納米技術(shù)在包裝領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景,其應(yīng)用已經(jīng)被人們所重視,在包裝材料、包裝技術(shù)中,納米技術(shù)的價值將不可估量。就納米技術(shù)的神奇功能與特性,可從如下幾個方面加以分析。
1.消除靜電提高包裝與印刷速度和效果
金屬納米微粒具有消除靜電的特殊功能。我們可以利用納米技術(shù)的這一特性,將納米微粒涂覆在包裝與印刷材料表面,以消除在高速全自動包裝機或印刷機上輸送包裝與印刷材料時所產(chǎn)生的靜電,從而大大提高包裝與印刷速度。另外,由于靜電的消除,使得包裝與印刷材料表面不再吸引灰塵,而使得材料表面不再沾灰塵增加摩擦導(dǎo)致擦傷,同時也使印刷表面無靜電吸塵而提高印刷效果。因此,納米技術(shù)可通過其靜電消除特性而大大提高包裝與印刷效果。
2.消毒殺菌提高包裝品質(zhì)和增加貨架壽命
在包裝材料(如塑料及復(fù)合材料)中加入納米微粒,使其產(chǎn)生了除異味、殺菌消毒的作用。現(xiàn)在我們一些企業(yè)就是利用這一技術(shù)特性,將納米微粒加入到冰箱材料(塑料)中,生產(chǎn)出了可抗菌的冰箱,使存放于冰箱內(nèi)的食物大大延長了保存期,使用戶不用過于擔(dān)心食品腐敗。同樣也可將納米微粒加入紙、塑及復(fù)合材料中用于包裝食品,可提高包裝食品的貨架壽命。
3.取代傳統(tǒng)化學(xué)顏料生產(chǎn)高級印刷油墨
早在1994年美國的馬薩諸塞州XM X公司就已申請并獲得了一項用于生產(chǎn)印刷油墨的、顆粒均勻的納米微粒的專利。該公司正準備設(shè)計制造一套商業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng),不再依靠化學(xué)顏料,而是選擇適宜的納米微粒來得到各種顏粒,以生產(chǎn)高級印刷油墨。納米技術(shù)為生產(chǎn)高檔印刷油墨創(chuàng)造了條件。
4.使易脆而無毒的包裝容器賦予了韌性陶瓷容器與玻璃容器是兩大傳統(tǒng)的包裝容器,由于它們具有無毒、密封和表面光潔等優(yōu)點,已在包裝產(chǎn)業(yè)中占有重要的地位,只因它們有易脆不便搬運的缺點,而今已被部分金屬包裝所取代。近些年來,西歐、美國、日本等國家研制納米技術(shù),將納米微粒加入陶瓷或玻璃中,得到了富有韌性的陶瓷或玻璃材料。例如英國把納米氧化鋁與二氧化鋯進行混合,在實驗室已獲得高韌性的陶瓷材料。又如,日本將氧化鋁納米顆粒加入到普通玻璃中,明顯改變了玻璃的脆性。這些技術(shù)的突破,使為陶瓷和玻璃增韌而奮斗將近一個世紀的科學(xué)家們見到了希望,也為我們重振陶瓷包裝與玻璃包裝產(chǎn)業(yè)帶來了新的希望。
5.使防偽包裝進入一個嶄新階段
納米材料具有優(yōu)越的敏感性,在溫敏、氣敏、濕敏等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,它在防偽包裝上加以利用與開發(fā),將會使防偽包裝技術(shù)進入一個嶄新的階段?梢岳眉{米微粒的敏感性,分別制取溫(熱)敏材料、氣敏材料和濕敏材料,然后用作防偽包裝。一般金屬微粒是黑色,具有吸收紅外線等特點,而且表面積巨大,表面活性高,對周圍環(huán)境敏感(溫、熱、光、濕度等)。因此,當(dāng)把具有這些特性的納米微粒加入包裝材料中,或制成涂料或上光劑涂布于材料表面,用于產(chǎn)品包裝。人們在選擇商品時便可通過熱度、光線或濕度加以鑒別,從而達到防偽目的。這也就是說利用納米技術(shù)可實現(xiàn)色彩防偽、理化效應(yīng)防偽等目的。
