玻璃纸与玻璃纤维纸

刘仁庆

玻璃纸与玻璃纤维纸

刘仁庆

1 前言

在我国，纸的品种很多。由于有些纸种的名称，仅差一两个字，而所代表的成品之原料、制法、性能和应用等，相距甚远。因此，有必要对它们进行必要的疏理，正本清源，以正视听。例如，玻璃纸与玻璃纤维纸，表面上看似乎差不多。而实际上这是两种完全不同的纸张。

另外，市场上还有一种“玻璃卡纸”，它是铸涂纸的俗称。铸涂纸是用原纸经涂布后所得到的一种加工纸，定量一般为150g/m2以上 ，白度85%以上。它具有很高的挺度、平滑度和光泽度，也有彩色的铸涂纸。其加工工艺是：当原纸经过涂布后，在半干状态下经过一个大直径的表面如同镜面的镀铬烘缸，加热干燥成膜，从而使纸得到象镜面一样光滑发亮的铸涂面。铸涂纸常用于印刷高级美术图片、彩色广告、药品，化妆品包装、商标及高档包装盒等。属于正常加工纸的生产范围。所以，玻璃卡纸（铸涂纸）跟玻璃纸与玻璃纤维纸也完全不一样，这三种纸切切不要混为一谈。

鉴于玻璃纸、玻璃纤维纸的生产具有特殊性，本文仅就它们的特点、制法和应用等作一简略的介绍，并稍加评论，以期引起读者对此问题的注意。由此联想对其他类似的纸种，也可以进行比较分析，起到“举一反三”的作用。需要说明的是：本文中转摘了互联网上的有关资料，因其没有注明来源和作者，本人无法致谢，只好表示遗憾和抱歉。文内若有不妥之处，还是那句老话：“欢迎批评指正”。

2 玻璃纸

2.1 概述

玻璃纸（cellophane）是一种透明度高、有光泽的再生纤维素薄膜，旧称赛璐玢，是英文cellophane的译音。它是供商品包装的一种纸张，即属于包装用纸。要注意，还有一个名词叫赛璐珞，它不是纸，而是一种硝化纤维素塑料（做乒乓球的原料），赛璐珞是英文celluloid的译音。两者不要混淆。

玻璃纸的定量一般是30～60g/m2。有平板纸和卷筒纸两种。通常是无色、透明、光滑的薄页，无孔眼，不透气，不透油，不透水；有一定的挺度；具有较好的拉伸强度、光泽性和印刷适性。也可染成各种颜色（红色、黄色等）。

玻璃纸是再生纤维素，它的分子基团之间的空隙存在着一种奇妙的透气性，这对商品的保护、保鲜有利。它不耐火，却耐热，可在190℃的高温下不变形，可用在食品包装中与食品一起进行高温消毒。由于玻璃纸的原料源于天然，因此具有很强的易分解性，对环境的影响比较小。

玻璃纸的生产方法与机制纸的抄造法不同，与人造丝的工艺相近。它主要用于食品、药品、化妆品、烟卷、纺织物、精密仪器、高级服装等商品的包装，以增进美观，并能防潮。另有在单面或双面涂布聚偏二氯乙烯等聚合物制成的“防潮玻璃纸”，具有更好的耐水、耐油和阻气性。

2.2 制法

玻璃纸是一种以精制化学木浆或棉短绒溶解浆为原料，对原浆板的要求是，其中α-纤维素含量高达95%以上，平均聚合度为800～1000，白度在85%以上，紧度为0.6g/cm3。采用17.5%氢氧化钠（NaOH）经碱化、压榨、粉碎等过程制得碱纤维素，再经老化后加入二硫化碳（CS2）使之磺化变成纤维素黄原酸酯，再用氢氧化钠溶液溶解即制得橘黄色的纤维素黏胶（液）。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喷出，流入由硫酸和硫酸钠混合液组成的凝固浴槽中定形，形成薄膜(再生纤维素薄膜)。再经用水清洗、脱硫、漂白、脱盐和塑化 (甘油和乙二醇等)等处理，最后经干燥便得到了玻璃纸。

以上就是传统式的生产玻璃纸的方法，历经许多年实践，技术成熟，基本上没有大的变化。不过，由于老技工的人数自然减员，新技工的操作不够熟炼，有的工厂成品质量尚有待提高。这是一个引人深思和急待解决的问题。

2.3 现况

自从塑料薄膜兴起后，因为其产量大、售价低，而且在性能上完全可以取代玻璃纸。因此，在相当长的一段日子里，商品包装刮起了“弃纸求塑”的龙卷风。各种包装纸都大量地积压在仓库里，工厂或改产或转产或停工。一时间几乎把包装用的玻璃纸逼到绝境。

