Наночастицы — это очень маленькие частицы, как правило, диаметром 1–100 нм. Для понимания масштаба можно представить толщину человеческого волоса, который содержит десятки тысяч нанометров. В упаковке и гофрокартоне их используют как функциональную добавку, потому что даже в малой дозировке наночастицы позволяют получить конкретный эффект, например, защиту от света, гигиену поверхности, скрытую маркировку.

1) Что такое наночастицы

Это частицы настолько малого размера, поэтому у них очень большая активная поверхность на малую массу. Когда частица становится очень маленькой, удельная поверхность резко растёт, почти всё вещество начинает быть рядом с поверхностью.

В покрытиях, красках и клеях большая поверхность дает больше контакта с системой, поэтому даже небольшие концентрации добавки могут заметно влиять на:

- сцепление и адгезию (частицы работают как мостики или якоря на границе слоев),
- реологию (вязкость, тиксотропия, устойчивость к стеканию),
- барьерные свойства (частицы могут усложнять путь молекулам воды/газов, если частицы правильно встроены, они создают эффект «лабиринта»),
- функциональность поверхности (например, антимикробность).

Причем свойства могут отличаться от крупного материала, у этого есть несколько причин. Тот же химический состав (например, TiO₂ или Ag) может вести себя по-разному, потому что меняются физика и химия на поверхности.

Главные причины:

1. Больше атомов на поверхности

Поверхностные атомы не достроены  по связям, поэтому они чаще активнее в реакциях и взаимодействии с окружающей средой. 

2. Иная работа со светом, особенно в тонких слоях

Наночастицы по-другому рассеивают и поглощают свет. Например, TiO₂ в микронном виде сильнее даёт белизну и укрывистость (способность краски/пигмента/покрытия перекрывать или скрывать цвет и неоднородность основы), а в нано-диапазоне часто сильнее проявляются УФ-свойства в тонких прозрачных покрытиях (в зависимости от размера и системы). Ag в нано-размере проявляет характерные оптические эффекты, в целом частицы могут вести себя иначе, чем крупное серебро, например, они меняют поглощение/рассеяние света и могут давать устойчивую оптическую «подпись», зависящую от размера частиц.

3. Другое влияние наночастиц на смесь (краска/лак/клей)

В нано-размере частицы могут:

- сильнее менять вязкость и стабильность,
- влиять на смачивание и растекание,
- влиять на прочность плёнки и её микроструктуру.

Важно, чтобы наночастицы не слипались и работали стабильно, поэтому чаще всего их применяют как дисперсию (в воде или другом носителе).

2) Какие материалы чаще встречаются 

Приведем несколько примеров наночастиц, которые чаще всего используют в упаковке:

- TiO₂ (диоксид титана) — белизна/укрывистость, а также задачи светозащиты в покрытиях.

- Fe₃O₄ (магнетит) — функциональные применения в составах/слоях (в зависимости от задачи и конструкции), например, магнитная метка + износостойкость покрытия.

- SiO₂ (диоксид кремния) — функциональный наполнитель для покрытий, он используется в том числе для настройки поверхностных свойств, например, сцепление/адгезия и прочность плёнки, шероховатость и трение (скольжение), устойчивость к истиранию, матирование / контроль блеска, стабильность и реология.

- Ag (серебро) и Cu (медь) — материалы, которые часто рассматривают для задач гигиены поверхности (антимикробные покрытия).

3) Как получают наночастицы

Есть разные подходы:

- химические— частицы буквально собираются из реагентов;
- физические —частицы получают из исходного материала физическим способом.

Для производства упаковки обычно важнее не каким способом сделали, а чтобы добавка была:

- стабильной (без осадка и комков),
- совместимой с лаком/краской/клеем, которые используются на производстве
- повторяемой от партии к партии.

4) Наночастицы при производстве гофроупаковки

Чаще всего на производстве наночастицы начинают вводить  на тех узлах, где их проще внедрить и быстрее проверить:

- Водные лаки и покрытия
Это наружный слой лайнера/картона, зачастую самый удобный вход.

- Печатные краски 
Если задача функциональность слоя или скрытая метка.

- Клеи 
Возможный вариант, но особенно важно смотреть технологичность: вязкость, пенообразование, стабильность.

- Поверхностная обработка/пропитка 
Если есть соответствующий процесс/узел.

- Волокнистая масса (мокрая часть)
Реже и осторожнее: это уже следующий этап, когда есть подтверждённый эффект и понимание влияния на процесс.

5) Как быстро понять, есть ли смысл использовать наночастицы в производстве

Самый рабочий формат — короткий пилотный проект:

- Нужно выбрать один показатель, который планируется улучшить
- Сделать контроль и минимум 2 варианта.
- Проверить технологичность: нанесение/печать/склейка, внешний вид, стабильность состава).
- Проверить показатель, который планировали улучшить. В зависимости от улучшений, принятие решение об использовании или отказе от наночастиц.