Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оптические свойства полиграфических материалов и продуктов. Учебное пособие
.pdf
Физической характеристикой насыщенности служит
%100
б
ВВ
В
р
колориметрическая чистота цвета р:
где В
– яркость монохроматического цвета;
λ
В
– яркость белого.
б
, (17)
Оптические свойства красок принято выражать с помощью
спектральных кривых отражения. Это зависимость , где R –
количество отраженного света в % (т. е. коэффициент отражения ρ(λ), λ –
длина волны в нм (рис. 16).
Рис. 16. Спектральные кривые отражения идеальных красок Гюбля (вверху)
и реальных триадных красок
Если провести прямую линию параллельно оси абсцисс через точку
минимального отражения, то площадь, заключенная между ней и осью
абсцисс, даст приблизительное представление о содержании ахроматического
света во всем отраженном. То есть чем больше площадь под кривой, тем
больше ахроматической составляющей, тем меньше насыщенность.
41
Яркость (светлота). Тела, обладающие одним и тем же цветовым
тоном, могут различаться по светлоте, например светло-красный и темнокрасный цвет. Яркость, т. е. световой поток, излучаемый от единицы площади
поверхности в данном направлении, зависит от коэффициента отражения ρ,
который и служит характеристикой яркости как свойства краски:
(18)
где J
– отраженный свет;
отр.
J
падающий свет.
пад. –
Яркость является количественной характеристикой отражаемого
света, создающей при зрительном восприятии субъективное впечатление
светлоты. Одинаковой светлотой могут обладать тела, различные по
цветовому тону, например светло-голубой и светло-розовый.
Высокая яркость с коэффициентом отражения, близким к 100 %,
соответствует высокой белизне. Если коэффициент отражения мал (5–6 %),
то это черная поверхность. Таким образом, яркость и светлота, чистота
цвета и насыщенность – это не одно и то же!
Светлота – это субъективная яркость, зависящая от зрительного
ощущения человека. Насыщенность тоже зависит от зрительных
ощущений, в то время как чистота всех монохроматических излучений
равна 1.
Цветовые характеристики красок особенно важны в многокрасочной
печати. Система CMYK использует 3 прозрачные цветные краски:
голубую (cyan), пурпурную (magenta) и желтую (yеllow), которые при
последовательном наложении (субтрактивный синтез) дают на оттиске
различные цвета. Четвертая краска – черная кроющая (black) – является
дополнительной и несет собственную функцию в синтезе.
К цветным триадным краскам предъявляются особые требования:
прозрачность;
яркость;
42
чистота цвета;
наиболее полный цветовой охват.
Другими словами, такие краски должны полностью поглощать
излучение в одной из трех зон спектра и полностью отражать в двух
других. Реализовать такие свойства красок практически невозможно. Это
так называемые идеальные краски Гюбля. Рассмотрим спектральные
кривые отражения идеальных и реальных красок (см. рис. 16).
В «Полиграфическом словаре» идеальным краскам Гюбля дано
следующее определение: «…это краски, имеющие определенные
спектральные характеристики (П-образные, в строго ограниченных зонах
спектра) при максимально допустимой (по технологии) толщине
красочного слоя, то есть отражающие лучи двух зон спектра (без
светорассеяния) и полностью поглощающие лучи одной зоны». По Гюблю,
идеальная желтая краска характеризуется 100 % отражением в зеленой и
красной зонах и 100 % поглощением в синей зоне; идеальная голубая
краска – 100 % отражением в зеленой и синей зонах и 100 % –
поглощением в красной зоне; идеальная пурпурная краска – 100 %
отражением в синей и красной зонах и 100 % поглощением в зеленой зоне.
Реальные краски только приближаются по своим спектральным
характеристикам к идеальным краскам Гюбля. Из реальных красок
наиболее близка к идеальной желтая: она почти полностью поглощает
излучение в синей зоне и отражает в красной и зеленой. Почему же нельзя
создать идеальную краску?
Наибольшее влияние на спектральную характеристику краски
оказывает цветовой тон пигмента. Идеально чистых по цвету пигментов
нет. Желтые пигменты – самые чистые (содержат до 90 % желтого
цветового тона). Остальные имеют «загрязнения» ахроматическими
цветами. У пурпурного – около 80 % красного. Наиболее «загрязненным»
является голубой: менее 70 % синего, остальное – примесь черного с
43
небольшим количеством белого. Также загрязняют краски (хотя и в
меньшей степени) белые пигменты и наполнители (среди белил – меньше
всех ZnO, а среди наполнителей – BaSO4 как самый чистый и прозрачный),
масляные связующие и сиккативы. На спектральные характеристики
оттиска, конечно же, влияет и степень белизны бумаги.
Из-за «неидеальности» спектральных характеристик реальных красок
в состав триады вводится четвертая краска – черная кроющая.
На триады печатных красок для четырехкрасочной печати существует
международный стандарт: так называемая европейская шкала. Цветные
краски, входящие в эти триады, имеют стандартные спектральные
характеристики для заданных по толщине красочных слоев, при которых
достигается соответствие колориметрическим показателям. В печатном
процессе при наложении этих красок образуется нейтральный серый цвет.
