Poređenje vrednosti između uzoraka nakon toplotnih delovanja sa osnovnim uzorcima predstavljeno je u sledećim tabelama gde su utvrđene vrednosti ΔL, Δa i Δb. Nakon toga su dobijene vrednosti za razliku boje predstavljene grafički.

Prvobitna analiza je obuhvatila analizu uzoraka odštampanih OP135 magenta bojom pomoću tri različite gustine tkanja sita. Tako su u tabeli 1 predstavljene izme-rene CIE L*, a*, b* koordinate nakon procesa štampe i nakon toplotnih dejstva.

68

Savremene tehnologije 3(1) (2014), 66-71

Tabela 1. CIE L*a*b* vrednosti otisaka OP135 magenta bojeTable 1. CIE L*a*b* color coordinates of the OP135 magenta ink prints

Koliko je toplotno dejstvo uticalo na promene CIE Lab koordinata, predstavljeno je u tabeli 2 u kojoj je predstavljeno poređenje između odštampanih uzoraka i istih tih uzoraka izloženih toplotnim dejstvima. Iz ove tabele se može uočiti da je svako toplotno dejstvo dovodilo do povećanja vrednosti za razliku svetline boje (∆L), dok su vrednosti za ∆a i ∆b nakon drugog toplotnog dejstva bile relativno približne.

Koliko je toplotno dejstvo uticalo na samu razliku boje, može se videti na slici 1. Sa slike se uočava da je prvo toplotno dejstvo kod svih uzoraka, bez obzira na gustinu tkanja sita, izazvalo najmanje promene u kvalitetu, pa je vrednost za razliku boje pripadala razlikama boje koje se primećuju (ΔE između 0,2 i 1). Preostala toplotna dejstva su izazvala promene na uzorcima koje su pripadale grupi vrednosti za razliku boje između 1 i 3 i u tom slučaju se razlika boje vidi.

Tabela 2. ΔL, Δa, Δb vrednosti dobijene poređenjem između uzoraka nakon štampe i nakon toplotnog dejstva - OP135 ma-genta bojaTable 2. ΔL, Δa, Δb values between printed samples and printed samples after thermal load - OP135 magenta ink

Slika 1. Vrednosti za razliku boje dobijene poređenjem između uzoraka nakon štampe i nakon toplotnog dejstva - magentaFigure 1. ΔE values between printed samples and printed samples after thermal load - magenta

69

Savremene tehnologije 3(1) (2014), 66-71

Nakon analize uzoraka odštampanih magenta bojom izvršena je analiza uzoraka odštampanih OP058 žutom bojom pomoću tri različite gustine tkanja sita. U tabeli 3 predstavljene su izmerene CIE L*, a*, b* koordinate na-kon procesa štampe i nakon toplotnih dejstva.

Tabela 3. CIE L*a*b* vrednosti otisaka OP058 žute bojeTable 3. CIE L*a*b* color coordinates of the OP058 yellow ink prints

Kao i u analizi uzoraka odštampanih sa magenta bojom i analiza uzoraka odštampanih sa žutom bojom je pokazala da je svako toplotno dejstvo dovodilo do povećanja vrednosti za razliku svetline boje (∆L), dok su vrednosti za ∆a i ∆b nakon drugog toplotnog dejstva bile relativno približne. Dobijeni vrednosti su predstavljene u tabeli 4.

Tabela 4. ΔL, Δa, Δb vrednosti dobijene poređenjem između uzoraka nakon štampe i nakon toplotnog dejstva - OP058 žuta bojaTable 4. ΔL, Δa, Δb values between printed samples and printed samples after thermal load - OP058 yellow ink

Slika 2. Vrednosti za razliku boje dobijene poređenjem između uzoraka nakon štampe i nakon toplotnog dejstva - žutaFigure 2. ΔE values between printed samples and printed samples after thermal load - yellow

Uticaj toplotnih dejstava na uzorke odštampane žutom bo-jom tj. na vrednosti za razliku boje je predstavljen na slici 2.

70

Savremene tehnologije 3(1) (2014), 66-71

Sa slike se uočava da je prvo toplotno dejstvo kod svih uzoraka izazvalo najmanje promene u kvalitetu. Tako do-bijene vrednosti za razliku boje iznose između 0 i 1, što je vrednost za razliku boje koje se primećuje. Preostala toplotna dejstva su izazvala tolike promene u kvalitetu otiska da se razlika boje između odštampanih uzoraka i uzoraka nakon dva, tri, četiri i pet toplotnih dejstava dobro vidi (ΔE između 3 i 6).

