液晶玻璃基板保護紙防霉化學品的優化與應用

劉佳文 ，薛國新 ，張 琦 ，王 幸

（1.浙江理工大學制漿造紙研究所，浙江杭州 310018；2.浙江凱豐新材料股份有限公司，浙江 龍游 324400）

具有防霉、防潮性能的玻璃基板保護紙，用在玻璃夾層中可以殺死霉菌或抑制霉菌的生長而起到保護、耐腐蝕、覆蓋層和保護膜的作用，有效地保護了玻璃的膜面，并且起到玻璃間摩擦的襯墊作用。高端液晶玻璃基板保護紙是光伏玻璃、液晶玻璃等高端產品上的首選防霉保護材料。

玻璃在成型過程中，堿金屬和堿土金屬離子富集在玻璃表面，這些金屬離子是玻璃的網絡外體，化學性質活躍，當玻璃表面遇水汽后，玻璃中的堿金屬離子就會和水中的氫離子進行離子交換，生成堿，使玻璃表面的水溶液呈堿性，當作用時間增加，水溶液堿性逐漸增大，腐蝕能力增強，玻璃網絡受到強堿侵蝕，網絡中的氧橋骨架斷裂，從而使玻璃表面受侵蝕而產生“發霉”。因此夾在玻璃基板之間的玻璃襯紙防霉的機理主要在于襯紙中含有酸可以中和玻璃表面析出的堿。故降低pH使之呈酸性是玻璃襯紙起防霉作用的核心[1]71。由于大部分液晶玻璃使用中采用的是靜電吸附運行，所以在同等防霉效果下電導率提升最小的添加劑效果最佳。因而紙張的pH和電導率是影響液晶玻璃基板保護紙使用性能的2個重要指標，本文針對各種pH調節防霉劑的使用效果進行了一些總結，以供參考。

1 防霉添加劑優化

傳統的玻璃間隔紙的pH調節劑為硫酸鋁，然而在硫酸鋁的使用過程中存在諸多問題。所以需要在配漿過程中通過試用不同的pH調節劑，以確認液晶玻璃基板保護紙的防霉性能、電導率性能等指標[2]。

合適的電導率是液晶玻璃基板保護紙的一項重要指標，這項指標是保證在使用過程中具有良好的靜電吸附效果的關鍵。電導率過低會導致液晶玻璃基板保護紙不能夠吸附在玻璃表面，而過高則會對取紙及生產過程的穩定性造成較大影響。生產玻璃基板時，保護紙墊襯在玻璃基板下面，在取放至A型板上時若靜電吸附能力弱，容易造成掉紙現象，吸附時間只有4～5 s，堆板時容易掉紙，紙張電導率≤50 μS/cm時靜電吸附能力相對較好，若紙張電導率＞50 μS/cm，就會使得紙張上的靜電過快地釋放掉，最終引起掉紙等情況。

1.1 硫酸鋁工藝研究

鋁礬在酸法造紙中廣泛使用，且起著決定作用[3]。造紙工業應用的硫酸鋁溶液調整溶液的pH，最終使產品紙張也成酸性。我們選用液體硫酸鋁用于配漿時調節pH，但是由于整個漿料呈酸性，在漿料上網成型、中間流程中，易將管道內壁的雜質清洗下來，造成液晶玻璃基板保護紙雜質多、易劃傷玻璃基板且電導率偏高等問題，同時由于硫酸鋁的使用對成紙的電導率有很大的影響，因此在液晶玻璃基板保護紙中不宜采用硫酸鋁作為pH調節劑在配漿過程中添加。表1為硫酸鋁不同添加量時漿料和成紙的pH及電導率（表中“pH”和“電導率”分別按下述國家標準測定：GB/T 1545.2—2003《紙、紙板和紙漿水抽提液pH的測定》和GB/T 7977—2007《紙、紙板和紙漿水抽提液電導率的測定》，下同）。

表1 硫酸鋁不同添加量時漿料和成紙的pH及電導率

從表1可以看出，隨著硫酸鋁添加量的增加，漿料的pH和成紙的pH呈明顯下降的趨勢，在此過程中成紙的電導率是明顯上升的。當成紙的pH在6.0的時候，電導率已經上升到了55 μS/cm，已經嚴重影響了液晶玻璃基板保護紙的使用，所以硫酸鋁作為漿料和成品的pH調節劑，雖然能夠有效地調節紙張的pH，但是由于電導率上升快，并不是非常適合生產液晶玻璃基板保護紙。

