velikost periode oziroma hoda vijačnice poveča, posledično se spremeni vti s bar- ve. Barve se s segrevanjem spreminjajo od rdeče prek zelene do modre in na- sprotno z ohlajanjem. Levkobarvila Levkobarvila delujejo na osnovi posre- dnega termokromizma. Pravzaprav gre pri levkobarvilih za halokromizem – z naraščanjem temperature povzročimo pH-spremembo. Večina levkobarvil je sestavljena iz treh komponent; iz kro- mogena, ki daje barvni vti s, razvijalca, ki prispeva protone (omogoča, da kro- mogen razvije barvo, največkrat je to šibka kislina), in pa organskega topila, ki uravnava agregatno stanje. Sistem treh komponent je združen v mikrokapsulah (slika 2). Pri nizkih temperaturah je or- gansko topilo v trdnem agregatnem sta- nju, takrat sta kromogen in šibka kislina Tiskarske barve se uporabljajo pri iz- delavi najrazličnejših proizvodov (emba- laža, vrednostne in komercialne ti skovi- ne) in na raznovrstnih materialih (papir, plasti ka, kovina, porcelan, teksti l). Za- radi vse večje konkurence lahko ti skar- skim izdelkom dodamo vrednost tudi s pomočjo tako imenovanih efektnih barv. Ne samo da so barve atrakti vne, njihov učinek je lahko tudi varnosten, saj ga je zelo težko ponarediti . Efektnih barv je precej, v tem prispevku pa se bomo posveti li takšnim, katerih barva se spre- minja glede na zunanje vplive. Kromizem Kromizem je proces, pri katerem zara- di delovanja zunanjega dražljaja pride do spremembe barve. Eden najpogo- stejših in tudi najbolj uporabljenih kro- mizmov je termokromizem, pri katerem vpliva na spremembo barve spremem- ba temperature. Poznamo tudi številne druge kromogene materiale, na primer fotokromne (spremembo barve sproži svetloba), elektrokromne (spremembo sproži električni naboj), piezokromne (spremembo sproži priti sk), biokromne (spremembo sproži biokemijska reakci- ja), halokromne (spremembo sproži pH). Vse naštete vrste barv včasih imenujemo tudi inteligentne barve. Termokromni sistemi Poznamo različne termokromne sis- teme. Termokromne barve so lahko re- verzibilne (začasna barvna sprememba, pri ohlajanju ponovno obarvanje, barv- na sprememba je lahko večkratna) ali ireverzibilne (barvna sprememba je en- 8 - GRAFIČAR TERMOKROMNE TERMOKROMNE TISKARSKE BARVE LASTNOSTI IN MOŽNOSTI NJIHOVE UPORABE avtor Mojca Friškovec Ceti s, d. d. Urška Bogataj Valkarton, d. d. kratna in stalna). Reverzibilnih ti skarskih barv je na trgu več kot ireverzibilnih. Sis- temi, ki so sprva obarvani in se s segreva- njem razbarvajo, so pogostejši kot ti sti , ki so sprva neobarvani in se s segrevanjem obarvajo. Najpogostejša sistema v ter- mokromih ti skarskih barvah so tekoči kri- stali in levkobarvila. Tekoči kristali Tekoči kristali so tekočine z lastnostmi kristalov. Zaradi svoje specifi čne vijač- ne strukture lahko zvezno spreminjajo barve s spreminjanjem temperature ali pa s smerjo opazovanja. Vijačna oblika molekule je povezana z usmerjenostjo delcev v molekuli oziroma z ureditvenim vektorjem (slika 1). Razdaljo, na kateri se ureditveni vektor zasuče za polni kot, imenujemo hod vijačnice ali perioda (p). Valovna dolžina odbite barve je enaka hodu vijačnice. Ker pa se s segrevanjem tekoči kristali termično raztezajo, se tudi p/2 λ ref. Slika 1: Vijačna struktura tekočega kristala, ki omogoča obarvanje molekule. združena, zato je spojina obarvana. Ko pa temperatura narašča, topilo prehaja v tekoče stanje. Takrat se kromogen in šibka kislina razdružita in spojina se raz- barva. Z ohlajanjem se topilo spet strdi, kromogen