潘冬輝 ,張慶功 ,姜 治 ,劉 濤 ,盧志凱
(1 樂凱醫(yī)療科技有限公司 河北 保定 071054)
(2 河北省醫(yī)用影像材料及應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心<籌> 河北 保定 071054)
(3 空軍駐保定地區(qū)代表室 河北 保定 071054)
特種膠片由于是特殊部門使用,使用環(huán)境多變,膠片在儲存和使用不當?shù)那闆r下容易發(fā)生粘連,輕則造成影像缺失或模糊,重將造成產(chǎn)品的大量報廢,導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特種膠片制造和加工的工藝水平也隨之逐步提升。為了適應(yīng)現(xiàn)在的高溫快速顯影,要求膠片的機械物理性能不斷提高。防粘連性能是膠片的重要物化指標之一,是指膠片在貯存、運輸和使用過程中,其表面涂層所具有的防止和抵抗膠片涂層間粘連的能力。膠片的防粘連性能一般用粘連面積的百分率表示的[1]。本文通過實驗研究分析,建立檢驗方案,并通過研究改善防粘連的方案,驗證改善效果,為提高特種膠片的防粘連性打下技術(shù)基礎(chǔ)。
首先研究人員要模擬出膠片的粘連效果,并對測試方法進行優(yōu)化。研究人員對相關(guān)的影響因素進行單因素試驗研究,綜合測試,挑選出最適合測試膠片粘連效果的試驗條件[2-4]。
護膜中不添加任何補加劑的情況下,在溫度40 ℃,濕度90%,壓強(1.6 kPa)條件下,對膠片進行不同平衡時間對膠片粘連的影響試驗。
圖1 不同平衡時間的膠片粘連面積Fig.1 Adhesion area of the film at different equilibrium times
從實驗的數(shù)據(jù)看出:膠片隨著平衡放置時間的增長,膠片的粘連有上升趨勢。
護膜中不添加任何補加劑的情況下,在溫度40 ℃,濕度90%下,平衡時間48 h條件下,進行不同壓強對膠片粘連的影響試驗。
圖2 不同壓強下膠片粘連面積Fig.2 Adhesion area of the film under different pressures
從實驗的數(shù)據(jù)看出:膠片隨著壓強變大,粘連面積有上升趨勢,而在(1.6~3.2)kPa范圍內(nèi)變化不明顯。
護膜中不添加任何補加劑的情況下,在溫度40 ℃,壓強(0.4 kPa),平衡時間48 h條件下,進行不同濕度對膠片粘連影響試驗。
圖3 不同濕度下膠片粘連面積Fig.3 Adhesion area of the film under different humidity
從實驗的數(shù)據(jù)看出:隨著濕度的增長,膠片的粘連面積有上升趨勢。在80%濕度以上,膠片粘連面積增長不明顯。
護膜中不添加任何補加劑的情況下,在濕度90%,壓強(0.4 kPa),平衡時間48 h條件下,進行不同溫度對膠片粘連影響試驗。
圖4 不同溫度下膠片粘連面積Fig.4 Adhesion area of the film at different temperatures
從實驗的數(shù)據(jù)看出:隨著溫度的增長,膠片的粘連面積有上升趨勢。溫度達到50 ℃以上,膠片粘連面積變化不明顯。
對特種膠片粘連效果進行綜合評價。找出能夠驗證粘連效果最有效率的方法,即除平衡時間外最苛刻的試驗條件:溫度50 ℃,壓強(0.4 kPa),濕度95%。再對平衡時間進行試驗,確定最有效、效率高的試驗方案。平衡時間24 h后,能夠明顯地比較出膠片粘連效果。同時對膠片性能進行測試。在高溫高濕的條件下,時間過長,膠片的粘連過于嚴重,膠片性能測試困難,所以選取平衡時間為24 h,既能夠反映出膠片的粘連效果,又不影響膠片的性能測試。
