紙張規(guī)格國際標(biāo)準(zhǔn) 納米技術(shù)在造紙業(yè)的應(yīng)用

紙張的規(guī)格是指紙張制成后，經(jīng)過修整切邊，裁成一定的尺寸。過去是以多少"開"(例如8開或16開等)來表示紙張的大小，現(xiàn)在我國采用國際標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定以A0、A1、A2、B1、B2......等標(biāo)記來表示紙張的幅面規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定紙張的幅寬(以X表示)和長度(以Y表示)的比例關(guān)系為X：Y=1：n。

按照紙張幅面的基本面積，把幅面規(guī)格分為A系列、B系列和C系列，幅面規(guī)格為A0的幅面尺寸為841mm×1189mm，幅面面積為1平方米;B0的幅面尺寸為1000mm×1414mm，幅面面積為1.5平方米;C0的幅面尺寸為917mm×1279mm，幅面面積為1.25平方米;復(fù)印紙的幅面規(guī)格只采用A系列和B系列。若將A0紙張沿長度方式對(duì)開成兩等分，便成為A1規(guī)格，將A1紙張沿長度方向?qū)﹂_，便成為A2規(guī)格，如此對(duì)開至A8規(guī)格;B0紙張亦按此法對(duì)開至B8規(guī)格。A0～A8和B0～B8的幅面尺寸見下表所列。其中A3、A4、A5、A6和B4、B5、B6 7種幅面規(guī)格為復(fù)印紙常用的規(guī)格。

一、納米粉體在紙張制造中的作用

在印刷領(lǐng)域中，與油墨涂料一樣，納米粉體材料在紙張上的應(yīng)用也已呈現(xiàn)出良好的效果。我們知道，紙張是印刷和包裝中最常用的材料，其品質(zhì)的優(yōu)劣是印刷品質(zhì)量的最佳體現(xiàn)。由于傳統(tǒng)紙張所用的樹木、竹、麻等纖維物的纖維較粗，而涂料(如碳酸鈣等)、充填物(如高嶺土等)的顆粒較大，還有一些膠等配料的性能不好等原因，使傳統(tǒng)的紙張存在著一些缺陷，如普通紙具有怕水、怕潮等缺點(diǎn)，膠版印刷紙和靜電復(fù)印紙雖然有防水、防潮等功能，但書寫不方便，還有一些特殊的性能無法實(shí)現(xiàn)等，從而影響了印刷品的品質(zhì)。近年隨著納米材料學(xué)的迅速發(fā)展，納米技術(shù)在造紙工業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域愈來愈廣，新成果不斷涌現(xiàn)。和制漿造紙中有關(guān)的是納米化學(xué)和納米材料學(xué)，它可能會(huì)對(duì)造紙工業(yè)的發(fā)展造成新的飛躍，使印刷品的品質(zhì)將再次提高。

根據(jù)目前的技術(shù)水準(zhǔn)和紙張的實(shí)際應(yīng)用，木纖維只能加工到微米(100-1000nm)的水準(zhǔn)，由于木材的細(xì)胞直徑相對(duì)較粗，通過木材納米技術(shù)可以改變木材的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和控制細(xì)胞的生長，就可能改變木材的特性。對(duì)于絕大多數(shù)木材來說，當(dāng)纖維加工到微米級(jí)后，木材細(xì)胞的胞管已經(jīng)全部破開，胞管內(nèi)的粘性液體可以容易地流出。機(jī)械制漿后就可以不必再用化學(xué)方法提取胞管內(nèi)的有害液體和分離纖維，而若將木材加工到納米級(jí)，木材原來的細(xì)胞結(jié)構(gòu)將被破壞，纖維組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，纖維素、半纖維素和木素可在加工過程中用機(jī)械方法分離，這樣就可以大大提高制漿率和降低制漿造紙工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。

此外，在科技高速發(fā)展的今天，人們對(duì)紙張性能、品質(zhì)等將有更高的要求，除了常規(guī)的印刷、書寫紙張外，對(duì)于具有特殊功能紙張的需求也不斷增多。而納米材料作為特種紙張制造的一種特殊助劑，正愈來愈引起人們的重視。目前，在造紙行業(yè)中，納米材料主要用于抗水、抗菌、抗靜電、抗老化以及加香、阻燃、變色等功能性用紙的開發(fā)，而且已有一些產(chǎn)品面市。將納米復(fù)合材料應(yīng)用于包裝印刷領(lǐng)域，將徹底改變包裝印刷領(lǐng)域的面貌，為包裝印刷開辟一條新的道路。

