特种纸品种、特性与用途

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《中国造纸年鉴·2009》 图书
唯一号: 110120020230000362
颗粒名称: 特种纸品种、特性与用途
并列题名: Grades,properties and usages of specialty paper
分类号: F426.83
页数: 8
页码: 122-129
摘要: 本文记述了特种纸是具有特定功能的纸张,广泛应用于各行各业。电气用纸包括导电纸、绝缘纸和电池用功能纸,用于防止静电、电磁波屏蔽、绝缘介电等多种功能。过滤用纸是特种纸中的一个大类,包括分析滤纸、生活用滤纸和产业用滤纸,用途广泛。这些特种纸的制作采用不同工艺和材料,以满足不同领域的需求。随着人类社会的进步和科学技术的发展,特种纸的应用前景将更加广阔。
关键词: 造纸工业 特种纸品种 特性用途

内容

人类社会的进步,科学技术的发展对纸的品种、功能不断提出新的要求。化学纤维、合成纤维、无机纤维和各种高强、高模功能纤维的问世;有机型、无机型的各类黏合剂、助剂的开发成功;造纸工艺技术、设备的改进,适应了这些新原料的抄造,为纸满足各行各业尤其是尖端科学技术的需求提供了先决条件。特种纸大多是具有特定功能的一类纸张,亦称功能纸。通常采用两种工艺赋予纸张不同的功能,一种是对纸进行整饰加工处理,一种是选用功能性纤维直接抄造。特种纸用途非常广泛,已应用于国民经济各个领域,是各行各业必不可少的一种重要原材料。特种纸可以按应用的领域来分类,如工业用、建材用、农业用、医疗卫生用、食品用等,也可以按功能特性分为电气用纸、过滤用纸、隔热保温纸、吸附功能纸、磁性纸等等。本文对部分特种纸品种的性能特点、制造工艺与用途作一简要介绍。
  1.电气用纸
  电气用纸分为导电功能纸、绝缘功能纸、电池用功能纸。
  (1)导电纸主要是为了防止静电,作为电子设备、成品IC板、净化室内、光学仪器、零部件、X射线成像膜等的包装材料,还可以用于电磁波屏蔽材料和发热材料等。导电功能纸主要是选用或添加导电纤维、粉末,如金属纤维、碳纤维、经电镀处理的纤维、金属粉末、碳粉等抄造,或对纸的表面进行金属化处理,与金属箔复合等工艺制成。
  (2)绝缘功能纸品种众多,包括以本色硫酸盐(绝缘)木浆、漂白木浆生产的电容器纸、电解电容器纸、电缆纸、变压器匝间绝缘纸、皱纹绝缘纸、层压板纸、电绝缘纸板等,以化学合成纤维等生产的电池隔膜纸、芳香族聚酰胺纸、电机槽绝缘纸等。其中电容器纸对纤维原料的化学纯度(绝缘性能)要求最高。
  电容器纸是电容器的绝缘介电材料,20世纪80年代末起逐渐被聚丙烯膜等替代,电容器纸的用量大为减少,国内目前仅民丰特种纸有限公司、玖龙乐山浆纸有限公司有少量生产。电解电容器纸在2008年的年鉴中已进行了比较详尽的介绍。电缆纸是用于包裹在电缆线外侧的绝缘材料,除大量从芬兰进口外主要由玖龙乐山浆纸有限公司和日本三木公司中国分公司生产,包括皱纹绝缘纸等在内,去年我国变压器行业绝缘纸的总市场规模在2万吨左右。层压板是纸浸渍酚醛树脂后,多层热压在一起制成的板状绝缘材料,也包括表面覆盖有铜箔的印刷线路板纸。层压板纸要求纸的吸收性和均匀性好,它的绝缘性能主要是来源于酚醛树脂,对浆的要求相对较低,不需要使用绝缘木浆,但同样不允许含有金属等导电杂质。印刷线路板主要是采用漂白阔叶木浆抄造,也有采用棉浆和对位芳纶纤维抄造的。国内主要生产印刷线路板纸的企业是山东青岛造纸厂,原佳木斯造纸厂曾生产普通层压板纸也称为浸渍绝缘纸,现在主要由一些小厂生产。电绝缘纸板的生产企业除辽阳纸板厂和邵阳纸板厂(现邵阳市宝庆纸板厂)外,山东的中天纸业和辽阳地区的很多小型纸板厂都在生产。
  芳香族聚酰胺纸又称芳纶纤维纸,主要用于干式变压器作绝缘材料,原料是间位芳纶纤维。国内使用的芳纶纤维纸长期以来从美国杜邦公司进口,近年烟台氨纶公司开发成功芳纶纤维,也开始生产芳纶纤维纸。电机槽绝缘纸使用的也是合成纤维纸,主要是芳纶纤维纸,以前大连造纸厂曾采用聚噁二唑纤维生产电机槽绝缘纸。
  (3)电池用功能纸是一个大系列产品。除木浆制造的浆层纸(纸板电池隔膜)、玻璃棉或玻璃纤维制造的锂亚硫酰氯电池隔膜、玻璃棉或聚丙烯生产的铅酸电池隔板等隔膜材料外,还有以化学合成纤维为主要原料生产的各种碱性电池隔膜,包括以维尼纶为原料的镍镉电池隔膜,以聚烯烃纤维为原料的镍氢电池隔膜,以木浆、维尼纶、黏胶纤维等混合抄造的碱性锌-二氧化锰电池(简称碱锰电池)隔膜。这类以化学合成纤维为原料的碱性电池隔膜国内主要由浙江省普瑞科技有限公司研制生产,安徽万邦高森特种纸有限公司也生产碱锰电池隔膜,目前国内电池自动生产线使用的隔膜仍主要使用日本NKK公司等生产的产品。
