群青藍顏料對涂塑紙基色調影響的研究

蓋樹人，劉 沖

（樂凱膠片股份有限公司 河北 保定 071051）

0 引言

涂塑紙基是用于相紙產品的支持體材料，其產品結構為在照相原紙兩面淋PE層，具有良好的防水性，另外同時具有紙張的剛性和塑料的柔韌性，適合用于影像輸出[1]。為了消除紙纖維中使得紙張看起來陳舊的黃色光，使紙張看起來干凈清爽，一般采用在PE層中加入熒光增白劑和藍色顏料的方法來吸收黃光放出藍紫光，提高紙張白度。

用于PE層調整色調的顏料從化學結構上一般可以分為有機顏料和無機顏料，有機顏料顏色鮮艷，色譜齊全，著色力強，但存在耐熱性、耐候性和遮蓋性差的問題，有機顏料的適用溫度范圍一般低于280 ℃。無機顏料的耐熱性、耐候性優良，其適用溫度可以達到400 ℃以上，但也存在著色力差、密度大的缺點。一般來說由于無機顏料的耐熱和耐候性優良的原因被廣泛應用于塑料著色，占顏料用量的90%以上[2]。常用的藍色有機顏料是酞青藍，無機顏料有氧化鐵藍、鈷藍和群青藍。

群青藍顏料是一種具有獨特的紅光藍色相的無機顏料，其獨特的紅相藍色使其無法使用其他顏料調和而成，由于其在繪畫中可以表達天空顏色，可以使人獲得平和寧靜的感覺而在古代美術史上占有重要的地位，被廣泛應用于宗教繪畫中[3]。群青藍顏料的結構是一種硅鋁酸鹽，在自然界中少量存在于礦石中，這種礦石被稱作“青金石”，是寶石的一種，所以有人把群青藍顏料稱作是顏色中的寶石。在古代群青藍顏料是一種極為昂貴且無法替代的顏料，直到1826年，法國顏料家Jean Baptiste Guimet發明了群青藍顏料的工業制造方法，群青藍顏料才開始被廣泛應用于各個領域[4]。

群青藍可以用分子式Na6Al4Si6S4O20來表示，是一種無毒無害的無機顏料，由于其良好的提白和調色性被廣泛應用于塑料行業中[5-6]。本文就群青藍顏料在紙基塑層中對于紙基色調的影響進行實驗。

1 實驗

1.1 實驗材料與試劑

彩照原紙（國產）；LLDPE粉料（進口）；HDPE（國產）；LDPE（國產）；群青藍（進口）；

1.2 實驗儀器與設備

雙螺桿造粒機（江蘇金沃）；單螺桿擠出試驗機；厚度儀（CALIBRATED 11397-001）；色調儀（PF-10）；槳式攪拌機

1.3 實驗

1.3.1 藍母粒制備

濃縮母粒制備：準確稱量LLDPE粉料：600 g，群青藍顏料：400 g，用槳式攪拌機攪拌均勻得到濃縮混合物。將雙螺桿造粒機升溫到190 ℃，將濃縮混合物加入雙螺桿造粒機中造粒，得到濃縮母粒。

藍母料制備：準確稱量濃縮母粒：125 g，LLDPE粉料：875 g，用槳式攪拌機攪拌均勻得到藍母料混合物。將雙螺桿造粒機升溫到190 ℃，將藍母料混合物加入雙螺桿造粒機中造粒，得到濃度為5%的藍母粒。

1.3.2 流膜試驗

空白透明PE膜制備：準確稱量HDPE：1 000 g，LDPE：2 000 g，混合均勻后加入單螺桿擠出試驗機加料斗，將單螺桿擠出試驗機的溫度升溫到250 ℃后擠出流膜，調整膜的克重到15 g/m2，得到空白透明PE膜。

藍膜1制備：準確稱量HDPE：1 000 g，LDPE：2 000 g，藍母粒：157.89 g，混合均勻后加入單螺桿擠出試驗機加料斗，將單螺桿擠出試驗機的溫度升溫到250 ℃后擠出流膜，調整膜的厚度到15 g/m2，得到藍膜1.1；調整膜的厚度到30 g/m2，得到藍膜1.2；調整膜的厚度到45 g/m2，得到藍膜1.3；調整膜的厚度到60 g/m2，得到藍膜1.4。

藍膜2制備：準確稱量HDPE：1 000 g，LDPE：2 000 g，藍母粒：333.3 g，混合均勻后加入單螺桿擠出試驗機加料斗，將單螺桿擠出試驗機的溫度升溫到250 ℃后擠出流膜，調整膜的厚度到30 g/m2，得到藍膜2.1。

藍膜3制備：準確稱量HDPE：1000 g，LDPE：2 000 g，藍母粒：750 g，混合均勻后加入單螺桿擠出試驗機加料斗，將單螺桿擠出試驗機的溫度升溫到250 ℃后擠出流膜，調整膜的厚度到15 g/m2，得到藍膜3.1。

用色調儀測試照相原紙色調，得到基材色調L0,a*0, b*0。將藍膜和空白透明膜按照表1疊放在照相原紙上，測試得到各樣品的色調。

表1 樣品色調測試Table 1 Test of the sample tone

2 結果與討論

樣品色調測試結果如表2。

表2 樣品色調測試結果Table 2 Test results of sample tone

將基材、樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的L，a*，b*值繪制成趨勢圖1。

圖1 紙基色調隨群青藍顏料用量的變化Fig 1 The change of tone of paper base with the amount of Ultramarine blue pigment

由群青藍顏料用量和色調值變化的趨勢圖可知，隨著PE層中群青藍顏料的用量增加，L、a*、b*的值都呈現出下降的趨勢，說明在PE層中加入群青藍顏料會使紙基的絕對白度（L值）降低，同時使紙基的色調偏藍綠色。因為紙基偏藍色會使人感覺紙張色調偏白，達到增白的效果。隨著群青藍顏料的加入量增加，L值和a*值基本呈現出等比例下降趨勢，b*值在群青藍顏料用量較少時呈現出快速降低趨勢，但隨著顏料用量增大，b*值的下降速度降低。所以為了使紙基保持較高的絕對白度（L值）和視覺白度（b*值），群青藍顏料的用量最好保持在較低的水平。同時由于群青藍顏料的加入會導致紙基a*值的降低使紙基看起來偏綠，所以在使用群青藍顏料降低紙基b*值的時候需要同時加入紅色顏料來矯正a*值。樣品4、5、6中的藍膜群青藍顏料的濃度比為1:2:4，膜厚度比為4:2:1，則樣品中每平方米群青藍的含量相同，樣品的色調也基本相同，群青藍顏料調整紙基色調的能力和單位面積顏料用量相關，和塑層中顏料的濃度無關。

3 結論

在紙基的PE層中加入群青藍顏料可以明顯降低色調的b*值，提高視覺白度，具有優良的提白效果，但同時群青藍的加入也會降低紙基的絕對白度紙和使紙基色調偏綠，紙基中大量加入群青藍顏料會呈現出令人難以接受的藍綠色。在塑層中少量加入群青藍顏料可以明顯提高紙基的視覺白度，同時又對于絕對白度不會產生較大的影響，使用群青藍調整紙基白度需要同時配合加入紅色顏料中和群青藍顏料中所含有的綠色，避免紙基色調偏綠。