TU Darmstadt / ULB / TUprints

Optical Properties and Visual Appearance of Printed Special Effect Colors

Kehren, Katharina :
Optical Properties and Visual Appearance of Printed Special Effect Colors.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

This is the latest version of this item.

[img] Text
DissertationKehren2013.pdf
Available under Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives, 2.5.

Download (24MB)
Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Optical Properties and Visual Appearance of Printed Special Effect Colors
Language: English
Abstract:

Think of perfume wrappings and chocolate boxes. For such high quality printing products, printing inks with special effect pigments are used more frequently due to the unique optical properties and visual appearance. The shifting color, the pearlescent gloss and the visible texture of printed special effect colors fascinate the observer. A lack of knowledge about the printing of special effect colors and about the description of the optical properties and visual appearance causes problems. First, special effect printing calls for knowledge about the influence of different printing parameters. Therefore, multiple samples varying in the special effect pigment, paper quality, varnishing state and background color were printed. In screen printing, 22 inks with pigments of BASF SE were applied on a white glossy and black uncoated paper. The combination of 22 pigments with two paper grades or background colors results in 44 application cases. In total, 224 application cases were realized in flexo printing with 28 pigments of MERCK KGaA, two paper qualities, two background colors and two varnishing states. A white glossy and matt coated paper was partially primed with a black light-absorbing ink and partly varnished with a clear gloss varnish. Furthermore, some knowledge about the bidirectional reflectance and texture distribution is required to specify the optical properties. A database was thus generated basing on spectral and imaging measurements in multiple geometric configurations. The determined reflectance spectra, color coordinates and texture parameters are filed in a hierarchical structure. Using the freely available bidirectional reflectance and texture data (www.idd.tu-darmstadt.de, office@idd.tudarmstadt.de), the influence of the varied printing parameters on perception-related parameters was investigated. A medium and very high hue difference sum is caused by interference effect and multi-color pigments, respectively. For the comparably large sparkle pigments, the sparkle parameters are particularly high. Perceptually, the lightness difference sum and the relative luminance difference do not satisfactorily represent the lightness shift and the contrast gloss or distinctness-of-image gloss. All considered parameters are significantly lower for the white paper than the black printed background. Finally, the essential visual appearance attributes should be known for the description of the visual appearance. Their number and nature was determined by means of visual experiments and statistical evaluations. In a color matching light both and a multi-angle test bench, 14 rolled screen and 20 planar flexo printing samples were presented, respectively. Visual differences and twelve attributes were rated in relative and absolute category scaling experiments, respectively. They were evaluated in classical multidimensional scaling, in two correlation analyses, a principal component analysis and in an exploratory factor analysis. According to the STRESS values, cumulated variances and the eigenvalues, at most six attributes are essential. Significantly positive correlation coefficients between the two and three tested gloss and texture attributes, respectively, suggest their joint consideration. The composition and factor loadings indicate that the six essential attributes are the four color attributes hue, chroma, lightness and hue shift as well as the two combined attributes for gloss and texture.