納米油墨與納米光油應(yīng)用

    一、納米油墨

    由于二氧化硅、二氧化鈦在納米尺度時(shí)表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗紫外光和催化性能，經(jīng)特殊加工化學(xué)反應(yīng)合成的納米改性油墨，其耐曬性一般可提高2－3個(gè)等級(jí)，耐熱性和附著牢度均有明顯提高。納米油墨兼容各方面性能。產(chǎn)品（尤其是食品）包裝印刷中，很多都對(duì)除菌、保鮮等都有很高的要求，而傳統(tǒng)的油墨和包裝材料在這方面是個(gè)空白。如今，純天然的擠出材料經(jīng)過(guò)納米技術(shù)的改造，再加上應(yīng)用納米油墨印刷，就能發(fā)揮驚人的殺菌效果。納米微粒可以替代化學(xué)顏料來(lái)制作印刷油墨，制得的油墨色彩鮮艷，色相純正，無(wú)毒無(wú)味。納米油墨在膠印、凹印、柔印制作彩色紙箱、紙盒的應(yīng)用前景十分廣泛。此外，納米油墨的使用還在于可以顯著提高印刷產(chǎn)品的質(zhì)量。

    在印刷品（尤其是高檔彩色印刷品）中，產(chǎn)品質(zhì)量和油墨的細(xì)度、純度有很大的關(guān)系。只有細(xì)度小、純度高的油墨才能印刷出高質(zhì)量的印刷品。所以，提高油墨純度和細(xì)度也是研究新型油墨的一個(gè)重要內(nèi)容。油墨的細(xì)度就是指油墨中顏料（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。它不僅關(guān)系到印品的質(zhì)量，同時(shí)又影響到印版的耐印率。工藝實(shí)踐情況表明，彩印產(chǎn)品用網(wǎng)紋版印刷或?qū)嵉匕婷嬷泻屑?xì)小陰字、陰線(xiàn)印刷過(guò)程中易出現(xiàn)糊版起臟質(zhì)量故障，表面上看來(lái)，可能認(rèn)為是油墨稠度不適、粘度太大、布墨量太大或壓力太大等原因，其實(shí)真正的原因是油墨的顆粒太粗引起的。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。一般來(lái)說(shuō)，用無(wú)機(jī)顏料（不包括炭黑）所制成的油墨細(xì)度不好，顆粒比較粗些，這與油墨的軋制工藝有很大的關(guān)系。油墨在軋制工藝過(guò)程中研磨的次數(shù)越多，它就越顯得均勻，顏料顆粒與連結(jié)料接觸面也就越大，油墨的顆粒就越細(xì)，其印刷性能也就顯得越好、越穩(wěn)定。很顯然，油墨的細(xì)度與印刷品質(zhì)量有著密切的關(guān)系，如以印刷網(wǎng)紋版為例，版面上高調(diào)和中間調(diào)的1～4成網(wǎng)點(diǎn)不乏有之，要是油墨顆粒與電子面積的比例較接近的話(huà)，則容易使網(wǎng)點(diǎn)空虛或鋪展起毛，甚至出現(xiàn)電子不光潔的印刷弊病，所以，油墨的細(xì)度越好，印刷品上的網(wǎng)點(diǎn)也越顯得清晰和飽滿(mǎn)有力。此外，油墨的細(xì)度越好其濃度也越大，著色力也就越強(qiáng)，產(chǎn)品印刷質(zhì)量就高。油墨和顏料的顆粒粗，印刷過(guò)程中摩擦系數(shù)大，印版的耐印率就低。并且顆粒粗的油墨，印刷時(shí)還容易產(chǎn)生糊版和積墨現(xiàn)象，以及傳墨、布墨不均情況。油墨的細(xì)度和純度如何對(duì)印刷品的質(zhì)量十分敏感，要印刷出高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須要有細(xì)度高純度好的油墨作保證。因此，正確認(rèn)識(shí)油墨細(xì)度、純度與印刷質(zhì)量的關(guān)系，加深對(duì)納米油墨的更深了解，研制出更高質(zhì)量的納米油墨，對(duì)印刷領(lǐng)域來(lái)說(shuō)都具有十分重要的意義。

