荧光增白色母对涂塑相纸色调的影响

邢艳红,刘 倩,陈思远

(乐凯胶片股份有限公司 河北 保定 071054)

0 引言

彩色相纸是由照相原纸经过涂塑淋膜形成涂塑纸基,涂塑纸基再经过成色乳剂涂布后形成的。彩色相纸在使用过程中需经过显影液的冲洗成像,最终成为照片。在这一系列生产加工过程中,相纸塑层起到了非常重要的作用。相纸塑层的两大作用:一是保护纸基不被显影液破坏;二是调整相纸的基础色调,使成品相片色彩更加鲜艳、逼真[1]。在塑层配方中起到调节相纸基础色调作用的重要原料就是塑层色母粒。

色母粒在塑料生产的工作中经常使用色母粒对其进行着色,相纸塑层的色母除了着色要求以外还要满足高分散性、稳定相纸色调、调整明度、增白等特殊需求[2]。相纸塑层中增白母粒是调节相纸塑层色调、亮度、白度必不可少的重要的母粒之一[3]。增白色母粒也称增白色母,通常至少由荧光增白剂、载体和分散剂制成。由于塑层淋膜过程中温度较高,可达到300 ℃,因此相纸塑层中增白母料使用的荧光增白剂要适应淋膜时的温度[4]。增白色母粒通常至少由荧光增白剂、载体和分散剂制成。目前市场销售普通增白色母是直接将荧光增白剂、载体树脂及分散剂等加工助剂按一定比例混合后,经密炼机混炼或双螺杆挤出机造粒而成。往往这种干法造粒会因颜料分散不完全在母料中存在过大颜料颗粒,这种颗粒会直接造成照片的弊病,即表观点子或局部发黄,这在照片中无疑是不能接受的。基于上述要求,相纸塑层增白色母中使用荧光增白剂且在塑料中易分散,我们选出符合要求的荧光增白剂KSN、OB-1进行研究。

荧光增白剂的发光原理为:光照射到某些原子时,光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道,即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的,因此会恢复基态,当电子由第一激发单线态恢复到基态时,能量会以光的形式释放,由此产生荧光[5]。

荧光增白剂的增白的工作原理:通过吸收紫外光并发射出蓝色或蓝紫色可见光,蓝黄为互补色,如图1所示,荧光增白剂发射出的蓝紫光中和了纸基中的黄色调,从而达到增白、增艳的效果[6]。人眼在看到纸基时,从视觉上就觉得更加洁白,如图2所示。

图1 色光互补图

图2 荧光增白剂工作原理图

1 实验

1.1 原材料

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

1.2 实验设备

淋膜小实验机、色调测试仪、厚度测试仪。

1.3 实验过程

A、B、C、D四个厂家的荧光增白色母KSN、OB-1分别按照相纸淋膜配方与PE进行混合,依次在吹膜机上吹出塑层薄膜,每种色母每个浓度分别取60个点进行厚度和色调测试。色母增白效果评价方法:增白色母按照涂塑配方,在淋膜机上淋出薄膜,进行厚度和色调测试。b值越低表示增白母料更利于消除黄光,发射蓝紫光,从而有更好的增白效果。用统计b值来表征色母添加后的增白效果,从而确定增白效果最优的淋膜色母浓度。根据色母造粒配方确定KSN及OB-1在相纸塑层中的最佳添加浓度,对KSN及OB-1两种荧光增白剂对于相纸的增白效果进行对比分析,分析塑层厚度对增白效果的影响。

2 结果与讨论

2.1 A、B厂家KSN色调对比

图3为A厂家KSN色母在0.35%～1.5%不同添加浓度下,塑层的膜度厚度与b值关系统计趋势图,可以看出0.5%浓度下的b值统计趋势最低,增白效果最好,因此,A厂家的KSN色母在相纸塑层中的最优添加量为0.5%。