6.使保鮮包裝效果更佳和工藝簡單化
目前,研究和開發(fā)的保鮮包裝效果不佳且工藝十分復(fù)雜,在包裝操作和貯運過程中相對成本較高。采用納米技術(shù)后,這些問題將迎刃而解。我們在研究果蔬新鮮食品的保鮮包裝時發(fā)現(xiàn),有一種加速果蔬變質(zhì)腐爛的氣體物質(zhì),這種氣體物質(zhì)就是乙烯。在保鮮包裝中,果蔬釋放出乙烯,當(dāng)乙烯達到一定濃度后,果蔬會加速腐爛,因此,在保鮮包裝中應(yīng)設(shè)法加入乙烯吸收劑,以減少包裝中的乙烯含量而提高保鮮效果和延長貨架壽命。但試驗表明,目前所尋找到的乙烯吸收劑效果不理想,從而使得保鮮包裝的研究遇到了難題。而正好納米級Ag粉具有對乙烯氧化的催化作用,也就是納米A g粉可作為乙烯氧化的催化劑。在保鮮包裝材料中加入納米A g粉,便可將果蔬食品釋放出的乙烯加速氧化,減少乙烯含量,從而達到良好的保鮮效果。用作氧化催化劑的納米微粒主要有Fe3O4、Fe2O3、Co3O4、NiO以及Pt、Rh、Ag、Pd等。利用納米技術(shù)制作的包裝容器具保潔殺菌保鮮功能。例如納米TiO2在可見光的照射下對碳氫化合物有催化作用,利用這一效應(yīng)可在玻璃、陶瓷等材料表面涂覆一層納米T iO 2,可產(chǎn)生很好的保潔殺菌作用,日本在這方面已做了成功的實驗。只要在玻璃、陶瓷材料表面涂上薄薄一層納米T iO 2,任何粘污在其表面的物質(zhì)包括油污、細菌等在光的照射下由T iO 2的催化作用,使這些碳氫化合物質(zhì)進一步氧化而變成氣體或者很容易被擦掉的物質(zhì),同時有明顯的殺菌作用。
7.納米技術(shù)可使塑料類包裝材料性能大大提高
納米微粒對紫外線有吸收能力。塑料包裝制品在紫外線照射下很容易老化變脆,如果在塑料包裝材料表面涂上一層含有納米微粒的透明涂層,這種涂層在300~400nm范圍有很強的紫外線吸收性能,這樣就可以防止塑料包裝的老化,而大大增加塑料包裝的用途(如外包裝、大型設(shè)備的裹包等)和壽命。
目前對紫外線吸收好的包裝材料有兩種。一種是30~40nm的TiO2納米粒子的樹脂膜;另一種是Fe 2 O 3納米微粒的含醇樹脂膜。前者對400nm波長以內(nèi)的紫外線光有極強的吸收能力,而后者對600nm波長以內(nèi)的紫外線光有良好的吸收能力。納米技術(shù)的這種光吸收材料將成為傳統(tǒng)包裝材料良好替代產(chǎn)品,為包裝材料的改性和功能保護創(chuàng)造了技術(shù)條件。
8.使包裝容器的加工性能大大提高
我國各類飲料及食品包裝用的金屬罐,國產(chǎn)材料一直存在著韌性差和延展性差,加工易于產(chǎn)生裂紋等技術(shù)問題,使得我們很多金屬包裝容器(罐、盒、桶、筒等)所用原材料需要進口。如果采用納米技術(shù)后,在制罐金屬材料中加入納米微粒,可使其韌性和延展性大大提高,使包裝容器的成形加工工藝大大減化,并提高其可靠性和成品率。