COMPARATIVE DOT GAIN ANALYSE ON BIODEGRADABLE FILMS IN FLEXOGRAPHIC PRINTING PROCESS

УДК 655.326.1:678.5.001.36

АННОТАЦИЯ

В статье представлен сравнительный анализ прироста растровой точки при флексографской печати на различных видах биоразла-гаемых плёнок. Актуальность исследования обусловлена возрастающим использованием экологически безопасных упаковочных материалов и необхо-димостью обеспечения стабильного качества печати на данных субстратах. Сравнительный анализ показал, что среди исследованных материалов образец 2 (полиэтилен + 3% прооксидант) обладает наиболее сбалансированными и стабильными значениями TVI, что позволяет рассматривать его как наиболее благоприятную подложку для флексографской печати с использованием УФ-отверждаемых красок.

ABSTRACT

The article presents a comparative analysis of tone value increase (TVI) in flexographic printing on various types of biodegradable films. The relevance of the study is обусловлена the growing use of environmentally friendly packaging materials and the need to ensure stable print quality on these substrates.

The comparative analysis showed that among the studied materials, sample 2 (polyethylene + 3% pro-oxidant) demonstrates the most balanced and stable TVI values, which allows it to be considered the most suitable substrate for flexographic printing using UV-curable inks.

Ключевые слова: флексографская печать, TVI - прирост растровой точки, растровая точка, прооксидант, анилокс, оптическая плотиность.

Keywords: flexographic printing, TVI (tone value increase), halftone dot, pro-oxidant, anilox, optical density.

Введение. При флексографской печати на плёночных материалах универсальные нормативные значения прироста растровой точки отсутствуют, поскольку величина TVI (прирост растровой точки) формируется под совокупным воздействием свойств подложки, красочной системы, печатной формы, анилоксового вала и параметров печатного процесса. В соответствии с ISO 12647-6 целевые параметры флексографской печати должны устанавливаться применительно к конкретному печатному условию и набору данных цветовой характеризации, а не определяться одной единой TVI-кривой, пригодной для всех случаев [1]. Следовательно, при печати на плёнках целесообразно ориентироваться на индивидуальные целевые кривые TVI, сформированные на основе fingerprint-испытаний для конкретной комбинации «подложка–краска–форма–анилокс–машина» [2]. При этом научные исследования также показывают, что прирост растровой точки в значительной степени зависит от характеристик запечатываемого материала и других параметров флексографского процесса, что подтверждает необходимость оценки не только абсолютных значений TVI, но и их стабильности и воспроизводимости в светлых, средних и тёмных тонах [3].

Методы исследования. Анализ прироста растровой точки - это процесс измерения и оценки увеличения размера растровых элементов в процессе печати по сравнению с их номинальным размером на печатной форме (или в цифровом файле). Этот процесс критически важен для контроля тонопередачи в флексографской печати [4-5]. 

Для анализа используются специальные поля (шкалы), содержащие растровые элементы разного номинального процента покрытия (например, 10%, 20%, ..., 50%, ..., 90%). С помощью спектрофотометра  измеряет плотность или спектральные характеристики запечатанного поля и пересчитывает их в процент растровой площади. Для расчета растровой площади на основе оптических площадей используется формула Мюррея-Дэвиса:

где D_t — оптическая плотность тонового поля (за вычетом бумаги); D_s — оптическая плотность 100% плашки (за вычетом бумаги). 

Процесс анализа состоит из 4 этапов. На 1-оп этапе печатается контрольная шкала. На 2-ом этапе проводят измерение полей 40-50% (наибольшее растискивание) и других ключевых полей с помощью спектрофотометра. 3-этап состоит в определении разницы между измеренным значением и заданным значением в файле. Последний этап процесса сопровождается сравнением результатов с требованиями стандартов (в данном случае ISO 12647-6). 

Результаты анализа используются для корректировки процесса печати, компенсации растискивания на этапе допечатной подготовки и обеспечения точного воспроизведения градаций. 

Результаты и их обсуждения. Для более углублённой интерпретации результатов прироста растровой точки был выполнен микроскопический и морфометрический анализ наиболее характерных сочетаний, отражающих как стабильное, так и проблемное поведение растровых элементов. В качестве сравнительных объектов были выбраны изображения точек для образца 2, характеризующегося наиболее сбалансированными значениями TVI, а также сочетания с максимальными значениями прироста точки: образец 1–Black при 25% растровом поле (табл. 1), образец 2–Yellow при 50% (табл. 2) и образец 3–Black при 75% (табл. 3). Такой подход позволил сопоставить численные значения TVI с фактической геометрией растровых элементов и выявить морфологические признаки, сопровождающие увеличение тонового значения.