  燃料电池的电极材料、新能源研究热点之一的质子交换膜燃料电池PEMFC用碳纸是以100%碳纤维抄造成原纸,经浸渍树脂、热压、高温碳化与石墨化制成。用作质子交换膜燃料电池的多孔扩散层电极材料,在电极中起支撑催化剂层,稳定电极结构的作用,还具备为电极反应提供气体通道、电子通道和排水通道等多种功能。具有均匀而致密的多孔结构、优异的透气性、高的电子传导能力、良好的化学稳定性和热稳定性。国内外燃料电池还处于开发应用阶段,燃料电池汽车尚在示范运行中,使用的碳纤维纸主要是日本TORAY、德国SGL、加拿大BALARD的产品,价格昂贵。国内中国制浆造纸研究院、中科院山西煤化所、浙江省普瑞科技有限公司等单位已经开展对该材料的研制工作。
  2.过滤用纸
  过滤用纸是特种纸中的一个大类,品种多,用途广。大致有分析滤纸、生活用滤纸、产业用滤纸。
  (1)分析滤纸 色层分析用滤纸是采用高纯度纤维素纤维制造,根据用途不同,定量一般在85~325g/m2之间;实验分析用滤纸包括定性滤纸和定量滤纸,用于液体中物质的定性、定量和理化分析等,选用α-纤维素含量高的棉浆制造。与定性滤纸相比,定量滤纸的化学纯度更高。国内主要生产企业是杭州新华造纸厂和杭州特种纸厂,除内销外,还有大量出口。
  (2)食品与医疗卫生用滤纸 中国是茶叶大国,袋泡茶携带与使用方便,深受欢迎。用于袋泡茶的茶叶袋滤纸具有很好的水透过性,分为非热封型和热封型两种。非热封型通常采用全木浆抄造,也有采用木浆和马尼拉麻浆混合抄造的;热封型的纸中含有低熔点的化学纤维如聚丙烯纤维、ES纤维等,国内主要生产企业是杭州新华造纸厂、浙江凯恩特种材料股份公司、浙江普瑞克特种纸有限公司等。茶叶袋纸除国内销售外还有大量出口。食用油过滤纸主要用于过滤炸制方便食品后的食用油,除去油炸后的沉渣、稠块、病原菌等,使食用油可有限次的重复使用。食用油过滤纸有两种,一种用于间歇式过滤,是定量250克/米2的圆型平张纸,使用时油需从200℃工作温度降至60℃才能将80%以上的沉淀物分离,能量浪费大。另一种是为自动化连续炸制设备配套,定量24克/米2的卷筒纸,国内已有生产。酒类过滤板大多选用棉浆、木浆、丝光化浆为原料,用以除去酒中颗粒状物质,使酒变得清澈透明,要求具有较高的湿强度和容尘量,在其中加入带电的高分子物质可以提高去除颗粒物的能力。这类产品主要依赖进口,国内仅啤酒过滤板有少量生产,质量与进口产品有很大差距。咖啡滤纸国内还没有企业生产,它是采用100%针叶木浆抄造的,定量在54克/米2左右,表面经过起皱处理。
  口罩滤纸以木浆为原料,定量为12~14克/米2透气度在1300升/(米2·秒)左右。它是制造一次性口罩材料,纸质口罩价格便宜,加工简单,国内外发展很快,大多用于食品、电子、医药加工业以过滤较大颗粒的灰尘、杂质。此类口罩纸的主要生产企业是浙江大明特种纸公司和浙江凯恩特种材料股份公司等。为隔离病毒对人体的侵害,国内外已开发出高效防病毒复合口罩,对配套的口罩滤纸的定量19克/米2、透气度1600升/(米2·秒)以上、湿强度0.3千牛/米,要求远高于常规口罩滤纸。浙江省普瑞科技有限公司已开发成功,批量投放市场。
  (3)产业用滤纸 活性炭过滤纸有两种。一种是在纤维中添加活性炭混合抄造,加工成滤网、滤饼、滤芯、蜂窝板等,用于空气或水的净化处理,食品脱色,电镀液、化学药液、油墨等过滤,也可作为口罩、除臭鞋垫吸附层,南通三友环保科技有限公司等企业有生产。另一种是采用活性炭纤维或与其他纤维混抄,可用于真空保温容器中吸附残余气体,提高真空度,从而提高隔热性能。
  玻璃纤维空气滤纸具有过滤效率高、阻力低、阻隔毒烟毒雾和细菌的能力强、防水性好、耐温性高等特点,重庆造纸工业研究设计院的产品最高过滤效率已达到7个9,即99.99999%。此类产品在军事领域与民用行业的用途十分广泛。
  汽车滤纸分为机油、燃油、空气滤纸三种,一般是以木浆与丝光化浆混合抄纸,根据孔径要求不同,针叶木、阔叶木、丝光浆的比例不同,有的还加入化学纤维。为了增加纸的强度,抄成的纸还要用水溶性的丙烯酸树脂或溶剂型的酚醛树脂胶进行浸胶处理。机油滤纸需要承受的压力大,过滤精度要求高,定量也比较大,国内生产滤纸的企业有几十家之多,主要有杭州新华造纸厂和杭州特种纸厂等,各企业产品档次参差不齐,高档的还是外资企业产品。