雖然納米材料及納米復(fù)合材料在造紙領(lǐng)域有著良好的性能和廣泛的用途，但是目前納米材料的研發(fā)還不太成熟和完善，它還有一些問題需要進(jìn)一步的研究和解決，如破碎、團(tuán)聚、分散技術(shù)等還不夠理想，有待于進(jìn)一步提高，對(duì)于納米制品的性能檢測(cè)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步完善。但可以預(yù)言，隨著納米粒子生產(chǎn)成本的降低，功能性納米粒子品種的增多，納米技術(shù)將在印刷領(lǐng)域和造紙工業(yè)中發(fā)揮更大的作用，給印刷和相關(guān)行業(yè)帶來無限的生機(jī)和活力。

二、目前已生產(chǎn)應(yīng)用的納米紙

1.納米石科紙

大家知道草漿、木漿、竹漿、麻纖維等是最基本和常見的造紙?jiān)�料，但是隨著納米高新技術(shù)在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用，如今已開發(fā)出利用石頭造紙的新技術(shù)，這種用石頭造成的紙就叫做納米石科紙，它首先由臺(tái)灣龍盟科技企業(yè)梁石輝先生于2001年初研發(fā)成功并于年底開始生產(chǎn)的，如今這種納米紙已有多家開始生產(chǎn)。

石科紙是將納米級(jí)碳酸鈣涂布到基材上制成的。鑒于納米的特性，任何物質(zhì)在達(dá)到納米級(jí)時(shí)都是可涂布的。由于石頭富含碳酸成分，所以在實(shí)際運(yùn)用中成為首選材料。石科紙的造紙工藝與傳統(tǒng)造紙工藝有嚴(yán)格的區(qū)別，它要求更接近于塑料制作工藝，生產(chǎn)設(shè)備也更類似于制造塑料的設(shè)備，而且其工藝流程也不像傳統(tǒng)造紙那么復(fù)雜。兩者間一個(gè)重要區(qū)別是，石科紙的制作不是用漿去抄紙，因此客觀存在的整個(gè)工藝過程不用一滴水。相對(duì)于傳統(tǒng)紙巨大的耗水量，這可以算是一個(gè)革命性的進(jìn)步。另外，石科紙?jiān)旒埞に噷?duì)環(huán)境的要求比傳統(tǒng)工藝更嚴(yán)格，要求十分精細(xì)、干凈，只要有一點(diǎn)雜質(zhì)，就會(huì)影響到紙的表面光潔度和平滑度等。雖然目前這種石科紙大力生產(chǎn)推出的還只有彩色噴墨打印相紙一種，但新聞紙、銅版紙等印刷用紙的紙樣也已經(jīng)生產(chǎn)出來，因此可以相信，隨著研究的深入，其它印刷用石科紙的大規(guī)模生產(chǎn)也是為期不遠(yuǎn)了。

這種新的彩色噴墨打印相紙(石科紙)與傳統(tǒng)同類產(chǎn)品相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)由于客觀存在用木纖維制造，而是由納米級(jí)石粉漿涂布到基材上，其顆粒形狀使紙表面由無數(shù)個(gè)孔洞組成，因此吸墨牢，噴墨打印不易被浸濁，也能夠防水。(2)傳統(tǒng)木漿紙有纖維，容易暈?zāi)�，而石科紙無纖維，不存在暈?zāi)�現(xiàn)象，所以噴墨打印后清晰度高。噴墨打印相紙要求極高的分辨率，石科紙全部達(dá)到2880dpi精度，打印效果特別好。石科紙表面不覆膜，表面的無機(jī)物就不會(huì)與墨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而避免了偏色、脫色現(xiàn)象的發(fā)生。(3)與傳統(tǒng)彩色噴墨打印紙用墨量相比，石科紙更省墨。石科紙720dpi精度與傳統(tǒng)1440dpi精度清晰度相同，在同等清晰度要求下，石科紙能省墨一半。(4)石科紙所用原料是無機(jī)物，與墨不發(fā)生反應(yīng)，與空氣中的酸堿成分也不發(fā)生反應(yīng)，不會(huì)變色泛黃，更適合于貴重檔的保存。傳統(tǒng)相紙有保存期限的要求，開封兩個(gè)月后就不能使用了，而石科紙輕易地解決了這個(gè)問題，放置多久都不會(huì)存在過期不能用的問題。(5)易回收。石科紙爆曬三個(gè)月后會(huì)風(fēng)化成石粉，有利于環(huán)保。(6)低成本。石科紙由于是使用廉價(jià)的石頭為原料，因此成本較低。與傳統(tǒng)彩色噴墨打印相紙相比，其成本只達(dá)到其25%，售價(jià)也只有其1/3左右，這就充分提高了其產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。但目前的石科紙的產(chǎn)品規(guī)格還不齊全，還主要局限在A1、A2、A3、A4這些常規(guī)小幅面范圍內(nèi)，大幅面的產(chǎn)品還是空白，但隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)大幅面的產(chǎn)品應(yīng)是沒甚么難度的問題。

