纳米技术提升瓦楞纸箱印刷质量

时间:2009-06-16 12:21:10来源:科印传媒《印刷技术》作者:刘光发、王建清

  诞生于20世纪80年代末并迅速崛起的纳米技术被认为是21世纪最活跃的三大前沿研究领域之一。当物质的尺寸达到纳米级后,就会产生量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等,从而使物质具有不同于原来组分、更不同于宏观物质的特殊性能。目前,纳米技术已广泛应用于印刷等诸多领域,在瓦楞纸箱印刷领域,通过引入纳米技术,可有效改善瓦楞纸板、油墨、版材以及印刷设备的性能,从而大大提高瓦楞纸箱的印刷效果,使印刷图文的层次更为细腻,色泽更为鲜艳。

  纳米瓦楞纸板
  瓦楞纸板的强度、面纸的表面性能和承印能力等都会对瓦楞纸箱的最终印刷效果产生很大影响,尤其是在瓦楞纸板直接印刷时,影响最为明显。应用纳米技术不仅可以制作低定量、高强度的瓦楞纸板,而且还能改善面纸的表面性能,对提升瓦楞纸箱印刷效果具有很好的作用。
  低定量、高强度纳米瓦楞纸板主要是在普通瓦楞原纸的制造过程中加入纳米辅助材料,经过特殊处理生产而成。与普通瓦楞纸板相比,这种瓦楞纸板具有强度高、表面细腻光滑、脱水性能好、黏合剂用量低、瓦楞形状均匀一致、生产成本低等特点,而且在使用过程中不掉粉、掉毛,在瓦楞纸板直接印刷时能承受更大的印刷压力而不变形。

  面纸是瓦楞纸板中直接承印印刷图文的部分,其表面性能对印刷速度和印刷效果的影响至关重要。将金属纳米粒子掺杂到面纸中,可大大降低静电作用,使瓦楞纸箱表面不再吸附灰尘,减少因摩擦导致的擦伤;同时,在印刷时,由于表面无静电吸附,也有效提高了印刷速度和印刷效果。目前推出的防静电瓦楞纸板主要是采用在瓦楞纸板表面涂布纳米级碳粉、层合铝箔,或者在箱纸板生产过程中加入金属纤维或碳素纤维等方法,实践证明其具有良好的防静电作用,对于提高瓦楞纸箱的印刷效果很有帮助。
  此外,对于用涂布白纸板作面纸的瓦楞纸板,也可以利用纳米级CaCO3粒子提高涂布白纸板的表面强度、油墨吸收性、平滑度、白度等。而且,由于CaCO3粒子尺寸为纳米级,瓦楞纸板的表面可产生超亲水性和超亲油性的两相界面,可有效提高油墨在瓦楞纸板上的附着牢度和色彩层次表现力,从而使瓦楞纸箱的印刷效果更为鲜艳、细腻。

  纳米油墨
  普通油墨是由颜料、连结料、填料和助剂按一定比例混合而成的。颜料和填料的颗粒大小及其在连结料中的分布均匀度(即油墨细度)会对印刷品的质量产生很大影响,油墨细度愈好,着色力愈强,印刷品的网点也愈清晰和饱满。纳米油墨即是通过纳米技术改善油墨细度,从而获得更好的印刷效果。
  普通油墨所采用的颜料粒径为微米级,纳米油墨所采用的颜料粒子的尺寸大约是普通油墨的千分之一。纳米颜料由于粒径小、光散射弱(光的散射率在1%以下),因此在颜色的外观上比普通颜料深,制成的油墨的着色力明显高于普通油墨。例如,把纳米金属微粒添加到黑色油墨中,可以极大地提高黑色油墨的纯度和密度。目前,用直流电弧等离子方法生产超细金属材料“纳米金属微粉”的技术已经实现。同时,使用纳米颜料后,光的吸收特性也会发生改变,印刷品的层次变得更加丰富,阶调变得更加鲜明,表现图像细节的能力也大大增强。
  普通油墨中采用的传统填料为微米级CaCO3、Al(OH)3、BaSO4、铝钡白以及高岭土等,而将粒径小于20nm的CaCO3用于油墨中,可使油墨具备良好的光泽度、透明度、稳定性、快干性等特性。

  此外,由于SiO2、TiO2在纳米级时表现出很强的抗紫外光和催化性能,经特殊化学反应合成的纳米改性油墨,其耐晒性一般可提高2~3个等级,耐热性和附着牢度也有明显提高。总之,采用纳米油墨印刷彩色瓦楞纸箱、纸盒的应用前景被十分看好。

  纳米版材
  胶印预印是瓦楞纸箱印刷的一种重要方式。众所周知,PS版的最佳粗糙度范围是450~650nm,可见,只有通过纳米技术才能使PS版获得最佳的性能。而且,使用纳米PS版后,印刷中存在的耐印力不高、粗糙度不匀、感光液性能不好等问题将迎刃而解,PS版的耐磨力、伸张力、韧性及版材使用寿命也都会有大幅度提高。
  更值得关注的是,通过纳米技术对印版进行某种特殊的表面加工处理后,在介质上能形成交错混合的两种性质不同的二维表面,当这个二维表面中一面亲水、一面亲油,且都尺寸为纳米级时,就会同时具有超亲水性和超亲油性,非常利于油墨的转移。

  纳米印刷设备
  1.纳米供墨系统
  印刷机的供墨系统是保证正常印刷的重要部件,而墨辊又是供墨系统中最重要的部件,因此,墨辊材料的选择对印刷质量的影响十分重要。利用纳米材料可以改变墨辊的弹塑性、耐油性、耐酸性、耐溶剂性、抗老化性、亲墨性、传递性和耐磨性,能使印刷传递条件更为稳定,更好地保证油墨传递的精度,提高瓦楞纸箱的印刷质量,还可大幅度降低维修成本。
  2.纳米传感器
  现代印刷机上应用了很多传感器,如用于纸堆自动升降控制、气泵供气时间检测、合压时间检测、空张检测等。我国已经成功研制出纳米微晶磁阻抗材料,并将其制成纳米传感器。印刷机上安装了纳米传感器,可以十分精确地对压力、速度、位置等进行调控。
  此外,还可以利用纳米材料提高橡皮布的质量,进而稳定印刷的压印条件,提高印刷质量。

  纳米技术在瓦楞纸箱印刷领域的研究及应用基本上还处于刚刚起步的阶段,可以预见的是,纳米技术必将成为瓦楞纸箱印刷领域的“制高点”。随着纳米技术的迅速发展,它将更广泛地应用于瓦楞纸箱行业,使瓦楞纸箱的印刷质量有巨大飞跃。


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