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[信息] 小小奈米纸大应用

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发表于 2008-12-5 04:08:05 | 显示全部楼层

小小奈米纸大应用

  奈 米 技 术 在 纸 张 上 之 应 用 概 况

  纸 张 是印 刷 中 最 常 用 的 被 印 材 料, 因 此 纸 张 品 质 的 好 坏 直 接 关 係 着 印 刷 品 表 现 的 优 劣 。 传统 造 纸 的 方 法, 是 使 用 树 木 、 竹 、 麻 等 等 纤 维 较 粗 的 材 料 製 成, 因 其 纤 维 较 粗, 而 涂料( 如 碳 酸 钙 等) 、 填 充 物( 如 高 岭 土 等) 的 颗 粒 较 大, 还 有 一 些 粘 料 等 配 料 的 性 能 不好 等 原 因, 使 传 统 的 纸 张 存 在 着 一 些 缺 陷, 如 普 通 纸 具 有 怕 水 、 怕 潮 等 缺 点 。 而 平 版印 刷 纸 和 静 电 複 印 纸 虽 然 有 防 水 、 防 潮 等 功 能, 但 书 写 不 方 便, 还 有 一 些 特 殊 的 性 能无 法 实 现 等 等, 从 而 影 响 了 印 刷 品 的 品 质 。

  近 年 来 随 着 奈 米 材 科 学 的 迅 速发 展, 奈 米 技 术 在 造 纸 工 业 的 应 用 领 域 越 来 越 广, 新 成 果 不 断 涌 现 。 和 製 浆 造 纸 中 有关 的 便 是 奈 米 化 学 和 奈 米 材 料 学, 它 促 进 了 造 纸 工 业 的 发 展, 奈 米 纸 张 也 在 积 极 的 研发 之 中 应 运 而 生, 使 印 刷 品 的 品 质 再 次 提 高( 齐 成,2004) 。

  ( 一) 奈 米 纸 张 及 其 发 展 状 况

  齐成(2002) 指 出, 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 奈 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 。 若 将 木 材 加 工 到 奈 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 製 桨 率 和 降 低 製 桨 造 纸 工 业 对 环 境 的 污 染 。

  而 从 纸 张 组 成 成 分 来看, 除 纤 维 宽 度 较 大 外, 填 料 微 粒 等 一 般 在0.1 -10um, 整 体 上 呈 胶 体 状 态, 加 上 造 纸湿 部 化 学 实 质 上 也 是 一 种 表 面 与 胶 体 化 学 作 用, 且 造 纸 湿 部 配 料 中 许 多 组 分 结 构 均非 常 小, 因 此 若 引 入 有 特 殊 作 用 的 奈 米 级 组 分, 就 可 发 挥 奈 米 技 术 作 用, 提 高 抄 纸 效果 。

  另 外, 在 造 纸 涂 料 中, 将 奈 米 碳 酸 钙 应 用 于 涂 布 白 纸 板 涂 料 中 也 能 有效 改 善 白 纸 板 的 性 能, 奈 米 碳 酸 钙 来 身 具 有 白 度 高 、 表 面 积 大 、 表 面 活 性 高 、 强 度高 等 特 点 。 而 且 奈 米 碳 酸 钙 的 加 入 有 利 于 涂 层 几 种 重 要 性 能 指 标 的 提 高, 如 IGT 值、K &N 油 墨 吸 收 性 、 平 滑 度 等 。

  ( 二) 奈 米 纸 张 的 特 性 与 应 用

  将木 材 奈 米 化 后 所 製 成 的 奈 米 纸 张, 因 其 木 材 细 胞 结 构 被 破 坏, 木 材 特 性 改 变, 因 此 纸张 特 性 也 会 随 之 改 变 。 而 在 齐 成(2004) 的 文 章 中 也 提 到, 奈 米SiOx 具 有 小 尺 寸 效 应使 其 产 生 渗 透 作 用, 在 涂 层 界 面 形 成 致 密 的 「 奈 米 涂 膜 」, 可 大 大 改 善 涂 料 的 耐 洗 刷性 和 涂 膜 表 面 自 洁 性 。 还 可 与 涂 料 体 系 产 生 良 好 的 亲 和 性, 从 而 改 善 涂 料 的 悬 浮 稳定 性 与 流 变 性 。 在 涂 料 中 加 入 奈 米 硅 基 氧 化 物, 可 以 达 到 屏 蔽 紫 外 的 目 的, 大 幅 提 高涂 料 的 抗 老 化 性 能 。 目 前, 奈 米 技 术 在 造 纸 工 业 中 的 利 用 已 开 始 进 入 实 用 性 生 产, 它将 克 服 普 通 纸 张 的 一 些 缺 陷, 提 高 纸 张 的 特 殊 性 能 。 例 如 : 中 国 大 陆 的 河 南 银 鸽 公司 和 华 中 师 范 大 学 奈 米 科 技 研 究 院 採 用 国 际 最 先 进 的 奈 米 技 术, 在 普 通 纸 表 现 製 备奈 米 结 构 层, 成 功 研 製 防 水 奈 米 纸 张 。 它 除 保 持 纸 张 原 有 的 书 写 、 複 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 。

