熒光增白色母對涂塑相紙色調的影響

邢艷紅,劉 倩,陳思遠

(樂凱膠片股份有限公司 河北 保定 071054)

0 引言

彩色相紙是由照相原紙經過涂塑淋膜形成涂塑紙基,涂塑紙基再經過成色乳劑涂布后形成的。彩色相紙在使用過程中需經過顯影液的沖洗成像,最終成為照片。在這一系列生產加工過程中,相紙塑層起到了非常重要的作用。相紙塑層的兩大作用:一是保護紙基不被顯影液破壞;二是調整相紙的基礎色調,使成品相片色彩更加鮮艷、逼真[1]。在塑層配方中起到調節相紙基礎色調作用的重要原料就是塑層色母粒。

色母粒在塑料生產的工作中經常使用色母粒對其進行著色,相紙塑層的色母除了著色要求以外還要滿足高分散性、穩定相紙色調、調整明度、增白等特殊需求[2]。相紙塑層中增白母粒是調節相紙塑層色調、亮度、白度必不可少的重要的母粒之一[3]。增白色母粒也稱增白色母,通常至少由熒光增白劑、載體和分散劑制成。由于塑層淋膜過程中溫度較高,可達到300 ℃,因此相紙塑層中增白母料使用的熒光增白劑要適應淋膜時的溫度[4]。增白色母粒通常至少由熒光增白劑、載體和分散劑制成。目前市場銷售普通增白色母是直接將熒光增白劑、載體樹脂及分散劑等加工助劑按一定比例混合后,經密煉機混煉或雙螺桿擠出機造粒而成。往往這種干法造粒會因顏料分散不完全在母料中存在過大顏料顆粒,這種顆粒會直接造成照片的弊病,即表觀點子或局部發黃,這在照片中無疑是不能接受的。基于上述要求,相紙塑層增白色母中使用熒光增白劑且在塑料中易分散,我們選出符合要求的熒光增白劑KSN、OB-1進行研究。

熒光增白劑的發光原理為:光照射到某些原子時,光的能量使原子核周圍的一些電子由原來的軌道躍遷到了能量更高的軌道,即從基態躍遷到第一激發單線態或第二激發單線態等。第一激發單線態或第二激發單線態等是不穩定的,因此會恢復基態,當電子由第一激發單線態恢復到基態時,能量會以光的形式釋放,由此產生熒光[5]。

熒光增白劑的增白的工作原理:通過吸收紫外光并發射出藍色或藍紫色可見光,藍黃為互補色,如圖1所示,熒光增白劑發射出的藍紫光中和了紙基中的黃色調,從而達到增白、增艷的效果[6]。人眼在看到紙基時,從視覺上就覺得更加潔白,如圖2所示。

圖1 色光互補圖

圖2 熒光增白劑工作原理圖

1 實驗

1.1 原材料

A廠家KSN色母、B廠家KSN色母、C廠家OB-1色母、D廠家OB-1色母、HDPE、LDPE。

1.2 實驗設備

淋膜小實驗機、色調測試儀、厚度測試儀。

1.3 實驗過程

A、B、C、D四個廠家的熒光增白色母KSN、OB-1分別按照相紙淋膜配方與PE進行混合,依次在吹膜機上吹出塑層薄膜,每種色母每個濃度分別取60個點進行厚度和色調測試。色母增白效果評價方法:增白色母按照涂塑配方,在淋膜機上淋出薄膜,進行厚度和色調測試。b值越低表示增白母料更利于消除黃光,發射藍紫光,從而有更好的增白效果。用統計b值來表征色母添加后的增白效果,從而確定增白效果最優的淋膜色母濃度。根據色母造粒配方確定KSN及OB-1在相紙塑層中的最佳添加濃度,對KSN及OB-1兩種熒光增白劑對于相紙的增白效果進行對比分析,分析塑層厚度對增白效果的影響。

2 結果與討論

2.1 A、B廠家KSN色調對比

圖3為A廠家KSN色母在0.35%～1.5%不同添加濃度下,塑層的膜度厚度與b值關系統計趨勢圖,可以看出0.5%濃度下的b值統計趨勢最低,增白效果最好,因此,A廠家的KSN色母在相紙塑層中的最優添加量為0.5%。

