Barbara Blaznik 1 , Sabina Bračko 2 RAZISKAVE IN RAZVOJ 26 Papir za notranjost revije PAPIR je prispevala papirnica Gori~ane d.d., Sora Matt 90 g/m 2 VPLIV OPTI^NIH BELILNIH SREDSTEV V PAPIRJU NA SVETLOBNO OBSTOJNOST ^RNIH ODTISOV INFLUENcE OF OPTIcAL BRIGHTENING AGENTS IN PAPER ON LIGHT FASTNESS OF BLAck PRINTS IZVLE^EK Namen raziskave je bil ugotoviti, v kolik{ni meri na obstojnost ~rnih odtisov, izdelanih s kaplji~nim tiskalnikom, vplivajo opti~na belilna sredstva, prisotna v papirju. Vzorci so bili odtisnjeni z dvema tiskalnikoma na treh vrstah papirja. Papirjem so bile dolo~ene osnovne in opti~ne lastnosti, prav tako so bile dolo~ene barvnometri~ne lastnosti ~rnih odtisov. Vzorci so bili izpostavljeni svetlobi ksenonske svetilke, ki simulira delovanje dnevne svetlobe. Osvetljevanje je potekalo pod natan~no dolo~enimi pogoji (temperatura, relativna vlaga, spektralna sestava svetlobe, ~as osvetljevanja). Nastale barvne razlike so bile numeri~no ovrednotene na podlagi CIELAB ena~be za barvne razlike. Raziskava je pokazala, da na svetlobno obstojnost ~rnih odtisov, izdelanih s kaplji~nim tiskalnikom, lastnosti papirja ne vplivajo v veliki meri. Kljub temu lahko ugotovimo, da je obstojnost ~rnega odtisa najve~ja v primeru uporabe trajnega papirja. Klju~ne besede: kaplji~ni tisk, svetlobna obstojnost, opti~na belilna sredstva. ABSTRACT The aim of the experimental part of the research was to find out what influence the paper has on print fastness. The influence of optical brighteners in paper on fading of black prints was studied. The samples were printed on three different paper grades with two printers. Prior to that, the basic and optical paper properties, as well as colorimetric properties of papers and prints were determined using standard methods. The samples were exposed to xenon light, which simulates the daylight. The exposure took place under exactly determined conditions (temperature, relative humidity, spectral composition of light, lighting time). A numerical evaluation of colour differences was conducted on the basis of CIELAB equation. The research showed that the properties of paper have only minor influence on black ink-jet prints. Nevertheless, we can conclude that the most resistant prints were obtained with permanent paper. Key words: ink jet, lightfastness, optical brighteners. 1 UVOD Kljub {tevilnim sodobnim na~inom zapisovanja in prednostim, ki jih nudi tovrstno hranjenje podatkov, med vsemi nosilci informacij po trajnosti, majhnih stro{kih vzdrževanja in neposredni takoj{nji berljivosti {e vedno vodi papir, ki na policah arhivov zdrži celo 500 let �1�, pri ~emer pa papir, ki je izdelan po sodobnih postopkih, obi~ajno ni sposoben ohraniti prvotnih lastnosti po tolik{nem ~asu. Na slab{o obstojnost papirja vpliva predvsem uporaba opti~nih belilnih sredstev, ki so sposobna absorbirati elektromagnetno valovanje v UV podro~ju in ga oddajati v kratkovalovnem modrem podro~ju, ter s tem prispevati k pove~anju beline. Poleg samega na~ina izdelave papirja imajo na obstojnost samega papirja velik vpliv tudi klimatski pogoji. �2� Hkrati s sodobnimi na~ini zapisovanja podatkov se je razvila tudi digitalna tehnika tiska. Iz raziskav, ki so bile narejene na podro~ju digitalnih tehnik tiska, je razvidno, da je obstojnost odtisov, izdelanih z elektrofotografsko tehnologijo, vi{ja