Основная теплая европейская триада часто обозначается цифрой 1,
входящей в цифровой индекс краски; например, желтая имеет номер 531,
где последняя цифра обозначает номер триады. Черная краска в данном
случае обозначается индексом 011.
Наряду с красками основной теплой триады иногда применяют краски
более холодной триады № 2, соответствующей стандарту DIN (Германия).
Желтые краски в этих триадах почти не различаются, пурпурная по
стандарту DIN имеет меньше желтизны, а голубая – «холоднее».
2.2. Прозрачность и кроющая способность
Итак, при многокрасочной печати, когда различные цветовые тона
создаются наложением красок, краски должны быть прозрачными
(триада). Если печать производится на переплетных крышках, по цветному
фону или на цветной бумаге, краска должна иметь высокую укрывистость
(кроющую способность), чтобы полностью закрывать цвет подложки,
несмотря на малую толщину красочного слоя.
44
Другими словами, прозрачностью красочного слоя называется его
способность пропускать световые лучи без изменения их направления.
Кроющими называются такие краски, которые при наложении их на
запечатываемую поверхность не изменяют своего цвета и отражают только
свой собственный цветовой тон.
Прозрачность и кроющая способность зависят от свойств краски как
дисперсной системы, т. е. от физического взаимодействия пигмента и
связующего, а точнее – от их показателей преломления n.
Если коэффициент преломления на границе «пигмент – связующее»
равен 1 (или близок к ней), световые лучи почти не будут преломляться и
рассеиваться, дойдут до подложки и отразятся от нее. Когда свет,
отразившись от подложки и пройдя обратный путь, выйдет из красочного
слоя, наблюдатель воспримет лучи, цвет которых будет зависеть от цвета
подложки или наложенных друг на друга прозрачных красочных слоев
(рис. 17).
Рис. 17. Прохождение света через слой прозрачной краски
Если коэффициент преломления на границе «пигмент – связующее»
сильно отличается от 1, то свет, входящий в слой краски, отклоняется от
первоначального направления (рис. 18).
45
Материал
Коэффициент преломления n
в воздухе
в льняном масле
в воде
Гидроксид алюминия
1,495–1,500
1,000
1,124
Сернокислый барий
1,630
1,087
1,225
Оксид цинка
1,900–2,010
1,280–1,340
1,420–1,510
Диоксид титана
2,230–2,700
1,490–1,800
1,680–2,030
Льняное масло
1,495 – –
Вода
1,333 – –
Рис. 18. Прохождение света через слой кроющей краски
Часть света отразится от поверхности (глянцевое отражение белых лучей
показано сплошной стрелкой), другая часть (рассеянное отражение цветных
лучей – пунктирные стрелки) пройдет внутрь слоя краски, но, не достигнув
нижней границы, в результате внутреннего рассеяния выйдет, и мы получим
представление о цвете без влияния цвета подложки. В табл. 9 представлены
коэффициенты преломления белых пигментов в различных средах.
Таблица 9
Коэффициенты преломления n в различных средах
Как видно из таблицы, гидроксид алюминия на воздухе сильно
преломляет свет, поэтому в воздушной среде он представляет собой белый
кроющий порошок. В масляной среде преломления практически нет, и
образуется прозрачная суспензия. Это так называемые прозрачные белила,
46
которые применяют в качестве наполнителя при изготовлении офсетных
красок для улучшения раската и наката краски. Сульфат бария образует в
масле полупрозрачные белила, а оксид цинка и диоксид титана –
сильнокроющие. Следует помнить, что высокопрозрачных и
сильнокроющих пигментов очень мало.
Еще два фактора могут оказывать влияние на прозрачность – степень
дисперсности пигмента и его концентрация в краске. В кроющих красках
концентрация пигмента обычно повышена. Размер частиц: кроющие
белила – 0,2–0,3 мкм; цветные кроющие краски – 0,02–0,30 мкм. Если
частицы меньше этих размеров, краска будет прозрачнее. Для определения
степени прозрачности на черной основе делают выкраски с разной
толщиной красочного слоя и определяют оптическую плотность.
Прозрачность оценивают по 10-балльной шкале как прирост оптической
плотности D в зависимости от толщины слоя краски h. Более прозрачная
краска имеет меньшее отношение ΔD/Δh, величина которого заложена в
шкалу. Максимальная прозрачность – 10 баллов. При изменении
очередности наложения двух красок с прозрачностью в 10 баллов цветовой
тон при толщине красочного слоя в 1 мкм практически не изменяется.
Испытание на кроющую способность проводят следующим образом.
Краски раскатывают на белой и черной поверхности (бумага с высокой
белизной и оттиск черной краской). Роль черной краски сводится к
поглощению света, прошедшего через слой краски так, что наблюдатель
будет воспринимать лишь рассеянно отраженный свет. Для
характеристики кроющей способности определяют величину цветового
различия ΔE краски на черной и белой основах, которая будет тем больше,
чем меньше кроющая способность краски.
