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納米技術(shù)在包裝產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：643 發(fā)布時(shí)間：2010-7-16
納米技術(shù)是二十一世紀(jì)前途的技術(shù)，使用納米技術(shù)對(duì)包裝材料進(jìn)行納米合成、納米添加、納米改性或者直接使用納米材料使產(chǎn)品包裝滿足特殊功能要求的技術(shù)或包裝產(chǎn)品稱之為納米包裝。納米包裝旨在改變傳統(tǒng)的包裝設(shè)計(jì)、包裝工藝和技術(shù)方法，充分發(fā)揮包裝材料的綜合特性，zui大限度地發(fā)揮包裝的功能，保護(hù)產(chǎn)品、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，創(chuàng)造*的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
納米材料與技術(shù)
納米是一種幾何尺寸的量度單位，定義為1×10-9m，略等于45個(gè)原子排列起來的長度。納米材料主要是指材料的幾何尺寸在100nm之內(nèi)、具有特殊性能的材料。納米材料包括納米顆粒材料、納米晶材料和納米復(fù)合材料。
納米技術(shù)是指在納米尺度（1nm～100nm）上研究物質(zhì)（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。當(dāng)一物質(zhì)被分割至納米尺度時(shí)，量子效應(yīng)開始影響到物質(zhì)的性能和結(jié)構(gòu)。由納米顆粒zui終制成的材料與普通材料相比，在機(jī)械強(qiáng)度、光、聲、熱等方面的性能都產(chǎn)生*的差異。納米技術(shù)的zui終目標(biāo)是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來的這些特性制造出具有特定功能的產(chǎn)品。
傳統(tǒng)的包裝材料經(jīng)納米化改性后，材料具有高強(qiáng)度、高硬度與高韌性、高阻隔性、高降解性和高抗菌能力，使其zui有利于在實(shí)現(xiàn)包裝功能的同時(shí)，達(dá)到綠色包裝材料的環(huán)境性能、資源性能、減量化性能、回收處理性能的要求，體現(xiàn)出*的綠色包裝價(jià)值，并帶動(dòng)和促進(jìn)包裝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和再生等技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命性的變化。
納米技術(shù)在包裝產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
納米保鮮包裝材料
納米保鮮包裝材料可提高新鮮果蔬等食品的保鮮效果和延長貨架壽命。在包裝中，果蔬釋放的乙烯達(dá)到一定濃度后，果蔬會(huì)加快腐爛速度。為解決這一問題，在保鮮包裝中應(yīng)設(shè)法加入乙烯吸收劑，以減少包裝中的乙烯含量，提高保鮮效果，但目前使用的乙烯吸收劑效果并不理想，應(yīng)用納米技術(shù)可以解決這一問題。納米級(jí)Ag粉對(duì)乙烯的氧化具有催化作用，在保鮮包裝材料中加入納米Ag粉，便可加速氧化果蔬食品釋放出的乙烯，從而達(dá)到良好的保鮮效果。
此外，在瓦楞紙箱內(nèi)面紙制造過程中，可以加入納米級(jí)多孔型乙烯氣體吸收粉劑，以防止催熟。這種納米級(jí)吸收粉劑是用白硅石為原料制成的以二氧化硅為主要成分的多孔型粉劑。由于白硅石對(duì)于乙烯氣體的吸附能力比活性碳、稀土鋯以及沸石都要好，所以采用添加了納米白硅石粉劑的紙張作為瓦楞紙板的里襯紙具有更好的保鮮效果。
納米油墨
隨著對(duì)包裝印刷質(zhì)量要求的不斷提高，顧客對(duì)包裝的要求不但要質(zhì)量優(yōu)良，且要符合環(huán)保、防偽等多種特殊需要，因此對(duì)油墨也提出了更高的要求。油墨的細(xì)度和純度，對(duì)包裝產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。要印刷出高質(zhì)量的包裝產(chǎn)品，必須要有細(xì)度、純度高的油墨作保證。油墨的細(xì)度與顏料、填充料的性質(zhì)和顆粒的大小有直接的關(guān)系，而油墨的細(xì)度就是指油墨中的顏料（包括填充料）顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結(jié)料中的均勻度，它既反映到包裝產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又影響到印版的耐印率。
研究指出，納米半導(dǎo)體粒子表面經(jīng)過化學(xué)修飾后，粒子周圍的介質(zhì)可強(qiáng)烈影響其光學(xué)性質(zhì)，表現(xiàn)為吸收光譜發(fā)生紅移或藍(lán)移。
實(shí)驗(yàn)證明，有些納米微粒的光吸收邊有明顯的藍(lán)移，有些納米微粒光吸收邊出現(xiàn)較大幅度的紅移。根據(jù)這種特性，如果把納米半導(dǎo)體粒子分別加到黃色和青色油墨中制成納米油墨，便可提高其油墨的純度。用添加了特定納米微粒的納米油墨來復(fù)制印刷彩色印刷品，層次會(huì)更豐富，色調(diào)會(huì)更鮮明，圖像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)能力亦會(huì)大增。由于納米油墨屬高度微細(xì)且具有很好的流動(dòng)與潤滑性，可達(dá)到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，因此在印刷上不僅可以減少顏料的用量，并且遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細(xì)膩、成膜連續(xù)、均勻光滑、膜層薄，印刷圖像更清晰。納米微粒具有很好的表面濕潤性，它們吸附于油墨中的顏料顆粒表面，能大大改善油墨的親油和可潤濕性，并能保證整個(gè)油墨分散系的穩(wěn)定，所以加有納米微粒的納米油墨印刷性能得到較大的改善。目前，納米油墨在外包裝、票證防偽以及紅外傳感器等*領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
