納米油墨與納米光油應用

    一、納米油墨

    由于二氧化硅、二氧化鈦在納米尺度時表現出很強的抗紫外光和催化性能，經特殊加工化學反應合成的納米改性油墨，其耐曬性一般可提高2－3個等級，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。產品（尤其是食品）包裝印刷中，很多都對除菌、保鮮等都有很高的要求，而傳統的油墨和包裝材料在這方面是個空白。如今，純天然的擠出材料經過納米技術的改造，再加上應用納米油墨印刷，就能發揮驚人的殺菌效果。納米微粒可以替代化學顏料來制作印刷油墨，制得的油墨色彩鮮艷，色相純正，無毒無味。納米油墨在膠印、凹印、柔印制作彩色紙箱、紙盒的應用前景十分廣泛。此外，納米油墨的使用還在于可以顯著提高印刷產品的質量。

    在印刷品（尤其是高檔彩色印刷品）中，產品質量和油墨的細度、純度有很大的關系。只有細度小、純度高的油墨才能印刷出高質量的印刷品。所以，提高油墨純度和細度也是研究新型油墨的一個重要內容。油墨的細度就是指油墨中顏料（包括填充料）顆粒的大小與顏料、填充料分布于連結料中的均勻度。它不僅關系到印品的質量，同時又影響到印版的耐印率。工藝實踐情況表明，彩印產品用網紋版印刷或實地版面中含有細小陰字、陰線印刷過程中易出現糊版起臟質量故障，表面上看來，可能認為是油墨稠度不適、粘度太大、布墨量太大或壓力太大等原因，其實真正的原因是油墨的顆粒太粗引起的。油墨的細度與顏料、填充料的性質和顆粒的大小有直接的關系。一般來說，用無機顏料（不包括炭黑）所制成的油墨細度不好，顆粒比較粗些，這與油墨的軋制工藝有很大的關系。油墨在軋制工藝過程中研磨的次數越多，它就越顯得均勻，顏料顆粒與連結料接觸面也就越大，油墨的顆粒就越細，其印刷性能也就顯得越好、越穩定。很顯然，油墨的細度與印刷品質量有著密切的關系，如以印刷網紋版為例，版面上高調和中間調的1～4成網點不乏有之，要是油墨顆粒與電子面積的比例較接近的話，則容易使網點空虛或鋪展起毛，甚至出現電子不光潔的印刷弊病，所以，油墨的細度越好，印刷品上的網點也越顯得清晰和飽滿有力。此外，油墨的細度越好其濃度也越大，著色力也就越強，產品印刷質量就高。油墨和顏料的顆粒粗，印刷過程中摩擦系數大，印版的耐印率就低。并且顆粒粗的油墨，印刷時還容易產生糊版和積墨現象，以及傳墨、布墨不均情況。油墨的細度和純度如何對印刷品的質量十分敏感，要印刷出高質量的產品，必須要有細度高純度好的油墨作保證。因此，正確認識油墨細度、純度與印刷質量的關系，加深對納米油墨的更深了解，研制出更高質量的納米油墨，對印刷領域來說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、超細的狀態，基于納米材料的多種特性，將它運用到油墨體系中會給油墨產業帶來一個巨大的推動。1994年，美國的馬薩諸塞州XMX公司已成功地獲得了一項用于制造油墨用的納米級均勻微粒原料的專利。而后，XMX公司準備設計一套商業性的生產系統，利用這項專利，選擇適當體積的納米微粒原料來得到油墨的各種顏料，而不再依靠老傳統生產油墨所需要的化學顏料。另據報道，我國近來被科技部評為國家重點新產品的納米級透明氧化鐵系列顏料也已開發成功。它對傳統顏料的升級換代將產生重要的影響，主要應用于納米油墨，納米水性涂層材料等。該材料典型的針狀微粒尺寸，長軸為45納米，短軸為6－7納米，具有很好的分散性、結晶性和耐候性、高明度和著色力強的特點。它的開發成功，對我國傳統顏料的更新換代具有重大意義，尤其可用于制作納米油墨，使油墨質量大為提高。