v primerjavi s kaplji~nim tiskom �3–6�, vendar pa je tehnologija kaplji~nega tiska cenovno ugodnej{a in posledi~no tudi najbolj raz{irjena. To velja tudi za podro~je, kjer se izpisujejo dokumenti z dalj{im rokom trajanja �7–8�. Na podro~ju tehnologije kaplji~nega tiska potekajo {tevilne raziskave, predvsem glede izdelave papirja in ~rnil za kaplji~ni tisk �3, 9–10�. Staranja odtisov ne moremo zaustaviti, lahko pa ga upo~asnimo. Na hitrost staranja poleg mehanskih po{kodb vplivajo tudi trije fizikalno-kemijski dejavniki: svetloba, temperatura in vlaga. ^e vsi trije nastopijo skupaj, je hitrost staranja ve~ja. Ob~utljivost materialov na svetlobo je odvisna od samega materiala �4, 11�. Spremembo odtisa, ki nastopi zaradi delovanja zunanjih dejavnikov, lahko ocenimo na podlagi merjenja barve. Ena~be za izra~un barvnih razlik omogo~ajo kvantitativno dolo~anje sprememb v barvi �12�. V raziskavi smo se osredoto~ili na analizo svetlobne obstojnosti vzorcev nepotiskanega papirja in ~rnih odtisov, izdelanih s kaplji~nim tiskalnikom. Namen raziskave je bil analizirati vpliv opti~nih belilnih sredstev v papirju na bledenje ~rnih odtisov. 2 EKSPERIMENTALNI DEL 2.1 IZBOR PAPIRJEV V raziskavo smo vklju~ili tri vrste papirjev (P1–P3), ki sodijo v skupino tako imenovanih srednjegramskih papirjev. P1 – mohawk via smooth natural white izdelovalca Mohawk, deklariran kot arhivski papir, gramatura 90 g/m 2 , vsebuje 30 % recikliranih vlaken (PCW). P2 – super quality paper izdelovalca Officeline, navaden pisarni{ki papir z gramaturo 80 g/m 2 . P3 – trajni papir ICP-PP1, izdelovalec In{titut za celulozo in papir Ljubljana, deklariran kot trajni papir z gramaturo 80 g/m 2 , narejen v skladu s standardoma za trajne in arhivske papirje (ISO 9706 in ISO 11108). Papirjem smo v skladu s standardi pred osvetljevanjem dolo~ili osnovne lastnosti (gramaturo (ISO 536), debelino (ISO 534), specifi~ni volumen (ISO 534), vsebnost pepela (ISO 2144), CIE belino (ISO 11475), opaciteto (ISO 2471) in barvo papirja (ISO 5631). Rezultati meritev so prikazani v preglednici 1. Papir za notranjost revije PAPIR je prispevala papirnica Gori~ane d.d., Sora Matt 90 g/m 2 RAZISKAVE IN RAZVOJ 27 2.2 IZBOR TISKALNIKOV IN IZDELAVA VZORCEV Za izdelavo odtisov smo uporabili dva kaplji~na tiskalnika razli~nih proizvajalcev. Tiskalnik T1 – Office B40W (Epson, Japonska), deluje na osnovi mikropiezo tehnologije in omogo~a lo~ljivost izpisa 5.760 × 1.440 dpi. Vsebuje ~rnila na osnovi pigmentov. Tiskalnik T2 – Officejet 6000 (Hewlett- Packard, ZDA), deluje na osnovi termalne tehnologije in omogo~a lo~ljivost izpisa 4.800 × 1.200 dpi. ~rnila cian, magenta, rumena so na osnovi barvil, le ~rno vsebuje pigmente. Z obema kaplji~nima tiskalnikoma smo na vse tri vrste papirjev odtisnili ~rna polja s 100-odstotnim nanosom. 2.3 OSVETLJEVANJE Za osvetljevanje vzorcev papirja in odtisov smo uporabili aparat Xenotest Alpha (Atlas, ZDA), s katerim smo simulirali delovanje dnevne svetlobe za okenskim steklom. V komori aparata smo vzdrževali konstantno temperaturo in vlago (T = 35 °C in RV = 35 %). Osvetljevanje je potekalo v to~no dolo~enih ~asovnih intervalih, in sicer 8, 24, 48, 72 in 96 ur, z uporabo filtrskega sistema Xenochrome 320. 