Zeitlicher Emissionsverlauf aufgehellter Papiere während der Degradierung optischer Aufheller durch hochintensive monochromatische UV-Strahlung
Creators: name: Mick-Schäfer, Alexander
Publisher: name: Bergische Universität Wuppertal
Year: 2022

description: Optische Aufheller werden seit vielen Jahrzehnten zur Verbesserung der Farbqualität u.a. in Printmedien eingesetzt, indem diese das UV-Licht absorbieren und Blaulicht emittieren. Dieser Effekt klingt jedoch über mehrere Monate ab, da die optischen Aufheller gleichzeitig zerfallen. Seit der Entwicklung der optischen Aufheller in den 1940er Jahren wurde dieser Zerfall für Papiermedien nicht analytisch untersucht. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der zeitlichen Abnahme der Emission optischer Aufheller in Papiermedien. Es wurden analytische Simulationen erstellt, die auf ein bekanntes chemisches Modell für Fluidsystemen basieren. Demnach zerfallen die Aufheller in einem zweiphasigen Prozess in Abhängigkeit der kumulativen Lichtdosis und der Papiertemperatur. In der anfänglichen Phase nimmt die Emission zunächst rapide ab. In der langfristigen Phase ist der verläuft der Zerfall der Aufheller wesentlich langsamer. Der komplette Zerfallsprozess kann durch eine doppelte Exponentialfunktion beschrieben werden. Für diese Arbeit wurden Messanlagen mit hochintensiver monochromatischer UV-Belichtung und gleichzeitiger Emissionsmessung der optischen Aufheller entwickelt. Mit den Ergebnissen konnte das zuvor dargelegte chemische Modell bestätigt werden. Es wurden Zusammenhänge zur Belichtungsintensität und Probentemperatur ermittelt. Somit lassen sich mit dieser neu entwickelten Methode die Alterungsuntersuchungen optischer Aufheller auf wenige Stunden verkürzen. Ein weiteres Ergebnis dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuartigen Sicherheitsmerkmals durch die selektive Zerstörung der optischen Aufheller. Dieses lässt sich kontaktlos ohne die Verwendung flüssiger Substanzen in ein Papierprodukt einbringen. Es wurde eine Laserbelichtungsanlage entwickelt und der zugrunde liegende Degradierungsprozess untersucht. Hierbei zeigt sich ebenfalls die Anwendbarkeit des oben genannten chemischen Modells
description: Optical brighteners have been used for many decades to improve color quality by absorbing UV light and emitting blue light, e.g in Print media. This effect wears off over several months, since the optical brighteners decay over time. Although optical brighteners were developed in the 1940s, their disintegration has not yet been investigated analytically for paper media. The present thesis examined the temporal decrease of the emission of optical brighteners in paper media. Analytical simulations were performed based on a known chemical model for fluid systems. Accordingly, the brighteners decompose in a two-phase process depending on the cumulative light dose and the paper temperature. In the initial phase, the emission decreases rapidly, while in the long-term phase, the decay of the brighteners is much slower. The complete decay process can be described mathematically by a double exponential function. For this work, meas-uring systems were developed which use high-intensity monochromatic UV exposure and simultaneously measure the emissions of the optical brighteners. The results confirmed the previously presented chemical model and connections were determined between exposure intensity and sample temperature. With this newly developed method it is also possible to shorten the testing time of the aging of optical brighteners to a few hours. Another result of this work is the development of a novel security feature that uses the selective destruction of optical brighteners. It can be used withoutcontact or the application of liquid substances on a paper product. A Laser exposure system has been developed which examined the underlying degradation process. The results also show the applicability of the above-mentioned chemical model.