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Man denke an Parfümverpackungen und Pralinenschachteln. Für solche hochqualitativen Druckprodukte werden aufgrund ihrer besonderen optischen Eigenschaften und visuellen Wirkung immer häufiger Druckfarben mit Spezialeffektpigmenten eingesetzt. Die wechselnde Farbe, der perlenartige Glanz und die sichtbare Textur faszinieren den Betrachter. Mangelndes Wissen über das Drucken mit Spezialeffektfarben sowie die Beschreibung der optischen Eigenschaften und visuellen Wirkung rufen Probleme hervor. Zunächst einmal erfordert das Spezialeffektdrucken Wissen über die Einflüsse der Druckparameter. Deshalb wurden Proben gedruckt, die sich im Spezialeffektpigment, der Papiersorte, dem Lackierungszustand und der Untergrundfarbe unterscheiden. Im Siebdruckverfahren wurden 22 Druckfarben mit Pigmenten der BASF SE auf ein weißes, glänzend und ein schwarzes, ungestrichenes Papier aufgetragen. Die Kombination aus 22 Pigmenten mit zwei Papiersorten bzw. Untergrundfarben ergibt 44 Anwendungsfälle. Insgesamt 224 Anwendungsfälle wurden im Flexodruck mit 28 Pigmenten der MERCK KGaA, zwei Papiersorten, zwei Untergrundfarben und zwei Lackierungszuständen realisiert. Ein weißes, glänzend und matt gestrichenes Papier wurde zur Hälfte mit schwarzer Absorptionsfarbe grundiert und zum Teil mit glänzendem Klarlack veredelt. Weiterhin ist Wissen über die bidirektionale Reflexions- und Texturverteilung erforderlich, um die optischen Eigenschaften zu beschreiben. Auf Basis von spektralen und bildgebenden Messungen an den hergestellten Druckproben wurde deshalb eine Datenbank aufgebaut. Die ermittelten Reflexionsspektren, Farbkoordinaten und Texturkennwerte wurden in einer hierarchischen Struktur gespeichert. Unter Verwendung der bidirektionalen Reflexions- und Texturdaten (www.idd.tu-darmstadt.de, office@idd.tudarmstadt.de) wurden die Einflüsse der variierten Druckparameter auf empfindungsverwandte Kennwerte untersucht. Eine mittel- bzw. sehr hohe Bunttondifferenzsumme wird von Interferenzeffekt- und Mehrfarbenpigmenten hervorgerufen. Für die vergleichbar großen Glitzerpigmente sind die Glitzerintensität und der Glitzergrad besonders hoch. Die Helligkeitsdifferenzsumme und die relative Leuchtdichtedifferenz repräsentieren den Helligkeitswechsel bzw. den Kontrastglanz und die Glanzabbildungsschärfe empfindungsgemäß nicht zufriedenstellend. Alle betrachteten Kennwerte sind für den weißen Papieruntergrund deutlich niedriger als für den schwarz bedruckten Untergrund. Schließlich erfordert die Beschreibung der visuellen Wirkung Wissen über die wesentlichen visuellen Wahrnehmungsattribute. Also wurden ihre Anzahl und Art in visuellen Experimenten und statistischen Auswertungen ermittelt. In einer Lichtkabine und einem Mehrwinkelprüfstand wurden 14 gerollte Sieb- bzw. 20 ebene Flexodruckproben präsentiert. Ihre visuellen Unterschiede und zwölf Attribute wurden in relativen bzw. absoluten kategorischen Skalierungsexperimenten bewertet. Sie wurden durch klassische multidimensionale Skalierung, in zwei Korrelationsanalysen, in einer Hauptkomponentenanalyse und in einer exploratorischen Faktoranalyse ausgewertet. Gemäß den STRESS-Werten, kumulierten Varianzen und Eigenwerten sind höchstens sechs Attribute von Bedeutung. Signifikant positive Korrelationskoeffizienten zwischen den zwei bzw. drei getesteten Glanz- und Texturattributen erlauben ihre gemeinsame Betrachtung. Die Komponenten- und Faktorladungen geben an, dass es sich bei den sechs wesentlichen Attributen um die vier Farbattribute Buntton, Buntheit, Helligkeit und Bunttonverschiebung sowie die zwei kombinierten Attribute für Glanz und Textur handelt.German
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: gedruckte Spezialeffektfarbe, optische Eigenschaft, visuelle Wahrnehmung, Druckparameter, bidirektionale Reflexions- und Texturverteilung, visuelles Wahrnehmungsattribut
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
printed special effect color, optical property, visual appearance, printing parameter, bidirectional reflectance and texture distribution, visual appearance attributeEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Printing Science and Technology (IDD)
Date Deposited: 05 Jul 2013 11:31
Last Modified: 05 Jul 2013 11:31
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-35033
Referees: Dörsam, Edgar
Refereed: 30 April 2013
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3503
Export:

Available Versions of this Item

  • Optical Properties and Visual Appearance of Printed Special Effect Colors. (deposited 05 Jul 2013 11:31) [Currently Displayed]
Actions (login required)
View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year