1.2 檸檬酸工藝研究

檸檬酸又名枸椽酸，可以作為液晶玻璃基板保護紙的pH調節用。由于前期出現了漿料酸性后容易帶出雜質的問題，我們選擇在表面施膠處加檸檬酸調節成紙pH，通過噸紙添加5～6 kg的一水檸檬酸能夠有效地的控制液晶玻璃基板保護紙的pH，同時也能很好地控制電導率；但是由于檸檬酸屬于有機酸，不能很好地提供防霉效果，導致在液晶玻璃基板保護紙使用過程中霉點數量明顯多于硫酸鋁的情況。

1.3 硼酸工藝研究

硼酸，為白色粉末狀結晶或三斜軸面鱗片狀光澤結晶，有滑膩手感，無臭味，溶于水、酒精、甘油、醚類及香精油中，水溶液呈弱酸性[4]，大量應用于玻璃（光學玻璃、耐酸玻璃、耐熱玻璃、絕緣材料用玻璃纖維）工業，可以改善玻璃制品的耐熱、透明性能，提高機械強度，縮短熔融時間[5]。我們在配漿系統中為液晶玻璃基板保護紙的漿料添加不同比例的硼酸并測定漿料的pH和成紙的pH，同時在液晶玻璃基板上實驗，最終發現添加硼酸的原紙能夠比較穩定地控制液晶玻璃基板保護紙的pH，也能很好地適應液晶玻璃基板的其他指標。表2為硼酸不同添加量時漿料和成紙的pH及電導率。

從表2不難看出：當硼酸噸紙添加量為10 kg時，漿料的pH為6.4，成紙pH為6.6，電導率為17 μS/cm，電導率和pH都已經較為適宜；當硼酸噸紙添加量為15 kg時，漿料的pH為6.0，成紙pH為6.5，電導率為23 μS/cm，此時的原紙已經到達設定目標；繼續試驗發現當硼酸噸紙添加量為20 kg時，漿料的pH為5.2，成紙pH為6.0，電導率為31 μS/cm，此時發現成紙的pH已經接近下限，而電導率已經上升較多；當硼酸噸紙添加量在15～20 kg時，紙張的pH和電導率均較為適合，同時硼酸在液晶玻璃基板使用中具有一定增強防霉的作用。

表2 硼酸不同添加量時漿料和成紙的pH及電導率

通過比對，采用硼酸作為pH控制劑較為合適，配漿過程pH控制在5.0～5.5為宜。當原漿和損紙漿混合均勻后，再加入噸漿15～20 kg硼酸，充分混合后測定漿料的pH，控制漿料pH在5.0～5.5，隨后上網抄紙。剛開始生產時硼酸的添加量會稍微大一些，隨著白水系統中硼酸的累積，硼酸的添加量會逐步減少，最后穩定在噸漿（15±2）kg硼酸的范圍內。采用此方案生產的原紙pH為6.0～6.5，并且對系統影響小，液晶玻璃基板保護紙防霉效果最佳。

2 硼酸防霉性能的應用

為確定加入硼酸后的玻璃襯紙的pH對玻璃防霉的影響，試驗選擇不同pH的保護紙對玻璃基板進行防霉測試[6]。表3為加入硼酸后不同pH玻璃基板保護紙夾墊后液晶玻璃表面的狀況，試驗條件：溫度為60℃，濕度為90%。

從表3可以看出，當液晶玻璃襯紙的pH小于6.5的時候，玻璃表面在8 h之內無明顯變化。而pH為

表3 不同pH玻璃基板保護紙夾墊后液晶玻璃表面的狀況

6.5以上的液晶玻璃基板保護紙經試驗后，在玻璃表面就出現了較多的霉點，而且在液晶玻璃基板保護紙的pH逐漸提高后玻璃表面的霉斑點就越來越多了。考慮到pH過低，生產出來的襯紙會發脆，造成紙張強度損失，影響夾紙效果，pH過低也會腐蝕造紙機械設備，增加生產成本[1]72。綜上考慮，液晶玻璃基板保護紙的成紙pH定為5.0～6.5較為合適。

3 結語

液晶玻璃基板保護紙添加合適的pH調節劑作為成紙酸性防霉的主要化學品。硼酸作為pH調節劑是最合理的產品，與硫酸鋁和檸檬酸相比，硼酸酸性調節容易，穩定性較好，且防霉性能最佳，但是也存在價格比這2種pH調節劑高的問題。

在配漿操作過程中還需嚴格注意以下3點：

（1）硼酸溶解后加入，紙張的防霉性能相對更加穩定；

（2）配漿時回用漿的使用量必須穩定，如果回用漿量波動過大，后續的pH也會產生波動；

（3）大部分的化學品添加都會引起成紙的電導率增加，所以在pH的控制上要嚴格控制硼酸的加入量，切勿多加，后續嚴格跟蹤成紙的電導率。