液晶玻璃基板保護(hù)紙防霉化學(xué)品的優(yōu)化與應(yīng)用

劉佳文 ，薛國(guó)新 ，張 琦 ，王 幸

（1.浙江理工大學(xué)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(hù)紙，用在玻璃夾層中可以殺死霉菌或抑制霉菌的生長(zhǎng)而起到保護(hù)、耐腐蝕、覆蓋層和保護(hù)膜的作用，有效地保護(hù)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(hù)紙是光伏玻璃、液晶玻璃等高端產(chǎn)品上的首選防霉保護(hù)材料。

玻璃在成型過(guò)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(wǎng)絡(luò)外體，化學(xué)性質(zhì)活躍，當(dāng)玻璃表面遇水汽后，玻璃中的堿金屬離子就會(huì)和水中的氫離子進(jìn)行離子交換，生成堿，使玻璃表面的水溶液呈堿性，當(dāng)作用時(shí)間增加，水溶液堿性逐漸增大，腐蝕能力增強(qiáng)，玻璃網(wǎng)絡(luò)受到強(qiáng)堿侵蝕，網(wǎng)絡(luò)中的氧橋骨架斷裂，從而使玻璃表面受侵蝕而產(chǎn)生“發(fā)霉”。因此夾在玻璃基板之間的玻璃襯紙防霉的機(jī)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(yùn)行，所以在同等防霉效果下電導(dǎo)率提升最小的添加劑效果最佳。因而紙張的pH和電導(dǎo)率是影響液晶玻璃基板保護(hù)紙使用性能的2個(gè)重要指標(biāo)，本文針對(duì)各種pH調(diào)節(jié)防霉劑的使用效果進(jìn)行了一些總結(jié)，以供參考。

1 防霉添加劑優(yōu)化

傳統(tǒng)的玻璃間隔紙的pH調(diào)節(jié)劑為硫酸鋁，然而在硫酸鋁的使用過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。所以需要在配漿過(guò)程中通過(guò)試用不同的pH調(diào)節(jié)劑，以確認(rèn)液晶玻璃基板保護(hù)紙的防霉性能、電導(dǎo)率性能等指標(biāo)[2]。

合適的電導(dǎo)率是液晶玻璃基板保護(hù)紙的一項(xiàng)重要指標(biāo)，這項(xiàng)指標(biāo)是保證在使用過(guò)程中具有良好的靜電吸附效果的關(guān)鍵。電導(dǎo)率過(guò)低會(huì)導(dǎo)致液晶玻璃基板保護(hù)紙不能夠吸附在玻璃表面，而過(guò)高則會(huì)對(duì)取紙及生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性造成較大影響。生產(chǎn)玻璃基板時(shí)，保護(hù)紙墊襯在玻璃基板下面，在取放至A型板上時(shí)若靜電吸附能力弱，容易造成掉紙現(xiàn)象，吸附時(shí)間只有4～5 s，堆板時(shí)容易掉紙，紙張電導(dǎo)率≤50 μS/cm時(shí)靜電吸附能力相對(duì)較好，若紙張電導(dǎo)率＞50 μS/cm，就會(huì)使得紙張上的靜電過(guò)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(yè)應(yīng)用的硫酸鋁溶液調(diào)整溶液的pH，最終使產(chǎn)品紙張也成酸性。我們選用液體硫酸鋁用于配漿時(shí)調(diào)節(jié)pH，但是由于整個(gè)漿料呈酸性，在漿料上網(wǎng)成型、中間流程中，易將管道內(nèi)壁的雜質(zhì)清洗下來(lái)，造成液晶玻璃基板保護(hù)紙雜質(zhì)多、易劃傷玻璃基板且電導(dǎo)率偏高等問(wèn)題，同時(shí)由于硫酸鋁的使用對(duì)成紙的電導(dǎo)率有很大的影響，因此在液晶玻璃基板保護(hù)紙中不宜采用硫酸鋁作為pH調(diào)節(jié)劑在配漿過(guò)程中添加。表1為硫酸鋁不同添加量時(shí)漿料和成紙的pH及電導(dǎo)率（表中“pH”和“電導(dǎo)率”分別按下述國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定：GB/T 1545.2—2003《紙、紙板和紙漿水抽提液pH的測(cè)定》和GB/T 7977—2007《紙、紙板和紙漿水抽提液電導(dǎo)率的測(cè)定》，下同）。