2.4 DOLO^ANJE BARVNIH RAZLIK PO OSVETLJEVANJU Meritve CIELAB parametrov na vzorcih papirja in odtisov smo izvedli s spektrofotometrom iOne (X-Rite, ZDA) v skladu s standardom (ISO 13655) pod naslednjimi pogoji: 45/0, D65/2°, bela podlaga. Izmerjene CIE L*, a*, b* vrednosti za papirje in odtise predstavljajo povpre~je treh meritev in so izmerjene pred (ob ~asu 0) in po dolo~enih ~asovnih intervalih osvetljevanja. Z uporabo osnovne CIELAB ena~be za barvne razlike (ena~ba 1) smo numeri~no ovrednotili spremembe barvnih odtisov in spremembe na papirju. Rezultati so prikazani v preglednici 1 in na slikah od 1 do 3. (1) 3 REZULTATI Z RAZPRAVO 3.1 LASTNOSTI PAPIRJEV Iz vrednosti v preglednici 1 je razvidno, da je papir P1 v primerjavi s P2 in P3 bolj rumenkaste barve. Prav tako lahko iz vrednosti CIE beline, izmerjene pod razli~nimi pogoji (UV = 0 in 100 %), sklepamo, da je prisoten kar precej{en delež opti~nih belilnih sredstev. Iz vrednosti b* v preglednici 1 lahko ugotovimo, da je papir P2 bolj modrikast v primerjavi s P1 in P3, prav tako lahko iz vrednosti CIE beline, izmerjene pod razli~nimi pogoji (UV = 0 in 100 %), sklepamo, da papir P2 vsebuje precej{en delež opti~nih belilnih sredstev. Iz vsebnosti pepela lahko sklepamo, da papir P2 vsebuje precej{en delež kalcijevega karbonata, ki se v papirju nahaja kot polnilo in kot premazni pigment. Iz vrednosti b* lahko sklepamo, da je P3 rahlo rumenkaste barve, na podlagi zanemarljivih razlik v vrednosti CIE beline pa lahko sklepamo, da papir P3 ne vsebuje opti~nih belil. 3.2 BARVNE SPREMEMBE NA PAPIRJIH PO OSVETLJEVANJU Ne samo na odtisih, tudi na samem papirju se zaradi delovanja svetlobe spremeni barva, bodisi zaradi razpada obarvanih komponent bodisi zaradi vpliva svetlobe na opti~na belilna sredstva. Vse po{kodbe, ki jih na materialu povzro~i svetloba, so ireverzibilne in kumulativne. Najlažje pa izmerimo spremembo v barvi, ker je metoda nedestruktivna, hitra in dovolj zanesljiva. Iz preglednice 2 je razvidno, da najve~je spremembe nastanejo na papirju P2. Papir P2 je s~asoma porumenel in v primerjavi s papirjema P1 in P3 so bile na tem papirju razlike najprej opazne, po 96 urah pa tudi najve~je. Za papir P2 lahko ugotovimo, da glavnina barvne spremembe nastane že po 24 urah osvetljevanja. Ti rezultati se skladajo s pri~akovanji, saj P1 in P3 vsebujeta manj oziroma ni~ opti~nih belil, ki pa so eden izmed poglavitnih razlogov za slab{o svetlobno obstojnost papirjev �13–14�. Papir P1 ima v primerjavi z ostalima dvema v osnovi bolj rumenkast barvni ton, po osvetljevanju pa postaja svetlej{i in manj rumen. V primerjavi s papirjem P2 je papir P1 vsekakor bolj svetlobno obstojen, saj je vrednost barvnih razlik precej nižja. Spremembo v barvi papirja lahko povežemo z obarvanimi produkti, ki so papirju dajali tako imenovani »naraven« ton (natural white), ti pa so s~asoma razpadli, saj se papirju spremeni barvni ton – barvni ton se približa nevtralno beli. Vrednosti v preglednici 2 o~itno kažejo na to, da ima trajni papir P3 najve~jo obstojnost na svetlobo. V skladu s pri~akovanji na papirju P3 ni bilo opaziti velikih sprememb oziroma so te spremembe tako majhne, da niso opazne s prostim o~esom, saj so vrednosti ΔE*ab manj{e od 1 tudi po 96 urah osvetljevanja. Lastnosti papirja Vzorci P1 P2 P3 Gramatura �g/m 2 � 88,54 79,05 81,84 Debelina �μm� 126 101 102 Specifi~ni volumen �cm 3 /g� 1,42 1,28 1,24 Vsebnost pepela �%� 11,47 23,20 11,67 A A A Sx Sx Sx CIE belina (UV = 