in šibka kislina se združita, spojina se znova obarva. V preglednici 1 je podana primerjava med tekočimi kristali in levkobarvili. Termokromne ti skarske barve Termokromne ti skarske barve so se za- čele pojavljati v šestdeseti h leti h 20. sto- letja. Na začetku je bilo delo z njimi zelo zapleteno, z uporabo mikroenkapsulaci- je pa se je njihova uporaba poenostavila in razširila. Največji komercialni uspeh so doživele v sedemdeseti h in osemde- seti h leti h, ko so se na trgu pojavili tako imenovani prstani razpoloženja (mood rings), skodelice, poti skane s termokro- mnimi barvami, in termokromne majice. Danes je njihova uporaba zelo razširje- na, najdemo jih v obliki temperaturnih indikatorjev, na varnostnih ti skovinah, na pametni embalaži ter na komercial- nih in promocijskih izdelkih. Na trgu so na voljo že pripravljene ter- mokromne ti skarske barve, termokromni prah in disperzije na različnih osnovah za pripravo ti skarskih barv in polimerna zrna za uporabo v plasti čnih materialih. Termo- kromne ti skarske barve so na voljo za vse tehnike ti ska – ploski ti sk, sitoti sk, fl ekso- ti sk in globoki ti sk. Barvna jakost ti skarske barve je zelo odvisna od tehnike ti ska, kar je seveda pogojeno z debelino nanosa pri posamezni tehniki. Največjo barvno jakost dobimo pri sitoti sku, najmanjšo pa pri ofsetnem ti sku (slika 3). Če želimo s termokromnimi barvami dobiti pokrivni učinek, je najboljša izbira sitoti sk, najmanj dvakratni nanos barve in uporaba temne- ga odtenka (najboljše črna barva). Ker so v termokromnih ti skarskih barvah mikro- kapsule, so barve med ti skom občutljive za večje mehanske priti ske. Akti vacijska temperatura (T akt ) Ko govorimo o termokromnih ti skar- skih barvah, je pomemben pojem akti - vacijska temperatura; pri njej pride do spremembe barve. Za končno aplikacijo je zelo pomembna. Ponudniki termokro- mnih ti skarskih barv ponujajo največkrat tri ti pična akti vacijska območja: nizko ob- močje (~10 °C), območje telesne tempe- rature (31 °C) in visoko območje (45 °C). GRAFIČAR - 9 MATERIALI TEKOČI KRISTALI LEVKOBARVILA Sestava in velikost kromogenih delcev (μm) mikrokapsule, 5−15 mikrokapsule, 2−10 Barvna sprememba neobarvani↔prehodi med mavričnimi barvami ↔neobarvani; obarvani↔neobarvani, odbijajo svetlobo → nujno črna podlaga neobarvani↔obarvani, obarvani↔neobarvani, absorbirajo svetlobo → nujno svetla podlaga Barvni razpon [°C] in natančnost barvne spremembe -30–90; barvna sprememba 1–25 °C 25–65; barvna sprememba 3–10 °C 25:25 Delo z materialom, cena materiala zapleteno, dražji enostavnejše, cenejši Rok uporabe, negati vni vplivi tri mesece–eno leto, visoke temperature, UV-sevanje, nekatere kemikalije in topila + Δ T - Δ T sprememba temperature polimerne mikrokapsule topilo v trdnem stanju topilo v tekočem stanju organska kislina kromogen organska kislina kromogen + Slika 2: Princip delovanja termokromizma pri levkobarvilih. Preglednica 1: Primerjava lastnosti tekočih kristalov in levkobarvil. OFSETNI TISK OFSETNI TISK FLEKSOTISK FLEKSOTISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK GLOBOKI TISK SITOTISK SITOTISK 10 - GRAFIČAR Barvni učinki Zaradi lastnosti spreminjanja barve s temperaturo lahko dobimo dodatne barvne učinke z mešanjem termokro- mnih z drugimi ti skarskimi barvami. Skupaj lahko zmešamo termokromno in konvencionalno ti skarsko barvo (slika 4) ali pa dve termokromni barvi z različnima akti vacijskima temperaturama (slika 5). Na trgu je precej proizvajalcev termo- kromnih