玻璃紙與玻璃纖維紙

劉仁慶

玻璃紙與玻璃纖維紙

劉仁慶

1 前言

在我國，紙的品種很多。由于有些紙種的名稱，僅差一兩個字，而所代表的成品之原料、制法、性能和應用等，相距甚遠。因此，有必要對它們進行必要的疏理，正本清源，以正視聽。例如，玻璃紙與玻璃纖維紙，表面上看似乎差不多。而實際上這是兩種完全不同的紙張。

另外，市場上還有一種“玻璃卡紙”，它是鑄涂紙的俗稱。鑄涂紙是用原紙經涂布后所得到的一種加工紙，定量一般為150g/m2以上 ，白度85%以上。它具有很高的挺度、平滑度和光澤度，也有彩色的鑄涂紙。其加工工藝是：當原紙經過涂布后，在半干狀態下經過一個大直徑的表面如同鏡面的鍍鉻烘缸，加熱干燥成膜，從而使紙得到象鏡面一樣光滑發亮的鑄涂面。鑄涂紙常用于印刷高級美術圖片、彩色廣告、藥品，化妝品包裝、商標及高檔包裝盒等。屬于正常加工紙的生產范圍。所以，玻璃卡紙（鑄涂紙）跟玻璃紙與玻璃纖維紙也完全不一樣，這三種紙切切不要混為一談。

鑒于玻璃紙、玻璃纖維紙的生產具有特殊性，本文僅就它們的特點、制法和應用等作一簡略的介紹，并稍加評論，以期引起讀者對此問題的注意。由此聯想對其他類似的紙種，也可以進行比較分析，起到“舉一反三”的作用。需要說明的是：本文中轉摘了互聯網上的有關資料，因其沒有注明來源和作者，本人無法致謝，只好表示遺憾和抱歉。文內若有不妥之處，還是那句老話：“歡迎批評指正”。

2 玻璃紙

2.1 概述

玻璃紙（cellophane）是一種透明度高、有光澤的再生纖維素薄膜，舊稱賽璐玢，是英文cellophane的譯音。它是供商品包裝的一種紙張，即屬于包裝用紙。要注意，還有一個名詞叫賽璐珞，它不是紙，而是一種硝化纖維素塑料（做乒乓球的原料），賽璐珞是英文celluloid的譯音。兩者不要混淆。

玻璃紙的定量一般是30～60g/m2。有平板紙和卷筒紙兩種。通常是無色、透明、光滑的薄頁，無孔眼，不透氣，不透油，不透水；有一定的挺度；具有較好的拉伸強度、光澤性和印刷適性。也可染成各種顏色（紅色、黃色等）。

玻璃紙是再生纖維素，它的分子基團之間的空隙存在著一種奇妙的透氣性，這對商品的保護、保鮮有利。它不耐火，卻耐熱，可在190℃的高溫下不變形，可用在食品包裝中與食品一起進行高溫消毒。由于玻璃紙的原料源于天然，因此具有很強的易分解性，對環境的影響比較小。

玻璃紙的生產方法與機制紙的抄造法不同，與人造絲的工藝相近。它主要用于食品、藥品、化妝品、煙卷、紡織物、精密儀器、高級服裝等商品的包裝，以增進美觀，并能防潮。另有在單面或雙面涂布聚偏二氯乙烯等聚合物制成的“防潮玻璃紙”，具有更好的耐水、耐油和阻氣性。

2.2 制法

玻璃紙是一種以精制化學木漿或棉短絨溶解漿為原料，對原漿板的要求是，其中α-纖維素含量高達95%以上，平均聚合度為800～1000，白度在85%以上，緊度為0.6g/cm3。采用17.5%氫氧化鈉（NaOH）經堿化、壓榨、粉碎等過程制得堿纖維素，再經老化后加入二硫化碳（CS2）使之磺化變成纖維素黃原酸酯，再用氫氧化鈉溶液溶解即制得橘黃色的纖維素黏膠（液）。該黏膠在20～30℃溫度下進行熟成處理，并經過濾除去雜質和脫除氣泡，然后在拉膜機中由一個狹長的縫隙中噴出，流入由硫酸和硫酸鈉混合液組成的凝固浴槽中定形，形成薄膜(再生纖維素薄膜)。再經用水清洗、脫硫、漂白、脫鹽和塑化 (甘油和乙二醇等)等處理，最后經干燥便得到了玻璃紙。

