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当详谈纳米技术在瓦楞包装中的应用

发布时间:2021-09-14 19:44:35 阅读: 来源:聚氨酯厂家

详谈纳米技术在瓦楞包装中的应用

发布日期: 来源:中国包装报 责编:中国包装 浏览次数:1946版权与免责声明

核心提示:随着农产品包装、冷链包装等新型包装市场的形成,给中国的瓦楞包装提出了保鲜、防水、防潮、抗静电、耐磨擦等新的课题。

【中国包装讯】随着农产品包装、冷链包装等新型包装市场的形成,给中国的瓦楞包装提出了保鲜、防水、防潮、抗静电、耐磨擦等新的课题。

如今,随着纳米高新技术在包装印刷领域的应用,研制出有特殊功能的纳米纸、纳米油墨等高新技术产品,使这些问题得到很好的解决。将介绍纳米科技在瓦楞包装印刷中的应用。

纳米材料广泛应用于纸张方面,可实现纸张的某些特殊性能。如实现和聚合物基体及无机填料在纳米尺度上的复合,使复合材料具有优异的力学性能和耐热性、阻隔性、耐候性等。纳米材料可达到分子水平相容,且尺度小于光波长,透明性好;可得超导、光致变色、电致变色材料,这在防伪用纸和包装用纸的制造上有重要意义。

纳米纸在瓦楞纸箱中的作用,主要是利用纳米纸抗菌保鲜以及疏水等其他一些特殊性质,以增加瓦楞纸箱在包装中抗菌保鲜的功能和提高纸箱的印刷适性。

纳米纸张最大的特点是在纸成型之时就已经具备了相应的纳米功能,它是在瓦楞纸箱包装技术中效果最好、成本最低的一种技术,其应用前景非常广阔。例如,利用超疏水纳米结构,涂层技术,提高了纸张疏水性和表面强度。超疏水纳米结构涂层技术及其在纸产品的应用属国内首创。这种纳米纸除纸张原有的书写、复印等功能外,还具有普通纸所不具备的超级疏水和防潮性和提高印刷表面强度、降低伸缩率的特殊性能,倒上水会像在荷叶上一样自由滚动。且其增加的成本仅为普通纸成本的10%左右。在包装材料领域,纸张制品、纸箱、薄膜等也都获得奇异的超疏水、超疏油效果。

一些聚酰胺水溶性高分子材料,如日本住友SumJ rca636、美国的Nopchell616等产品,可广泛应用于各种涂布纸的涂料配方中,能有效地改善成纸的湿粘附强度、湿耐磨强度及油墨接受性;并可改善防起泡性能及提供优良的光泽和遮盖性能;印刷表面强度明显提高,特别适用于含缎白和轻质碳酸钙的高pH值涂布体系,使用效果是氨基树脂抗水剂的两倍。

粘合剂和密封胶是包装领域中的重要产品,使用范围很广,在瓦楞纸箱制造中也经常用到。将纳米材料(如钠米二氧化钛)作为添加剂添加到粘合剂和密封胶中,就可大大提高粘合剂的性能。其作用机理是,在纳米二氧化钛的表面包覆一层有机材料,使之具有亲水性,将其添加到密封胶中很快形成一种硅石结构,即纳米二氧化钛形成络结构、提高粘接效果。另外由于颗粒尺寸小,更增加了胶的密封性。在粘合剂的树脂中加入了nm的橡胶微粒而制成的纳米粘合剂,不仅大大提高了封合强度、剪切强度和耐热老化等物理化学指标,而且极大地拓展了它的应用领域,号称21世纪的万用粘合剂,是粘合技术的一大硕果。

此外,在瓦楞纸箱制造中,还可利用纳米材料的其他特性来改善瓦楞纸的性能。例如,应用纳米疏水的特点,将纳米拒水剂涂覆在瓦楞纸箱内层,使纸箱表面与水不粘连,具有环保、防湿、防潮等功能,这样,就可以在箱内放人冰块后用于包装啤酒等。

力学性能优良

对于水果及一些食品来说,产品保鲜非常重要。但保鲜包装技术和工艺复杂,包装操作和贮运成本较高,而保鲜效果却不理想。如今采用纳米高新技术后推出的具有抗菌功能的纳米纸,就很好地解决了这个问题。许多有机抗菌剂都存在着耐热性差、易挥发、易分解产生有害物质、安全性能差等缺点。

为此,人们积极开发研究无机抗菌剂,而利用超微细技术能够生产亚微米及纳米级的无机抗菌剂,可以很好地解决有机抗菌剂的缺点。纳米级无机抗菌剂系列包括元素、氧化物和多种化合物。将纳米无机抗菌剂混入造纸浆料及表面施胶液中,就可将纸张抗菌产业化,如物理抗菌复合纤维无纺布、医用食品包装纸、高级生活用纸等。无机抗菌剂主要包括银、铜、锌、硫、砷及其离子元素等。光催化抗剂有纳米级氧化钛、氧化锌、氧化硅等,它们能将细菌和残骸一起杀灭和消除,从而超过传统抗菌剂仅能杀灭细菌本身的性能。同时,还能将细菌分泌的毒素也分解掉,而传统的抗菌剂就无法消除细菌残骸和毒素。MOD系列纳米高性能无机抗菌剂解决了无机抗菌剂在应用中变色的世界性难题,用0.5% 2%添加量的包装产品,其抗菌率可达99.9%,目前开始应用于牛奶、饮料抗菌包装,以及功能性涂料及专用纸张、塑料包装制品等。抗菌保鲜瓦楞纸板是在纸板里衬纸的表面敷有一层纳米抗菌防腐剂,这种防腐对食品卫生没有影口向。

