Распределение серебра в полимерных слоях кинофотоматериалов и обрабатывающих растворах при формировании фотографического изображения

Фотографический метод регистрации информации за 169 лет доведен до совершенства. Благодаря своим преимуществам, таким как спектральная универсальность, высокая светочувствительность, высокая информационная емкость, достоверность, документальность фотографического изображения и возможность размножения, этот метод широко применяется в фотографии и кинематографии, а также в различных специализированных фотографических процессах, которые в конкретных условиях их использования обеспечивают получение эффективных результатов.

И хотя около 7−8 лет назад появилось новое направление — цифровая фотография, в которой основной акцент делается на скорость, сама технология имеет до настоящего времени ряд существенных недостатков. Новая технология вытесняет предыдущую обычно по причинам удешевления, удобства пользования и надежности. И если галогенсеребряная фотография может выглядеть более дорогой в использовании, то по надёжности и качеству изображения традиционная фотография решительно не уступает своих позиций. Несмотря на заявление компании «Kodak» в сентябре 2003 года о снижении затрат на разработку традиционных пленочных технологий, до настоящего времени традиционная пленочная технология широко используется как в кинематографии, так и в различных направлениях классической фотографии.

Все современные кинофотоматериалы в качестве светочувствительного вещества применяют галогенид серебра, а в качестве связующего полимеражелатин, обладающий комплексом необходимых физико-химических свойств: является защитным коллоидом, позволяющим после физического созревания стабилизировать размеры и химическую природу галогенида серебраобеспечивает высокую скорость совмещения и равномерного распределения частиц галогенида серебраспособствует значительному увеличению собственной светочувствительности галогенидов серебра за счет фотографически активных примесейизменяет степень растворимости и набухания в водных проявляющих, фиксирующих и т. д. растворах посредством химической сшивки макромолекул, называемой дублениемдлительно сохраняет комплекс свойств кинофотоматериалов, подвергающихся различным знакопеременным внешним воздействиям.

Высокая светочувствительность и разрешающая способность галогенсеребряных фотографических слоев позволяет проводить съемку в неблагоприятных условиях видимости, фиксировать разнообразные процессы и явления, протекающие в природе, проводить съемку объектов в натуральных цветах, микрообъектов на больших расстояниях, а также получать изображение на фотографических материалах, которые применяются для промышленных и научных целей. В этом случае применяются материалы специального назначения, такие, например, как медицинские, рентгенографические и аэрофотоматериалы.

Несмотря на применение различных фотографических процессов, например, таких как электрофотографического, термографического, цифрового, основанных на совершенно иных принципах получения изображения, пока еще не найдена система, которая могла бы заменить галогенсеребряную по светочувствительности. Благодаря своим уникальным свойствам серебро является чрезвычайно важным и, во многих случаях, пока незаменимым промышленным сырьем. Таким образом, в кинофотоматериалах в качестве светочувствительного вещества еще долгие годы будет применяться галоидное серебро.

Актуальность темы

В формировании изображения объекта съемки одной из наиболее важных стадий является химико-фотографическая обработка кинофотоматериалов. Фотографическое изображение, полученное на черно-белом светочувствительном материале, состоит из металлического серебра и небольшого количества химически сшитого желатина, а в цветных материалах серебро иногда может содержать фотографическая фонограмма и в очень небольших количествах — изображение. Согласно экспериментальным данным содержание серебра в изображении различных типов современных кинофотоматериалов колеблется от 0,5 до 40 г/1000м, что составляет 0,5−40% от исходного содержания серебра в материале. Применение химико-фотографических процессов обусловлено и технологическими соображениями, позволяющими более рационально расходовать серебро, так как 60−99,5% серебра, находящегося в эмульсионных слоях кинофотоматериалов, переходят в обрабатывающие растворы, примерно 5% серебра уносится материалом в серебросодержащие промывные воды. Очевидно, что системы обработки фильмовых материалов являются источником для регенерации серебра, что может способствовать экономии серебра в мире.

Распределение серебра в полимерных слоях кинофотоматериалов и обрабатывающих растворах при формировании фотографического изображения является актуальной проблемой, поскольку результаты исследований в этой области позволят осуществлять процессы химико-фотографической обработки с рациональным использованием серебросодержащих растворов при минимальных потерях серебра.

