top of page

色彩準確度及環保油墨



(本文榮獲 2019年柔印協會獎學金大賽第二名)


隨著環保議題持續受到關注,行業裡也出現了各種環保性能更佳的產品,大家有必要進行研究與評估,例如開發更環保的印刷材料以及油墨來替代原有的石化產品。只是印刷廠跟油墨供應商對「環保性」及「可持續性」的定義可能不太一樣。


在這個研究中,我們使用生物油墨做為環保油墨的代表。全國油墨工業協會(NAPIM, National Association of Printing Ink Manufacturers) 定義"生物油墨"為原材料取自植物、昆蟲或動物的油墨(太陽化工提案,2018)。既然取自生物材料,這類油墨應該只有微量的重金屬及較少的有機氣體排放(VOCs),相較石化產品油墨,對環境的衝擊比較小。


除了環保性能外,我們也要評估環保油墨的色彩還原能力。品牌商對色彩十分重視,他們透過色彩來提高消費者對品牌的識別度。如果環保油墨也可提供準確的色彩還原及表現能力,再加上環保的特性,將是包裝行業今後的方向。本文的研究目的是比較環保油墨及石化油墨在可降解卡紙上的色彩還原及耐性方面能力。


我們使用兩個克萊姆森特別色(美國著名大學制定的特別色):克萊姆森橙色(Pantone 1595 C)以及卡爾霍恩操場綠(Pantone 583 C)做為測試標準(見下圖)。將驗證環保油墨能否達到 2.0 以下的色差值(Delta E 2000),這個數值被認為是肉眼所能夠辨識顏色差別的最小值。



印刷時透過壓力、速度及網目輪的調整,使結果能夠盡量靠近目標,然後測量樣品的實地密度及色差值。測量時會對版面上不同位置採樣取平均,同時也觀察不同位置的變化。


 

研究目的


這個研究是為了回答以下問題:

- 使用環保油墨及可降解卡紙能否讓色彩準確度控制在 2.0 以下的色差值?

- 如果環保油墨無法達成目標,是什麼原因導致性能受限?


目標特別色的 L*a*b 值及使用的網目輪參數


 

油墨


在這個研究裡,我們使用太陽化工提供的兩種水性油墨:傳統石化油墨 CHROMAFINE(PMA)及環保油墨 AquaGreen(DPA)。兩個油墨都預先按太陽化工的誤差標準調好顏色並使用一樣的顏料,主要分別在連接料。連接料是油墨裡的重要成分,負責把顏料沾附到印刷材料表面。連接料的特性將決定油墨的乾燥能力及印刷品質。CHROMAFINE 使用石化基連接料,AquaGreen 則使用生物基。上圖顯示兩個目標特別色的 L*a*b 值以及網目輪的參數。


 

印刷材料


以 WestRock PrintKote(譯者註:紙張品牌)的 14磅塗布卡紙做為測試印刷材料。卡紙生產時常用回收材料,但有些添加劑的使用會讓紙張不再具有可降解性。我們選用的這款卡紙不含螢光劑,所以是標準的可降解材料,這個特性可以透過 X-Rite 的 Judge QC 光源來檢測確認。螢光劑含有害物質,會對海洋生物造成傷害,難以被污水處理分解。所用的這個材料也不含氯漂白纖維,減少生產過程中的用水量及有害物質。


 

測試方法


測試印版使用杜邦 DFR67 版材,在 ESKO CDI Spark 2530 上成像,採用杜邦 FAST 系統曝光及洗版,印版浮雕 0.5毫米(按照美國柔印協會推薦的 FIRST 標準)。製好的印版用 3M E1315 膠帶貼到重複周長 15英寸的版輥 。 針對兩種油墨分別進行兩輪印刷, 一次印刷目標特別色,另一次印刷圖文內容。


測試前調整好油墨的黏度及酸鹼度,黏度測量使用 Zahn 3號杯,一般柔印水墨的酸鹼度應該控制在 8.5~9.5 的範圍。檢測結果見下表:



測試印刷使用 Comco 十英寸寬的 6色窄幅機組式柔印機,印刷時按需要對機速、印壓及網目輪進行調整。


 