納米PET瓶
目前，中科院化學(xué)所發(fā)明的PET聚合插層復(fù)合技術(shù)，將有機(jī)*與PET單體一起加入到聚合釜中，成功地制備了PET納米塑料（NPET）。NPET的熔體粘度和結(jié)晶速度顯著提高，阻燃性能也得到了很大的改善。NPET的阻隔性比純PET有了很大改善，符合食品包裝要求，可直接用來制造啤酒、飲料、農(nóng)藥和化妝品的包裝瓶。
納米粘合劑和密封膠
粘合劑和密封膠是包裝產(chǎn)業(yè)中的重要產(chǎn)品，使用范圍很廣。在樹脂中加入50nm～70nm的橡膠微粒后形成的納米粘合劑封合強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和耐熱、老化等物理化學(xué)指標(biāo)比傳統(tǒng)粘合劑均大幅度提高，從而*地減少了在包裝及產(chǎn)品中使用量。粘合劑和密封膠中加入SiO2作為添加劑，可使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性能大大提高。同時(shí)，在這種添加了納米SiO2的粘合劑和密封膠中，由于在納米的SiO2的表面覆蓋了一層有機(jī)材料，使粘合劑和密封膠具有親水性，可以水解，避免了粘合劑和密封膠對(duì)環(huán)境的污染。
納米塑料薄膜
對(duì)聚氯乙烯進(jìn)行納米化改性后，再加入降解劑或除草劑生產(chǎn)出的塑料薄膜，除生產(chǎn)成本較低外，此類薄膜還因能很好地吸收太陽中波長在290nm～380nm的紫外線，使塑料大分子迅速老化分解，變成低分子物質(zhì)后*降解成為*消除“白色污染”的環(huán)保產(chǎn)品。
納米UV上光油
上光油可以增加印刷光澤、保護(hù)印刷品表面，提高印刷品的耐磨擦、耐化學(xué)藥品、耐水性，防止印刷品蹭臟或粘連。紙包裝制品，表面光澤處理的技術(shù)正逐步向紫外線固化UV上光方向發(fā)展，納米級(jí)UV上光油使彩色瓦楞紙箱具有耐磨擦、耐指劃、防潮、高光澤度等性能。納米UV上光油主要由納米齊聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑及其他助劑組成。
納米包裝機(jī)械
印刷機(jī)的供墨系統(tǒng)是保證正常印刷的重要部件。墨輥?zhàn)饔檬窍蛴“姹砻鎮(zhèn)鬟f油墨，墨輥材料對(duì)印刷質(zhì)量的影響十分重要。利用納米材料可以改變墨輥的彈塑性、耐油性、耐酸性、耐溶劑性、抗衰老化性和親墨性、傳遞性、耐磨性，進(jìn)而來穩(wěn)定印刷傳遞條件。同樣，利用納米材料可以提高印刷橡皮布質(zhì)量，進(jìn)而來穩(wěn)定印刷的壓印條件，提高印刷質(zhì)量。納米技術(shù)在傳動(dòng)上也將得到應(yīng)用。如極小的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）。微電子系統(tǒng)能在一個(gè)硅晶片上放置100萬個(gè)微型機(jī)器，每臺(tái)機(jī)器都有電子控制系統(tǒng)。美國德克薩斯公司已使用MEMS技術(shù)開發(fā)顯示視頻圖像的芯片。印刷機(jī)上安裝了那么細(xì)的傳感器——傳動(dòng)裝置，這種裝置可以十分地對(duì)壓力、速度、位置等進(jìn)行調(diào)控。印刷設(shè)備的主要問題是機(jī)械精度問題。機(jī)械精度問題的產(chǎn)生，一是由于在制造過程中制造技術(shù)水平的局限而產(chǎn)生的，二是在印刷生產(chǎn)過程中由于機(jī)械磨損而產(chǎn)生的。印刷設(shè)備中易磨損的主要部件有：齒輪、凸輪、滾筒的軸頸與軸套（或偏心套）等部件。隨著納米技術(shù)的運(yùn)用，可以大幅度提高這些關(guān)鍵部件的精度和耐磨損程度，降低維修成本，提高印刷產(chǎn)品的印刷質(zhì)量。
結(jié)語
納米技術(shù)是近十多年來逐步發(fā)展起來的一門前沿、綜合性交叉的新學(xué)科，是現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的迅猛發(fā)展將引發(fā)二十一世紀(jì)新的工業(yè)革命。美國商業(yè)通訊公司研究報(bào)告稱，未來五年，用于橡膠產(chǎn)品和油墨生產(chǎn)的碳黑填充料將繼續(xù)高居納米材料需求。今后幾年，納米材料的需求將以2.7%年增長速度增長，到2010年將達(dá)到1030萬噸。另據(jù)報(bào)導(dǎo)，僅在食品飲料包裝行業(yè)，2004年納米產(chǎn)品的銷售額就高達(dá)8.6億美元，而在2002年，納米產(chǎn)品的銷售額只有1.5億美元，食品飲料包裝行業(yè)有1000億美元的市場(chǎng)空間。所以納米包裝具有較大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?。過去，我國包裝工業(yè)的一些*設(shè)備、*技術(shù)，大多是依靠進(jìn)口。納米技術(shù)的出現(xiàn)，將對(duì)我國包裝行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新帶來新的發(fā)展機(jī)遇。相信在不遠(yuǎn)的將來，納米技術(shù)將廣泛應(yīng)用于包裝印刷方面的各個(gè)領(lǐng)域，它給包裝產(chǎn)業(yè)帶來的變化將是巨大的。
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