Эти сведения позволят не только реализовать с максимальной эффективностью процесс извлечения серебра из серебросодержащих растворов и технически изношенных фильмовых материалов, но и наладить строгий количественный учет и контроль серебросодержащих растворов и использованных материалов на предприятиях. Проведение соответствующих мероприятий в этом направлении позволит изыскать значительные резервы серебра. Кроме того, знание величин содержания серебра в кинофотоматериалах, в изображении, в обрабатывающих растворах позволяет производить расчеты величины возврата серебра и разрабатывать нормативные документы для предприятий отрасли и предприятий, занимающихся химико-фотографической обработкой материалов специального назначения. В связи с расширением ассортимента кинопленок нового поколения и появлением нового проявочного оборудования вопрос возврата серебра заслуживает пристального внимания и в настоящее время является исключительно актуальным. Извлечение серебра из использованных обрабатывающих растворов, промывных и сточных вод — является чрезвычайно актуальным вопросом с точки зрения охраны окружающей среды, так как известно, что ионы серебра губительно действуют на живые микроорганизмы, обитающие в водоемах.

Объект исследования. Современные кинофотоматериалы на основе галогенида серебра и серебросодержащие растворы, используемые при химико-фотографической обработке их на киностудиях, кинокопировальных фабриках, в фотолабораториях и кинолабораториях.

Предмет исследования. Теоретические и методические проблемы повышения эффективности и регулирования процесса получения конечного изображения высокого качества с применением современных технологических процессов химико-фотографической обработки кинофотоматериалов.

Целью диссертационной работы является:

— определение соотношения количества серебра в полимерных слоях кинофотоматериалов и в обрабатывающих растворах при формировании конечного фотографического изображения;

— уменьшение безвозвратных потерь серебра при химико-фотографической обработке галогенсеребряных кинофотоматериаловразработка технологических параметров процесса регенерации серебросодержащих растворов с целью повышения его эффективности с учетом соотношения количества серебра в фотоматериале и в регенерированных серебросодержащих растворах.

Методологической основой диссертационной работы, поставленных в ней проблем явились научные труды российских и зарубежных специалистов в области организации и управления технологическими процессами формирования фотографического изображения на современных кинофотоматериалах.

Методы исследования. Во время проведения исследования применялись методы теоретического анализа, прогнозирования, системного подхода, методы сравнений, экспериментальные аналитические методы анализа. В диссертации использованы результаты исследований и практической деятельности автора.

Научная новизна. На основании системного подхода к анализу работы технологических участков лабораторий химико-фотографической обработки кинопленок предложены:

— принципы установления количественных технологических корреляций возможного извлечения серебра;

— способ управления процессом электролиза фиксирующих растворов при их регенерации, отличающийся согласованным учетом всех значащих технологических аспектов и их изменений во времени.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологических рекомендаций, позволяющих эффективно проводить как химико-фотографическую обработку, так и процесс электролиза фиксирующих растворов с минимальными потерями серебра на промышленных кинопредприятиях (киностудиях, кинокопировальных фабриках, в фотолабораториях) и в кино лабораториях, использующих галогенсеребряные материалы.

Полученные в диссертационной работе данные о содержании серебра в полимерных слоях кинофотоматериалов, изображении и обрабатывающих растворах при формировании фотографического изображения позволили разработать нормы учета и возврата серебра при химико-фотографической обработке кинофотоматериалов, при утилизации технически изношенных фильмовых материалов, которые внедрены на предприятиях кинематографии Российской Федерации.

Результаты, выносимые на защиту. Проведенные в диссертационной работе теоретические и экспериментальные исследования позволили вынести на защиту следующие основные положения:

— данные по содержанию серебра в современных кинофотоматёриалах различного назначения и в фотографическом изображении при его формировании в процессе химико-фотографической обработки;

— методы управления процессом химико-фотографической обработки кинопленок с учетом снижения процента безвозвратных потерь серебра;

— конструктивные решения построения процесса регенерации фиксирующих растворов методом электролиза.