由于受到塑料薄膜的冲击，我国的玻璃纸厂纷纷倒闭。由原来高峰时期的近200家，一下子减至只剩几家。然而，初期使用塑料薄膜时只看到它的长处，慢慢地塑料薄膜的弊端日渐突现出来。白色污染所造成的危害，是不可轻视的。国家对使用塑料薄膜颁布了新的法律、法规加以限制。回过头来，人们又想起了使用玻璃纸的好处。于是，玻璃纸的订货单又飘然而至。

目前，我国的玻璃纸厂已有14家。它们是：（1）福州市玻璃纸厂，（2）山东广潍集团总公司玻璃纸厂，（3）大连国华玻璃纸厂，（4）上虞市玻璃纸有限公司，（5）浙江余姚造纸厂，（6）安徽桐城市玻璃纸厂，（7）湖北宜城大雁工业公司玻璃纸厂，（8）安阳市文峰区特种玻璃纸厂，（9）齐齐哈尔市银鹤玻璃纸厂，（10）西安市未央区双星玻璃纸厂，（11）湖北（襄樊市）金环股份有限公司，（12）成都华明玻璃纸有限公司，（13）襄樊东生玻璃纸有限公司，（14）安徽宿州玻璃纸厂。这些工厂可以根据客户的要求，生产不同品种、不同规格的产品，以满足市场需要。

2.4 评说

用胶黏法制成的薄膜。它透明、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；不产生静电，不自吸灰尘；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。广泛应用于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，又具有防潮、不透水 、不透气、可热封等性能，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。亦可作半透膜使用。

总之，从环境保护角度出发，玻璃纸的废纸处理比塑料薄膜简单容易得多。它易于分解，在垃圾回收炉内也可燃烧。从综合利用角度考虑，产品最好不要 “单打一”。纤维素黏胶还可以制作人造丝、轮胎纤维、人造头发、人造麦秆、人工肾透析管等，用途广泛。

3 玻璃纤维纸

3.1 概述

玻璃纤维纸 （glass fibre paper）是一种工业用纸，一般用作过滤材料、吸音材料、绝热材料、电绝缘材料等。它是由直径细小的玻璃纤维抄造而成的纸页，具有难燃性高、抗化学药剂性大、尺寸稳定性好等特点。这种纸的制法与普通造纸有一些差别，它是采用100%玻璃纤维（主要成分是二氧化硅，直径0.3～0.5μm 以下)，经轻度打浆，加胶黏剂，或者配加部分化学木浆，在长网造纸机或圆网造纸机上抄造而成。也可以添加一些硅胶或胶态矾土，用以提高成纸的强度。

目前，玻璃纤维纸厂的数量不多，据初步地不完全统计主要有以下数家：（1）上海虹光玻璃纤维纸厂，（2）上海玻璃纤维纸厂，（3）河南濮阳市德华玻璃纤维纸厂，（4）重庆市长江特种造纸厂。此外，还有一些生产玻璃纤维的公司，也兼制部分玻璃纤维纸。

3.2 制法

玻璃纤维纸（或玻璃纤维空气过滤纸）的生产工艺，相对于一般造纸流程是比较简单一些的。因为玻璃纤维不需要打浆，只需要分散即可。而且在抄造时，也不需要压榨。减少了工序，节省了能源。

该工艺流程是：玻璃纤维→分散→贮浆池→浆泵→抄前池→调浆箱→沉砂盘→冲浆池→浆泵→稳浆箱→流浆箱→网部→烘房→卷取→分切→包装。

纤维原料在分散介质（水）中均匀分散，实现纤维之间的良好结合与交织，是形成高品质玻璃纤维纸的关键。与植物纤维相比较，玻璃纤维比较细长，其“长宽比”较大。同时，玻璃纤维表面带有电荷，容易使得纤维之间互相缠绕，不易分开。因而纤维在水中很难实现均匀的分散，纤维絮聚的可能性增大。而且相互絮聚后就不容易重新分散。

为了使纤维在水中达到较好的分散效果,一般需要加入分散剂或者对玻璃纤维进行分散处理。对玻璃纤维的分散处理一般有以下几种途径：（1)降低浆料悬浮液中的pH值。随着浆料中pH值的降低，分散效果越来越好。浆料分散效果达到最佳时的pH＝3.0。（2)控制好白水系统。因为生产的需要，白水中含有增稠剂、分散剂、消泡剂等。加入增稠剂是为了增加浆料悬浮液的黏度,防止玻璃纤维沉降絮聚；分散剂的用量要适中，用量过小，分散效果不佳；用量过大，则容易出现泡沫。消泡剂的用量也不宜过大,否则影响成纸的抗张强度。（3)适当地降低浆料的浓度。显然，浆料浓度低可以提高纤维的分散效果。但是，如果浆料浓度过低，纸张成形脱水时的困难会增加。（4)改善玻璃纤维表面的润湿状况。玻璃纤维相对于其它纤维,疏水性较大,因而玻璃纤维比较容易絮聚。通过表面活性剂的搭配使用,可以改善纤维表面的润湿状况，增加其亲水性,减少纤维间相互黏着的机会，从而改善玻璃纤维的分散状况。