特種膠片粘連測試方法為:在溫度20 ℃,RH25%的環(huán)境下,膠片和背面防光暈對貼后,上壓物體使其壓強為0.4 kPa,放入老化箱(溫度50 ℃,濕度95%)中平衡24 h,取出后,進行膠片沖洗,觀測膠片的粘連情況。
實驗涉及的主要儀器及設(shè)備:電子天平、雙注乳化設(shè)備、恒溫水浴、電動攪拌儀、小型擠壓涂布機、感光儀、老化箱、密度計。
除以上所列之外,大部分操作都是在暗室條件下完成的。
明膠(法國);硝酸銀(西隴);溴化鉀(山東);銥鹽(六氯銥酸銨);硫代硫酸鈉(日本);三氯化金(北化);NH4SCN(北京益利);增感染料三種(自產(chǎn));聚合物GA(自產(chǎn));聚合物LA(自產(chǎn));聚合物GB(自產(chǎn));表面活性劑四種(自產(chǎn));毛面劑(自產(chǎn));防灰霧劑(自產(chǎn));堅膜劑(自產(chǎn)),所用藥品均為照相級,個別藥品為分析級,試劑配置用水為去離子水。
(1)采用溴離子濃度反饋調(diào)節(jié)的平衡雙注乳化技術(shù),在60 ℃溫度下,通過計算機反饋調(diào)節(jié)體系控制乳化過程中的pBr值,將硝酸銀和溴化鉀溶液均勻加入,銥鹽添加在溴化鉀溶液中,制備出粒徑均一的溴化銀立方體顆粒乳劑。
(2)采用化學(xué)增感和染料增感兩種增感方式,首先采用硫金進行化學(xué)增感,為防止灰霧產(chǎn)生,乳劑中加入適量的防灰霧劑,乳劑增感結(jié)束時加入定量穩(wěn)定劑終止化學(xué)增感反應(yīng)?;瘜W(xué)增感結(jié)束后,在一定的條件下進行染料增感。
(3)在涂布過程中,將三種不同的補加劑(硅油、毛面劑和聚合物)加入到護膜中去,并進行涂布實驗。涂層自下而上分別為乳劑層、護膜層。采用坡流式擠壓涂布方式一次進行乳劑層和護膜層涂布,后進行干燥。
(1)膠片沖洗加工方法:用常溫手工沖洗加工,采用X—3常溫顯影液和常溫定影液D—1沖洗加工。沖洗加工工藝如表1。
表1 特種膠片沖洗工藝表Table 1 Special film development process table
(2)粘連性能測試
膠片粘連測試方法為:在溫度20 ℃,RH25%的環(huán)境下,膠片和背面防光暈對貼后,上壓物體使其壓強為0.4 kPa,放入老化箱(溫度50 ℃,濕度95%)中平衡24 h,取出后,進行膠片沖洗,觀測膠片的粘連情況。
護膜中添加不同劑量的硅油,在溫度20 ℃,RH25%的環(huán)境下,膠片和背面防光暈對貼后,上壓物體使其壓強為0.4 kPa,放入老化箱(溫度50 ℃,濕度95%)中平衡24 h,取出后,進行膠片沖洗,觀測膠片的粘連情況。
圖5 不同用量的硅油膠片的粘連面積Fig.5 Adhesion area of the film with different dosage of silicone oil
表2 不同用量的硅油膠片的沖洗性能Table 2 Development performance of the film with different dosage of silicone oil
從實驗的數(shù)據(jù)看出:隨著硅油的用量增加,膠片的粘連面積有所下降。但是硅油在用量超過0.05 g/m2時對膠片的沖洗性能有影響,所以硅油的用量不能超過0.05 g/m2。
在護膜中使用硅油,涂布后在護膜表面形成一層較為均勻的硅油分散點,在膠片相互接觸時,有硅油的接觸點,由于硅油的存在,膠片之間防光暈層的明膠不能進行接觸,從而不能夠形成連續(xù)的明膠粘連,膠片的粘連面積降低。而硅油的用量過大,膠片表面形成的硅油點過于密集,由于膠片的后續(xù)加工,要進行沖洗加工,影響顯定影液的滲透,從而影響膠片的沖洗性能。