保鲜瓦楞纸箱是一种特殊的包装,也是一种技术创新产品。它是借助于现代科学和技术与包装工程交叉结合的产物,体现了现代包装技术的发展方向。保鲜瓦楞纸箱的关键是对传统瓦楞纸板进行纳米改性和对传统瓦楞纸箱结构进行保鲜设计和创新。保持水果、蔬菜新鲜的方法是减少失水、抑制生物呼吸和细菌生长,同时除去促使它们老化、熟化的乙烯气体,保鲜瓦楞纸板正是从这些方面人手进行加工。

在瓦楞纸箱内面纸制造过程中加人纳米级多孔型乙烯气体吸收粉剂,可防止催熟;也可在原纸上涂布能发出xm波长红外线的特种陶瓷粉末。这种粉末在常温下就能发射红外线,不仅能使果品中有关分子活化,提高抵抗微生物侵蚀的能力。而目,还可使酶活化,提高果品甜度,用于桃、葡萄、杨梅等保鲜包装效果好。

将镀侣保鲜膜层合在瓦楞纸板的内表面制成的复合膜具有吸收乙烯气体功能,镀铝膜既可防止水分蒸发,又有反射辐射线,防止箱内温度上升,起到保鲜作用。二氧化硅混合衬纸瓦楞纸板与纸箱。保鲜性能良好,纸板的加工制作与普通的瓦楞纸板完全一样,无需在衬纸与瓦楞之间夹加任何材料。它的保鲜作用是由于纸板湖南杉杉、宁波容百、贝特瑞等1批龙头企业建设或计划建设中正极材料产能也达数10万吨的里衬中含有能够吸收乙烯气体的纳米粉剂。纳米粉剂是用白硅石为原料制成的以二氧化硅为主要成分的多孔型粉剂,由于白硅石对于吸附乙烯气体的性能比活性碳、稀土锆以及沸石都要好,所以用纳米白硅石粉剂的纸张作为瓦楞纸板的里衬纸更具很好的保鲜效果。

还有,利用一些纳米微粒对紫外线有强吸收能力的特点,在塑料等包装材料表面涂上一层含有纳米微粒的透明涂层以吸收紫外线,就可防止塑料包装制品在紫外线照射下很容易老化变脆的缺点,增加塑料包装的用途(如外包装、大型设备的裹包及瓦楞纸箱打包薄膜等)和寿命。目前主要有二氧化钛纳米粒子的树脂膜(吸收400。m波长以内的紫外线)和三氧化二铁纳米微粒的含醇树脂膜(吸收600nm波长以内的紫外线)。利用纳米技术制作的这种但直到15秒左右光吸收材料将成为须安装Office2000 传统包装材料的替代产品,为包装材料的改性和功能保护创造了技术条件。

金属纳米微粒具有消除静电的特殊功能,将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中,就可大大降低静电作用。利用纳米技术,将金属纳米微粒涂覆在包装与印刷材料的表面,就能消除在高速全自动包装机或印刷机上输送包装与印刷材料时所产生的静电,使得包装与印刷材料表面不再吸引灰尘,材料表面不会因灰尘增加摩擦而导致擦伤,从而大大提高包装与印刷速度,保证印刷质量。

此外,在多样化的工业用品包装中,特别是高精密仪表电器、电子元件、集成电路和电子引信等包装中,防止静电是非常重要的,目前推出的防静电瓦楞纸板,它是在瓦楞纸板表面涂布纳米级碳粉、层合铝箔、在箱纸板生产过程中加入金属纤维或碳素纤维等制造而成的,它能有效地防止静电对电子产品的影响。光洁度要求很高的不锈钢材料及各种合金材料的包装衬纸,不仅要求包装用纸具有防水、防油、防锈性能,而且要求具有强度高、耐磨擦、抗静电、抗老化的特点,而一般的纸张都很难同时具有这些特点。但如果将0.1%-0.3%左右的纳米二氧化钛、三氧化二铬、氧化锌、三氧化二铁、二氧化锡等粉体掺人到造纸浆料中而制作的有抗静电、耐磨功能的纳米纸,就可以具有优良的耐磨、抗水、耐腐蚀等作用,而且它同时还会产生良好的静电屏蔽性能,大大降低其静电效应,从而可大幅度地提高包装产品的安全系数。还有利用纳米纸抗菌防腐等功能,制作出防臭、防滑等瓦楞纸板,非常适用于包装有关商品。

利用纳米微粒构成的海绵体状的轻烧结体,用于气体同位素、混合稀有气体及有机化合物等的分离和浓缩,用于化学成分探测器及作为高效率的热交换隔板材料等。

随着纳米科技的不断成熟和完善,使其在瓦楞纸箱中的应用将更加广泛,并使其在数量和成本方面具有与成熟技术形成良好的竞争优势。总之,纳米技术和纳米材料在瓦楞纸箱中的应用,将开辟出一个包装技术崭新的领域,其优异特性及功能,为瓦楞纸箱工业的发展,提供了新的途径。

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