Zaključak

Odštampani tekstilni materijali u procesu eksploataci-je izloženi su različitim uticajima. Jedan od tih uticaja je i toplotno dejstvo, a cilj rada je bio da se utvrdi koliko će serija toplotnih dejstava uticati na kvalitet otisaka, tj. na reprodukciju boje. Analizirani uzorci su se razlikovali pre-ma boji (magenta i žuta), kao i prema količini nanešene boje na podlogu, koja se u sito štampi kontroliše pomoću gustine tkanja sita (46 niti/cm, 54 niti/cm i 90 niti/cm) dok je sirovinski sastav materijala na kome je izvršen proces štampe, kao i toplotno dejstvo bio nepromenjiv parametar.

Analizom spektrofotometrijskih merenja uzoraka utvrdilo se da sa toplotnim dejstvom menja kvalitet otiska, tj. oti-sak menja svoj prvobitan izgled. Prvo toplotno dejstvo je izazivalo najmanje promene dok je svakim povećanjem toplotnog dejstva dolazilo do većeg broja vrednosti za razliku boje što je pokazalo da je kvalitet otiska svakim toplotnim dejstvo bio smanjen.

Naravno, kako je generalno cilj grafičke proizvodnje da se dobije kvalitetniji i što postojaniji otisak u dalja ispi-tivanja bi trebalo uvrstiti veći broj materijala sa različitim površinskim masama, gustina tkanja kao i sa različitim načinima tkanja. Takođe, bilo bi dobro analizirati veći broj boja, kako bi se dobile pouzdaniji podaci.

Kako je serija eksperimenata utvrdila da kvalitet štampe nije monotona funkcija tona, svetline i zasićenja [20, 21, 22, 23], nego da i na nju utiču atributi kvaliteta, kao što su kontrast, oštrina, makro neuniformnost, koji istina nisu povezani sa re-produkcijom boje, ali su direktno povezani sa kvalitetom linija i tačaka, što predstavlja sastavni element bilo koje slike [24], potrebno bi bilo pripremiti i odgovarajuću test kartu kako bi buduće analize dobile preciznije rezultate.

Zahvalnica

Istraživanja predstavljena u radu su segment istraživanja koja se realizuju u okviru projekta broj 35027

"Razvoj softverskog modela za unapređenje znanja i proizvodnje u grafičkoj industriji" koje finansira Ministarstvo prosvete i nauke Republike Srbije.

Literatura

[1] N. Kašiković, D. Novaković, I. Karlović, G. Vladić, Influence of ink layers on the quality ofink jet printed textile materials, Tekstil ve Konfeksiyon,22 (2) (2012) 115-124.

[2] S. Kiatkamjornwong, P. Putthimai, H. Noguchi, Comparison of textile print quality between inkjet and

screen printings, Surface Coatings International Part B: Coatings Transactions,88 (1) (2006) 25-34.

[3] D. Onar Çatal, A. T. Özgüney, E. P. Akçakoca Kumbasar, The influence of rheological properties of the pretreatment thickeners on ink-jet printing quality, Tekstil ve Konfeksiyon, 22 (4)(2012) 309-316.

[4] D. Novaković, N. Kašiković, G. Vladić, Integrating internet application in to the workflow for costumisation of textile products, International Joint Conference on Environmental and Light Industry Technologies, Proceedings, Budapest, Hungary,(2010) 471 - 476.

[5] G. Beretta, Understanding Color, Hewlett-Packard Co., Alexandria (2008)

[6] R. Szentgyörgyvölgy, A. Borbèly, Printability of PVC and PS substrates by screen printing, Óbuda University e-Bulletin, 2 (1) (2011) 293-300.

[7] J.Pan, G. Tonkay, A. Quintero, Screen printing process design of experiments for fine line printing of thick film ceramic substrates, Proceedings of International Symposium on Microelectronics, San Diego, California, USA, (1998) 264-269.

[8] D.Novaković,Ž. Pavlović, N. Kašiković, Tehnike štampe - praktikum za vežbe, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 2011, p. 181.

[9] S. Gupta, Ink jet printing - A revolutionary ecofriendly technique for textile printing, Indian J. Fibre Text. Res., 26(1-2)(2001) 156 – 161.

[10] Y. L. Lam, C. W. Kan, C. W. M. Yuen, Physical and chemical analysis of plasma-treated cotton fabricsubjected to wrinkle-resistant finishing”, Cellulose, 18 (2)2011 493-503.