    由于納米金屬微粒對光波的吸收不同于普通的材料，納米金屬微粒可以對光波全部吸收而使自身呈現黑色，同時，除對光線的全部吸收作用外，納米金屬微粒對光尚有散射作用。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，半導體納米粒子由于存在顯著的量子尺寸效應和表面效應，從而使它的光吸收表現出一定的特性。研究表明，納米半導體粒子表面經化學修飾后，粒子周圍的介質可以強烈地影響其光學性質，表現為吸收光譜發生紅移或藍移，實驗證明，Cds納米微粒的光吸收邊有明顯的藍移，TiO2納米微粒吸收邊出現較大幅度的紅移。據此，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復制印刷彩色印刷品，能使印刷品層次更加豐富，階調更加明顯，極大地增強表現圖像細節的能力，從而可得到高質量的印刷品。

    如今，借助高新技術可以將油墨中的各種成分（如樹脂、顏料、填料等）制成納米級的原材料，這樣，由于它們的高度微細而具有很好的流動與潤滑性，可以達到更好的分散懸浮和穩定，顏料用量少反而遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細膩，成膜連續，均勻光浩，膜層薄，使印刷的圖像清晰，若用在UV油墨中，可能導致更快地固化速度，同時由于填料的細微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現象。在玻璃陶瓷的印墨中，若無機原料構成為納米級的細度，那將會節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帶來一個巨大的變革，它不再依賴于化學顏料，而是選擇適當體積的納米微粒來呈現不同的顏色。因為有些物質處在納米級時，粒度不同顏色也不同，或不同物質不同顏色，如TiO2、SiO2在納米粒子是白色，Cr203是綠色，Fe203是褐色。還有如納米Al203這類無機納米材料具有很好的流動性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。納米級碳黑具有導電性，對靜電具有很好的屏蔽作用，防止電信號受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨就可以制成導電油墨，如大容量集成電路，現代接觸式面板開關等。另外，在導電油墨中如將Ag制成納米級而代替微米級Ag，可以節省50％的Ag粉，這種導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電。

    此外，有些納米粉微粒自身具有發光基團，可以自己發光，比如，“－N＝N－”納米微粒等。這些新型納米發光材料，經幾分鐘的光照就能在黑暗重自行發光12～24小時以上，其發光強度和維持時間是傳統熒光材料的30倍以上，且材料本身無毒、無害、不含任何放射性元素，其穩定性和耐候性優良。并可無限次循環使用。用添加有這種納米微粒的油墨印出的印品不需要外來光源的照射，僅靠自身發光就能被人眼識別，用于防偽印刷也可以達到很好的一線防偽效果。用于戶外大型廣告噴繪或夜間怨毒圖文印刷品，就不再需要外來光源，不但可以節省能源，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，并能保證整個油墨分散系的穩定，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的進一步發展，會有更多的具有不同特性的納米材料會被人們所認識和利用，把這些納米材料應用到油墨制造中，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。

    在顏料納米化的實際驗證上，納米化顏料外觀顏色遠比次微米的顏料更為深黑，其主要原因為顏料的粒子大，光線透過會打碎，因而光線散射出光來，少部分的光則穿透過去。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％，因此在顏色的外觀上就明顯較次微米顏料深。納米化顏料的應用范圍相當廣泛，生活上的實例如噴墨墨水、涂料、油墨、光電顯示器等，在產品的制造過程中，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、耐水性等問題。此外，在普通和彩色激光打印機中，碳粉顆粒的粗細是決定輸出質量優劣的一個重要因素，也是能否再提高打印機分辨率的一個關鍵。因此，用納米材料來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量。此外，在當前彩色噴墨打印中，由于墨水的問題，不僅影響到打印質量，而且時常會因此出現噴嘴堵塞等故障，但一旦開發出納米材料的墨水，相信這些問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字印刷和按需印刷的主要印刷設備，納米技術將在這領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正逐步向紫外線固化UV上光方向發展，納米級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（如環氧丙烯酸等）、活性稀釋劑、光引發劑及其他助劑組成。UV上光的方式很多，可上光機與印刷機上光、輥涂上光活印刷上光。

    可以預計，當不斷完善的納米高新技術在瓦楞紙箱印刷中得到廣泛應用后，今后瓦楞紙箱的印刷，其分辨率將會更高、效果更好。瓦楞紙箱的制造離不開包裝印刷，在包裝印刷行業中，納米微粒扮演著越來越重要的作用。

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