barv oziroma termokromnih komponent. Izpostavili bi podjetja, kot so Sun Chemical, Coates screen, Chrmati c technologies, Luminescence in Sicpo. Prakti čna uporaba Termokromne barve se vedno bolj širo- ko uporabljajo tako v prehrambni industriji kot za komercialne in vrednostne ti skovi- ne. Akti vacijska temperatura teh ti skarskih barv igra pomembno vlogo, saj jo izberemo glede na namembnost uporabe izdelka. V nadaljevanju je prikazanih nekaj primerov uporabe termokromnih materialov. Indikatorji temperature Termokromne barve lahko s pridom iz- koristi mo na embalaži prodajanega izdel- ka, saj je prav ta prva v sti ku s kupcem in tako z njim tudi komunicira. Izbira akti va- cijske temperature je odvisna od namena T tb K tb T akt 1 segrevanje ohlajanje T tb T tb T akt 2 T akt 1 segrevanje ohlajanje segrevanje ohlajanje TISKARSKA BARVA TERMOKROMNA MODRA + KONVENCIONALNA RUMENA TISKARSKA BARVA TERMOKROMNA MODRA + TERMOKROMNA RUMENA aplikacije. Tipična primera sta uporaba termokromnih barv na eti keti na plasten- kah ali pločevinkah (slika 6) (nizka akti va- cijska temperatura) in na embalaži za pice (slika 7) (visoka akti vacijska temperatura). Termokromne ti skarske barve lahko uporabimo tudi v termometrih. Termo- metri na osnovi tekočih kristalov (slika 8) so natančnejši kot ti sti na osnovi lev- kobarvil. Prav zato se zadnji uporabljajo kot varnostne nalepke, ki opozarjajo na visoko temperaturo izdelka (slika 9). Poleg termokromnih ti skarskih barv se kot temperaturni kazalci uporabljajo tudi termokromna polimerna zrna v plasti čnih materialih. Plasti čne žličke za hranjenje otrok (slika 10) in plasti čni kozarci (slika 11) so ena izmed uporabnejših aplikacij. S stališča varnosti potrošnikov so zelo zanimivi indikatorji svežine, ki so odvisni tako od temperature kot tudi od časa. Ne- kateri delujejo po načelu termokromizma. Akti virajo se z UV-svetlobo, ki povzroči polimerizacijo. Indikatorji svežine barvo ireverzibilno spreminjajo v odvisnosti od temperature in časa (slika 12). Komercialni ti sk Pogosta uporaba termokromnih barv je tudi pri promocijskih nagradnih igrah, pri katerih je način barvne spremembe povezan z izdelkom ali pa njegovim delo- vanjem. Sporočilo oziroma vrednost na- grade je skrita pod slojem termokromne ti skarske barve, ki jo je treba s segreva- njem razbarvati . Slika 3: Barvna jakost termokromne tiskarske barve pri različnih tehnikah tiska. Slika 6: Etiketa na pločevinki: levo topla, desno primerno ohlajena. Slika 4: Mešanica konvencionalne in termokromne tiskarske barve. Pod aktivacijsko temperaturo je mešanica obarvana zeleno, nad njo pa rumeno, saj se modra termokromna tiskarska barva razbarva. Slika 5: Mešanica termokromne rumene in modre tiskarske barve. Mešanica je pod obema aktivacijskima temperaturama obarvana zeleno, nad Takt 1 je obarvana modro, nad Takt 2 je razbarvana. Slika 9: Temperaturna varnostna nalepka. Slika 7: Embalaža za pice: levo vroča vsebina, desno hladna vsebina. Najbolj znana aplikacija termokromnih ti skarskih barv je dekorati vni ti sk na sko- delicah (slika 13). Tam imajo termokro- mne barve prekrivno funkcijo, zakrivajo sporočilo ali sliko, ob prisotnosti vroče tekočine pa se razbarvajo in razkrijejo spodaj ležeče sporočilo. Varnostne ti skovine Pri proti ponarejevalnih aplikacijah in za zaščito pristnosti ti skovin se po navadi uporabljajo termokromne ti skarske barve z akti vacijskimi temperaturami, podobni- mi, kot jih ima človeško telo, to je pribli- žno od 27 do 32 °C. To