表1 硫酸鋁不同添加量時(shí)漿料和成紙的pH及電導(dǎo)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(shì)，在此過(guò)程中成紙的電導(dǎo)率是明顯上升的。當(dāng)成紙的pH在6.0的時(shí)候，電導(dǎo)率已經(jīng)上升到了55 μS/cm，已經(jīng)嚴(yán)重影響了液晶玻璃基板保護(hù)紙的使用，所以硫酸鋁作為漿料和成品的pH調(diào)節(jié)劑，雖然能夠有效地調(diào)節(jié)紙張的pH，但是由于電導(dǎo)率上升快，并不是非常適合生產(chǎn)液晶玻璃基板保護(hù)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(hù)紙的pH調(diào)節(jié)用。由于前期出現(xiàn)了漿料酸性后容易帶出雜質(zhì)的問(wèn)題，我們選擇在表面施膠處加檸檬酸調(diào)節(jié)成紙pH，通過(guò)噸紙?zhí)砑?～6 kg的一水檸檬酸能夠有效地的控制液晶玻璃基板保護(hù)紙的pH，同時(shí)也能很好地控制電導(dǎo)率；但是由于檸檬酸屬于有機(jī)酸，不能很好地提供防霉效果，導(dǎo)致在液晶玻璃基板保護(hù)紙使用過(guò)程中霉點(diǎn)數(shù)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(jié)晶或三斜軸面鱗片狀光澤結(jié)晶，有滑膩手感，無(wú)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(yīng)用于玻璃（光學(xué)玻璃、耐酸玻璃、耐熱玻璃、絕緣材料用玻璃纖維）工業(yè)，可以改善玻璃制品的耐熱、透明性能，提高機(jī)械強(qiáng)度，縮短熔融時(shí)間[5]。我們?cè)谂錆{系統(tǒng)中為液晶玻璃基板保護(hù)紙的漿料添加不同比例的硼酸并測(cè)定漿料的pH和成紙的pH，同時(shí)在液晶玻璃基板上實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)添加硼酸的原紙能夠比較穩(wěn)定地控制液晶玻璃基板保護(hù)紙的pH，也能很好地適應(yīng)液晶玻璃基板的其他指標(biāo)。表2為硼酸不同添加量時(shí)漿料和成紙的pH及電導(dǎo)率。

從表2不難看出：當(dāng)硼酸噸紙?zhí)砑恿繛?0 kg時(shí)，漿料的pH為6.4，成紙pH為6.6，電導(dǎo)率為17 μS/cm，電導(dǎo)率和pH都已經(jīng)較為適宜；當(dāng)硼酸噸紙?zhí)砑恿繛?5 kg時(shí)，漿料的pH為6.0，成紙pH為6.5，電導(dǎo)率為23 μS/cm，此時(shí)的原紙已經(jīng)到達(dá)設(shè)定目標(biāo)；繼續(xù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)硼酸噸紙?zhí)砑恿繛?0 kg時(shí)，漿料的pH為5.2，成紙pH為6.0，電導(dǎo)率為31 μS/cm，此時(shí)發(fā)現(xiàn)成紙的pH已經(jīng)接近下限，而電導(dǎo)率已經(jīng)上升較多；當(dāng)硼酸噸紙?zhí)砑恿吭?5～20 kg時(shí)，紙張的pH和電導(dǎo)率均較為適合，同時(shí)硼酸在液晶玻璃基板使用中具有一定增強(qiáng)防霉的作用。

表2 硼酸不同添加量時(shí)漿料和成紙的pH及電導(dǎo)率

通過(guò)比對(duì)，采用硼酸作為pH控制劑較為合適，配漿過(guò)程pH控制在5.0～5.5為宜。當(dāng)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(cè)定漿料的pH，控制漿料pH在5.0～5.5，隨后上網(wǎng)抄紙。剛開始生產(chǎn)時(shí)硼酸的添加量會(huì)稍微大一些，隨著白水系統(tǒng)中硼酸的累積，硼酸的添加量會(huì)逐步減少，最后穩(wěn)定在噸漿（15±2）kg硼酸的范圍內(nèi)。采用此方案生產(chǎn)的原紙pH為6.0～6.5，并且對(duì)系統(tǒng)影響小，液晶玻璃基板保護(hù)紙防霉效果最佳。

2 硼酸防霉性能的應(yīng)用

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

從表3可以看出，當(dāng)液晶玻璃襯紙的pH小于6.5的時(shí)候，玻璃表面在8 h之內(nèi)無(wú)明顯變化。而pH為

表3 不同pH玻璃基板保護(hù)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(hù)紙經(jīng)試驗(yàn)后，在玻璃表面就出現(xiàn)了較多的霉點(diǎn)，而且在液晶玻璃基板保護(hù)紙的pH逐漸提高后玻璃表面的霉斑點(diǎn)就越來(lái)越多了?？紤]到pH過(guò)低，生產(chǎn)出來(lái)的襯紙會(huì)發(fā)脆，造成紙張強(qiáng)度損失，影響夾紙效果，pH過(guò)低也會(huì)腐蝕造紙機(jī)械設(shè)備，增加生產(chǎn)成本[1]72。綜上考慮，液晶玻璃基板保護(hù)紙的成紙pH定為5.0～6.5較為合適。

3 結(jié)語(yǔ)

液晶玻璃基板保護(hù)紙?zhí)砑雍线m的pH調(diào)節(jié)劑作為成紙酸性防霉的主要化學(xué)品。硼酸作為pH調(diào)節(jié)劑是最合理的產(chǎn)品，與硫酸鋁和檸檬酸相比，硼酸酸性調(diào)節(jié)容易，穩(wěn)定性較好，且防霉性能最佳，但是也存在價(jià)格比這2種pH調(diào)節(jié)劑高的問(wèn)題。

在配漿操作過(guò)程中還需嚴(yán)格注意以下3點(diǎn)：

（1）硼酸溶解后加入，紙張的防霉性能相對(duì)更加穩(wěn)定；

（2）配漿時(shí)回用漿的使用量必須穩(wěn)定，如果回用漿量波動(dòng)過(guò)大，后續(xù)的pH也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)；

（3）大部分的化學(xué)品添加都會(huì)引起成紙的電導(dǎo)率增加，所以在pH的控制上要嚴(yán)格控制硼酸的加入量，切勿多加，后續(xù)嚴(yán)格跟蹤成紙的電導(dǎo)率。