圖3 A廠KSN色母不同添加濃度下厚度與b值關系統計趨勢圖

圖4為B廠家KSN色母在1.25%～2%不同添加濃度下,塑層的膜度厚度與b值關系統計趨勢圖,可以看出1.75%濃度下的b值統計趨勢最低,增白效果最好,因此,B廠家的KSN色母在相紙塑層中的最優添加量為1.75%。根據A、B兩個廠家的造粒配方可推算出在相紙塑層中KSN的最優添加量在0.025%左右。

圖4 B廠KSN色母不同添加濃度下厚度與b值關系統計趨勢圖

2.2 C、D廠家OB-1色調對比

圖5為C廠家OB-1色母在1%～1.5%不同添加濃度下,塑層的膜度厚度與b值關系統計趨勢圖,可以看出1%濃度下的b值統計趨勢最低,增白效果最好,因此,C廠家的OB-1色母在相紙塑層中的最優添加量為1%。

圖5 C廠OB-1色母不同添加濃度下厚度與b值關系統計趨勢圖

圖6為D廠家OB-1色母在1%～2%不同添加濃度下,塑層的膜度厚度與b值關系統計趨勢圖,可以看出1.5%濃度下的b值統計趨勢最低,增白效果最好,因此,D廠家的OB-1色母在相紙塑層中的最優添加量為1.5%。根據C、D兩個廠家的造粒配方我們推算出在相紙塑層中OB-1的最優添加量在0.024%左右。

圖6 D廠OB-1色母不同添加濃度下厚度與b值關系統計趨勢圖

2.3 相同濃度下KSN與OB-1色調對比

取KSN和OB-1在相同添加濃度下的塑層薄膜,分別在不同厚度下測試其b值,對比二者的增白效果。從圖7中的統計數據及線性趨勢來看,在相紙塑層中相同濃度的KSN和OB-1,OB-1的統計b值更低,增白效果更好。

圖7 同濃度下KSN與OB-1色調對比

2.4 OB-1最優添加量下b值隨厚度的變化趨勢

取最優添加量下的OB-1塑層薄膜,分別取薄、中、厚不同厚度的薄膜進行b值測試,考察最優添加量下b值隨厚度的變化趨勢。從圖8可以看出,相同添加濃度下,隨著厚度的增加,b值越來越低,最后趨于平緩。主要是因為隨著薄膜厚度的增加,單位面積的熒光增白劑總量是增加的,因此厚度較薄時增白效果隨厚度增加而增加。熒光增白劑是通過吸收紫外光后發射熒光的被動增白,其增白效果取決于紫外吸收量,從而確定了熒光發出量,當薄膜厚度增加到一定程度,透光性變弱,增白效果隨厚度增加趨勢減緩,最后趨于平緩不再增加。

圖8 OB-1 b值隨厚度的變化趨勢圖

2.5 KSN不同厚度下b值隨色母添加量的變化趨勢

取3種不同厚度的薄膜,不同KSN色母添加量對b的影響,如圖9所示,3種厚度下,b值隨添加量的增高而降低,達到最大值后隨濃度的增加而升高,最后趨于平緩。在前半段,薄膜厚度不變,隨著色母添加量的越來越多,薄膜中熒光增白劑的體積濃度越來越大,b值越來越低,增白效果越來越好。當達到最優添加量,此時單位薄膜體積中的熒光增白劑對紫外吸收達到最大,再繼續增加熒光增白劑的濃度,就會因添加過剩而逐漸顯示出熒光增白劑的本色,即常說的發黃點,隨之增白效果逐漸變弱。

圖9 KSN不同厚度下b值隨色母添加量的變化趨勢

3 結論

在相紙塑層中,可以用色調測試中的b值來表征熒光增白劑的增白效果。b值越低即增白效果越好。

在相紙塑層中,KSN的最優添加量在0.025%左右;

在相紙塑層中,OB-1的最優添加量在0.024%左右;

在相紙塑層中,相同濃度的KSN和OB-1,OB-1增白效果更好;

相同OB-1最優添加濃度下,隨著塑層厚度的增加,b值越來越低,最后趨于平緩;

相同厚度的塑層薄膜,b值隨色母添加量的增加而降低,達到最低值后,隨添加量的增加而升高,最后趨于平緩。