纳米技术引领包装行业的未来
发布人:管理员 发布时间:1970-01-01

  纳米技术已经越来越成为当今科学的热门话题,它的应用范围不仅限于化妆品成份,还直接涉及到产品包装领域。许多全球重要运营商都已经开始研究纳米技术,究竟纳米技术是什么呢?据估计,目前每年全球市场对纳米技术产品的需求已经达到几千亿美元。到2015年,纳米技术商品和服务据测甚至有可能高达1万亿美元。

  “纳米技术”一词一般是指控制原子,分子和超分子结构,使之能创造出与原分子属性相同,但结构更复杂的技术。1纳米(nm)等于一百万分之一毫米或十亿分之一米[1]。当人们谈到小于100纳米的结构时(如原子结构或原子聚合结构),或当谈到使用某种大型结构不能达到化学或物理效果的时候,人们常常会涉及到纳米技术。工程师可以利用纳米技术制备精细的纳米级结构,并且利用这些结构产生某种效应。当我们以纳米级别观察一些材料时会看到一些平常难以被观察到的行为。纳米粒子通常具有较大的比表面积,其内部的每颗原子间具有很强的排它性。这些纳米粒子可以在金属外部形成一层防刮性硬层,使金属外观看上去“透明”,并且能够抵抗低温,还会在高温下变得像塑料一样柔软。经纳米技术处理的材料表面可以具备防水或防灰尘的功能,当和大量的其他材料聚合在一起甚至可能成为“爆炸性”材料。因此,可以说纳米科技可以无限小地渗透到世界上任何物质中。

  全世界大约有35个国家已经加入了“纳米”创新竞赛中[2]。每年用于纳米科学和纳米技术的公共或私人研究项目预算能达到90亿美元。

  伊诺国际公司马丁.科本尼克强调指出,纸张是一种易弯曲、用途广泛、由多种材料复合而成的物质。对于纳米技术进步,纸张无疑是一个理想的选择,但奇怪的是,造纸行业(纸,纸板和专门用途纸)很少涉及纳米方程。

  然而,使用纳米技术的纸张却有相当多的好处:

  涂层更薄、更流畅、更坚韧、且无毒;

  纸张表面更加平滑,这样印刷效果更好,还可以选择采用纳米油墨印刷;

  纸张表面的白度和亮度更高;

  如果纸张含有丰富的矿物质,可以增强矿物质的属性,并降低纤维的使用量;

  纸张和纸板的等级更高,质量更轻;

  “智能”文件(RFID)技术;

  降低纸张产品对原料的需求,同时,纸张可生物降解、更容易回收;

  纳米过滤技术帮助清洁生产废水。

  不过,一部分造纸工业化学家和的工程师们已经研究前沿纳米技术。现在已经能在纳米尺度上观察到孔隙结构的变化,这将可能为光学和印刷业带来重大变化。此外,纳米技术也已经在像铝这样的轻金属表面处理领域显示了它的优越性。例如,用“溶胶-凝胶”纳米技术为轻金属表面电镀铬层可以消除这种物质中含有的有毒物质。事实上,含有的纳米粒子的金属和金属氧化物在干燥的过程中已经开始形成凝胶状(液态形式是漆状)。该材料被加热至160℃左右,会蒸发一层漆溶剂,而后将纳米粒子绑定在一个稳定的聚合物网络上。

  克莱尔·卡尼尔在她的文章《纳米科技的炼金术》中指出,这个由丹尼斯和盖尔纳莱克在2005年成立的QuertechIngenierie公司,运用纳米技术使得“铝比刚硬”,因此获得了国际社会认可的专利。另一个体现纳米技术的影响的例子来自玻璃工业,加拿大安全玻璃生产商Prelco提出了一种保护性疏水涂料。我们知道,水能够附着在玻璃表面是因为所谓的分子“表面张力”。而使用这项专利的保护层被称为“纳米融合”,水分子不再直接与玻璃接触。镀膜的物理性能能将水滴珠从玻璃表面剥离出来。这项技术的主要优点在于:防水和防油,良好的抗划伤性能,可防止灰尘和污渍,防止手纹印,抗菌,有效增加玻璃表面的光泽度(提高20%),和使玻璃表面更加平滑(平滑度提高30%)。

  在塑料领域,最新的一个例子是纳米压印亲水性薄膜的发明。研究人员设计了一个纳米结构模具用以在一片普通疏水塑料薄膜上压印,利用纳米结构增加其亲水性。只要轻轻一弹,就能将水滴从薄膜表面上赶走。成型技术也可以改造材料的表面性能,不论这种材料是亲水或是疏水的。

  一些包装厂商也在积极筹备,于2011年推出纳米技术产品。而这些“纳米包装”仅仅是参与到生产工艺中呢(包括原材料,组件等的生产),还是彻头彻尾将包装产品转变为纳米包装?纳米技术实际上涉及的领域非常宽泛,我们现在处于试验阶段,实际上是在“捕捉风险”。而这个话题背后有一个问题---包装制造商想为他们最为重视的两个群体(客户和消费者)带来些什么?然而,当我们看到纳米技术迈向大规模生产的过程,可能从长期利益上能降低生产成本,但也会导致生产商利益之争,要知道这并不是研究纳米技术的主要目的。

  最终的问题是:“纳米技术是新的领先技术还是大规模生产的未来?”

  Alcan包装美容公司的索恩说他们公司一直关注并追随纳米技术的进展,因为将纳米技术融入聚合物,油漆,甚至胶水的生产中可以有效改善诸如硬度,强度等基本的材料属性…...事实上,项目研究的后续效果非常良好,我们参与了欧洲计划的“纳米杂化”项目,一同加入的还有很多,例如菲亚特,法国CEA,倍耐力和许多其他的公司。项目研究的目的是获取更多的防刮聚烯烃或阻隔性能改良的聚烯烃。至今还有一些其他项目在延续这个研究。经过多年研究,虽然最初我们所希望的得到一切仍然还在前方,但是现在纳米技术的应用已经成为可能,我们正在将我们的资产转移到具体的应用领域。

  Pfeiffer公司雅尼.布鲁内特说:“提到较热门的话题---纳米成分的表述,目前出现了两种相反的情形。第一种,一些生产商在生产过程中使用纳米技术和纳米成分,另外还有一些生产商正耐心等待到2013年纳米成分的界定进入欧洲条例规定[3],然后再引入纳米技术。”

  赛德尔首席执行官安德烈说:“很显然,这项新技术是今后几年赛德尔的主要挑战之一。我们正同这方面的专科大学保持密切合作。当然我们的项目不仅涉及铝材,还有很多其他材料。另外,纳米技术的应用领域也不仅局限于材料表面处理,同样还涉及其他,举例来说,环境问题。”

 

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