100 %) 54,94 0,22 162,01 0,90 81,56 0,30 CIE belina (UV = 0 %) 42,61 0,41 111,96 0,51 80,74 0,26 +/– UV (%) 12,33 – 50,05 – 0,82 – Opaciteta �%� 92,38 0,34 94,88 0,28 87,51 0,36 L* 94,68 0,03 93,63 0,12 97,80 0,04 a* 0,37 0,02 3,64 0,12 –0,23 0,02 b* 7,03 0,04 –17,20 0,23 2,91 0,06 Preglednica 1: Lastnosti papirjev. Table 1: Paper properties. Preglednica 2: Barvne razlike ΔL*, Δa*, Δb* za papirje P1, P2 in P3 po dolo~enem ~asu osvetljevanja. Table 2: Colour differences ΔL*, Δa*, Δb* for papers P1, P2 and P3 after 8, 24, 48, 72, 96 hours of illumniation. P1 P2 P3 ^as �h� 8 24 48 72 96 8 24 48 72 96 8 24 48 72 96 ΔL* 0,49 0,64 0,68 0,63 0,75 –0,15 –0,30 –0,23 –0,29 –0,27 –0,19 –0,15 –0,15 –0,14 –0,02 Δa* –0,12 –0,08 –0,06 0,01 0,00 –1,09 –1,75 –2,25 –2,66 –2,85 0,08 0,12 0,14 0,13 0,07 Δb* –1,54 –1,86 –2,07 –2,28 –2,31 2,89 4,51 5,70 6,71 7,09 0,33 0,13 –0,11 –0,13 –0,21 RAZISKAVE IN RAZVOJ Papir za notranjost revije PAPIR je prispevala papirnica Gori~ane d.d., Sora Matt 90 g/m 2 28 LITERATURA �1� ŽUMER, V. Arhiviranje zapisov : priro~nik za ravnanje z dokumentarnim in arhivskim gradivom. Ljubljana: GV založba, 2001, str. 25–192. �2� ^ERNI^, M. Ohranjanje dokumentarnega gradiva na papirju – Standardi in priporo~ila za trajnost in obstojnost, Tehni~ni in vsebinski problemi klasi~nega in elektronskega arhiviranja. Zbornik referatov z dopolnilnega izobraževanja, Maribor, avgust 2009, str. 317–334. �3� PAL, L., AGATE, S. in FLEMING, P . D. Effects of paper manufacturing factors on inkjet print quality and lightfastness, NIP23: International Conference on Digital Printing Technologies and Digital Fabrication 2007, Anchorage, Alaska, september 2007, str. 749–754. �4� ^ERNI^, M. Trajnost in obstojnost dokumentarnega gradiva: doktorska disertacija. Ljubljana, 2008. �5� ^ERNI^, M., DOLENC, L. in SCHEICHER, L. Permanence and durability of digital prints on paper. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2006, vol. 83, {t. 4, str. 589–595. �6� VIKMAN, K. Fastness properties of ink jet prints on coated papers – Part 1: Effect of coating polymer system on light fastness. J. Imagin. Sci. Techn., 2003, vol. 47, {t. 1, str. 30–37. �7� BRA^KO, S. BERNIK, B. Influence of Temperature and Relative Humidity on Light Fastness of Ink-Jet Prints. 10th International conference on printing, design and graphic communications, Croatia, 2006, str. 251–256. �8� MOŽINA, K., ^ERNI^, M., BE{KOVNIK in B. BRA^KO, S. Light fastness of ink jet color prints. Professional papermaking, 2006, vol. 1, str. 72–77. �9� YANG, L. Characterization of inks and ink application for ink-jet printing: model and simulation. J. Opt. Soc. Am., 2003, vol. 20, {t. 7, str. 1149–1154. 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 8 24 48 72 96 čas [h] ΔE*ab dE(K) T1 dE(K) T2 dE(P1) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 8 24 48 72 96 čas [h] ΔE*ab dE(K) T1 dE(K) T2 dE(P2) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 8 24 48 72 96 čas [h] ΔE*ab dE(K) T1 dE(K) T2 dE(P3) Slika 1: Barvne razlike, nastale na ~rnih odtisih po osvetljevanju (papir P1). Figure 1: Colour differences for black prints on paper P1 after exposure to light. Slika 2: Barvne razlike, nastale na ~rnih odtisih po osvetljevanju (papir P2). Figure 2: Colour differences for black prints on paper P2 after exposure to light. Slika 3: Barvne razlike, nastale na ~rnih odtisih po osvetljevanju (papir P3). Figure 3: Colour differences for black prints on paper P3 after exposure to light. 