纳米科技在印刷行业的应用

王春华

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。在印刷行业，纳米科技也有着大舞台。纳米科技在印刷行业主要体现在印刷纳米材料，本文重点探讨一下纳米油墨和纳米光油的应用。

纳米油墨

纳米油墨的很多性质与颜料有关系，例如油墨的相对密度、透明度、耐光性和对化学药品的耐抗性等都与颜料有关。天然的颜料色彩品种较少，而染料则色彩丰富，通常对染料进行改性处理可使其具有颜料的性能而用于油墨中。

在产品包装印刷中，很多商品都对除菌、保鲜等都有很高的要求，而传统的油墨和包装材料在这方面是一个空白。如今纯天然的挤出材料经过纳米技术的改造，再加上应用纳米油墨印刷，就能发挥惊人的杀菌效果。纳米微粒可以替代化学颜料来制作印刷油墨，制得的油墨色彩鲜艳、色相纯正、无毒无味。纳米油墨在胶印、凹印、柔印制作彩色纸箱、纸盒的应用前景十分广泛。此外，纳米油墨的使用还在于可以显著提高印刷产品的质量。

在印刷品中，产品质量和油墨的细度、纯度有很大的关系。只有细度小、纯度高的油墨才能印刷出高质量的印刷品。所以，提高油墨纯度和细度也是研究新型油墨的一个重要内容。油墨的细度就是指油墨中颜料（包括填充料）颗粒的大小与其分布于连结料中的均匀度。它不仅关系到印品的质量，同时又影响到印版的耐印率。工艺实践情况表明，彩印产品用网纹版印刷或实地版面中含有细小阴字、阴线印刷过程中易出现糊版、起脏等质量故障。表面上看来，可能认为是油墨稠度不适、黏度太大、布墨量太大或压力太大等原因，其实真正的原因是油墨的颗粒太粗引起的。油墨的细度与颜料、填充料的性质和颗粒的大小有直接的关系。一般来说，用无机颜料（不包括炭黑）所制成的油墨细度不好，这与油墨的轧制工艺有很大的关系。油墨在轧制工艺过程中研磨的次数越多，它就越显得均匀，颜料颗粒与连结料接触面也就越大，油墨的颗粒就越细，其印刷性能也就越好、越稳定。此外，油墨的细度越好其浓度也越大，着色力也越强，印刷质量就高。油墨的颗粒粗，印刷过程中摩擦系数大，印版的耐印率就低。并且颗粒粗的油墨，印刷时还容易产生糊版和积墨现象，以及传墨、布墨不均情况。

由于纳米材料就是指材料本身是高度超小、超细的状态，基于纳米材料的多种特性，将它运用到油墨体系中会给油墨产业带来一个巨大的推动。1994年，美国的马萨诸塞州XMX公司已成功地获得了一项用于制造油墨用的纳米级均匀微粒原料的专利。而后，XMX公司准备设计一套生产系统利用这项专利，选择适当体积的纳米微粒原料来得到油墨的各种颜料。据报道，我国近来被科技部评为国家重点新产品的纳米级透明氧化铁系列颜料也已开发成功，该材料典型的针状微粒尺寸，长轴为45纳米，短轴为6～7纳米，具有很好的分散性、结晶性和耐候性、高明度和着色力强的特点。它对传统颜料的升级换代将产生重要的影响。

由于纳米金属微粒可以对光波全部吸收而使自身呈现黑色，另外它对光有散射作用。因此，利用纳米金属微粒的这些特性，可以将其添加到黑色油墨中，制造出纳米黑油墨，从而可以极大地提高黑色油墨的纯度和密度。此外，半导体纳米粒子由于存在显著的量子尺寸效应和表面效应，从而也使它的光吸收表现出一定的特性。研究表明，纳米半导体粒子表面经化学修饰后，粒子周围的介质可以强烈地影响其光学性质，表现为吸收光谱发生红移或蓝移。据此，如果把它们分别加入到黄色油墨和青色油墨中制成纳米油墨，就可以在很大程度上增加黄油墨和青油墨的纯度。用添加了特定的纳米微粒的纳米油墨来复制印刷彩色印刷品，能使印刷品极大地增强表现图像细节的能力，从而可得到高质量的印刷品。

此外，有些纳米粉微粒自身具有发光基团，比如“-N=N-”纳米微粒等。这些材料经几分钟的光照就能自行发光12～24小时，其发光强度和维持时间是传统荧光材料的30倍以上，且材料本身无毒、无害、不含任何放射性元素，其稳定性和耐候性优良，并可无限次循环使用。用添加有这种纳米微粒的油墨印出的印品不需要外来光源的照射，仅靠自身发光就能被人眼识别。用于户外广告喷绘或夜间印刷品，就不再需要外来光源，不但可以节省能源，而且方便了使用者。相信随着纳米材料技术的进一步发展，会有更多的具有不同特性的纳米材料被应用到油墨制造中，可以获得不同用途的特种油墨。

在实际验证中，纳米化颜料的外观颜色远比次微米的颜料更为深黑，其主要原因为颜料的粒子大，光线透过会打碎，因而光线散射出光来，少部分的光则穿透过去。而纳米颜料粒径小，光散射弱，光谱吸收面积变小，因此在颜色的外观上就明显较次微米颜料深。此外，在普通和彩色激光打印机中，碳粉颗粒的粗细是决定输出质量优劣的一个重要因素，也是能否再提高打印机分辨率的一个关键。因此，用纳米材料来制造碳粉用于激光打印，尤其是彩色激光打印，可大大提高输出的质量。

纳米UV上光油

纸包装制品表面光泽处理的技术正逐步向紫外线固化UV上光方向发展，纳米级UV上光油使彩色瓦楞纸箱具有耐摩擦、耐指划、防潮、高光泽度等性能。纳米UV上光油主要由纳米齐聚物（如环氧丙烯酸等）、活性稀释剂、光引发剂及其他助剂组成。UV上光的方式很多，可上光机与印刷机上光、辊涂上光活印刷上光。

可以预计，当不断完善的纳米技术在瓦楞纸箱印刷中得到广泛应用后，其分辨率将会更高、效果更好。瓦楞纸箱的制造离不开包装印刷，在包装印刷行业中，纳米微粒扮演着越来越重要的作用。

纳米科技就是伴随着人们孜孜不倦的探索未知世界而攀上更高的巅峰，正在开拓无穷无尽的全新境界。纳米科技将加速人类文明发展，改变人类的生产生活方式和思维方式。希望在不久的将来，越来越多的纳米技术能进入有益的实用阶段。endprint