2.抗菌納米紙

許多有機(jī)抗菌劑都存在著耐熱性差、易揮發(fā)、易分解產(chǎn)生有害物質(zhì)、安全性能差等缺點(diǎn)。為此，人們積極開發(fā)研究無機(jī)抗菌劑，而利用超微細(xì)技術(shù)能夠生產(chǎn)亞微米及納米級(jí)的無機(jī)抗菌劑，可以很好地解決有機(jī)抗菌劑的缺點(diǎn)。納米級(jí)無機(jī)抗菌劑系列包括素、氧化物和多種化合物。將納米無機(jī)抗菌劑混入造紙漿料及表面施膠液中，就可將紙張抗菌產(chǎn)業(yè)化，如物理抗菌復(fù)合纖維無紡布、醫(yī)用食品包裝紙、高級(jí)生活用紙等。無機(jī)抗菌劑主要包括銀、銅、鋅、硫、砷及其離子素等。光催化抗菌劑有納米級(jí)氧化鈦、氧化鋅、氧化硅等，它們能將細(xì)菌和殘骸一起殺滅和消除，從而超過傳統(tǒng)抗菌劑僅能殺滅細(xì)菌本身的性能。同時(shí)，還能將細(xì)菌分泌的毒素也分解掉，而傳統(tǒng)的抗菌劑就無法消除細(xì)菌殘骸和毒素。MOD系列納米高性能無機(jī)抗菌劑解決了無機(jī)抗菌劑在應(yīng)用中變色的世界性難題，用0.5-2%添加量的包裝產(chǎn)品，其抗菌率可達(dá)99.9%，目前應(yīng)用于牛奶、飲料抗菌包裝、塑料制品，功能性涂料及專用紙張等。

3.耐磨、抗靜電納米紙

在多樣化的工業(yè)用品包裝中，特別是高精密儀表電器、光潔度要求很高的不銹鋼材料及各種合金材料的包裝襯紙，不僅要求包裝用紙具有防水、防油、防銹性能，而且要求具有強(qiáng)度高、耐磨擦、抗靜電、抗老化的特點(diǎn)，而一般的紙張都很難同時(shí)具有這些特點(diǎn)。但如果將0.1-0.3%左右的納米二氧化鈦、三氧化二鉻、氧化鋅、三氧化二鐵、二氧化錫等粉體滲入到造紙漿料中而制作的這種特種紙，就可以具有優(yōu)良的耐磨、抗水、耐腐蝕等作用，而且它同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生良好的靜電屏蔽性能，大大降低其靜電效應(yīng)，從而可大幅度地提高包裝產(chǎn)品的安全系數(shù)。

4.染色納米紙

用于紙張著色的色料可分為染料和顏料兩大類。染色用顏料多屬天然無機(jī)顏料，也有部分是有機(jī)合成的。顏料不溶于水，與纖維無親和力，染色性能不如染料，但是顏料耐旋光性強(qiáng)，對(duì)酸、堿等化學(xué)藥劑的抗拒性能也較強(qiáng)。染料雖然容易上色，但是易水解，在濕部流失大，污染性強(qiáng)，成紙的色牢度差，且不耐酸、堿等化學(xué)藥劑。如果采用納米級(jí)顏料，就可以解決有色紙的色牢度問題。最近研究發(fā)現(xiàn)，將納米二氧化鈦、鉻黃、氧化鐵紅等粉體添加到化學(xué)纖維中，可以遮蓋紫外線的過度照射。利用電子計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)，二氧化鈦微粒粒徑在50至120納米時(shí)，吸收紫外線效果最好，把這種粒徑范圍的屏蔽粉體微粒加入纖維中，可以制作成耐光的亞光高白紙，以及色彩鮮艷的有色紙，并且可以達(dá)到抗紫外線的效果。