  放射性气溶胶过滤纸主要用于核电站等有可能产生放射性物质的场所,收集空气中的放射性尘埃,从而测定其含量。以前是采用植物纤维抄造,现在已选用化学纤维抄造。
  烟用过滤纸有两类,一类是作为填充材料,替代丙烯或醋纤丝束,其优点是对焦油的吸附能力强,缺点是弹性差、耐水性差。还有一类是包裹在丝束与水松纸中间的高透纸。
  聚四氟乙烯过滤纸在国内尚属空白。以100%PTFE纤维,采用湿法抄纸和热加固技术相结合的工艺制造,不含胶黏剂,保留了聚四氟乙烯的耐化学品(酸、碱、有机溶剂等)腐蚀,耐热性好,可以在260℃下连续使用。介电常数和介质损耗低,绝缘性好,难燃、防粘、耐候性好,无毒,摩擦因数低等特性,主要用于过滤分离材料、印刷线路板原纸、隔离材料、耐热性设备零件。
  液体分离滤纸主要是通过提高滤纸的憎水性来分离水和有机溶剂,纸的憎水性越强,分离效率越高。产业用滤纸还有供制作家用、工业用干式真空吸尘器滤尘袋纸,解决了在清除灰尘时费力、费时,造成灰尘二次污染的可能。还有供黏胶纤维压洗工艺使用的压洗袋纸等。
  3.水特性功能纸
  水溶纸顾名思义是在水中纤维之间非常容易解离的纸,最终纸页的形态完全消失,主要原料是水溶性的纤维素衍生物,如羧甲基纤维素纤维(CMC)。此类产品可以书写、印刷,与传统纸张有相同的外观,在水中5~20秒能全部润胀、胶化、溶解。其制造方法有如下三种:
  第一种以纤维状CMC盐与普通的植物纤维混合抄造,纤维状CMC盐的比例不能太高,因此,与下述的两种制造方法相比,分散溶解性稍差。
  第二种以纤维状CMC酸抄成纸后,浸渍碱溶液,形成水溶性的CMC盐,也可以与其他植物纤维混合抄造。这种方法制造的水溶纸在水中非常容易分散溶解。
  第三种是以纤维素纤维纸和非织造布作基材,进行羧甲基化处理。此工艺需要反应和洗净的时间,与抄纸法相比,生产效率低。
  水溶纸也可以采取对纤维素纤维乙酰化的方法制造,工艺比较复杂。
  水溶纸最典型的用途是美国在火箭主体开发时,在火箭焊接部的外侧贴上水溶纸,在火箭内部进行打水加压实验,如果焊接部分有水渗出,水溶纸就会溶解,由此可检测焊接的质量。水溶纸还可以用于水溶性标签、机密文件、儿童玩具等,用作农药、厕所净化剂等粉体的包装。作为药剂的包装,可以连同药剂一起投入到水中,避免对人体产生污染。
  吸水保水纸有两种制造工艺,一种是以吸水性好的植物纤维和化学纤维为主抄造,还有一种是把高分子吸水树脂夹在两层吸水性比较好的薄纸中间。该产品主要用途是生理卫生用品、土壤保水、生鲜食品吸收包装材料。
  耐水纸是用于分辨干洗衣物用标签纸,除了耐水外,还要耐干洗剂四氯乙烯,特别是有多种颜色的标签纸,在干洗剂中不能褪色是其主要技术难点。
  4.油特性功能纸
  擦面吸油纸用于擦拭脸部,吸取皮脂腺排出的皮脂和表皮的脂质。擦面吸油纸最早是从打箔纸发展而来的。在金箔、银箔等材料制造时发现,经强力敲打,中间的衬垫纸(打箔纸)变得致密柔软,用于擦面吸油时,吸附的皮脂容易向纸中扩散,埋藏在纸的空隙中,纸变得透明,油脂的吸附状况比较直观。该产品可以分别用韧皮纤维、木浆为原料,或以合成树脂为原料的膜。防油纸是以防油剂对纸的表面进行防油处理的工艺制造,用于包装油炸食品、机械零部件等。油水分离纸用于分离油中含有的少量的水或水中含有的少量的油,可以采用具有油水分离功能的特殊纤维来制造,也可以采用具有油水分离功能的助剂对纸进行处理,此类产品由上海阿波制纸有限公司生产。
  5.热特性功能纸
  (1)耐温与保温、隔热纸 氧化铝纤维纸是以氧化铝纤维为主制造的无机纤维纸,具有耐温高、柔软等特点,主要用作高温密封材料、脱硝用催化剂缓冲材料、印刷线路板基材、高温隔热材料、耐热绝缘材料、复合材料的基材等。
  硅酸镁纸由85%的硅酸镁、10%的玻璃纤维、5%的有机黏合剂制造,主要用于建材的防火材料,如无机质壁纸。采用无机黏合剂则可制成不燃蜂窝,用于制作门、隔离墙、列车、飞机、干燥机的整流板等。
  以玻璃纤维湿法抄造的玻璃纤维纸,除用于空气、液体过滤外还可作为隔热材料、屋顶材料、复合材料、吸音材料、电气绝缘材料等。
  以陶瓷纤维为原料,与少量的有机或无机黏合剂混合抄造的陶瓷纤维纸,主要用于高温下的保温隔热材料、密封材料、高温炉和铸造模具的内衬材料。
  金属纤维烧结纸是以100%的金属纤维湿法工艺抄造,再在真空烧结炉中烧结而成,耐温性好,可以生产十几微米到几毫米厚的纸页,最大幅宽在1米左右,而且湿法工艺可生产连续的纸页。使用的金属纤维有不锈钢、镍、铜、钛纤维等。用不锈钢纤维织布,最小孔径都在10微米以上,而湿法抄纸可以得到孔径1微米以下的产品,因此金属纤维烧结纸非常适合用作空气过滤、电池电极、催化剂、净化水用电极等。
