功能纸概念与概况

·功能纸· ’专丽] ————————————————————————————————————————————————————————————————————√ 功能纸：概念与概况 刘仁庆 国造纸学会，北京，100020) 摘要：回顾了功能纸的开发与发展历程，探讨了研制、生产功能纸的实际意义和应用．指出了功能纸 与特种纸之间的区别。 关键词：功能纸；特种纸；台成纤维 中圈分类号：佛761．2 文截标识码：A 文章编号：0254-508X(2004)03—0053—03 日本功能纸研究会会：喜简怨型￡糕：置莩霎黧淼教授．科普作幕，中国造 丹8术f11q外训日‘口，批】“， 纸学会普教委副主任；研 即超出普通纸的特性，并能 究领域：纸相学、手工纸 满足某种特殊用途的纸。随 ：罂!篆、特种纸和功能 着信息产业、能源领域、电子纸及其他。 ”“⋯⋯““⋯ 工学、生命科学和医疗工业 的进步和需要，功能纸将会有更大的发展⋯。 根据功能纸的要求，除了利用“纤维”(此处特指非 植物纤维、植物纤维加工后的变性纤维)固有的性能之 外，还需要采取一些相应的工艺和技术，并添加专门的 “化学品”(如化学合成树脂、助剂)，以增加纸的特殊功 能，如导电性、绝缘性、压电性、热电性、感光性、热敏 性、电磁性等。 1功能纸的缘起 1962年9月，正值日本造纸业发展的高峰期，一些 造纸界人士成立了“化纤纸研究会”(即“机能纸研究会” 的前身)，以尽可能地多用化学纤维造纸，扩大纸种范 围。到了1982年，该研究会正式改名为“机能纸研究 会”，并把开发新纸种作为该会的奋斗目标。当时，I：t本 人将机能纸译为英文的写法是岫出pedbnnancepaperl”， 而中国人却将其译为functionalpaper，因此，首先应注 意译名的区别。 新纸种的配料最初以木浆为主，再配若干其他纤 维和某些化学助剂，但后来发现以合成纤维为更佳。这 是由于合成纤维品种多，形态可为粗、细、异形、中空 等，而其表面又具有亲水、疏水、带电、吸附等特性，同 时，再通过不同的浸渍、涂布、复台、蒸镀等加工方式， 使纸张具有许多新的特性。因此，依据不同的纤维特性 《中国造纸》2004年第23卷第3期 和相应工艺，可制得相应的功能纸。 客观地说，当今对功能纸的研究和应用还处于初 级阶段，而且研制的单位和人数也有待增多，目前还没 有出现发展的转折点。欧美各国在这一领域的研究报 道甚少，而日本开发的功能纸却比较多，见表1i”。 表1日本开发的功能纸 2功能纸的特点 现在，有一些书刊常把功能纸(functionalpaper)与 特种纸(specialtypaper)搅在一起、不加区分，因而，在 读者中引起不必要的误导，值得关注。有人认为，可以 从原料、加工工艺( 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 )、成纸性能、实际应用等方面 来区别它们，或许会更清楚明了。那么，功能纸与特种 纸到底有什么不同呢?提出以下3点进行探讨： (1)功能纸所选用的原料主要是特殊纤维(包括变 收穑日期：2003—12．10(修改靖) 万方数据 I专题论坛 一一————、———————，—，__________u____J——_—————J———————— 性纤维)。这里所说的特殊纤维，大多是指化学纤维、玻 璃纤维、陶瓷纤维、碳素纤维、金属纤维等；而特种纸则 主要以植物纤维或添加少量其他纤维为主。 (2)功能纸还必须具有某些特殊的特性，币是一般 的经典力学性，而是量子力学、电磁效应、生物化学性 “及生理适应性等；而特种纸多为改善强度、增加耐湿 性、扩大防护性等。 (3)功能纸应用领域的专业性、针对性比较强，日 常生活中使用得比较少。而特种纸则恰好相反。 从现代材料学角度考虑，材料主要分2类，第一类 是结构材料；第二类是功能材料。显而易见，普通纸、加 工纸、特种纸都属于第一类材料，而功能纸则属于第二 类材料。 3功能纸的研制 纵观研制的功能纸，可从以下几方面着手： (1)采用功能纤维，纤维本身依其组成、形状、表 面不同而具有各种功能，将纤维加工后而得功能纤 维，再以纸机抄造而成。功能纤维可由2种方法制得： ①通过纺丝时截面处理得到不同形状的纤维，例如截 面为三角形的合成纤维，具有柔软、高光泽、吸水性好 的特点；②在纺液中添加具有某种特性的粉体或助剂 后而得到的纤维，例如加有碘化铜的合成纤维，具有 抗静电和杀菌的功能。利用各种功能纤维(如吸水吸 湿纤维、抗静电纤维、灭菌纤维、芳香纤准、防紫外线 纤维等)可以抄造相应的功能纸——如抗静电纸、灭 菌纸、芳香纸、防紫外线纸等，使之满足社会有关部门 的需要⋯。 (2)采用功能膜(即薄膜)，把原料进行再加工而 成。薄膜可看作二维材料，它的表面和界面所占有的相 对比例较大，因之表现的物理效应也较为突出。例如薄 膜的厚度比电子的平均自由程小得多，当膜的两个表 面之间的电子进行往返运动时，就会发生干涉，从而对 电子输运状态产生影响。在制膜过程中，由于多数处于 非平衡状态，故实现原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 有相当难度。但是，可以不 考虑是否会形成均匀相，而比较自由地改变薄膜的性 能。比如，在研究台成纸的进一步发展中，对“纸状化” 之前薄膜的加工处理非常关键。 (3)采用复合材料，这是近年来功能纸加工的重点。 因为一种材料的缺陷可由另～种材料的优势来弥补。 一般而言，比较简化的复合方法是借助粘台剂或熔融 处理来固结纤维或薄膜，常用的有：固体粘合剂和液体 粘合剂，前者如合成浆(SWP)、聚乙烯醇(PVA)、热熔 纤维(HMF)等；后者如丙烯酸(AA)、醋酸乙烯(VA)、 ·54· 苯乙烯一丁二烯树脂(SBR)等。 由上述方法可以研制各种功能纸，如电性功能纸、 磁性功能纸、生物功能纸、医学功能纸等。现简要介绍， 供同行参考。 电性功能纸是根据电子工业的需要而开发的高新 材料。从电性能的角度讲，一般分为导体、半导体和绝 缘体，导体的电阻率随温度升高而增加；半导体和绝缘 体则相反。考虑到电导率与材料的形状和本质的密切 关系，在研制时必须注意2点：一是“纯”性——即电子 纯(化学纯、光谱纯还不够)；二是“韧”性——能抵抗极 端恶劣的条件(高低温、耐腐蚀、抗振动、抵挡辐射等)。 但是，一般的高分子材料是绝缘体，而某些复合材料 (聚合物)的电导率可达到半导体和导体之间；另外，采 取掺杂的方法(例如，用碘、溴小分子掺杂到聚乙烯大 分子中)也可使电导率明显升高，从而制备出以导电高 分子为基干的功能纸。 生产磁性功能纸时，常用磁粉、磁泡材料产生磁 性。常用的磁粉有1一三氧化二铁、钴和二氧化铬等，也 有用铁钻膜的。磁泡材料是一种圆柱形磁畴，在磁场作 用下，会收缩成圆柱状，像“水泡”似的。常用的磁泡 有：磁性石榴石单晶片等。磁性功能纸使用比较多的是 磁卡，它的适用范围越来越广。 