以上就是傳統式的生產玻璃紙的方法，歷經許多年實踐，技術成熟，基本上沒有大的變化。不過，由于老技工的人數自然減員，新技工的操作不夠熟煉，有的工廠成品質量尚有待提高。這是一個引人深思和急待解決的問題。

2.3 現況

自從塑料薄膜興起后，因為其產量大、售價低，而且在性能上完全可以取代玻璃紙。因此，在相當長的一段日子里，商品包裝刮起了“棄紙求塑”的龍卷風。各種包裝紙都大量地積壓在倉庫里，工廠或改產或轉產或停工。一時間幾乎把包裝用的玻璃紙逼到絕境。

由于受到塑料薄膜的沖擊，我國的玻璃紙廠紛紛倒閉。由原來高峰時期的近200家，一下子減至只剩幾家。然而，初期使用塑料薄膜時只看到它的長處，慢慢地塑料薄膜的弊端日漸突現出來。白色污染所造成的危害，是不可輕視的。國家對使用塑料薄膜頒布了新的法律、法規加以限制。回過頭來，人們又想起了使用玻璃紙的好處。于是，玻璃紙的訂貨單又飄然而至。

目前，我國的玻璃紙廠已有14家。它們是：（1）福州市玻璃紙廠，（2）山東廣濰集團總公司玻璃紙廠，（3）大連國華玻璃紙廠，（4）上虞市玻璃紙有限公司，（5）浙江余姚造紙廠，（6）安徽桐城市玻璃紙廠，（7）湖北宜城大雁工業公司玻璃紙廠，（8）安陽市文峰區特種玻璃紙廠，（9）齊齊哈爾市銀鶴玻璃紙廠，（10）西安市未央區雙星玻璃紙廠，（11）湖北（襄樊市）金環股份有限公司，（12）成都華明玻璃紙有限公司，（13）襄樊東生玻璃紙有限公司，（14）安徽宿州玻璃紙廠。這些工廠可以根據客戶的要求，生產不同品種、不同規格的產品，以滿足市場需要。

2.4 評說

用膠黏法制成的薄膜。它透明、無毒無味。其分子鏈存在著一種奇妙的微透氣性，可以讓商品像雞蛋透過蛋皮上的微孔一樣進行呼吸，這對商品的保鮮和保存活性十分有利；對油性、堿性和有機溶劑有強勁的阻力；不產生靜電，不自吸灰塵；因用天然纖維制成，在垃圾中能吸水而被分解，不至于造成環境污染。廣泛應用于商品的內襯紙和裝飾性包裝用紙。它的透明性使人對內裝商品一目了然，又具有防潮、不透水 、不透氣、可熱封等性能，對商品起到良好保護作用。與普通塑料膜比較，它有不帶靜電、防塵、扭結性好等優點。玻璃紙有白色，彩色等。亦可作半透膜使用。

總之，從環境保護角度出發，玻璃紙的廢紙處理比塑料薄膜簡單容易得多。它易于分解，在垃圾回收爐內也可燃燒。從綜合利用角度考慮，產品最好不要 “單打一”。纖維素黏膠還可以制作人造絲、輪胎纖維、人造頭發、人造麥稈、人工腎透析管等，用途廣泛。