5.無機(jī)纖維納米紙

造紙工業(yè)主要是以植物纖維為原料，現(xiàn)在也有用無機(jī)化合物來生產(chǎn)特種紙張的。由于這些無機(jī)物加工制成的無機(jī)纖維具有良好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、抗化學(xué)性、阻燃性和電絕緣性，這些性質(zhì)都是植物纖維所望塵莫及的。而具有代表性的無機(jī)纖維──玻璃纖維，因經(jīng)不起打漿，玻璃纖維之間又缺乏粘結(jié)和，抄成的紙頁很脆弱，但是如果把玻璃絲直徑控制在100納米以下，那么就可以解決玻璃絲的伸縮小、柔軟性差而造成的成紙難的現(xiàn)象，有利于纖維的互相交織成形。

6.彩色加香納米紙

隨著科技的發(fā)展，人們生活水準(zhǔn)的不斷提高，對(duì)紙的品質(zhì)要求也愈來愈高，如今已開發(fā)并生產(chǎn)出各種香型、各種顏色的膠版印刷紙、書寫紙等系列用紙。這種加香紙不僅色澤柔和細(xì)膩，而且含有淡淡的清香。而將納米技術(shù)應(yīng)用于加香紙的研制，將使加香紙的品質(zhì)、印刷適性等大為提高，印刷的高檔印刷品的圖像將更加細(xì)膩、逼真。將彩色加香紙應(yīng)用于印制書刊、中小學(xué)課本、練習(xí)本、筆記本及各種兒童讀物等，人們?cè)陂喿x時(shí)不會(huì)因?yàn)榧埖陌锥雀叨�感到刺眼，從而可減輕長時(shí)間閱讀的疲勞，對(duì)保護(hù)視力、預(yù)防近視有一定作用。因此，這種加香紙一經(jīng)推出，就受到廣大用戶的好評(píng)。

7.納米阻燃紙

就是能阻止著火燃燒的紙，對(duì)它來說，無論多大的火力，都不會(huì)引起燃燒，是任何火種的克星，它只能燒焦、碳化，但不著火。這種紙使用后，可作廢紙?zhí)幚恚�在自然降解中無任何有害物釋放，阻燃紙一般可用于煙花、禮花、彩炮、圣誕玩具、旅游炊具等。是當(dāng)今節(jié)日用品(各種喜慶場(chǎng)面、營造室內(nèi)歡快氣氛等)中理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。甚至有人提出用這種紙做成消防隊(duì)員等經(jīng)常要與火打交道人的衣服，防止衣服燃燒，起到阻燃作用。此外，將阻燃紙應(yīng)用于干式變壓器上，具安全、無毒、阻燃及抗輻射等優(yōu)點(diǎn)。

8.磁性納米紙

磁性紙可以像錄音磁帶那樣在錄音機(jī)上錄音，也能放送出聲音。磁性紙的制造方法，是在該紙的內(nèi)部含有磁性物質(zhì)粉末，或者是在該紙的表面附著有磁性物質(zhì)粉末，這種紙經(jīng)沖磁處理后而具有磁性;利用這種紙本身所具有的磁性，可以將它直接附著在鐵質(zhì)物體上。而將納米技術(shù)應(yīng)用于磁性紙上，使紙張品質(zhì)更加優(yōu)良，磁性效果更好、更持久。如今這種磁性紙?jiān)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療保健、國防、科研、文教衛(wèi)生以及人民生活等領(lǐng)域?qū)⒂懈鼜V泛、更新穎的用途。

除此之外，納米技術(shù)及材料在紙張產(chǎn)品的開發(fā)中也發(fā)揮著特殊的功效，例如變色紙、儲(chǔ)能紙等高性能特種紙產(chǎn)品的開發(fā)和研究。此外，由于納米材料的化學(xué)活性優(yōu)異，作為催化劑在造紙化學(xué)品、廢水處理方面也有廣闊的應(yīng)用前景。納米技術(shù)除了在紙張上的應(yīng)用外，目前在包裝印刷行業(yè)中還有不少用途，如包裝印刷中的納米粘合劑和密封膠、納米磁性材料、納米基板包裝材料、納米催化劑與凈水劑、納米發(fā)光材料與防偽印刷等�？偫ǘ�言，納米作為近年來研究發(fā)展迅速的高新技術(shù)，它在印刷領(lǐng)域的應(yīng)用也將和其它領(lǐng)域一樣，將在深度和廣度上不斷發(fā)展。