图3 A厂KSN色母不同添加浓度下厚度与b值关系统计趋势图

图4为B厂家KSN色母在1.25%～2%不同添加浓度下,塑层的膜度厚度与b值关系统计趋势图,可以看出1.75%浓度下的b值统计趋势最低,增白效果最好,因此,B厂家的KSN色母在相纸塑层中的最优添加量为1.75%。根据A、B两个厂家的造粒配方可推算出在相纸塑层中KSN的最优添加量在0.025%左右。

图4 B厂KSN色母不同添加浓度下厚度与b值关系统计趋势图

2.2 C、D厂家OB-1色调对比

图5为C厂家OB-1色母在1%～1.5%不同添加浓度下,塑层的膜度厚度与b值关系统计趋势图,可以看出1%浓度下的b值统计趋势最低,增白效果最好,因此,C厂家的OB-1色母在相纸塑层中的最优添加量为1%。

图5 C厂OB-1色母不同添加浓度下厚度与b值关系统计趋势图

图6为D厂家OB-1色母在1%～2%不同添加浓度下,塑层的膜度厚度与b值关系统计趋势图,可以看出1.5%浓度下的b值统计趋势最低,增白效果最好,因此,D厂家的OB-1色母在相纸塑层中的最优添加量为1.5%。根据C、D两个厂家的造粒配方我们推算出在相纸塑层中OB-1的最优添加量在0.024%左右。

图6 D厂OB-1色母不同添加浓度下厚度与b值关系统计趋势图

2.3 相同浓度下KSN与OB-1色调对比

取KSN和OB-1在相同添加浓度下的塑层薄膜,分别在不同厚度下测试其b值,对比二者的增白效果。从图7中的统计数据及线性趋势来看,在相纸塑层中相同浓度的KSN和OB-1,OB-1的统计b值更低,增白效果更好。

图7 同浓度下KSN与OB-1色调对比

2.4 OB-1最优添加量下b值随厚度的变化趋势

取最优添加量下的OB-1塑层薄膜,分别取薄、中、厚不同厚度的薄膜进行b值测试,考察最优添加量下b值随厚度的变化趋势。从图8可以看出,相同添加浓度下,随着厚度的增加,b值越来越低,最后趋于平缓。主要是因为随着薄膜厚度的增加,单位面积的荧光增白剂总量是增加的,因此厚度较薄时增白效果随厚度增加而增加。荧光增白剂是通过吸收紫外光后发射荧光的被动增白,其增白效果取决于紫外吸收量,从而确定了荧光发出量,当薄膜厚度增加到一定程度,透光性变弱,增白效果随厚度增加趋势减缓,最后趋于平缓不再增加。

图8 OB-1 b值随厚度的变化趋势图

2.5 KSN不同厚度下b值随色母添加量的变化趋势

取3种不同厚度的薄膜,不同KSN色母添加量对b的影响,如图9所示,3种厚度下,b值随添加量的增高而降低,达到最大值后随浓度的增加而升高,最后趋于平缓。在前半段,薄膜厚度不变,随着色母添加量的越来越多,薄膜中荧光增白剂的体积浓度越来越大,b值越来越低,增白效果越来越好。当达到最优添加量,此时单位薄膜体积中的荧光增白剂对紫外吸收达到最大,再继续增加荧光增白剂的浓度,就会因添加过剩而逐渐显示出荧光增白剂的本色,即常说的发黄点,随之增白效果逐渐变弱。

图9 KSN不同厚度下b值随色母添加量的变化趋势

3 结论

在相纸塑层中,可以用色调测试中的b值来表征荧光增白剂的增白效果。b值越低即增白效果越好。

在相纸塑层中,KSN的最优添加量在0.025%左右;

在相纸塑层中,OB-1的最优添加量在0.024%左右;

在相纸塑层中,相同浓度的KSN和OB-1,OB-1增白效果更好;

相同OB-1最优添加浓度下,随着塑层厚度的增加,b值越来越低,最后趋于平缓;

相同厚度的塑层薄膜,b值随色母添加量的增加而降低,达到最低值后,随添加量的增加而升高,最后趋于平缓。