[11] N.Kašiković, D. Novaković, G.Vladić, M.Klančnik, Influence of heat treathment on caracteristics of Inkjet print on textile material,Journal of Graphic Engineering and Design, 2(1) (2011) 24 – 30.

[12] N. Mao, S. J. Russell, The Thermal Insulation Properties of Spacer Fabrics with a Mechanically Integrated Wool Fiber Surface, Textile Research Journal, 77(12)(2007) 914 – 922.

[13] C. Bankvall, Heat Transfer in Fibrous Material,Journal of Testing and Evaluation,1 (3) (1973) 235–243.

[14] M.Bomberg, S. Klarsfeld, Semi-Empirical Model of Heat Transfer in Dry Mineral Fiber Insulations, Journal of Thermal Insulation, 6 (1) (1983) 157–173.

[15] F. J. J.Clarke, R. McDonald, B.Rigg, Modification to the JPC79 Color-difference Formula, Journal of the Society of Dyers and Colourists, 100 (4)(1984) 128 – 132.

[16] M. Luo, B. Rigg, BFD(l : c) Color-difference Formula. Part I– Develo¬pment of the Formula of the Formula, Journal of the Society of Dyers and Colouri¬sts, 103 (2)(1987) 86–94.

[17] CIEPubl. 116. Industrial Colour-Difference Evaluation,Vienna: CIECentral Bu¬reau(1995)

[18] M. R.Luo.,G. Cui, B. Rigg,The Development of the CIE2000 Colordiffe¬rence Formula: CIEDE2000, Color Research & Application, 26 (5) (2001) 340–350.

[19] K. Schläpfer, Farbmetrik in der grafischen Industrie. UGRA, St. Gallen (2002)

[20] E. A. Fedorovskaya, F. Blommaert, H. De Ridder, Perceptual quality of colour images of natural scenes transformed into CIELUV colour space, IS&T & SID's Colour Imaging Conference Proceedings, Scottsdale, Arizona, USA, (1993) 37-40.

[21] H. De Ridder, Naturalness and Image Quality: Saturation and lightness variation in colour images, Journal of

71

Savremene tehnologije 3(1) (2014), 66-71

Imaging Science and Technology, 40 (6) (1996) 487-493.[22] E. A. Fedorovskaya, H. De Ridder, F. Blommaert, Chroma

variations and perceived quality of colour images of natural scenes, Color research and application, 22 (2) (1997) 96-110.

[23] M. Pedersen, N. Bonnier, J. Hardeberg, F. Albregtsen, Attributes of a new image quality model for color prints, Proceedings of Color Imaging Conference, Albuquerque, New Mexico, USA, (2009) 204-209.

[24] A. Dhopade, Image quality assessemnet according to ISO 13660 and ISO 19751, Test Targets 9.0,Published by RIT School of Print Media, Rochester, New York, (2009) 43-50.

SPECTOPHOTOMETRIC ANALYSIS OF THE THERMAL TREATMENT INFLUENCE ON THE PRINT QUALITY

Nemanja D. Kašiković1, Gojko D. Vladić1, Dragoljub M. Novaković1, Mladen U. Stančić2, Rastko V. Milošević1

1University of Novi Sad, Faculty of Technical Sciences, Graphic Engineering and Design, Novi Sad, Serbia2University of Banja Luka, Faculty of Technology, Graphic Engineering, Banja Luka, Bosnia and Herzegovina

Textile products printed with the screen printing technique are exposed to various influences during the exploitation. One of those frequently repeated influences is a thermal treatment of the printed textile material. The thermal treatment influences the printed ink, as well as the fibers of the textile material. As a result, some changes in the print quality occur, especially considering colorimetric parameters of the prints. Having in mind that the overall quality of textile products is closely connected with the color production quality and color fastness, the aim is to eliminate or diminish the changes caused by the thermal treatment. This research is dealing with the determination of the color changes in CIE L*, a*, b* color space of magenta and yellow color, using a series of five thermal treatments. The samples were printed by using a screen printing technique. The temperature and duration of the thermal treatment were fixed parameters, while the mesh count of the screen was a variable parameter. The results of the research show changes of the color parameters, regardless of the screen mesh count.

Keywords: screen printing, textile, thermal load, color differences

(ORIGINAL SCIENTIFIC PAPER)UDC 677.561.1:543.48

Summary