omogoča avten- ti fi kacijo dokumentov s pomočjo toplote roke (slika 14) ali pa s toploto, ki nastane z drgnjenjem s prstom. Zaradi tega ni potrebe po sofi sti cirani opremi, saj lah- ko takšne ti skarske barve enostavno in hitro preverimo. Termokromne ti skarske barve omogočajo prvo stopnjo zaščite in se uporabljajo za različne izdelke manjše vrednosti , kot so različne plasti čne karti - ce, čeki, znamke, razne vstopnice, lotoli- sti či in aplikacije za varovanje blagovnih znamk, embalaža za zdravila. Povzetek Termokromizem nam ponuja veliko različnih možnosti uporabe, saj jih lah- ko uporabljamo tako za komercialne namene kot tudi za varnostne aplikacije in ti sk z dodano vrednostjo. Prihodnost uporabe termokromnih ti skarskih barv je predvsem v različnih pokazateljih tempe- rature in svežine, ki varujejo potrošnika. Cena teh barv je precej višja od klasičnih ti skarskih barv, kar trenutno omejuje nji- hovo pogostejšo prakti čno uporabo. Literatura: PERIYASAMY, S., KHANNA, G. Thermochro- 1. mic colors in texti les [dostopno na daljavo]. Fibre2fashion, 2009 [citi rano 28. 1. 2009]. Dostopno na svetovnem spletu: . SEEBOTH, A., LÖTZSCH, D. Thermochromic 3. Phenomena in Polymers. Shrewsbury : Smi- thers Rapra, 2008, 98 str. RIJAVEC, T. Barvno akti vne teksti lije – kro- 4. mizem ali reverzibilno spreminjanje barve, Teksti lec, 2005, Letn. 48, št. 1/3 (2005), str. 7-20 WILLIAMS, C. H. Colour change inks. Paper 5. & print, december 2003, str. 22 VILFAN, M., MUŠEVIČ, I. Tekoči kristali. Lju- 6. bljana : DMFA - založništvo, 2002, 117 str. Principles of thermochromism [dostopno na 7. daljavo]. Chromazone, 2005, spremenjeno 26. 9. 2008 [citi rano 16. 2. 2009]. Dostopno na svetovnem spletu: . MC LOONE, C. Hot or not? Thermochro- 8. mic inks make smart packages smarter by communicati ng temperature. [dostopno na daljavo]. Package printi ng, 1. 4. 2007. Do- stopno na svetovnem spletu: < htt p://www. packageprinti ng.com/arti cle/smart-packa- ging-thermochromic-inks-53226_1.html>. MIODOWNIK, M. The ti me for thermochro- 9. mics. Materials today, november 2008, le- tnik 11, številka11, str 6. Thermochromic Ink [dostopno na daljavo]. 10. Chromati c Technologies Inc. [citi rano 2. 3. 2009]. Dostopno na svetovnem spletu: < htt p://www.cti inks.com/>. Gem’innov [dostopno na daljavo]. [citi rano 11. 16. 2. 2009]. Dostopno na svetovnem sple- tu: . B+H Colourchange LTD [dostopno na dalja- 12. vo]. obnovljeno 12. 1. 2009 [citi rano 20. 12. 2008]. Dostopno na svetovnem spletu: < htt p://www.colourchange.com>. How OnVu™ works. [dostopno na daljavo]. 13. OnVu, 2008 [citi rano 5. 2. 2009]. Dostopno na svetovnem spletu: < htt p://www.onvu. com/_en/how.asp>. LEGOOD, P ., CLARKE, A. Smart and Acti ve 14. Packaging to Reduce Food Waste [dostopno na daljavo]. Materials KTN, 7. 11. 2006 [ci- ti rano 28. 2. 2009] Dostopno na svetovnem spletu: . LCR Hallchrest [dostopno na daljavo]. [citi - 15. rano 29. 12. 2009]. Dostopno na svetovnem spletu: < htt p://www.hallcrest.com/>. ADAMS., L. C. Fraud In Other Words [dosto- 16. pno na daljavo]. Larry C. Adams, 1993, ob- novljeno 21. 2. 2005 [citi rano 22. 2. 2009]. Dostopno na svetovnem spletu: . MATERIALI GRAFIČAR - 11 0 dni 1 dan 2 dni 3 dni 5 dni 7 dni 10 dni 14 dni 1˚C 5˚C 10˚C 15˚C 25˚C Slika 10: Plastična žlička. Slika 8: Termometer na osnovi tekočih kristalov. Slika 11: Plastični kozarci. Slika 13: Dekorativni tisk na skodelice. Slika 12: Indikator svežine. Slika 14: Zaščitni tisk s termokromnimi tiskarskimi barvami.