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纳米科技在印刷领域的重要作用

更新日期:2005-02-26

纳米科学技术是20世纪80年代末诞生并迅速崛起的高新科技,它的基本含义是在纳米尺寸(即0.1~100nm)范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子运动规律和特性,创造新物质的技术方法。这意味人们可生产极纯的材料和丰富多采的新产品。
纳米技术的特性  
「纳米」是英文namometer的译名,1纳米为10亿分之一米,大约只有45个原子串起来那么长,纳米结构通常指尺寸在100纳米以下的微小结构。目前,纳米科技研究主要在纳米材料方面,纳米材料指其晶粒大小在1~100纳米范围的物质。研究表明,当材料粒子进入纳米级粒子时,本身就具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性。由于纳米粒子的尺寸已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,其所表现的特性如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等往往不同于该物质在整体状态时所表现的特性。

纳米技术在印刷领域的应用  
1、纳米纸
传统纸张所用的树木、竹、麻等纤维较粗,而涂料、充填物的颗粒较大,令普通纸具有怕水、怕潮等缺点,柯式印刷纸张和静电复印纸虽有防水、防潮等功能,但书写不便。纳米技术在造纸业应用愈益广泛。目前木纤维只能加工到微米(100~1000nm)的水平,由于木材的细胞直径相对较粗,通过木材纳米技术可改变木材细胞结构和控制细胞生长,就可能改变木材的特性。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桨率和降低制桨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几种重要性能指针的提高,如IGT值、K&N油墨吸收性、平滑度等。  
目前,纳米技术在造纸工业中的利用已开始进入实用性生产,例如:河南银鸽公司和华中师范大学纳米科技研究院采用国际最先进的纳米技术,在普通纸表现制备纳米结构层,成功研制防水纳米纸。它除保持纸张原有的书写、复印功能,还具有普通纸不具备的超级疏水性和防潮、提高印刷表面强度、降低伸缩率的特殊性能。 
2、纳米油墨:油墨细度与印刷品质量有密切关系。油墨细度愈好,着色力愈强,印刷品的网点也愈清晰和饱满有力。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。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。另半导体纳米粒子表面经化学修饰后,粒子周围的介质可强烈影响其光学特质,表现为吸收光谱发生红移或蓝移。如把它们分别加入黄色和青色油墨中制成纳米油墨,可增加黄墨和青墨的纯度,令印刷品层次更丰富。如今,借助高新技术可将油墨中各种成分(如树脂、颜料、填料等)制成纳米级原材料,因它们高度微细而具有很好流动与润滑性,可达到颜料用量少反而遮盖力高的效果。若用于UV油墨中,可加快固化速度,并消除墨膜的收缩起皱现象。纳米级碳墨具有导电性,对静电具很好的屏蔽作用,若加入油墨便可制成导电油墨。在导电油墨中将如Ag制成纳米级而代替微米级Ag,可节省50%的Ag粉,这种墨可直接印在陶瓷和金属上,墨膜层薄且均匀光滑;若将Cu、Ni材料制成0.1~1μm的超微颗粒,可代替钯与银等贵重金属导电。将纳米与防伪技术结合,将开辟防伪油墨另一个广阔天地。  
有些纳米粉微粒可自己发光,如「-N≡N-」纳米微粒等,经几分钟光照就能在黑暗中自行发光12~24小时以上,其发光强度和维持时间是传统荧光材料的30倍以上,且材料本身无毒、无害,不含任何放射性元素。又因纳米微粒具有很好的表面湿润性,它们吸附于油墨的颜料颗粒表面,可大大改善油墨的亲油和可润湿性。
3、纳米陶瓷网纹辊 
所谓纳米陶瓷,是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料,从而令材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高。我们知道,激光雕刻的陶瓷网纹辊目前在柔版印刷中应用非常普遍,它被认为是柔版印刷提高质量的关键所在。窄幅柔性版印刷机和UV油墨柔印机,几乎已全部采用陶瓷网纹辊。从柔印发展来看,陶瓷网纹辊最终将全部淘汰金属网纹辊。英国著名材料专家Cahn指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。对柔版印刷用的网纹辊来说,用等离子热喷涂工艺加工网纹辊时,要求在基材表面喷涂出高质量的陶瓷涂层,涂层硬度范围须为HV300~1300,一般孔隙率必须低于1%,对高于1200线的网纹辊,其孔隙率须低于0.5%,且要保证涂层结构均匀、高硬度、高密度等,而纳米陶瓷中的纳米特性能改善陶瓷硬度、韧性、耐磨度,这就为雕刻优良的网纹辊打下基础。 
总之,纳米作为近年来研究发展迅速的高新技术,它在印刷领域的应用也将和其它领域一样,在深度和广度上不断发展。
4、纳米包装材料  
纳米技术对包装产品进行纳米合成、纳米添加、纳米改性,使其具备纳米结构、尺度等包装新特性。近年来研究最多的是聚合物基纳米复合材料。如纳米复合塑料包装材料,它与传统塑料包装材料相比,可塑性、耐磨性、硬强度等性能都有明显提高。此外,聚脂PET和PBT纳米塑料亦具有阻燃性能,阻隔性较纯等特点,可代替价格较高的PBT树脂,符合包装食品要求。

来源:烟草在线据中国烟草物资电子商务网报道