  碳素纤维纸可制作汽车的发动机耐热零件、离合器材料、刹车材料、各种密封件、消音器基材。还可制作高温行业防热材料、衬垫材料、过滤布、复合材料基材、带电防止材料、面状发热体、电磁波屏蔽材料、音响设备、电磁波屏蔽材料。
  玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维和石棉纤维都是生产耐高温性良好的保温隔热纸的原料。
  (2)阻燃纸 用作建筑材料的纸张对难燃、不燃性(防火性)要求比较高,制造工艺是在纸张中添加阻燃剂,为了提高阻燃剂的利用率,大多数采用饱和浸渍施胶的方式,还有一类工艺是选用纺丝液中掺入阻燃功能的材料生产的、具有良好的防火阻燃功能的纤维为原料抄成的纸张。
  (3)发热功能纸 此类典型的纸种是面发热纸,它由导电纤维和其他纤维混合抄造的纸张。以碳纤维为导电纤维制作的纸张也可制成面状发热体,由于碳纤维的电阻随温度的变化而变化,温度高,电阻下降,温度低,电阻上升,因此,碳纤维纸面状发热体还具有恒定温度的特点。用作家用取暖、洗手间镜子防雾、天花板防止结露的材料及制作保温箱、防寒衣、救生衣、保温饭盒等。
  (4)感热性功能纸 热敏纸是将偶氮染料和氧化性物质涂布在基纸的表面,受热以后二者熔融混合发生化学反应显现出颜色。为了提高耐久性,可以在表面涂布保护层,防止水、油、化学药品等对记录层的影响。热敏纸可以作为标签、传真、收银条、价签、银行排队条等。
  感热孔板记录原纸也称为热敏版纸原纸。孔版印刷机(我国俗称一体机)是一种适合机关、学校小批量印刷品的办公自动化设备,作为一体机主要耗材的热敏版纸由热塑性的塑料薄膜、黏合剂层、多孔性纤维纸(热敏版纸原纸)及防粘层等四层组成。制版时先对原稿扫描,得到文字、图案信息,再转化成红外线信号,照射在热敏版纸上,印有文字、图案的部位热塑性薄膜受热熔化,形成一系列小孔完成制版,然后印刷。制版与印刷都在一体机上完成,可以数码制版,由于既有打字蜡纸的低成本,又有复印机使用方便和高清晰度特点,且有彩色套印功能,机关、学校等使用十分普及。热敏版纸原纸的原料主要为植物纤维、化学纤维等。添加胶黏剂会在纤维与纤维的交点上产生类似焊点的点,在红外制版时导致打不透,影响制版效果,降低印刷分辨率,因此就选择适宜的胶黏剂品种,在满足强度的前提下控制加入量。国内主要生产企业有浙江双熊猫纸业有限公司和浙江凯乐特种纸有限公司等。
  (5)热转印纸 是一种用特殊的热转印油墨印刷各种图案(花纹)的特种纸。制造工艺是先利用电脑将花型分色,然后把图案通过高精度电雕机,精工雕刻出转移印花版辊(凹版)。利用电子雕刻版辊和油墨,将花型印在热转印纸原纸上,制成热转移印花纸。转移印花纸可以在一定的时间、温度和压力下,将花型转印到纺织品上。
  (6)热黏结、热成型性功能纸 热封纸的制造工艺与用途大致分为4种。
  第一种工艺是在高级纸、涂布纸、铜版纸等适印性好的纸张上涂布热熔型黏合剂制成。它在常温下不具有黏性,当加热到一定温度以上才产生黏性,主要的用途是复印纸、小包装袋、标签等。使用的热熔型黏结剂由热可塑性树脂、常温下为固体的增塑剂、增黏剂等构成。
  第二种工艺以低熔点的热黏结性树脂(聚丙烯)为原料制成的合成木浆(简称SWP)与木浆等植物纤维混合抄造而成。它的特点除热封性以外还具有良好的透气性,主要用途是茶叶、干燥剂、除臭剂的包装袋及医用消毒等。
  第三种工艺是为改进热熔型黏结剂的缺点,将乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)通过挤压涂布在普通纸张、铝箔纸和薄膜等基材上,用于制作存放点心等食品的容器。
  第四种工艺是把热可塑性树脂乳液(主要是聚烯烃)涂布在纸的表面制成的热封纸,主要用作记录用纸、包装用纸。
  热压成型纸是在纸的中间抄入一层热塑性树脂,热压后可以保持一定的形状,用于制作肉、鱼等生鲜食品、蔬菜的托盘,为此,纸的各层需要进行耐水、耐油处理,并要符合食品卫生的标准要求。此外,还大量应用于鞋底纸板、汽车内衬板、防护器具、建材等领域。
  6.生化功能纸
  抗菌纸是在纸的表面涂布或与具有抑制有害物质滋生的材料混合抄造制成。有效的安全性和抗菌性物质包括银、铜等金属离子,季铵盐,日柏醇等。银、铜系列抗菌剂的应用开发比较多,只是银系列的抗菌剂与纸浆纤维不亲和,抄纸时直接添加比较困难,留着率低,通常先将银系列的抗菌剂附着在纤维上,再进行抄纸。常用的附着材料是海泡石。