2.3. Глянец (блеск)
В зависимости от вида и назначения печатной продукции оттиски могут
быть матовыми или глянцевыми. Глянец красочного оттиска аналогичен глянцу
47
бумаги. Только в первом случае (оттиск) его иногда называют блеском, тогда как
для бумаги применяют термин лоск.
Для получения глянцевого изображения печатают на высокогладкой
мелованной бумаге, применяют специальные глянцевые краски с повышенным
содержанием смолы, а также оттиски лакируют глянцевыми лаками или
ламинируют глянцевой полимерной пленкой. Глянец оттиска также зависит и от
скорости высыхания краски: чем быстрее сохнет и меньше впитывается краска,
тем выше глянец.
Вспомним формулу Френеля (6). Зеркально отраженный свет – бесцветен.
Блики от глянцевой поверхности при обычном освещении остаются белыми,
независимо от цвета краски. Окраску цветному изображению придает та часть
света, которая проникает внутрь красочного слоя и, проходя через частицы
пигмента, избирательно поглощается ими. Многократно преломляясь, эта часть
света рассеивается в слое краски и выходит из него окрашенной (рис. 18). Таким
образом, при отражении света от глянцевого изображения рассеянное отражение
цветных лучей сочетается с белыми бликами. Белые блики мы видим только под
определенным углом. Во всех других направлениях отражаются главным
образом цветные лучи, не разбеленные белым светом, благодаря чему
изображение воспринимается как более насыщенное цветом. В этом повышении
насыщенности и заключается специфический эффект глянца (рис. 19, а).
а б
Рис. 19. Отражение света от поверхности красочного слоя:
а – от глянцевого; б – от матового
48
От матовой же поверхности отраженные лучи – и белые и цветные –
рассеиваются во все стороны, и наблюдатель, под каким бы углом он ни
смотрел на оттиск, воспринимает цветные лучи в смеси с белыми, что
снижает насыщенность (рис. 19, б). Поверхность красочного слоя будет
казаться матовой, если степень дисперсности пигмента в краске
недостаточно высока: крупные (грубые) частицы полностью не могут
погрузиться в тонкий слой связующего, создавая шероховатость и эффект
матовости. Поэтому в красках глянцевых серий пигмент имеет
максимально высокую (допустимую) степень дисперсности.
2.4. Интенсивность
Интенсивность (иначе красящую силу) часто путают с
насыщенностью. Интенсивность – это способность краски создавать
заданные оптические характеристики (в общем случае – заданную
оптическую плотность) при малом ее количестве на оттиске. Из двух
красок одинакового цвета более интенсивной будет та, которой
потребуется меньше для создания одинакового оптического эффекта.
Интенсивность влияет на качество продукции и расход краски.
Понятно, что в случае краски с высокой интенсивностью красочный слой
высыхает быстрее, меньше отмарывание и перетискивание в стопе,
увеличивается графическая точность изображения и т. д. Но, с другой
стороны, концентрация пигмента в интенсивных сериях повышена,
поэтому такие краски всегда дороже. Стремление к созданию очень
интенсивных серий путем повышения концентрации пигмента в краске
может быть ограничено его высокой маслоемкостью (и, следовательно,
низкой КОКП – критической объемной концентрацией пигмента).
Итак, интенсивность краски зависит от:
свойств пигмента (химической структуры, чистоты цвета и
яркости);
49
степени дисперсности пигмента;
концентрации пигмента.
Однако оптическая плотность изображения зависит не только от
интенсивности краски, но и от ее количества на оттиске, т. е. от коэффициента
переноса краски. Кроме того, нельзя забывать и о краскоемкости бумаги. Ведь
при печати, например, на газетной бумаге с высокой краскоемкостью даже
самая высокоинтенсивная краска не даст хорошего результата. Поэтому
необходимо выбирать гладкую бумагу с низкой впитывающей способностью.
Интенсивность определяется по формуле:
I = , (19)
где I – интенсивность краски;
l – 1 мкм, толщина красочного слоя, принятая за норму;
h
– оптимальная толщина красочного слоя, при которой получается
опт
оттиск, соответствующий нормативному, выполненному эталонной
краской.
На практике применяют метод разбеливания испытуемой краски и
сравнения ее с эталонной. Интенсивность характеризуют процентным
отношением количества цинковых белил, пошедших на разбеливание
испытуемой краски, к количеству белил, взятых для разбеливания
эталонной краски, после уравнивания их по цвету.
2.5. Светостойкость
Светостойкость характеризует способность краски сохранять цвет и
не выцветать со временем под воздействием светового излучения.
Световое излучение инициирует изменение химической структуры
пигмента, что приводит к постепенной потере им своих красящих свойств:
изменению цветового тона или уменьшению насыщенности цвета.
Для оценки светостойкости используются различные эталонные шкалы.
Наиболее известной в настоящее время является так называемая «синяя
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]