納米技術(shù)在油墨涂料上的應(yīng)用

一、納米的概念及應(yīng)用范疇

「納米」一詞備受關(guān)注，但有一個(gè)重點(diǎn)是，我們不應(yīng)拘泥于納米的尺寸，只強(qiáng)調(diào)納米科技在100nm以下，而要著重的是，尺寸的細(xì)致對(duì)我們能帶來什么益處，如納米對(duì)顏料特性的提升即是可預(yù)期的益處。

納米產(chǎn)品相當(dāng)多，并且遍及各產(chǎn)業(yè)，以2001年來看，納米產(chǎn)業(yè)約有265億美金，其應(yīng)用在產(chǎn)品方面大多為粉體結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用上會(huì)因聚集而受限制，因此要如何突破此應(yīng)用技術(shù)，將粉體分散到我們所需的細(xì)度，將是現(xiàn)階段的重點(diǎn)。再?gòu)募{米特化品的范圍來看，油墨涂料在整體產(chǎn)值上所占的比例相當(dāng)大，且各產(chǎn)品間也互有關(guān)聯(lián)性，因此，納米油墨涂料將是納米特化品中一非常重要的領(lǐng)域。而納米特化品的Unit Process主要是在處理粉體，其過程如研磨、制造、加工到成品，皆能顯示出產(chǎn)品之特性，而其實(shí)例有噴墨墨水、涂料塑料及醫(yī)藥產(chǎn)品等。

二、納米化分散技術(shù)

在納米的分散技術(shù)上主要有兩個(gè)問題，*是將大顆粒破碎解聚，提升原本特性；第二是將小的納米粉體再做分散，以達(dá)大宗量產(chǎn)、便宜及應(yīng)用少量添加有效。在顏料的納米化分散上，粉體的分散是困難點(diǎn)的，也有其必須突破之技術(shù)瓶頸。如傳統(tǒng)球磨的珠磨能到200nm已是相當(dāng)不容易，若要達(dá)到更小的粒子就必須仰賴研磨分散技術(shù)。研磨球的粒子要細(xì)，能量傳遞要足夠，才能提升碰撞頻率，得到較小的顆粒；顆粒愈小，聚集效果就愈強(qiáng)，因此我們必須利用界面觀點(diǎn)將其顆粒安定，應(yīng)用配方效果需搭配分散安定劑，配成產(chǎn)品如墨水、涂料....等。

傳統(tǒng)珠磨機(jī)是以珠子在高速碰撞，但分離網(wǎng)會(huì)將珠子擋在里面，而分離網(wǎng)的技術(shù)仍無法克服，因目前zui小的珠子約為0.05mm，磨球不夠細(xì)小，無法將粒子分的很細(xì)，故限制了技術(shù)的發(fā)展，且因其設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)不易，并無法滿足更微細(xì)之需求，所以必須開發(fā)新設(shè)備。并且分散設(shè)備必須注意：

1. 研磨槽內(nèi)部設(shè)計(jì)。

2. 研磨槽帶動(dòng)軸之材質(zhì)。

3. 研磨介質(zhì)種類。

4. 分散液與研磨介質(zhì)分離機(jī)制和孔洞大小。

5. 操作方式。

納米微珠磨分散系統(tǒng)采耐磨、高熱傳效果的材質(zhì)制造槽體、低成本研磨介質(zhì)與高能量密度之?dāng)嚢栎S、葉片及槽體。其原理為采單一攪拌槽放入很細(xì)的研磨球，用機(jī)械力量>15~30m/s的高葉片速度傳送進(jìn)入攪拌。而微珠磨所創(chuàng)造的分散效果主要有兩點(diǎn)：

（一） 碰撞點(diǎn)的增加：碰撞點(diǎn)和直徑關(guān)系密切，直徑小的研磨介質(zhì)，其碰撞點(diǎn)也會(huì)增加，以0.05mm的研磨介質(zhì)為例，其碰撞點(diǎn)遠(yuǎn)比0.5mm的研磨介質(zhì)多出1000倍。

（二） 有效剪切力面的增加：珠子愈小，數(shù)目愈多，剪切力也將隨之增加。

但必須注意一點(diǎn)，雖說研磨介質(zhì)小對(duì)微珠磨的效果好，但若研磨介質(zhì)與粉體的體積大小相差不遠(yuǎn)，也無法將粉體分散。一般而言，粉體的大小以研磨介質(zhì)的1/3 - 1/10zui為適當(dāng)，且同時(shí)需注意研磨介質(zhì)的硬度、ph值、顏色偏差、成本及是否污染等。另外值得注意的是納米粉體的界面安定技術(shù)，當(dāng)粒子變小的同時(shí)，粒子間的距離也縮小，安定性也就隨之減小，因此，在分散劑的用量上也必須要增加。

在分散劑的選用標(biāo)準(zhǔn)上，應(yīng)從應(yīng)用的觀點(diǎn)出發(fā)。如以噴墨墨水的應(yīng)用為例，在研磨分散的需求上，應(yīng)考慮HLB值與顏料需求的HLB值相近；且需有良好的濕潤(rùn)與分散特性及研磨低起泡性等。在墨水功能的需求上，應(yīng)考慮儲(chǔ)存與添加劑安定性、墨水于墨匣中輸送之安定性且具防阻塞的特性、墨水噴于紙上需有良好的抗水性與耐擦性及具抗溶劑及抗熱性等等。

三、顏料涂料油墨納米化應(yīng)用

在顏料納米化的實(shí)際驗(yàn)證上，納米化之顏料外觀顏色遠(yuǎn)比次微米的顏料更為深黑，其主要原因?yàn)轭伭系牧Ｗ哟?，光線透過會(huì)打碎，因而光線散射出光來，少部分的光則穿透過去。而納米顏料粒徑小，光散射弱，光譜吸收面積變小，光的反射率小于1%，因此在顏色的外觀上就明顯較次微米顏料深。

納米化顏料的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，生活上的實(shí)例如噴墨墨水、涂料、油墨、光電顯示器等，在產(chǎn)品的制造過程中，加入3%-5%等少許比例的納米顏料，即能改善油墨遮蔽率、飽和度、耐旋光性、耐水性等問題。