護膜中添加不同劑量的毛面劑,在溫度20 ℃,RH25%的環(huán)境下,膠片和背面防光暈對貼后,上壓物體使其壓強為0.4 kPa,放入老化箱(溫度50 ℃,濕度95%)中平衡24 h,取出后,進行膠片沖洗,觀測膠片的粘連情況。
圖6 不同用量的毛面劑膠片的粘連面積Fig.6 Adhesion area of of the film with with different dosage of matting agent
表3 不同用量的毛面劑膠片的沖洗性能Table 3 Development performance of the film with different dosage of matting agent
從實驗的數(shù)據(jù)看出:隨著毛面劑的用量的增加,膠片的粘連面積有所下降。毛面劑在用量在0.1 g/m2以上時對膠片的粘連性能沒有太大的影響了,綜合膠片成本計算,所以毛面劑的用量不能超過0.1 g/m2。毛面劑的使用對膠片的性能無明顯影響。
在護膜中使用毛面劑,在微觀層面上,毛面劑在護膜表面形成凸出的半球體,使膠片在接觸時,先接觸到膠片的毛面劑,因為毛面劑不會和明膠發(fā)生粘連,從而能夠有效地降低膠片的粘連面積。在宏觀層面上,膠片的光滑度有了一定的提高,膠片的粘連概率變小,從而降低膠片的粘連面積。由于毛面劑呈固體顆粒狀,形成草莓子狀的埋覆,不會影響膠片沖洗過程中的顯定影液滲透,從而不會影響膠片的沖洗性能。
護膜中添加不同劑量的聚合物,在溫度20 ℃,RH25%的環(huán)境下,膠片和背面防光暈對貼后,上壓物體使其壓強為0.4 kPa,放入老化箱(溫度50 ℃,濕度95%)中平衡24 h,取出后,進行膠片沖洗,觀測膠片的粘連情況。
圖7 不同用量的聚合物膠片的粘連面積Fig.7 Adhesion area of the film with different dosage of polymer
表4 不同用量的聚合物膠片的沖洗性能Table 4 Development performance of the film with different dosage of polymer
從實驗的數(shù)據(jù)看出:隨著聚合物的用量增加,膠片的粘連面積有所下降。但是聚合物在用量超過0.5 g/m2時,會對膠片的沖洗性能有影響,所以聚合物的用量不能超過0.5 g/m2。
在護膜中使用聚合物,聚合物干燥后會形成網(wǎng)狀的交聯(lián),交織在明膠層中,形成致密的網(wǎng)狀交聯(lián),不僅調(diào)高了明膠層的強度,又降低了膠片的吸水性,從而降低了膠片的粘連效果。而致密的網(wǎng)狀交聯(lián)會影響顯定影液的滲透性,從而影響膠片的沖洗性能。
對特種膠片粘連效果進行綜合評價。找出能夠改善粘連效果最有效率的方法,即硅油的用量在0.05 g/m2以下,毛面劑的用量在0.1 g/m2以下,聚合物的用量在0.5 g/m2以下能夠明顯改善膠片粘連效果。
表5 最終試驗方案的性能測試Table 5 Performance test of final test scheme
經(jīng)過高溫模擬實驗,特種膠片最有效的粘連測試方法為:在溫度20 ℃,RH25%的環(huán)境下,膠片和背面防光暈對貼后,上壓物體使其壓強為0.4 kPa,放入老化箱(溫度50 ℃,濕度95%)中平衡24 h,取出后,進行膠片沖洗,膠片的粘連情況嚴重,能夠模擬特種膠片的粘連情況。利用此條件模擬膠片粘連情況下,對膠片的配方進行改進優(yōu)化,實驗發(fā)現(xiàn),護膜中硅油的用量在0.05 g/m2以下,毛面劑的用量在0.1 g/m2以下,聚合物的用量在0.5 g/m2以下能夠明顯改善膠片粘連效果。