生物功能纸，一般是指利用通过化学改性法将某 种药物接枝到聚合物上，或是采取物理法把药物附着、 固定在其上所制得的活性生物纤维(biologicallyactive fiber)，然后再抄造成具有某些抗微生物侵蚀、或产生 止血、消炎、灭菌、抗烫伤等医疗效果的生物功能纸。 医学功能纸，即医用高分子材料中的一个特殊品 种。它分为人体外用和人体内用，前者有止血绷带、绷 托、输血用具等；后者有人工皮肤、人工肾、人工肝、牙 齿植入物等。尤其是直接与人体接触的品种，除要求物 化性能好、无毒并不会破坏邻近组织、对身心无不良影 响外，还应具有优良的生物相容性、抗凝血性、无致癌 性、不引发过敏反应等特点。 4功能纸的应用 功能纸依其产品性能可应用于电子技术、航空航 天、精密仪器、医学制药等。如空气过滤纸是现代社会 中广泛采用的一种清洁材料，它可以除去空气(或空 间)中粉尘、烟气、杂质、异味等，空调机、轿车以及无尘 室内的空气净化都离不开这种功能纸。 在铅酸电池、镍氢电池等电池制造过程中必须使 用多孔膜材料，作为隔板来控制活性物质。电池隔板必 须组织均一、强度高，以便控制和维护有机电解质溶 GhinaPalp＆嘞erV01．23，No．3．2∞4 万方数据 液。凼隔板与电极卷在一起作为电池的基本结构，在阳 极和阴极之间能阻止活性物质，仅让离子通过，这就要 求电池隔板必须具有良好的多孔性、润湿性、抗酸性、 氧化性及足够的物理强度等。属于这类功能纸的有合 成纤维纸、100％超细玻璃纤维纸。 再如，医用胶带纸主要用于外科包扎、手术或灭菌 包装之用。它要求有疏水性、柔软性好、透气性佳、物理 强度高、易撕裂、表面不起毛、经消毒处理不产生气味 等特性。这种纸常以合成纤维、合成浆(SWP)，有的再 配以少量木浆和粘性树脂等混抄而成。 此外，功能纸还在电信业、包装业、食品业、服装业 等方面还有许多不同的应用。 5功能纸的发展 功能纸目前仍是小批量、多样化、高附加值的产 品，根据有关统计资料，在日本它也只占纸种中极少的 一部分，仅为纸市场总销量的1％一2％。但造纸工业和 造纸技术的迅猛发展和社会多方面的需求，势必增加 对不同纸种的要求，因此，发展功能纸的必要性显而易 专题论坛 见，但是还要全面考虑功能纸的技术、成本、制造和销 售等诸多问题。下面提出几条意见，与同行切磋。 (1)造纸业的技术储备有待加强。业内人士比较熟 悉的植物纤维在功能纸的开发中，不能够“挑起大梁”， 而对特种纤维又缺乏深刻认识。这些高附加值产品，除 了优质纤维、特殊配料外，还有赖于基础科学、精密仪 器、专用设备和雄厚财力的支持，因此，我国欲发展功 能纸还要进行一段时期的准备工作，收集和消化各种 技术经济资料十分必要。 (2)一定要设法摆脱仿制，而应在功能纸的原创上 下大功夫，争取在不太长的时间内做出较大的成绩。 (3)功能纸的使用范围正在扩大，要适当鼓励一些 人做一些功能纸的开发准备或者试制工作。 参考文献 [1]稻垣宽特殊机能纸【R]日本：13丰CMc株式台社，1983 [2]刘仁庆谈谈纸的六大系列【J]．科技导报．1997(3)：6l [3]日本机能纸研究会机能纸研究会志1991 [4]苏裕昌机能纸系列介绍(一)[J]浆纸技术，1998，1(4J FunctionalPaper：ConceptandGeneralSituation LIURen—qing (Ch／naTechnwalAssociationofPaperlndu*try，＆口讯g，100020) Abstract：Thearticlez,eviewstheresearchanddevelopmentofthefunctionalpaper，discussesitsactualmeaningandpracticalapplication． Intheme,antime．