    由于納米材料就是指材料本身是高度超小、超細(xì)的狀態(tài)，基于納米材料的多種特性，將它運(yùn)用到油墨體系中會(huì)給油墨產(chǎn)業(yè)帶來(lái)一個(gè)巨大的推動(dòng)。1994年，美國(guó)的馬薩諸塞州XMX公司已成功地獲得了一項(xiàng)用于制造油墨用的納米級(jí)均勻微粒原料的專(zhuān)利。而后，XMX公司準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一套商業(yè)性的生產(chǎn)系統(tǒng)，利用這項(xiàng)專(zhuān)利，選擇適當(dāng)體積的納米微粒原料來(lái)得到油墨的各種顏料，而不再依靠老傳統(tǒng)生產(chǎn)油墨所需要的化學(xué)顏料。另?yè)?jù)報(bào)道，我國(guó)近來(lái)被科技部評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品的納米級(jí)透明氧化鐵系列顏料也已開(kāi)發(fā)成功。它對(duì)傳統(tǒng)顏料的升級(jí)換代將產(chǎn)生重要的影響，主要應(yīng)用于納米油墨，納米水性涂層材料等。該材料典型的針狀微粒尺寸，長(zhǎng)軸為45納米，短軸為6－7納米，具有很好的分散性、結(jié)晶性和耐候性、高明度和著色力強(qiáng)的特點(diǎn)。它的開(kāi)發(fā)成功，對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)顏料的更新?lián)Q代具有重大意義，尤其可用于制作納米油墨，使油墨質(zhì)量大為提高。

    由于納米金屬微粒對(duì)光波的吸收不同于普通的材料，納米金屬微粒可以對(duì)光波全部吸收而使自身呈現(xiàn)黑色，同時(shí)，除對(duì)光線(xiàn)的全部吸收作用外，納米金屬微粒對(duì)光尚有散射作用。因此，利用納米金屬微粒的這些特性，可以把納米金屬微粒添加到黑色油墨中，制造出納米黑油墨，從而可以極大地提高黑色油墨的純度和密度。此外，半導(dǎo)體納米粒子由于存在顯著的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，從而使它的光吸收表現(xiàn)出一定的特性。研究表明，納米半導(dǎo)體粒子表面經(jīng)化學(xué)修飾后，粒子周?chē)慕橘|(zhì)可以強(qiáng)烈地影響其光學(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，Cds納米微粒的光吸收邊有明顯的藍(lán)移，TiO2納米微粒吸收邊出現(xiàn)較大幅度的紅移。據(jù)此，如果把它們分別加入到黃色油墨和青色油墨中制成納米油墨，就可以在很大程度上增加黃油墨和青油墨的純度。用添加了特定的納米微粒的納米油墨來(lái)復(fù)制印刷彩色印刷品，能使印刷品層次更加豐富，階調(diào)更加明顯，極大地增強(qiáng)表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)的能力，從而可得到高質(zhì)量的印刷品。

    如今，借助高新技術(shù)可以將油墨中的各種成分（如樹(shù)脂、顏料、填料等）制成納米級(jí)的原材料，這樣，由于它們的高度微細(xì)而具有很好的流動(dòng)與潤(rùn)滑性，可以達(dá)到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，顏料用量少反而遮蓋力高，光澤好，樹(shù)脂粒度細(xì)膩，成膜連續(xù)，均勻光浩，膜層薄，使印刷的圖像清晰，若用在UV油墨中，可能導(dǎo)致更快地固化速度，同時(shí)由于填料的細(xì)微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現(xiàn)象。在玻璃陶瓷的印墨中，若無(wú)機(jī)原料構(gòu)成為納米級(jí)的細(xì)度，那將會(huì)節(jié)省大量的原料并印出更精美的圖像。在顏料上給油墨制造業(yè)帶來(lái)一個(gè)巨大的變革，它不再依賴(lài)于化學(xué)顏料，而是選擇適當(dāng)體積的納米微粒來(lái)呈現(xiàn)不同的顏色。因?yàn)橛行┪镔|(zhì)處在納米級(jí)時(shí)，粒度不同顏色也不同，或不同物質(zhì)不同顏色，如TiO2、SiO2在納米粒子是白色，Cr203是綠色，F(xiàn)e203是褐色。還有如納米Al203這類(lèi)無(wú)機(jī)納米材料具有很好的流動(dòng)性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。納米級(jí)碳黑具有導(dǎo)電性，對(duì)靜電具有很好的屏蔽作用，防止電信號(hào)受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨就可以制成導(dǎo)電油墨，如大容量集成電路，現(xiàn)代接觸式面板開(kāi)關(guān)等。另外，在導(dǎo)電油墨中如將Ag制成納米級(jí)而代替微米級(jí)Ag，可以節(jié)省50％的Ag粉，這種導(dǎo)電油墨可以直接印在陶瓷和金屬上，墨膜層薄且均勻光滑，性能很好。若將Cu、Ni材料制成0.1～1μm的超微顆粒，它可以代替鈀與銀等貴重金屬導(dǎo)電。