总之，在玻璃纤维纸的抄造过程中,对玻璃纤维的分散是一个关键问题。 主要是要弄明白其分散机理，才能进行良好的分散，才能抄造出匀度较好的玻璃纤维纸。

3.3 问题

玻璃纤维纸目前主要是用作过滤材料，使用率约为75%。但它的最大弱点是物理强度低、脆性大。在机械压折制作过滤层时，纸页容易破损。特别是对一些轻便型过滤器,需要过滤材料的厚度较低时,纸页的机械强度很难得到保证。因此，在保证玻璃纤维过滤纸良好的空气流阻力、过滤效率的基础上,对玻璃纤维过滤纸进行增强处理是提高产品档次、开发玻璃纤维空气过滤纸品种的技术关键。国内生产的玻璃纤维过滤纸，普遍地采用了加入增强树脂。主要目的是提高该滤纸的使用寿命并使其能满足无隔板滤器的要求。而国外则较普遍采用的是加入化学纤维进行配抄,以增强玻璃纤维纸的强度。

玻璃纤维空气过滤纸的分类习惯有三种方法。一是按纸的强度分为不施胶,轻施胶和重施胶等3类。不施胶滤纸的强度一般，售价便宜。轻施胶滤纸的特点是强度好,阻力不高。重施胶滤纸与无隔板滤纸类似。二是按过滤器结构分为有隔板和无隔板的2种，有隔板滤纸的特点是强度低、阻力低、方便手工折叠。无隔板滤纸的特点是强度高,阻力高,需化学助剂增强,适合于机械折叠。三是按纸的效率分为粗效、低效、亚高效、高效等4挡。

高效玻璃纤维空气过滤纸的过滤效率一般在99.9%～99.99999%之间,空气流阻力在40～98Pa之间,它主要用于军工、电子等行业。亚高效玻璃纤维空气过滤纸的过滤效率在90%～99%之间,阻力在20～30Pa之间，它广泛用于生物洁净技术中,其主要目的是通过过滤达到无菌无毒的环境。低效和粗效玻璃纤维空气过滤纸主要用于核电站、热电站、空调等方面。西方发达国还普及到家用。低效玻纤滤纸的效率一般在90% 以下,阻力低于10Pa;粗效滤纸的阻力和效率更低,空气流阻力计已测不出它的阻力,一般油雾仪也测不出它的效率。

3.4 发展

综上所述，可以看到一般玻璃纤维过滤纸都有一个共同的弱点，即容尘量低，使用寿命短。 高效过滤器的使用寿命一般为1年，半年，短的只有几个月，甚至十几天。而这些过滤器的更换程序很麻烦，且价格也贵。有时我们可以在高效过滤器前装上一个中效或初效的过滤器,以延长高效过滤器的使用寿命。但是，仍然存在有装拆更换麻烦，占地面积大等一系列问题。

因此，今后玻璃纤维过滤纸的发展，应该做好如下的研制工作：(1)研制容尘能力较大的高效过滤纸。(2)研制高容尘量的中效过滤纸，以满足现代化建筑空调系统中的使用。(3)研制具有瓦楞形的、波高3～7mm的无隔板滤纸。(4)研制特种滤纸，如灭菌滤纸等，满足特殊环境中使用。

具体的方法是：

（1)树脂增强。由于玻璃纤维相互间结合力小，这是玻璃纤维纸强度低的主要原因。通过化学助剂和树脂的加入，可以增强玻璃纤维间的结合力，其理想状态是树脂在较高温度下部分包裹纤维，以便能够达到点结合和促使纤维软化，改善玻璃纤维的脆性。采取树脂增强的措施，可以明显提高成纸的抗张指标及挺度，但是在纸张脆性方面无明显改善。另外，添加大量树脂时，会降低纸张韧性。这对于提高纸张的韧性指标不利，所以力争控制好加入的树脂量。

(2)化学纤维配抄。玻璃纤维中添加部分化学纤维与之配抄，主要是利用化学纤维良好的韧性，以提高成纸的机械加工性能。以达到满足玻璃纤维纸过滤性好、机械强度高、耐折性大的要求。配抄的化学纤维以维尼纶纤维（即聚乙烯醇缩醛纤维）为佳，配抄量不超过30%。如果化学纤维配抄量过大，将会降低玻璃纤维纸的空气流动阻力。

(3)“树脂增强和化学纤维配抄”结合应用。上述两种途径各有优势,如果我们把这两种途径结合使用，便可取长补短，较好地提高成纸的韧性、抗张强度和挺度。而且配合应用与单独应用时工艺特点相同。对综合强度要求较高的滤纸，采用化学纤维配抄及树脂增强结合的方法更为适宜。

2010－5－30

实验与研究