Морфометрический анализ проводили по микроскопическим изображениям с использованием программы ImageJ. Для каждого выбранного случая определяли площадь точки, периметр, цельность формы. Полученные данные использовали для оценки изменения формы точки, степени деформации её контура и устойчивости воспроизведения полутоновых элементов [6-7].

 Таблица 1.

Средние значения растискивания растровой точки (TVI, %) для 4 видов пленок при 25% растровом поле

*ПЭ - полиэтилен

**ПЭ ПРО-полиэтилен + 3% прооксидант

***ПЭ ТПК- полиэтилен+ 30% термопластичный крахмал

****ПЭ ТПК ПРО- полиэтилен +30% термопластичный крахмал + 1% прооксидант

Рисунок 1. Значения растикивания растровой точки при 25% растровом поле

Анализ графика (рис. 1) при 25-процентном растровом поле показал, что величина TVI в значительной степени зависит от типа плёнки и цвета используемой краски. Максимальные значения были получены для Black на образце 1 – 33,1% и для Yellow на образце 4 – 30,5%, что указывает на выраженное растискивание точки. Наименьшее значение зафиксировано для Cyan на образце 3 – 7,8%, что свидетельствует о более стабильном воспроизведении растровых элементов. В целом образец 1 характеризуется большей склонностью к приросту растровой точки, тогда как образец 2 демонстрирует более умеренные значения TVI.

Таблица 2.

Средние значения растискивания растровой точки (TVI, %) для 4 видов пленок при 50% растровом поле

Рисунок 2. Значения растикивания растровой точки при 50% растровом поле

Анализ графика при 50% (рис. 2) растровом поле показал, что значения TVI относительно выше, чем при 25%, что свидетельствует о более выраженном приросте растровой точки в области средних тонов. Наибольшее значение было получено для Yellow на образце 2 – 36,9%, а также для Black на образце 1 – 36,5%, что означает наиболее сильное растискивание в этих сочетаниях. Минимальное значение зафиксировано для Cyan на образце 3 – 18,1%, что указывает на более стабильное воспроизведение растровых элементов. В целом образцы 1 и 2 характеризуются более высокими значениями TVI, тогда как образец 3 показывает минимальное значение по Cyan, но при этом высокие показатели по Yellow и Black. Образец 4 демонстрирует менее выраженные значения по большинству красок, за исключением Yellow. Следовательно, в области 50% растрового поля прирост в значительной степени зависит от свойств подложки и цвета краски, а наиболее проблемными сочетаниями являются образец 2–Yellow и образец 1–Black.

Таблица 3

Средние значения растискивания растровой точки (TVI, %) для 4 видов пленок при 75% растровом поле

Рисунок 3. Значения растикивания растровой точки при 75% растровом поле

При анализе графика при 75% растровом поле (рис. 3) было установлено, что значения TVI в целом ниже, чем при 50%, однако зависимость от типа используемой плёнки и цвета краски сохраняется. Наибольшее значение зафиксировано для Black на образце 3 – 27,7%, что указывает на наиболее выраженное растискивание в теневых участках. Относительно высокие значения также наблюдаются для Yellow на образце 4 – 21,0% и Black на образце 1 – 21,3%. Минимальное значение получено для Cyan на образце 3 – 3,6%, что свидетельствует о наиболее стабильном воспроизведении растровых элементов в данном сочетании. В целом образец 1 показывает достаточно равномерные значения по всем краскам, образец 2 характеризуется наиболее умеренными показателями (рис. 4и рис. 5), а образец 3 отличается наибольшей неоднородностью из-за значительной разницы между значениями Cyan и Black. Образец 4 демонстрирует повышенное значение по Yellow при сравнительно средних значениях остальных красок. Следовательно, в диапазоне 75% растрового поля прирост тонового значения по-прежнему зависит от свойств подложки и цвета краски, а наиболее проблемным сочетанием является образец 3–Black.

Рисунок 4. Микроскопические изображения растровых точек для наиболее стабильного образца 2 при 25%, 50% и 75% растровом поле

Рисунок 5. Микроскопические изображения растровых точек для сочетаний с максимальными значениями TVI: образец 1–Black (25%), образец 2–Yellow (50%), образец 3–Black (75%)

Анализ морфометрических параметров растровых точек (табл. 4) показал, что более стабильные сочетания характеризуются меньшей площадью и периметром точки при высокой цельности формы, что свидетельствует о сохранении регулярной геометрии печатных элементов. Так, для образца 2, который по результатам TVI был определён как наиболее сбалансированный, значения площади и периметра точки остаются сравнительно умеренными, а цельность формы близка к единице, что указывает на более устойчивое воспроизведение растровой структуры.