    此外，有些納米粉微粒自身具有發(fā)光基團(tuán)，可以自己發(fā)光，比如，“－N＝N－”納米微粒等。這些新型納米發(fā)光材料，經(jīng)幾分鐘的光照就能在黑暗重自行發(fā)光12～24小時(shí)以上，其發(fā)光強(qiáng)度和維持時(shí)間是傳統(tǒng)熒光材料的30倍以上，且材料本身無(wú)毒、無(wú)害、不含任何放射性元素，其穩(wěn)定性和耐候性?xún)?yōu)良。并可無(wú)限次循環(huán)使用。用添加有這種納米微粒的油墨印出的印品不需要外來(lái)光源的照射，僅靠自身發(fā)光就能被人眼識(shí)別，用于防偽印刷也可以達(dá)到很好的一線(xiàn)防偽效果。用于戶(hù)外大型廣告噴繪或夜間怨毒圖文印刷品，就不再需要外來(lái)光源，不但可以節(jié)省能源，而且大大方便了使用者。還有，由于納米微粒具有很好的表面濕潤(rùn)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(rùn)濕性，并能保證整個(gè)油墨分散系的穩(wěn)定，所以添加有納米微粒的納米油墨的印刷適性能得到較大的改善。相信隨著納米材料技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)有更多的具有不同特性的納米材料會(huì)被人們所認(rèn)識(shí)和利用，把這些納米材料應(yīng)用到油墨制造中，可以獲得具有不同用途的特種油墨，用于機(jī)密文件印刷、多種防偽印刷及各種工藝品的印刷，都能獲得非同一般的良好效果。

    在顏料納米化的實(shí)際驗(yàn)證上，納米化顏料外觀(guān)顏色遠(yuǎn)比次微米的顏料更為深黑，其主要原因?yàn)轭伭系牧Ｗ哟?，光線(xiàn)透過(guò)會(huì)打碎，因而光線(xiàn)散射出光來(lái)，少部分的光則穿透過(guò)去。而納米顏料粒徑小，光散射弱，光譜吸收面積變小，光的反射率小于1％，因此在顏色的外觀(guān)上就明顯較次微米顏料深。納米化顏料的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，生活上的實(shí)例如噴墨墨水、涂料、油墨、光電顯示器等，在產(chǎn)品的制造過(guò)程中，加入3％～5％等少許比例的納米顏料，即能改善油墨遮蔽率、飽和度、耐旋光性、耐水性等問(wèn)題。此外，在普通和彩色激光打印機(jī)中，碳粉顆粒的粗細(xì)是決定輸出質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要因素，也是能否再提高打印機(jī)分辨率的一個(gè)關(guān)鍵。因此，用納米材料來(lái)制造碳粉用于激光打印，尤其是彩色激光打印，可大大提高輸出的質(zhì)量。此外，在當(dāng)前彩色噴墨打印中，由于墨水的問(wèn)題，不僅影響到打印質(zhì)量，而且時(shí)常會(huì)因此出現(xiàn)噴嘴堵塞等故障，但一旦開(kāi)發(fā)出納米材料的墨水，相信這些問(wèn)題都可以很好地解決，而且彩色激光打印和彩色噴墨打印作為今后數(shù)字印刷和按需印刷的主要印刷設(shè)備，納米技術(shù)將在這領(lǐng)域中起到重要的作用。

    二、納米UV上光油

    紙包裝制品，表面光澤處理的技術(shù)正逐步向紫外線(xiàn)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耐摩擦、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（如環(huán)氧丙烯酸等）、活性稀釋劑、光引發(fā)劑及其他助劑組成。UV上光的方式很多，可上光機(jī)與印刷機(jī)上光、輥涂上光活印刷上光。

    可以預(yù)計(jì)，當(dāng)不斷完善的納米高新技術(shù)在瓦楞紙箱印刷中得到廣泛應(yīng)用后，今后瓦楞紙箱的印刷，其分辨率將會(huì)更高、效果更好。瓦楞紙箱的制造離不開(kāi)包裝印刷，在包裝印刷行業(yè)中，納米微粒扮演著越來(lái)越重要的作用。

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