1.功能纸的概念

    日本功能纸研究会会长稻垣宽认为功能纸是指具有某种特殊功能的纸张,即超出普通纸的特性,并能满足某种特殊用途的纸。随着信息产业、能源领域、电子学、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[1]。

    根据功能纸的要求,除了利用/纤维0(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0(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[2]。

    2 功能纸的特点

    现在,有一些文献常把功能纸(functionalpaper)与特种纸(specialtypaper)不加区分,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)、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?

    首先,功能纸所选用的原料主要是特殊纤维(包括变性纤维),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;其次,功能纸还必须具有某些特殊的特性,不是一般的经典力学性,而是量子力学、电磁效应、生物化学性以及生理适应性等,而特种纸多为改善强度、增加耐湿性、扩大防护性等;第三,功能纸应用领域的专业性、针对性比较强,日常生活中使用的比较少,而特种纸则恰好相反。

    从现代材料学角度考虑,材料主要分结构材料和功能材料两类。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]。

    3 功能纸的研制

    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;通过纺丝对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;在纺液中添加具有某种特性的粉体或助剂使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、芳香纤维、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[4]。

    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,因此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,在研究合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。

    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一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合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)、苯乙烯-丁二烯树脂(SBR)等[3]。

    4 功能纸的新进展

    当前的纸制品市场竞争日趋激烈,因此,只有不断研发出功能优异、用途广泛的产品,方可领先于市场。合成纸。这是最近美国科研人员发明的一种具有轻、薄、韧性和书写、油印时不沾尘、不吸水的新型合成纸。这种纸是在聚丙烯中加碳酸而成,该纸最薄仅0.085mm,可广泛用于印刷广告、名片、日历、卷宗以及包装纸等方面。

    除臭纸。这种纸是在原纸上涂一层或两层除臭涂料,或者利用干净纸再加工而制成。除臭涂料是由柠檬酸树脂类等混合调制的,其中含有能吸收恶臭气体的无机物,如硫酸钡等填料以及交联剂、有机溶剂等。这种除臭纸应用范围广,除了用于消除厨房、厕所等散发的臭味之外,还可扩展到医院病房、飞机座舱、冷藏仓库等领域,根据需要加工成纸材料,如内衬纸板、装饰纸板、包装纸板,借以吸收各种混合难闻的气味。

    发热纸。前不久,日本研制成功了一种发热纸,其原料主要是玻璃纤维和碳素纤维。这种纸的抄造难度较大,须按照设计的要求控制好纸页成形时的纤维排列走向,使纸内的/电路网络0纵横有序,/电流通道0环环相连,从而产生发热作用。这种纸与普通纸最重要的不同处是前者不能随意切裁。使用时必须在成品的/末端0连接12伏的干电池才会产生热量。这种纸的应用前景十分广阔。

    水溶性纸亦称水溶纸。在水中浸泡一两分钟后可全部自行溶化,若进行搅拌或冲刷,溶解更快。这种纸外观与普通纸相似,其生产过程基本相同,但是原料选用和后处理工艺却不相同。这种水溶性纸可以书写、印刷,遇到情况时向马桶内一冲,纸页就消失无影无踪;有的用于包装药品或调味品,可以不用拆封直接使用;有的还可加工成化妆纸,深受消费者欢迎。

    发声纸。日本奥林巴斯光学工业公司开发出一种会发声的纸,用特殊扫描笔读取印在纸上的细点条码,就能听到声音。该公司准备和出版社合作,出版会发声的书。该书用宽8.4毫米的细点条码记录声音,借助扫描笔帮助,读者可以从耳机中听到声音。[5]最近日本三岛制纸株式会社向市场推出三种食品包装功能纸新品,受到了食品生产商的广泛关注。第一种是吸水功能纸,最大特征就是吸水能力强,它能保持比本材料重10倍的吸水量,并且安全、无害。与无纺织物的吸水能力和保水量相比,吸水功能纸明显居优,这是因为无纺织物只能在纤维的细孔中保持水分,而吸水功能纸不仅具有以上能力,而且其纤维本身也能吸水。这种纸吸水后就变得非常柔软。由于具有以上特征,吸水功能纸可用于火腿、香肠等外包装上,吸收新鲜食品滴出的水。

    第二种是食品包装材料纸,具有热封性、通气性、耐油性、耐水性好等特点,它的通气性可根据用户要求加以控制。用这种具有通气性的纸包装食品,可用微波加热,因此,可作为用微波加热的冷冻食品外包装材料,目前已用它来包装汉堡包。

    第三种是耐水加工纸,特点是耐水性、通气性好,由于它没有拒水性,所以浸透率比别的材料高,表面强度和层间强度高,有抗菌性,能吸收氨气。这种特征并非是靠添加化学药品获得的,而是靠原材料的浆材,因而安全可靠。耐水加工纸可应用于食品包装材料、结露吸水薄膜及其他领域,若与其他材料复合,可作为多水分半成品食品的包装纸,从而充分发挥其防霉、吸水和耐水性的优点[6]。

    5 结语

    功能纸目前仍是小批量、多样化、高附加值的产品,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。

    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0,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。

    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。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。