  藻沅酸纤维纸是利用藻沅酸盐的水溶性及再生后的胶化特性可以制成不同性能的纤维。以钙为凝固浴的阳离子,就可以制成不溶于水的海藻酸钙纤维。这种纤维对生物体具有止血作用,并可为人体所吸收,与体液接触,生成呈糊状的海藻酸钠,覆盖在创口,不会与创口粘连,促进创面愈合,因此特别适合制作烫伤、溃疡敷料。纤维纺丝液中加入锌离子还有抗菌作用。海藻酸钙纤维还可用于制作扬声器纸盆等提高音质。上海贝琼齿材有限公司(原三乐卫生材料厂)生产海藻酸钙纤维。可以作烫伤、溃疡敷料的还有甲壳素纤维纸。
  保鲜纸是在纸中添加能够吸附鲜花、水果、蔬菜等所产生的乙烯气体的材料,常用的有海泡石类无机材料。可以延长鲜花、水果、蔬菜等的保鲜时间。
  7.机械特性功能纸
  砂纸原纸是用胶黏剂把研磨砂固着在原纸上制成纸,这一工艺也称为植砂。砂纸按用途可分为砂纸、耐水砂纸、强力砂带,按颜色、定量、厚度等又可以分为很多种。砂纸使用的研磨砂有石榴石、燧石、金刚砂等天然研磨材料和熔融氧化铝、碳化硅等人造研磨材料,也可使用氧化铁、玻璃等,应根据硬度、强韧性、耐热性、粒子性状、粒度、粉碎特性等来选择使用。作为固着研磨砂的胶黏剂品种也很多,通常对干式砂纸大多使用明胶,需要耐热性的则使用酚醛树脂或其他合成树脂(脲醛树脂);湿式的耐水砂纸使用环氧树脂、溶剂型酚醛树脂、醇酸树脂,胶黏剂中还经常添加一些其他助剂,以增加研磨砂的结合强度,改善耐热性、耐水性、耐化学药品性、柔软性等。不同砂纸品种,对原纸也有不同的性能要求,如耐温性、抗溶剂性等,因此需选用相应的砂纸原纸。不同的砂纸原纸定量范围差异很大,低的在35克/米2左右,高的超过200克/米2。使用的原料有漂白、本色针阔叶木浆,有些品种还添加一部分化学合成纤维。砂纸原纸要求纵横向纤维均一分布,采用圆网纸机抄造比较有利。我国只能生产低档的砂纸原纸,高档的砂纸原纸(包括乳胶纸、强力纱带、含化纤砂纸原纸等)主要依赖进口。
  无尘纸是半导体工业、精密机械工业、影像工业、医药行业等洁净室内使用的发尘量少的纸。主要用于净化环境的擦拭与书写。尤其电子工业向高密度化、小型化、智能化、多功能化和高精度化迅速发展,即使微小的尘埃都会造成大规模集成电路、超大规模集成电路等报废。无尘纸分为合成纸型的无尘纸和浸渍型无尘纸。合成纸型无尘纸又分为膜型的、非织造布型的,膜型的是在聚丙烯中混合无机充填剂及添加剂,再经熔融挤出拉伸而成的;非织造布型是通过热压使纤维黏合在一起,在其表面再涂布树脂以提高印刷性。浸渍型无尘纸是以天然植物纤维为原料,适当打浆后,添加干强剂、湿强剂、染料、固色剂等抄造而成。为确保低(无)发尘性,不得使用填料。
  密封材料用于各种气体、液体的密封。不同用途的密封材料对耐温性能、耐压性能、耐化学药品性能要求有很大差别,最常见是橡胶类密封材料,另外还有石棉类、纸类、聚四氟乙烯、石墨等密封材料。纸类作为密封材料历史悠久,除普通纸板制作的密封材料外,石棉类密封材料往往也是用造纸法制造的,由于石棉存在致癌问题,在西方发达国家已经禁止使用。纸类密封材料是把纤维原料与橡胶乳液混合抄制成纸后,也可以进行橡胶乳液或树脂浸渍处理,依据用途不同,采用的纤维原料、混合的橡胶与树脂的品种也不相同。使用的纤维原料包括植物纤维、化学合成纤维、陶瓷纤维、不锈钢纤维等,为了提高耐温和密封性能,还可以加入辅助的材料。使用的橡胶或树脂有丁苯胶乳、丁腈胶乳、醋酸乙烯乳液、丙烯酸树脂等等。与其他密封材料相比,纸类密封材料生产效率高,成本低。
  纸类摩擦材料大量用作减速机、汽车等的刹车片,它以各种高强纤维和耐磨性好的无机粉体混合抄纸,再浸渍树脂,制成复合材料。选用的纤维有碳纤维、芳纶纤维等。使用的无机粉体有氧化铝、石英砂、碳化硅等。浸渍用树脂有酚醛树脂、环氧树脂等。
  8.纤维素变性加工纸
  钢纸:以α-纤维素含量较高的棉浆为原料抄成的纸,在ZnC12水溶液中充分浸泡,使纤维素充分润胀并溶解,然后再洗去ZnC12经千燥后制成。纸质坚硬,具有优良的弹性、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性、机械强度、绝缘性能和机械加工成型性能,加工制品耐久、质轻(比铝轻)且美观。主要用作绝缘材料、纺织用棉条桶、砂纸原纸、各种工具垫片及其他零件等、密封材料等。成品有平板、卷筒、管状等。原纸具有较高的强度、较低的灰分和良好的吸水性能,用本色亚硫酸盐化学木浆或棉浆抄造。作为钢纸原纸用棉浆的漂白不能使用含钙的漂白剂,经打浆、施胶,不加填(料),在长网造纸机上抄造而成,一般添加红色或灰色。钢纸主要生产企业有青岛天丰纸业公司、三门峡钢纸厂、杭州特种纸有限公司等。