thearticlealsopointsoutthedifferencesbetweenthefunctionalpaperandthespecialtypaperinthreeaspens． Keyw删s：funetlona|paper；specialWpaper；吖“她血fiber圆 (责任编辑：关颖) ·消息· 国家发改委举行全国林纸一体化专项规划新闻发布会 中华人民共和国国家发展和改革委员会于2004 年2月1613在北京举行了《全国林纸～体化工程建设 “十五”殷2010年专项规划》(以下简称《规划》)的新闻 发布会。 在新闻发布舍上，国家发展改革委工业司司长刘 铁男指出国务院讨论批准了国家发展改革委组织有关 部门、科研单位和专家编制的《规划》，《规划》内容由国 家发展改革委负责解释并组织实施。在会上．刘铁男司 长还向到会记者阐明从国民经济发展需要和加快我国 造纸T业发展背景出发，在 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 目前我国造纸工业和林 业发展现状及存在问题的基础上，《规划》深入分析了我 《中国造纸》2004年第23卷第3期 国林纸一体化工程建设的宏观条件和各地区的气候、降 雨量、水资源、水环境、造纸工业基础、林业条件、交通等 情况，确定了“十五”及2010年期间全国林纸一体化工 程建设的指导思想、基本原则、发展目标、工程布局和相 关政策措施。同时．刘司长强调全国林纸一体化工程建 设可使造纸工业、林业和农业有机地结合起来．形成以 造纸工业发展为龙头的产业链，实现经济效益、社会效 益和生态效益的统一，意义重大。各省、自治区、直辖市、 国务院各有关部门要认真学习规划内容，统筹规划，因 地制宜，努力实现我国林纸一体化发展新局面。 (本刊记者) ·55· 万方数据 功能纸:概念与概况 作者： 刘仁庆 作者单位： 中国造纸学会,北京,100020 刊名： 中国造纸 英文刊名： CHINA PULP & PAPER 年，卷(期)： 2004，23(3) 被引用次数： 3次 参考文献(4条) 1.稻垣宽 特殊机能纸 1983 2.刘仁庆 谈谈纸的六大系列 1997(03) 3.日本机能纸研究会 机能纸研究会志 1991 4.苏裕昌 机能纸系列介绍(一) 1998(01) 相似文献(10条) 1.期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 王少强.邱化玉.WANG Shao-qiang.QIU Hua-yu 功能纸的新进展 -黑龙江造纸2006,34(3) 叙述了功能纸的特点、研制及功能纸新进展情况. 2.期刊论文 吴士波.许士玉.钱学仁 功能纸的开发动向 -中华纸业2010,31(11) 展望了功能纸的开发动向,包括纳米技术、控制释放(微胶囊化)技术、生物技术、微电子技术以及特种功能纤维和特种功能填料与传统造纸和印刷技 术的融合. 3.会议论文 钱学仁 功能纸的生产技术与开发动向 2009 功能纸是强调其功能性的纸种的总称，可以认为是片状的新材料。