随着21世纪包装对特种功能需求的增加,诸如防殉爆包装、迷彩包装、隐身包装、防雷达包装等要求的出现,促进了纳米包装技术的发展。由纳米材料复合而成的纳米包装材料就成了我们所需要的一类高新材料,它不仅大大提高了原材料的性能并赋予新的功能,而且亦拓展了原材料的应用范围和美好前景,亦节省了稀缺资源。世界上每年消耗的包装材料用去大量的资源,为此,提高包装材料性能的同时,努力寻求降低材料消耗和减少加工成本,始终是包装印刷制造行业追求的目标。
纳米包装材料,纳米包装材料指分散相尺寸为1~100nm粉体与其他包装材料合成或添加,或对传统包装材料进行纳米化改性后制成的新型包装材料,也指纳米材料中可用于包装产品的部分,它们可分别称为纳米复合包装材料、纳米改性包装材料和纯纳米化包装材料。
就是用晶粒尺寸为1-100(nm)的单晶体或多晶体材料与其他包装材料复合制成的纳米复合包装材料。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,形成浓度晶界,从而赋予纳米材料以许多不同常规材料的特殊性能,诸如高强度、高硬度、高电阻率、高韧性、高阻隔性、高降解、高抗菌能力,低热导率、低弹性模量、低密度等等。这些固有的特性决定了它将有着十分广泛的应用前景。
纳米材料具有与传统包装材料明显不同的特征,是早期纳米技术在包装工业中最先突破和最有前景的领域。研究人员发现,在某种条件下,具有不同甚至是相反的理化性质的纳米相区,可以实现相互间的协同作用。
也就是说,利用特殊的纳米技术对传统的材料进行处理,形成相互交错混杂的具有相反特性的二维纳米相区。使原来无法兼容的特性,通过它们的相互协同作用表现出来。在传统相图中根本不共溶的2种元素或化合物,在纳米状态则可形成共溶体,制造成新材料或复合材料,为此,纳米体系大大丰富了21世纪包装印刷材料的改造和制造出新型的包装材料的应用研究范围。
纳米技术在材料和制造方面的应用包括:使用同时具有染料和颜料最好性能的纳米粒子,提高彩色印刷水平;纳米材料的颜色随粒径尺寸不同而改变,粒径越小,则颜色越深,为此,可选择体积适当且粒径均匀的纳米材料制备各种颜色的印刷油墨,以代替传统的化学颜料配色工艺,纳米级活性碳酸钙可用于高档油墨,可以提高油墨随着力,适于高速印刷;将纳米尺度粘接和涂覆的碳化物材料和纳米涂层用于切割工具及电子、化工等方面;建立纳米测量新标准;在芯片上进行具有较高复杂性和功能化的纳米加工等。
在传统的包装印刷行业中,可以预见纳米技术将会有广泛的应用。当采取某种特殊的表面加工处理后,在介质上能形成交错混合的两种性质不同的二维表面,而每个相面的表面积,以及两相构造的“界面”在纳米尺寸存在时,就会是超亲水性和超亲油性界面。可以想象,今后的印刷品的分辨率将会更高。
由于印版的发展,对油墨的要求也必然会相应提高。目前,用直流电弧等离子方法生产超细金属材料“纳米金属微粉”的技术已经实现,纳米材料工程从金属、半导体领域发展到纷繁多样的有机领域是一个必然的趋势。当建立了超细材料的有效制备方法,并解决了有机材料中普遍存在的稳定性问题后,油墨的性能必定会有一个飞跃。
(责任编辑:李莎)