  柯 丽 玲 、 邱 美 绮(2003) 在 「 奈 米 科 技 与 印 刷 纸 张 」 一 文 中 亦 曾 提 及, 奈 米级 无 机 材 料 及 澎 润 性 无 机 层 材 料 已 成 功 在 造 纸 业 推 广 应 用, 其 在 印 刷 纸 张 的 实 际 应用 方 向 亦 有 湿 端 应 用 以 及 涂 佈 应 用 上 的 非 碳 複 写 纸 、 喷 墨 印 表 纸 与 涂 佈 纸 等 。 在 此方 面, 陈 忠 辉(2003) 也 指 出, 奈 米 是 印 刷 人 与 加 工 者 使 纸 张 性 质 提 昇 的 关 键, 图 文 品质 要 突 破, 更 平 顺 的 印 数 要 获 得, 接 来 自 奈 米 涂 佈 配 方 及 湿 端 系 统 之 建 构 。 奈 米 颗 粒基 留 存 / 滤 水 系 统 能 改 善 源 纸 均 一 性, 另 外, 涂 佈 纸 可 利 用 表 面 处 理 加 强 纸 张 性 能,藉 由 奈 米 科 技 有 能 力 发 展 具 有 一 相 当 刚 硬 外 表, 与 十 分 柔 软 外 表 的 薄 膜, 以 辅 佐 涂 佈纸 製 造 者 符 合 高 速 加 工 及 印 刷 应 用 的 顾 客 需 求, 使 其 能 以 最 低 总 花 费 与 最 低 基 重 下,获 得 最 迫 切 性 性 质 的 供 给 。

  ( 三) 奈 米 纸 张 的 可 应 用 类 别

  随 着 科 技 高速 发 展, 人 们 对 纸 张 性 能 、 品 质 等 也 有 了 更 高 的 要 求, 除 了 一 般 印 刷 、 书 写 纸 张 外,对 于 具 有 特 殊 功 能 纸 张 的 需 求 也 不 断 增 加 。 而 奈 米 材 料 作 为 特 种 纸 张 製 造 的 一 种 特殊 助 剂, 正 越 来 越 引 起 人 们 重 视 。 齐 成(2004) 即 曾 对 造 纸 行 业, 奈 米 材 料 主 要 用 于 功能 性 用 纸 的 开 发 之 种 类 做 一 统 整, 介 绍 如 下 表2 -1 :