目標特別色測試印刷


這個測試使用 4種油墨,分別針對克萊姆森特別色及測試包裝裡的一個特別色(見圖1),用石化基和生物基油墨分別印刷。印版、供墨腔以及網目輪在每次印刷後都會徹底清洗乾淨,以免交叉污染。網目輪一律用 800線/英寸 , 2.0 BCM 載墨量,初始速度 30米/分。 在收卷處做記號後將機速提高到 33米/分 , 之後每分鐘做一次記號,持續 5分鐘後結束。在每分鐘的標記處取四張樣品,分別測量實地密度及色差值,取平均的結果如下:


圖1 不同特別色、不同油墨的測試結果



(上)密度值,PMA 是石化基油墨,DPA 是生物基油墨

(下)兩個目標特別色的 L*a*b 值



測得的色差值


 

圖文測試印刷


第二輪測試同樣使用 800線 , 2.0 BCM 載墨量的網目輪,正常印刷的速度同樣保持在 33米/分,然後取樣檢測 。 先使用石化基油墨進行測試 ,結果橙色顏色太淺 ,所以我們增加印壓,也沒能把色差值拉到理想範圍內。於是改用 550線/英寸,3.0 BCM 載墨量的網目輪,印刷機速提高到 35米/分,總算把色差值降到預設範圍內。接著測試生物基油墨,橙色也是用550線網目輪印刷,在 35米印刷速度下,顏色一樣太淺,所以對印壓及印刷速度進行調整,設法得到最低的色差值,最終在 33米/分的速度下得到最低色差值 3.0 , 再進行取樣測量 ,結果如下:


不同顏色及油墨測得的色差值



生物基油墨測得的密度值



生物基油墨測得的色差值


 

摩擦測試


使用 500線,3.0 BCM 載墨量的手持上墨輥在卡紙上著墨,然後進行 5公斤負重、30次來回的摩擦測試。


生物基油墨的測試樣本上有明顯的墨漬

結果說明石化基油墨的耐刮性能優於生物基油墨


 

摩擦係數


摩擦係數測試記錄在墨層上持續移動所需的力量 , 我們使用 FP-2250 測試儀、移動 15公分做為測試方法。油墨中的添加劑或表面的光油會對摩擦力造成影響,通常蠟或光油會降低摩擦係數。靜摩擦及動摩擦係數測試結果如下:


左邊是靜摩擦係數,右邊為動摩擦係數


 

實驗結果說明


四個測試中有三個測試的色差值達到 2.0 或以下,只有生物基油墨的橙色高達 2.96,每一輪測試裡,石化基油墨的色差值都優於生物基油墨。


摩擦力測試表明石化基油墨比生物基油墨具有更好的耐摩擦性能,而且石化基油墨的摩擦係數較低,顯示石化基油墨裡可能含有蠟或其他成分來提高耐摩擦性能。因此如果使用生物基油墨,在某些情況下可能得增加額外的塗布(例如水性光油)來改善耐摩擦性能。


 

產業應用


我們可把這個試驗結果應用到產業裡,通常使用生物基油墨在可降解材料上印刷的包裝物能被視為可燃物。採用生物基油墨在可降解塑膠薄膜上印刷,可以減少塑膠廢棄物,徹底改變軟包裝行業。由於網購的增加,更具環保性能的紙箱油墨也應被開發,這是環保意識抬頭背景下的大勢所趨。


 

結論


雖然測試結果表明石化基油墨的色差值優於生物基油墨,但是生物基油墨的表現也不差。需進一步的測試以找出降低生物基油墨色差值的辦法,才能消弭使用者的疑慮。生物基油墨的耐摩擦性能劣於石化基油墨,如果要用生物基油墨替代石化基油墨,可能必須增加一道塗布,成本上是否能接受,有待業者自行評估。


 

侷限性


這個測試中所選用的印刷材料及油墨並不能代表全面的情況,還有必要使用不同的材料及油墨進行測試以獲取更多的評估結果。同樣地,測試中使用的印刷條件也有必要在不同條件下測試比較。


 

※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2020年 6月刊

原文標題:Color Accuracy & Eco-Friendly Inks

由「信華柔印科技 * 嘉昱有限公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用


※ 作者:Anissa Mollett

美國克萊姆森大學 2020年碩士畢業生,主修圖像傳播








※ 譯者:信華柔印科技 * 嘉昱有限公司--林嘉彥 先生




Comments


bottom of page