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中国纳米水性油墨的研发与创新技术(四)

2006/9/19/16:37 来源:中国包装网

    2.中国纳米包装印刷材料现状

    2.1纳米绿色包装

    所谓“纳米绿色包装”,就是应用纳米技术,采用纳米复合(包装)材料,从而使包装具有超级功能或奇异特性的一类包装总汇。所谓纳米包装材料,就是用分散相寸为1~100nm的颗粒或晶体与其他包装材料复合或添加制成,具有纳米级结构单元的纳米复合包装材料。纳米结构可能成为技术改进的基础,一旦能够控制材料的临界尺寸,也就能使新型材料的特性和器件的功能得到强化,甚至超过我们认为可能达到的程度。

    由于纳米级晶粒比常规材料的晶粒细小,因而其晶界上的原子数多于晶粒内部的原子数,形成高浓度晶界,从而赋予纳米材料许多不同常规材料的性能,诸如高强度、高硬度、高电阻率、低热导率、低弹性模量、低密度等,这些优异的性能决定了它今后广泛的应用前景。

    绿色包装旨在改变人们的传统观念,充分利用包材的综合特性,注重生态平衡,使之极大地有利于环境和人类社会。而纳米包装则是利用纳米技术改变传统包装材料与包装技术,最有效地利用原子和分子,赋予材料高新特性,注重节约资源,极大地有利于人类社会。

    2.2纳米包装印刷的发展趋势

    国家973纳米领域首席科学家说:“纳米塑料将是我国最有希望实现产业化的纳米技术之一。”在包装印刷领域有:纳米油墨、纳米颜料、纳米纸、纳米薄膜、聚食物基纳米复合材料(PNMC)、纳米发光材料、纳米抗菌包装、纳米粘合剂、纳米防伪印刷、纳米军品防护包装、纳米绿色包装、纳米光刻印刷技术、纳米磁印刷等都已经获得突破,有些已经初步产业化,纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全,达到国际上个世纪90年代末的先进水平。

    目前我国纳米包装印刷材料的改性更贴近于应用趋势,找到纳米技术的应用与现实技术体系结合,使之得到尽快的推广应用,下面举例说明纳米油墨、纳米颜料、纳米纸、纳米薄膜等发展状况。

    2.2.1纳米油墨

    对纳米油墨国内目前基本上还处于中试阶段,离广泛应用于油墨制造和印刷工业之中还有一段距离,但有专家预测,纳米油墨将为油墨制造业开辟一片广阔的新天地,为世界油墨和印刷技术带来一场新的变

    纳米油墨还可以用于夜光图文印刷。有些纳米微粒自身具有发光基团,可以自己发光。用加有这种微粒的油墨印出的印品不需外来光源的照射,靠自身发光就能被人眼识别。这种油墨如果用于户外大型广告喷绘或夜间阅读的图文印刷品,就不再需要外来光源,不但可节省能源,且大大方便了使用者。

    2.2.2纳米UV上光油[14、17]

    纸包装制品面光泽处理的技术正逐步向紫外线固化UV上光方向发展,纳米级UV上光油使彩色瓦楞纸箱具耐摩擦、耐指划、防潮、高光泽度等性能。纳米UV上光油主要由纳米齐聚物(如环氧丙烯酸等)、活性稀释剂、光引发剂及其他助剂组成。UV上光的方式很多,可上光机与印刷机上光、辊涂上光活印刷上光。

    可以预计,当不断完善的纳米高新技术在瓦楞纸箱印刷中得到广泛应用后,今后瓦楞纸箱的印刷,其分辨率将会更高、效果更好。瓦楞纸箱的制造离不开包装印刷,在包装印刷行业中,纳米微粒扮演着越来越重要的作用。

    2.2.3纳米颜料[17、30]

    国内近来被科技部评为国家重点新产品的纳米级透明氧化铁系列颜料已开发成功。它对传统颜料的升级换代将产生重要的影响,主要应用于纳米油墨,纳米水性涂层材料等。该材料典型的针状微粒尺寸,长轴为45纳米,短轴为6~7纳米,具有很好的分散性、结晶性和耐候性、高明度和着色力强的特点。它的开发成功,对我国传统颜料的更新换代具有重大意义,尤其可用于制作纳米油墨,使油墨质量大为提高。

    纳米金属微粒可吸收全部光波而使自身呈黑色,同时对光亦有散射作用。将纳米金属微粒添加到黑色油墨中,可提高黑色油墨的纯度和密度。

    由于纳米微粒具有很好的表面湿润性,它们吸附于油墨中的颜料颗粒表面,能大大改善油墨的亲油和可润湿性,并能保证整个油墨分散系的稳定性。如果借助高新技术将油墨中的各种成分,如树脂、颜料、填料等制成纳米级的原材料,可达到更好的分散悬浮和稳定,颜料用量少,遮盖力高,光泽好,树脂粒度细腻,印刷图像清晰。如用于UV油墨中,可加速其固化速度,同时由于填料的细微均匀分散而消除墨膜的收缩起皱现象。在玻璃陶瓷的印墨中,若无机原料构成为纳米级的细度,能节省大量原料并印出更精更美更高质量的图像。

    2.2.4纳米纸、保鲜瓦楞纸板、纸箱

    2.2.4.1纳米纸[15、19]

    目前木纤维只能加工到微米(100~1000nm)的水平,将木材加工到纳米级,木材原来的细胞结构将被破坏,纤维组织结构发生变化。纤维素、半纤维素和木素可在加工过程中用机械方法分离,这样就可以大大提高制浆率和降低制浆造纸工业对环境的污染。

    在造纸涂料中,将纳米碳酸钙应用于涂布白纸板涂料中能有效改善白纸板的性能。纳米碳酸钙的加入有利于涂层的几种重要性能指标提高,如IGT值、K、N油墨吸收性、平滑度等。

    华中师大纳米科技研究院开发研制出一种新型的超疏水、自洁净的纳米结构表面纸。这种纳米纸是在普通纸的表面制备一层纳米结构的薄膜。其技术创新之处在于:采用纳米分散技术将有机母液分割成微米尺度的小岛,无机纳米颗粒均匀分散在小岛中,形成了超疏水的类荷业结构。采用无机纳米颗粒表面原位修饰技术,促使高密度无机的纳米粒子均匀分散。该产品目前全国以至全世界尚未生产和销售。

    纳米纸除具有普通纸可书写、复印、印刷等所有应用性能,还具有防潮、防老化、低吸水性、低伸缩率等优异性能,而且工艺简单,成本低廉,其广阔的市场前景。

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