Таблица 4.

Основные морфометрические параметры растровых точек

В проблемных сочетаниях, напротив, наблюдается увеличение площади и периметра точки, сопровождаемое снижением цельности формы. Наиболее выраженные морфологические изменения зафиксированы для сочетания образец 3 – Black при 75% растровом поле, где отмечены максимальные значения площади и периметра при минимальной цельности формы, что свидетельствует о существенной деформации точки и частичном слиянии элементов.

Заключение. Результаты анализа показали, что сочетания с более высокими значениями TVI характеризуются увеличением площади точки, возрастанием периметра, снижением округлости и ухудшением цельности формы. Напротив, в более стабильных сочетаниях точка сохраняет более правильную геометрию, чёткий контур и более высокую повторяемость формы. Таким образом, микроскопический и морфометрический анализ подтверждает, что различия в величине TVI между исследованными образцами связаны с особенностями деформации растровых элементов на поверхности плёнки.

Сравнительный анализ показал, что среди исследованных материалов образец 2 обладает наиболее сбалансированными и стабильными значениями TVI, что позволяет рассматривать его как наиболее благоприятную подложку для флексографской печати с использованием УФ-отверждаемых красок. Данный образец не демонстрирует резких изменений прироста тонового значения между цветовыми каналами и тоновыми интервалами, что свидетельствует о более надёжном воспроизведении полутоновых элементов и лучшей предсказуемости результата печати.

Список литературы:

1. ISO 12647-6:2020. Graphic technology — Process control for the production of half-tone colour separations, proofs and production prints — Part 6: Flexographic printing.
2. Flexographic Technical Association. TVI, NNC and CIE Lab Color Management.
3. Zołek-Tryznowska Z., Rombel M., Petriaszwili G., Dedijer S., Kašiković N. Influence of Some Flexographic Printing Process Conditions on the Optical Density and Tonal Value Increase of Overprinted Plastic Films. Coatings. 2020.
4. Helmut Kippxan. Handbook of printmedia: Technologies and Production Methods. Germany, 2020.
5. Д. Сафоева, С. Абдуллаев, Ф. Тураев. Исследование физико-механических свойств при печати на полипропиленовых плёнках // Вестник Гулистанского государственного университета. Серия естественных и сельскохозяйственных наук. – 2023. №1.
6. Fleming, Dan. "Introduction". Flexographic printing. Department of Paper Engineering, Chemical Engineering, and Imaging, Western Michigan University. Retrieved 31 January 2010.
7. Филин, В. Методы контроля качества при флексографской печати/ В. Филин // Мир Этикетки. - 2001. - №3.

References:

1. ISO 12647-6:2020. Graphic Technology — Process Control for the Production of Half-Tone Colour Separations, Proofs and Production Prints — Part 6: Flexographic Printing. (In Eng.).
2. Flexographic Technical Association. TVI, NNC and CIE Lab Color Management. (In Eng.).
3. Zołek-Tryznowska Z., Rombel M., Petriaszwili G., Dedijer S., Kašiković N. Influence of Some Flexographic Printing Process Conditions on the Optical Density and Tonal Value Increase of Overprinted Plastic Films [Влияние некоторых условий процесса флексографской печати на оптическую плотность и увеличение тонального значения многослойных пластиковых пленок]. Coatings, 2020. (In Eng.).
4. Kippxan H. Handbook of Print Media: Technologies and Production Methods [Руководство по печатным медиа: технологии и производственные методы]. Germany, 2020. (In Eng.).
5. Safoeva D., Abdullaev S., Turaev F. Study of Physicomechanical Properties of Printing on Polypropylene Films [Исследование физико-механических свойств при печати на полипропиленовых пленках] // Vestnik of Gulistan State University. Series of Natural and Agricultural Sciences. — 2023. No. 1. (In Russ.).
6. Fleming D. "Introduction". Flexographic Printing. Department of Paper Engineering, Chemical Engineering, and Imaging, Western Michigan University. Retrieved 31 January 2010. (In Eng.).
7. Filin V. Quality Control Methods in Flexographic Printing [Методы контроля качества при флексографской печати] / V. Filin // Mir Etikетки. — 2001. — No. 3. (In Russ.).