Личный вклад автора. Настоящая работа выполнена на кафедре научной и прикладной фотографии Санкт-Петербургского университета кино и телевидения в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры по темам № 205, № 178, № 15.03.03, 15.03.04, № 1744−01−15/68, № 1206−82. Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором осуществлено обоснование выбора исследования и проведены экспериментальные исследования. Проведен анализ и интерпретация полученных результатов. Сформулированы основные выводы и положения, выносимые на защиту.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры научной и прикладной фотографии в период 1985 — 2007 гг. и на научно-технических конференциях ЛИКИ и киноорганизаций в 1981 г., 1984 г., 1986 г. Результаты диссертационной работы используются при чтении лекций и в лабораторных практикумах по дисциплинам «Основы фотографических процессов», «Химико-фотографическая обработка светочувствительных материалов» и «Технология обработки кинофотоматериалов». Основные результаты диссертационной работы нашли применение в разработках руководящих технических материалов 19−80−80, 19−80−88, в разработке универсальных проявочных установок для химико-фотографической обработки медицинских материалов. Технологические рекомендации, разработанные соискателем, реализованы в Госфильмофонде РФ, ООО «Ленинградская кинофабрика» и в медицинских центрах обработки рентгеновских фотоматериалов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами по каждой их них, заключения и библиографического списка использованной литературы и содержит 172 стр. машинописного текста, включает 22 рисунка, 41 таблицу и библиографический список использованной литературы из 101 наименования.

Основные результаты работы:

1. Установлено, что содержание серебра в изображении различных современных светочувствительных кинофотоматериалов колеблется от 0,5 до 40 г/1000 м, что составляет 0,5−40% от исходного количества серебра в эмульсионном слое. Остальные 60−99,5% серебра, находящегося в эмульсионных слоях кинофотоматериалов, переходят в обрабатывающие растворы. Эти данные позволяют производить технологические расчеты всех обрабатывающих систем проявочных машин и определять нормативные величины возврата серебра.

2. Разработаны методики обследования систем серебросодержащих растворов на кинопредприятиях отраслиони позволили определить величины безвозвратных потерь серебра при химико-фотографической обработке кинофотоматериалов, в процессе регенерации серебросодержащих растворов и при извлечении серебра из технически изношенных фильмовых материалов. Безвозвратные потери составляют:

— при химико-фотографической обработке 11−17,3%;

— в процессе регенерации серебросодержащих растворов 2−3%;

— при утилизации технически изношенных фильмовых материалов 3,758%.

3. Противоточные системы фиксирования обусловливают сокращение количества серебра, теряемого в процессе химико-фотографической обработки кинопленок. Разработаны технологические рекомендации с целью улучшения режима фиксирования и сокращения потерь серебра в проявочных машинах с малым числом баков. Установлено, что в эмульсионных слоях кинопленок остается до 4−16% серебра, связанного желатином, что объясняет столь высокие величины потерь серебра в процессе их химико-фотографической обработки.

4. Обследование систем серебросодержащих растворов при химико-фотографической обработке рентгеновских фотоматериалов в специализированных медучреждениях позволило рекомендовать повторное применение фиксирующего раствора после извлечения серебра и «доукрепления» его до исходного состава, а также производить контроль концентрации серебра в серебросодержащих растворах.

5. Исследование влияния температуры фиксирующего раствора в процессе электролиза позволило установить, что повышение ее до 40 °C приводит к сокращению процесса регенерации почти в два раза, при этом значение выхода серебра по току в среднем увеличивается на 30−40%.

Скорость и продолжительность электролиза, а также выход серебра по току и качество осадка в большей степени зависят от концентрации желатина в фиксирующих растворах с рН=4,3, чем в фиксирующих растворах с рН=6,7.

Процесс электролиза протекает эффективнее при рН фиксирующего раствора около 6,0. Установлено, что концентрация серебра, при которой наступает процесс «осернения» фиксирующих растворов, возрастает с увеличением рН и плотности тока на катоде.

Эффективность процесса электролиза зависит от степени экранирования катодов электролизера анодными пластинами, что необходимо учитывать при конструировании новых типов электролизных ванн.

6. Результаты исследований, выполненных автором в рамках диссертационной работы, послужили основой для разработки и внедрения нормативных документов, регламентирующих возврат серебра на предприятиях кинематографии Российской Федерации в период с 1976 по 2005 гг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проведенные автором и представленные в диссертационной работе исследования позволили получить новые достоверные данные по распределению серебра в изображении современных полимерных слоев кинофотоматериалов и в обрабатывающих растворах, так как за последние 57 лет фирмами существенно изменено содержание серебра в кинофотоматериалах в сторону уменьшения благодаря разработке усовершенствованных технологических процессов их изготовления. Эти данные позволяют эффективно проводить процесс не только химико-фотографической обработки в современных проявочных комплексах, но и процесс регенерации серебросодержащих растворов с минимальными потерями серебра. Результаты научных исследований, выполненных в настоящей работе, послужили основой для разработки технологических рекомендаций и внедрения нормативных документов, регламентирующих возврат серебра на предприятиях кинематографии.