  羊皮纸:羊皮纸又称工业羊皮纸,是一种半透明的包装纸,它主要供包装机器零件、仪表、化工药品等。制造羊皮纸的主要原料是化学木浆和破布浆,把原料抄成纸页后再送入72%浓硫酸浴槽内处理几分钟,这道工序称为“羊皮化”作用。羊皮纸的特征是结构紧密,防油性强,防水,湿强度大,不透气,弹性较好,该纸经过羊皮化,具有高强度及一定的耐折度。
  玻璃纸:玻璃纸又称赛璐玢,生产方法与造纸不同,与人造丝工艺相近。用α-纤维素含量高的精制化学木浆或棉短绒溶解浆为原料,经碱化(18%氢氧化钠)、压榨、粉碎等过程制得碱纤维素,再经老化后加入二硫化碳使之黄化成纤维素黄原酸酯,用氢氧化钠溶液溶解即制成橘黄色的纤维素黏胶。该黏胶在20~30℃温度下进行熟成处理,并经过滤除去杂质和脱除气泡,然后在拉膜机中由一个狭长的缝隙中挤出,流入硫酸和硫酸钠混合液的凝固浴槽中,形成薄膜(再生纤维素薄膜),再经水洗、脱硫、漂白、脱盐和塑化(甘油和乙二醇等)等处理,最后经干燥制成。纸质柔软、透明光滑,无孔眼,不透气,不透油,不透水,有适度的挺度;具有可热封性能,较好的拉伸强度、光泽性和印刷适性,无毒无味,其分子链存在着一种奇妙的微透气性,可以让商品像鸡蛋透过蛋皮上的微孔一样进行呼吸,这对商品的保鲜和保存活性十分有利;对油性、碱性和有机溶剂有强劲的阻力;它不耐火却耐热,可在190℃的高温下不变形,可在食品包装中与食品一起进行高温消毒;因用天然纤维制成,在垃圾中能吸水而被分解,不至于造成环境污染。玻璃纸广泛应用于药品、食品、香烟、纺织品、化妆品、精密仪器等商品的内衬纸和装饰性包装用纸,它的透明性使人对内装商品一目了然,对商品起到良好保护作用。与普通塑料膜比较,它有不带静电、防尘、扭结性好等优点。玻璃纸有白色、彩色等不同颜色,可作半透膜。
  9.光学特性功能纸
  透明纸:纤维抄成纸后,纤维之间有很多空隙,也就是纸的最基本特性之——多孔性。空隙是充满空气的,光在照射到纸上时,经过多次的折射和反射,透过纸的光的强度已经很小了,即一般纸是不透明的。纤维的主要成分纤维素的折射率是1.49,如果整体纸的折射率均一地在1.5左右,进入到纸中的入射光就不会在纸层内产生复杂的折射、发射或吸收而透过纸张。基于这一原理,透明纸的制造有3种方法:①采用重度打浆处理,增加纤维之间结合面积,空隙中的空气被排除,描图纸、格拉辛纸就是采用这样的工艺制造的。②用与纤维素折射率相同的物质(透明剂)填满纸的空隙,如石蜡、酚醛树脂、脲烷树脂、氨基树脂、醇酸树脂等聚氨酯、丙烯酸树脂等,对于固化型树脂,浸渍后还要进行催化或加热固化处理。③对纤维素纤维进行变性胶化处理,羊皮纸就是其中代表性的品种。
  半透明纸:一种防油性包装纸,以漂白化学木浆为原料,经高黏状打浆、重施胶,在薄页型造纸机上抄造,并经超级压光而制成,多为平板纸,定量为31克/米2左右,无色或染成各种颜色。纸质坚实光滑、细腻柔软、有光泽,呈半透明状(透明度为70%~80%)。具有良好的防油性和不透气性。用作各种食品、药品、精密仪器仪表零件、丝绸等的包装。
  水印纸:是在抄纸湿部成形时,在湿纸幅上形成各种图案。对于圆网纸机来说,图案是直接压制在网笼的面网上凹凸不平的图案。成形过程中,纸浆的分布就不均匀,凸出的部分纸浆少,凹下去的部分纸浆多。长网纸机是在湿纸幅成形达到一定干度后,用带有图案的饰面辊辊压而产生的,经压榨干燥后就制成水印纸,由于纸浆的分布不均一,在透光看时的透光率就不一样,由于透光率的不同就形成了图案。水印纸主要是用来进行防伪,可用于各种防伪印刷、包装、标签、有价证券、邮票、纸币等。
  10.信息用纸
  无碳复写纸(NCR):纸张的一面涂布微胶囊(CB),囊内含有色素,另一面涂布显色剂(CF面),使用时须CB面与CF面相对应,当纸张受压时,CB面之微胶囊破裂,色素逸出并与CF面之显色剂反应而发色,利用此原理而达到复制效果。一般NCR可分为上用纸、中用纸、下用纸三种,可依复制要求张数的多少而调配组成。
  热敏纸:如前所述,纸张表面涂上含有色料的涂料,此色料经过加热产生化学反应而显色,可使用移动式热头而在加热之区域显色。
  喷墨打印纸:墨水经由喷头直接喷在纸面而显相,为达到直径小、边缘整齐、密集度高的特点,纸张须具有细致多孔性的结构。在多色喷墨时,为减小毛边、混差及透印现象,必须严谨地控制纸张表面的吸水性及憎水性。