3.3 BARVNE SPREMEMBE NA ODTISIH Pri ~rnih odtisih lahko govorimo o ~rnilih na osnovi pigmentov pri obeh tiskalnikih (T1 in T2). Na slikah od 1 do 3 je vidno, da so barvne razlike, ki se pojavijo po osvetljevanju, zelo podobne. Vrednosti barvnih razlik {ele po 96 urah osvetljevanja presežejo vrednost 1, kar pomeni, da bi bile spremembe {ele takrat opazne s prostim o~esom. Obstojnost odtisa, izdelanega s tiskalnikom T1, se izkaže kot malenkost bolj{a od odtisov, izdelanih s tiskalnikom T2. Zanimivo je, da je na papirjih P1 in P2 barvna razlika, nastala na nepotiskanem papirju, bistveno vi{ja, kot zna{a barvna razlika za ~rni odtis. To je verjetno posledica lastnosti ~rnega pigmenta, ki dobro prekrije povr{ino papirja, poleg tega pa je sipanje svetlobe v tem primeru dovolj intenzivno, zato je nanos neprosojen in spremembe na papirju ne vplivajo na odtis. Iz rezultatov lahko opazimo, da so presenetljivo dobro obstojnost v za~etnem intervalu osvetljevanja pokazali odtisi na obi~ajnem pisarni{kem papirju P2, saj so izmerjene barvne razlike po 48 urah osvetljevanja komaj dosegle vrednost ΔE*ab = 0,58 (T1) in ΔE*ab = 1,02 (T2), kar pomeni, da je v primeru kraj{ega ~asa izpostavljanja svetlobi obstojnost odtisov na pisarni{kem papirju P2 primerljiva z obstojnostjo odtisov na trajnem papirju P3. 4 SKLEPI Rezultati so pokazali, da na svetlobno obstojnost ~rnih odtisov, izdelanih s kaplji~nim tiskalnikom, lastnosti papirja ne vplivajo v veliki meri. Kljub temu lahko ugotovimo, da je obstojnost ~rnega odtisa najve~ja v primeru uporabe trajnega papirja, ki ne vsebuje opti~nih belilnih sredstev. V primerjavi s trajnim papirjem ostala papirja vsebujeta ve~ji delež opti~nih belilnih sredstev, zato so barvne spremembe po osvetljevanju v tem primeru vi{je. Najizrazitej{e spremembe na ~rnih odtisih se pojavijo pri navadnem pisarni{kem papirju, kar je najverjetneje posledica razgradnje nestabilnih opti~nih belilnih sredstev v papirju. Iz rezultatov lahko povzamemo, da ob primerni izbiri papirja in ~rnila s kaplji~nim tiskom lahko zagotovimo izdelavo dokumentov z dalj{im rokom trajanja, vsekakor pa ne smemo zanemariti primernih pogojev hrambe tovrstnih dokumentov. Zahvala Avtorici bi se radi zahvalili dr. Marjeti ^erni~ iz In�tituta za celulozo in papir Ljubljana za vso podporo pri raziskavi. RAZISKAVE IN RAZVOJ Papir za notranjost revije PAPIR je prispevala papirnica Gori~ane d.d., Sora Matt 90 g/m 2 29 �10� HUDD, A. Inkjet printing technologies. V The Chemistry of Inkjet Inks, Hackensack [etc.]: World Scientific, 2010, str. 3–18. Dostopno na svetovnem spletu: . �11� URBAS, R., KLANJ{EK GUNDE, M. Vpliv ultravijoli~ne svetlobe na materiale. V Pol stoletja. Ljubljana: Arhiv Republike Slovenije, 2006, str. 127–133. �12� KUEHNI, R. G. Color difference formulas: an unsatisfactory state of affairs. Color Res. Appl., 2008, vol. 33, {t. 3, str. 324–326. �13� RASMUSSON, A., CHOVANCOVA, V., FLEMING III, D. P . in PEKAROVICOVA, A. Light fastness of pigment-based and dye-based inkjet prints. Dostopno na svetovnem spletu: . �14� Products for non impact printing. Dostopno na svetovnem spletu: . 1,2 dr., UL-NTF , OT , Katedra za informacijsko in grafi~no tehnologijo, Ljubljana