日本功能纸研究会的稻垣会长对功能纸作了如下定义：功能纸，是“赋予原来的 ‘纸’以新功能的纸”，“不仅用植物纤维，还可采用有机、无机及金属纤维等多种原料，在造纸和加工过程中赋予高功能特性，主要用做信息、电子 、医疗等尖端领域材料的纸。”本文综述了功能纸的生产技术，包括传统造纸技术、纸加工技术和印刷技术；展望了功能纸的开发动向，包括纳米技术 、控制释放技术、生物技术、微电子技术和特种纤维与传统造纸和印制技术的融合。 4.会议论文 李全朋.赵传山 加工纸的现状和发展前景 2008 特种纸涉及到工农业、文化教育、美术装璜、国防科技、医疗卫生等各个领域，其用途十分广泛。因此，大力发展技术加工纸，扩展特种纸品种 ，应成为当今造纸行业发展的重要任务。因此，本文叙述了加工纸的发展现状和前景,特种纸功能顏料的发展以及涂布类纸和纸板的发展前景。 5.会议论文 李平煌 努力研发生产特种纸满足社会各方面的需要 2005 随着社会经济的发展,科学技术的不断进步,社会不仅对纸的需求量不断增长,而且对纸的品种及性能的需求更为强烈.因此,伴随着纸产量的增加,涌 现出了许多特种纸、加工纸、功能纸.随着科学技术进步和社会结构及人们生活环境的变化,纸的使用范围越来越广,根据使用的不同目的,赋予纸以相应 的要求也日益强烈.为满足不断增长的各种不同需要,为适应现代化工作和生活的快节奏,为更方便、更舒适、更实用,为了简化工序及降低成本和消除污 染,各种类型的特种纸、加工纸、功能纸及纸制品便应运而生.像赋予纸以治病保健功能的药物纸、妇女卫生保健纸、抗菌纸;在日常生活中使用的除臭纸 、防虫纸、服装油污干洗纸;用于水果包装的保鲜纸、套袋纸;具有特殊用途的半导体纸、磁性纸;用于建筑装饰的阻燃壁纸、耐磨表面纸;有利于安全、 环保的热敏传真纸、无碳复写纸;用于书画的新型书画纸、轻型纸、防近视练习本纸等等.本文探讨努力研发生产特种纸满足社会各方面的需要。 6.期刊论文 唐爱民.张宏伟.陈港 高科技纤维及其在造纸中的应用 -中国造纸2003,22(4) 介绍几种采用高新技术研制生产的化学纤维的制造工艺、结构和性能及其在特种纸和功能纸生产中的应用前景.这些纤维有芳纶纤维、芳香族杂环类 纤维、新溶剂纤维素纤维、水溶性维纶纤维及新型水溶性维纶纤维. 7.学位论文 刘文波 壳聚糖涂覆法对化学纤维表面亲水改性的初步研究 2006 随着时代的发展，当越来越多的功能纸应用到人们的生产生活上时，带来了结果是以化学纤维为代表的非植物纤维在特种纸上的应用量越来越大。 但是化学纤维因表面的憎水性而导致与植纤没有结合力，，分散困难等缺点成为了其应用于湿法抄造的最大障碍之一。因此，化学纤维如何与植物纤维 混合湿法并且能抄造出有一定强度的纸张就成为越来越多学者关注的问题，化学纤维的亲水化改性就是最常用的举措。本论文提出用壳聚糖涂覆在化学 纤维上以求改变化学纤维表面憎水性的方法(本论文通称壳聚糖涂覆法)就是其中一种方法。 本论文对壳聚糖涂覆法进行化学纤维的改性做了以下一些研究工作： 第一部分取三种具有代表性的化学纤维(维纶，涤纶，丙纶)用壳聚糖涂覆法进行涂覆，实验过程体现了该法涂覆过程简便、洁净、环保的特点。 第二部分对壳聚糖是否涂覆上化学纤维予以证明，采用光学显微镜、ESEM、冷冻切片等方法对涂覆化学纤维进行观察，证明壳聚糖能涂覆在化学纤 维上，并观察到维纶、涤纶涂覆状态为包裹状，而丙纶为粘附状。 第三部分对化学纤维的涂覆改性效果进行测试，包括接触角，吸附率与修正吸附率的测量。单丝接触角法证实了改性的亲水效果。