  复印纸(简称PPC):为使复印顺利进行,纸张需具有尺寸稳定、抗静电、碳墨定着良好的特性。
  偶(重)氮感光纸:将原纸涂布偶(重)氮感光液而做成的正片感光纸,为求感光效果均匀细致,涂布原纸必须交织均匀、不含杂质、低pH、上胶度高及纸面均匀细致。
  静电记录纸:纸面涂有导电层、绝缘层涂料,而可以接受从针状电极放出之电压在纸面上破坏绝缘层而与导电层形成静电潜像,使显像剂加入时能附着在图案上,然后热融固定在纸面上产生明晰的图案。
  光学阅读纸:应用于光学阅读机上的印刷用纸,用于阅读文字,阅读数字者称QCR,阅读特殊记号者称OMR。因为是利用光学的吸收或反射来阅读,为避免误读,对纸张的清洁度、平滑性、耐摩擦性、尺寸安定性、带电防止性要求高。
  磁卡、磁性记录纸:磁卡从大的类别来分,可分为全面涂布磁性涂料的磁卡和把磁条镶嵌在聚氯乙烯中的层合型磁条卡。前者主要是作为预付费卡用于无指定对象的游戏、电话、交通等的费用存储卡,后者主要是银行和信用卡公司用于经过登记备案的指定对象。这两种磁卡都大量生产,与生活联系密切。磁性材料的特点是可以长期保存、反复使用,其存储信息的原理在使用磁性材料的范围内都是一样的。首先把电信号用磁头转换成磁信号,再用磁信号把磁卡等介质材料磁化,进行记录,磁化的部分形成微小磁石,其排列可以长期保持,微小磁石从N极向S极不断放出磁束,磁束又可以通过磁头转换成电信号。磁性材料置于磁场中被磁化的材料称为强磁性体,强磁性体又分为硬磁性材料和软磁性材料,硬磁性材料在磁场去除后,磁性还能够保持,而软磁性材料则相反。磁性涂料用的磁性粉是以γ氧化铁、Co氧化铁、钡铁酸盐为主。出于安全的考虑,还使用锰铋、钐钴111、糖基铁粉等特殊的磁性粉。涂料主要成分为磁性粉、溶剂、黏合剂,此外还包括分散剂、导电剂、研磨剂、润滑剂等。磁性涂料容易絮凝,涂料的存放时间不能太长,磁性涂料在涂布后到干燥前,还有一个调整方向的过程。所谓的调整方向是使磁粉按照磁化容易的轴方向排列,调整方向是在涂膜干燥前进行。未干燥前涂膜在变动,因此,必须研究不能褶皱,磁卡中多数是沿X轴方向排列,出于安全的考虑,也有采用X轴以外方向的。与聚酯卡相比,纸磁卡具有加工容易、价格便宜的优点。
  光变色纸:其颜色随光线强度的变化而发生变化的纸张,技术原理是在纸中加入光致可逆变色化合物,对于可见光光线,可以利用具有超分子结构的有机化合物,对于紫外线,可以采用无机的颜料。
  11.粘着剥离性功能纸
  粘着性纸:这类纸主要就是不干胶标签纸、双面胶带、美纹胶带、普通胶带等。不干胶标签是由基材、胶黏剂、剥离材构成。基材除了纸以外也使用膜类材料,纸基材主要是涂布纸、高档纸等。胶黏剂主要是丙烯酸类,因为丙烯酸类胶黏剂耐热性和耐候性及加工性好,还有少量橡胶类。不干胶标签的用途广泛,使用的要求和环境条件各不相同,有要求耐水的,有要求耐热的,还有要求反复使用的,贴附的材料也多种多样,塑料、纸、金属等等,与此相对应的胶黏剂性能也不一样。双面胶带使用的原纸是低打浆度的薄页纸,美纹胶带使用的原纸是经过起皱和浸渍处理过的纸,普通胶带可以用牛皮纸类的纸作为原纸。
  剥离纸:在纸上涂布剥离剂使其具有剥离性的纸就称为剥离纸,又称防粘纸。是一种具有非粘结性的加工纸。所谓非粘结性就是在力的作用下,能够自由地粘贴与分开,而不产生任何粘连痕迹的性质。剥离纸上涂有硅酮、脂肪酸或聚丙烯类化合物,并经过一定温度下处理,使之具有上述特性。剥离纸可以用于粘结纸带、不干胶商标、自动封口的信函、自粘壁纸等的保护材料,需要粘贴时,将剥离纸去除就可以使用了。在陶瓷电容器、合成皮革、复合材料的制造过程中作为载体使用。作为载体使用的纸也称为离型纸。在高科技领域被用来作为碳纤维半固化片、液晶偏光板粘贴纸、柔性线路板(FPC)用贴附纸。
  剥离纸的基材有原纸与聚乙烯复合型、聚丙烯复合型、格拉辛纸、超级压光型、水溶性树脂涂布型、黏土涂布型等。如果在一般的原纸上直接涂布剥离剂,剥离剂会多量地渗入到原纸中,在表面难以形成均一的涂膜,因此,采用与聚乙烯膜复合来处理,复合聚乙烯后,表面平滑,耐水性、耐溶剂性好,但耐热性下降。这种形式主要是在日本比较多,欧美采用的是聚丙烯复合型,但占剥离纸的比例比较少。格拉辛纸结构紧密,可以直接进行涂布,耐热性、光透过性好,废纸容易循环利用,耐热性、透光性好,发挥透光性好的特点可以利用光电管自动粘贴标签。格拉辛纸的缺点是打浆度高,吸放湿后尺寸变化大,容易卷取,欧洲用得最多的是格拉辛纸。