3 玻璃纖維紙

3.1 概述

玻璃纖維紙 （glass fibre paper）是一種工業用紙，一般用作過濾材料、吸音材料、絕熱材料、電絕緣材料等。它是由直徑細小的玻璃纖維抄造而成的紙頁，具有難燃性高、抗化學藥劑性大、尺寸穩定性好等特點。這種紙的制法與普通造紙有一些差別，它是采用100%玻璃纖維（主要成分是二氧化硅，直徑0.3～0.5μm 以下)，經輕度打漿，加膠黏劑，或者配加部分化學木漿，在長網造紙機或圓網造紙機上抄造而成。也可以添加一些硅膠或膠態礬土，用以提高成紙的強度。

目前，玻璃纖維紙廠的數量不多，據初步地不完全統計主要有以下數家：（1）上海虹光玻璃纖維紙廠，（2）上海玻璃纖維紙廠，（3）河南濮陽市德華玻璃纖維紙廠，（4）重慶市長江特種造紙廠。此外，還有一些生產玻璃纖維的公司，也兼制部分玻璃纖維紙。

3.2 制法

玻璃纖維紙（或玻璃纖維空氣過濾紙）的生產工藝，相對于一般造紙流程是比較簡單一些的。因為玻璃纖維不需要打漿，只需要分散即可。而且在抄造時，也不需要壓榨。減少了工序，節省了能源。

該工藝流程是：玻璃纖維→分散→貯漿池→漿泵→抄前池→調漿箱→沉砂盤→沖漿池→漿泵→穩漿箱→流漿箱→網部→烘房→卷取→分切→包裝。

纖維原料在分散介質（水）中均勻分散，實現纖維之間的良好結合與交織，是形成高品質玻璃纖維紙的關鍵。與植物纖維相比較，玻璃纖維比較細長，其“長寬比”較大。同時，玻璃纖維表面帶有電荷，容易使得纖維之間互相纏繞，不易分開。因而纖維在水中很難實現均勻的分散，纖維絮聚的可能性增大。而且相互絮聚后就不容易重新分散。

為了使纖維在水中達到較好的分散效果,一般需要加入分散劑或者對玻璃纖維進行分散處理。對玻璃纖維的分散處理一般有以下幾種途徑：（1)降低漿料懸浮液中的pH值。隨著漿料中pH值的降低，分散效果越來越好。漿料分散效果達到最佳時的pH＝3.0。（2)控制好白水系統。因為生產的需要，白水中含有增稠劑、分散劑、消泡劑等。加入增稠劑是為了增加漿料懸浮液的黏度,防止玻璃纖維沉降絮聚；分散劑的用量要適中，用量過小，分散效果不佳；用量過大，則容易出現泡沫。消泡劑的用量也不宜過大,否則影響成紙的抗張強度。（3)適當地降低漿料的濃度。顯然，漿料濃度低可以提高纖維的分散效果。但是，如果漿料濃度過低，紙張成形脫水時的困難會增加。（4)改善玻璃纖維表面的潤濕狀況。玻璃纖維相對于其它纖維,疏水性較大,因而玻璃纖維比較容易絮聚。通過表面活性劑的搭配使用,可以改善纖維表面的潤濕狀況，增加其親水性,減少纖維間相互黏著的機會，從而改善玻璃纖維的分散狀況。

總之，在玻璃纖維紙的抄造過程中,對玻璃纖維的分散是一個關鍵問題。 主要是要弄明白其分散機理，才能進行良好的分散，才能抄造出勻度較好的玻璃纖維紙。

3.3 問題

玻璃纖維紙目前主要是用作過濾材料，使用率約為75%。但它的最大弱點是物理強度低、脆性大。在機械壓折制作過濾層時，紙頁容易破損。特別是對一些輕便型過濾器,需要過濾材料的厚度較低時,紙頁的機械強度很難得到保證。因此，在保證玻璃纖維過濾紙良好的空氣流阻力、過濾效率的基礎上,對玻璃纖維過濾紙進行增強處理是提高產品檔次、開發玻璃纖維空氣過濾紙品種的技術關鍵。國內生產的玻璃纖維過濾紙，普遍地采用了加入增強樹脂。主要目的是提高該濾紙的使用壽命并使其能滿足無隔板濾器的要求。而國外則較普遍采用的是加入化學纖維進行配抄,以增強玻璃纖維紙的強度。