以透过高度法为 原理进行的接触角测量显示在0.2％浓度壳聚糖浸泡下的改性维纶、涤纶与丙纶对水的接触角都降低到90度，随着壳聚糖浓度的增大，维纶与涤纶改性效 果明显，而丙纶接触角变化不大。吸附率的实验显示化纤吸附率随壳聚糖浸泡浓度趋势是先上升后平缓，说明化学纤维都有一个壳聚糖的最大吸附率 ，丙纶在壳聚糖浓度0.2-0.3％之间，维纶与涤纶要大于0.4％。修正吸附率与壳聚糖残留率反映壳聚糖层抗剪切破坏能力，实验证明维纶在壳聚糖浓度 0.2％之前，涤纶在0.1％-0.2％之前残留率都大于90％，抗剪切能力能达到实际应用的条件。丙纶的壳聚糖残留率则一直都比较低。 第四部分对化学纤维与植物纤维进行混合抄造，用光学显微镜观察纸面与纸页断裂面情况，测量成纸强度。光学显微镜显示化学纤维没有分丝帚化 而维持原有的刚性，并定性反映了三种纤维断裂面的差距，也就反映了三种改性纤维亲水改性效果的差距。纸页强度测试显示出涂覆上的壳聚糖发挥了 增大纤维间结合力的作用，但是改性化学纤维后的成纸强度仍然不能与植纤成纸的强度一样或相近，说明仅采用该法能提高的纸张强度有限。壳聚糖浓 度这个因素，更实质性的说就是修正吸附率这个因素对纸张强度影响上，涤纶表现明显，维纶与丙纶则不明显。 8.会议论文 郑乐声 特种纸及其涂布技术 2006 人们希望迅速增加各类特殊功能的纸,包括高级包装用纸、工农业用纸、生活用纸、文化印刷用纸以及科学技术用纸等等.据统计,我国造纸业约 600个品种之中,一半以上属于中低档用纸,而发达国家光中高档产品种类就超过100余种.此类品种大都数属于特种纸.需原纸经涂布等后续加工,使纸张赋 予特殊性质、特殊功能以满足特殊要求,故称之谓特种纸,也有称谓"功能纸".本文研究,一特种纸主要特点,二特种纸的涂布技术. 9.期刊论文 许瑞雪.吴玉英.赵玉柱 环境友好型湿强剂的研究进展 -精细与专用化学品2009,17(15) 随着现代科学技术的发展,纸张的用途越来越广泛.现代的很多纸和纸制品在使用时会接触到水或者在水中应用和加工,湿强纸种的需求量越来越大 .在生产卫生用纸和各种在水中应用和加工的特种纸和功能纸时,必不可少地要添加湿强剂.一次性消费纸品的发展更是激励了湿强剂的加速生产和研发 ,另外,限制塑料包装的环保要求势必会导致湿强包装纸应用的增加. 10.会议论文 郑乐声 浅谈特种纸的特殊功能和原理 2008 随着社会和经济的发展，为了适应现代化工作和生活需求，各种类型的特殊功能纸相继而产生。诸如，工业生产方面，碳纤维纸，电池隔膜纸油滤 纸，抗水耐磨涂料纸等。生活方面，吸水纸(杯垫纸)，洗衣标签纸，油污干洗纸等。建筑方面，防火纸，装饰涂料纸，水皮贴合纸等。包装方面，防锈 纸，防水纸，水果保鲜纸，高档艺术花纹包装纸等。另外还有医药，军事，航天等方面的特种纸更是不计其数。由于特种纸的范围极广，品种太多。这 里就笔者经历过的或比较熟悉的一些特种纸的功能和原理作些介绍。 引证文献(3条) 1.孙萍萍 功能包装纸的新进展与发展趋势[期刊论文]-上海造纸 2007(6) 2.刘文波 壳聚糖涂覆法对化学纤维表面亲水改性的初步研究[学位论文]硕士 2006 3.邬瑞东 纸质材料及其在家具中应用的研究[学位论文]硕士 2005 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgzz200403016.aspx 授权使用：安徽财贸学院图书馆(wfahcjt)，授权号：8b28c130-6516-40bb-825e-9ea00154cdf3 下载时间：2011年3月8日