美国主要是采用超级压光处理的纸,使纸的结构更加致密,然后直接涂布剥离剂。在高级纸、牛皮纸上涂布防渗剂型在欧美增长很快,这种纸耐热性好,尺寸稳定性好,容易循环利用。涂布PVA淀粉之类的化合物,耐热性提高,耐油性、尺寸稳定性好。剥离剂分为硅酮类和非硅酮类两类,从使用的量上来看,硅酮系列的剥离剂占压倒性多数。硅酮类又分为单纯的硅酮和硅酮与其他聚合物的共聚体或混合物。非硅酮类有烯烃类、含长链烷基聚合物类、氟化物等。硅酮类剥离剂的剥离性耐久性好,剥离性能控制范围宽,精度高;缺点是剥离剂相对容易产生转移降低胶黏剂的粘附力,胶黏剂涂布性方面,非硅酮类剥离剂好,单纯使用硅酮的剥离纸多数是涂布加成反应型硅酮剥离剂。
  12.气体吸附脱附性功能纸
  脱臭纸是把脱臭剂涂布或者内添加到纸中制成的。脱臭剂分为粉体脱臭剂和液体脱臭剂。前者多数情况下添加在纸浆中,一般制造批量比较大,成本比较低;液体类的不能内添加只能通过涂布、喷雾、浸渍等方式对纸进行二次加工,这种方式加工比较方便,可以进行小批量加工。脱臭纸使用的脱臭剂有以下几种:①活性炭纸:可以吸收各种有机溶剂和气体,可以作为防尘、防臭口罩和过滤器、防臭鞋垫。②海泡石纸:对极性小分子的水和氨、硫化氢等的吸附性比较强,在湿度比较大的情况下,对其他气体的吸附效率下降。所以,在密闭的湿度较小的系统中,可以同时吸附湿气和臭气,具有干燥和脱臭两个功能。③石英重晶石纸:主要成分是二氧化硅,对氨的吸附效率高,对硫化氢的吸附效率稍低。④植物抽出物类脱臭纸:茶等茶科植物抽出的类黄酮类,针叶木、阔叶木的抽出物或者有机酸等加工的产品,已经有很多产品商品化了。由于其来自于植物,所以是安全的,对支持体没有腐蚀,颜色的耐候性好,有类似于植物自净作用的选择性脱臭。此外,还有一些其他类型的无机物填充脱臭纸。
  碳纤维纸:碳纤维的原料分为丙烯氰、沥青、黏胶纤维三种,以最终处理温度不同,分为碳纤维和石墨纤维。碳纤维重量轻,机械强度及弹性模量高,不存在蠕变疲劳,热膨胀率小,电导率、导热系数、比热容介于金属和非金属之间,低密度X射线透过性好。活性炭纤维以黏胶、丙烯氰、酚醛纤维等为原料,通过碳化、复活制造。如果采用100%碳纤维抄纸,因为碳纤维之间没有结合强度,必须使用黏合剂或黏合纤维。碳纤维纸还可以与植物纤维混合制造扬声器纸盆,可以提高纸盆纸的弹性率,还可以作为土木工程维修加固的复合增强材料,此外,活性炭纤维纸还可以用作净水机过滤器、空气净化器过滤器脱臭材料。
  13.其他特性功能纸
  擦拭纸:擦拭纸在工业用、洁净室用、医疗、理化分析方面都有应用,工业用擦拭纸像布一样柔软,要求耐水性、吸水保水性好,不掉毛掉粉,用于清除机器设备、精密仪器、办公设备、实验仪器、光学设备的污垢。饭店擦鞋用纸是用浸渍特殊石蜡定量较低的纸。眼镜擦拭纸一般用木浆和黏胶纤维混合抄造,黏胶的配比在70%以上,定量在20克/米2左右,并进行起皱处理。集成电路和半导体洁净车间用擦拭纸要求发尘量极小,可以说是擦拭纸中要求最高的。
  气化性防锈纸:众所周知,钢铁容易生锈,如果相对湿度在40%以下几乎不会生锈。传统的防锈方法,是采用防锈漆或薄膜等防止钢铁表面与水接触或采用减少水分的硅胶防湿包装。气化性防锈纸是采用气化性防锈剂对纸进行浸渍或涂布处理,在使用过程中,防锈剂会缓慢释放出来,充满包装内部,覆盖在钢铁的表面。防锈剂的品种包括:①亚硝酸双环己基铵盐。②亚硝酸二乙并铵。③苯骈三氮唑。④胺、尿素、亚硝酸钠、安息香酸的混合物。
  ⑤氨、脂肪酸、安息香酸钠的混合物。⑥安息香酸钠和苯骈三氮唑的混合物。⑦安息香酸钠和胺的混合物等,这些防锈剂可以单独使用,也可以混合使用。浸渍或涂布防锈剂的量一般在5~20克/米2,原纸的定量在50~110克/米2,原纸中氯离子、硫酸根离子会引起生锈,应尽量减少。
  某一品种特种纸可能有多种用途,在不同用途方面表现出不同的特性,无论是按制造工艺、用途还是按特性分类,都会重复介绍。本文为避免重复,并未严格按某一分类模式进行介绍。特种纸品种很多,用途广泛,由于时间关系,本文只介绍了部分特种纸的简单情况,供读者参考。

知识出处

中国造纸年鉴·2009

《中国造纸年鉴·2009》

出版者:中国轻工业出版社

本年鉴为中国造纸年鉴第13卷,栏目有:综述、产品与市场、发展与建设、产品与市场、纤维原料、环境保护、科技、教育、企业、事件、社团工作附录、单位名录等。

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