玻璃纖維空氣過濾紙的分類習慣有三種方法。一是按紙的強度分為不施膠,輕施膠和重施膠等3類。不施膠濾紙的強度一般，售價便宜。輕施膠濾紙的特點是強度好,阻力不高。重施膠濾紙與無隔板濾紙類似。二是按過濾器結構分為有隔板和無隔板的2種，有隔板濾紙的特點是強度低、阻力低、方便手工折疊。無隔板濾紙的特點是強度高,阻力高,需化學助劑增強,適合于機械折疊。三是按紙的效率分為粗效、低效、亞高效、高效等4擋。

高效玻璃纖維空氣過濾紙的過濾效率一般在99.9%～99.99999%之間,空氣流阻力在40～98Pa之間,它主要用于軍工、電子等行業。亞高效玻璃纖維空氣過濾紙的過濾效率在90%～99%之間,阻力在20～30Pa之間，它廣泛用于生物潔凈技術中,其主要目的是通過過濾達到無菌無毒的環境。低效和粗效玻璃纖維空氣過濾紙主要用于核電站、熱電站、空調等方面。西方發達國還普及到家用。低效玻纖濾紙的效率一般在90% 以下,阻力低于10Pa;粗效濾紙的阻力和效率更低,空氣流阻力計已測不出它的阻力,一般油霧儀也測不出它的效率。

3.4 發展

綜上所述，可以看到一般玻璃纖維過濾紙都有一個共同的弱點，即容塵量低，使用壽命短。 高效過濾器的使用壽命一般為1年，半年，短的只有幾個月，甚至十幾天。而這些過濾器的更換程序很麻煩，且價格也貴。有時我們可以在高效過濾器前裝上一個中效或初效的過濾器,以延長高效過濾器的使用壽命。但是，仍然存在有裝拆更換麻煩，占地面積大等一系列問題。

因此，今后玻璃纖維過濾紙的發展，應該做好如下的研制工作：(1)研制容塵能力較大的高效過濾紙。(2)研制高容塵量的中效過濾紙，以滿足現代化建筑空調系統中的使用。(3)研制具有瓦楞形的、波高3～7mm的無隔板濾紙。(4)研制特種濾紙，如滅菌濾紙等，滿足特殊環境中使用。

具體的方法是：

（1)樹脂增強。由于玻璃纖維相互間結合力小，這是玻璃纖維紙強度低的主要原因。通過化學助劑和樹脂的加入，可以增強玻璃纖維間的結合力，其理想狀態是樹脂在較高溫度下部分包裹纖維，以便能夠達到點結合和促使纖維軟化，改善玻璃纖維的脆性。采取樹脂增強的措施，可以明顯提高成紙的抗張指標及挺度，但是在紙張脆性方面無明顯改善。另外，添加大量樹脂時，會降低紙張韌性。這對于提高紙張的韌性指標不利，所以力爭控制好加入的樹脂量。

(2)化學纖維配抄。玻璃纖維中添加部分化學纖維與之配抄，主要是利用化學纖維良好的韌性，以提高成紙的機械加工性能。以達到滿足玻璃纖維紙過濾性好、機械強度高、耐折性大的要求。配抄的化學纖維以維尼綸纖維（即聚乙烯醇縮醛纖維）為佳，配抄量不超過30%。如果化學纖維配抄量過大，將會降低玻璃纖維紙的空氣流動阻力。

(3)“樹脂增強和化學纖維配抄”結合應用。上述兩種途徑各有優勢,如果我們把這兩種途徑結合使用，便可取長補短，較好地提高成紙的韌性、抗張強度和挺度。而且配合應用與單獨應用時工藝特點相同。對綜合強度要求較高的濾紙，采用化學纖維配抄及樹脂增強結合的方法更為適宜。

2010－5－30

實驗與研究