 楼主| 发表于 2008-12-5 04:08:23 | 显示全部楼层
種 類 原 理 特 性 應 用
具 抗 菌 功 能 的 奈 米 紙利 用 超 微 細 技 術 能 夠 生 產 亞 微 米 及 奈 米 級 的 無 機 抗 菌 劑 混 入 造 紙 漿 料 及 表 面 施 膠 液 中可 將 紙 張 抗 菌 產 業 化物 理 抗 菌 複 合 纖 維 無 紡 布 、 醫 用 食 品 包 裝 、 高 級 生 活 用 紙
有 抗 靜 電 、 耐 磨 功 能 的 奈 米 紙 將0.1 -0.3 % 左 右 的 奈 米 二 氧 化 鈦 、 三 氧 化 二 鉻 、 氧 化 鋅 、 三 氧 化 二 鐵 、 二 氧 化 錫 等 粉 體 滲 入 到 造 紙 漿 料 中 製 作 而 成耐 磨 、 抗 水 、 耐 腐 蝕 、 具 良 好 的 靜 電 屏 蔽 性 能 、 降 低 靜 電 效 應, 提 高 包 裝 產 品 的 安 全 系 數工 業 包 裝
具 染 色 功 能 的 奈 米 紙將 奈 米 二 氧 化 鈦 、 鉻 黃 、 氧 化 鐵 紅 等 粉 體 添 加 到 化 學 纖 維 中可 以 屏 蔽 紫 外 線 過 度 照 射, 解 決 有 色 紙 的 色 牢 度( 二 氧 化 鈦 微 粒 粒 徑 在50 -200nm 時, 吸 收 紫 外 線 效 果 最 好) 製 作 耐 光 的 亞 光 高 白 紙, 以 及 色 彩 鮮 豔 的 有 色 紙 等
無 機 纖 維 奈 米 紙 把 玻 璃 絲( 無 機 纖 維) 直 徑 控 制 在100 奈 米 以 下 可 解 決 玻 璃 絲 的 伸 縮 少, 柔 軟 性 差 而 造 成 的 成 紙 難 現 象, 有 利 於 纖 維 的 互 相 交 織 成 形 製 作 具 有 良 好 的 尺 寸 穩 定 性 、 耐 熱 性 、 抗 化 學 性 阻 燃 性 和 電 絕 緣 性 的 紙
彩 色 加 香 奈 米 紙奈 米 技 術 應 用 於 加 香 紙 的 研 製使 加 香 紙 的 品 質 、 印 刷 適 性 等 大 為 提 高, 印 刷 圖 像 更 細 膩 、 逼 真印 刷 書 刊 、 中 小 學 課 本 、 練 習 本 、 筆 記 本 及 各 種 兒 童 讀 物
奈 米 阻 燃 紙 奈 米 技 術 應 用 於 阻 燃 紙 的 研 製 無 論 多 大 的 火, 都 不 會 引 起 燃 燒, 只 能 燒 焦 、 碳 化, 但 不 著 火 煙 花 、 禮 花 、 彩 炮 、 聖 誕 玩 具 、 乾 式 變 壓 器 、 衣 服
磁 性 奈 米 紙在 紙 的 內 部 加 入 磁 性 物 質 粉 末, 或 在 紙 的 表 面 附 著 有 磁 性 物 質 粉 末, 加 以 沖 磁 處 理, 可 直 接 附 著 在 鐵 質 物 上可 錄 音, 也 能 放 送 出 聲 音工 農 業 生 產 、 醫 療 保 健, 國 防 、 科 研 、 文 教 衛 生 以 及 人 民 生 活
 楼主| 发表于 2008-12-5 04:08:41 | 显示全部楼层
表2 -1 奈 米 功 能 性 用 纸
资 料 来 源 : 齐 成(2004), 纸 张 中 的 纳 米 高 新 技 术

除此 之 外, 奈 米 技 术 及 材 料 在 纸 张 产 品 的 开 发 中 也 发 挥 着 特 殊 的 功 能 。 如 变 色 纸 、 储能 纸 等 高 性 能 特 种 产 品 的 发 挥 和 研 究 。 此 外, 由 于 奈 米 材 料 的 化 学 活 性 优 异, 作 为 催化 剂 在 造 纸 化 学 品 、 废 水 处 理 方 面 也 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 奈 米 技 术 除 了 在 纸 张 上 的应 用 外, 目 前 在 包 装 印 刷 行 业 中 还 有 不 少 用 途, 如 包 装 印 刷 中 的 奈 米 黏 合 剂 和 密 封 胶; 奈 米 发 光 材 料 与 防 伪 印 刷 等 等 。 总 之, 奈 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, 将 在 深 度 和 广 度 上 不 断 发 展 。

虽然 奈 米 材 料 及 奈 米 複 合 材 料 在 造 纸 领 域 有 着 良 好 的 性 能 和 广 泛 的 用 途, 但 是, 有 关 奈米 材 料 的 破 碎 、 团 聚 、 分 散 技 术 等 的 研 製 开 发 还 不 太 成 熟, 有 待 于 进 一 步 完 善 。 但可 以 预 见 的 是, 若 可 以 降 低 奈 米 材 料 生 产 成 本, 随 着 奈 米 技 术 所 带 来 的 许 多 特 殊 性 质及 功 能, 奈 米 技 术 将 可 在 印 刷 领 域 和 造 纸 工 业 中 发 挥 更 大 的 作 用, 给 印 刷 和 相 关 行 业带 来 无 限 的 生 机 和 活 力( 齐 成,2004) 。 
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