液晶玻璃基板保护纸防霉化学品的优化与应用

刘佳文 ，薛国新 ，张 琦 ，王 幸

（1.浙江理工大学制浆造纸研究所，浙江杭州 310018；2.浙江凯丰新材料股份有限公司，浙江 龙游 324400）

具有防霉、防潮性能的玻璃基板保护纸，用在玻璃夹层中可以杀死霉菌或抑制霉菌的生长而起到保护、耐腐蚀、覆盖层和保护膜的作用，有效地保护了玻璃的膜面，并且起到玻璃间摩擦的衬垫作用。高端液晶玻璃基板保护纸是光伏玻璃、液晶玻璃等高端产品上的首选防霉保护材料。

玻璃在成型过程中，碱金属和碱土金属离子富集在玻璃表面，这些金属离子是玻璃的网络外体，化学性质活跃，当玻璃表面遇水汽后，玻璃中的碱金属离子就会和水中的氢离子进行离子交换，生成碱，使玻璃表面的水溶液呈碱性，当作用时间增加，水溶液碱性逐渐增大，腐蚀能力增强，玻璃网络受到强碱侵蚀，网络中的氧桥骨架断裂，从而使玻璃表面受侵蚀而产生“发霉”。因此夹在玻璃基板之间的玻璃衬纸防霉的机理主要在于衬纸中含有酸可以中和玻璃表面析出的碱。故降低pH使之呈酸性是玻璃衬纸起防霉作用的核心[1]71。由于大部分液晶玻璃使用中采用的是静电吸附运行，所以在同等防霉效果下电导率提升最小的添加剂效果最佳。因而纸张的pH和电导率是影响液晶玻璃基板保护纸使用性能的2个重要指标，本文针对各种pH调节防霉剂的使用效果进行了一些总结，以供参考。

1 防霉添加剂优化

传统的玻璃间隔纸的pH调节剂为硫酸铝，然而在硫酸铝的使用过程中存在诸多问题。所以需要在配浆过程中通过试用不同的pH调节剂，以确认液晶玻璃基板保护纸的防霉性能、电导率性能等指标[2]。

合适的电导率是液晶玻璃基板保护纸的一项重要指标，这项指标是保证在使用过程中具有良好的静电吸附效果的关键。电导率过低会导致液晶玻璃基板保护纸不能够吸附在玻璃表面，而过高则会对取纸及生产过程的稳定性造成较大影响。生产玻璃基板时，保护纸垫衬在玻璃基板下面，在取放至A型板上时若静电吸附能力弱，容易造成掉纸现象，吸附时间只有4～5 s，堆板时容易掉纸，纸张电导率≤50 μS/cm时静电吸附能力相对较好，若纸张电导率＞50 μS/cm，就会使得纸张上的静电过快地释放掉，最终引起掉纸等情况。

1.1 硫酸铝工艺研究

铝矾在酸法造纸中广泛使用，且起着决定作用[3]。造纸工业应用的硫酸铝溶液调整溶液的pH，最终使产品纸张也成酸性。我们选用液体硫酸铝用于配浆时调节pH，但是由于整个浆料呈酸性，在浆料上网成型、中间流程中，易将管道内壁的杂质清洗下来，造成液晶玻璃基板保护纸杂质多、易划伤玻璃基板且电导率偏高等问题，同时由于硫酸铝的使用对成纸的电导率有很大的影响，因此在液晶玻璃基板保护纸中不宜采用硫酸铝作为pH调节剂在配浆过程中添加。表1为硫酸铝不同添加量时浆料和成纸的pH及电导率（表中“pH”和“电导率”分别按下述国家标准测定：GB/T 1545.2—2003《纸、纸板和纸浆水抽提液pH的测定》和GB/T 7977—2007《纸、纸板和纸浆水抽提液电导率的测定》，下同）。

表1 硫酸铝不同添加量时浆料和成纸的pH及电导率

从表1可以看出，随着硫酸铝添加量的增加，浆料的pH和成纸的pH呈明显下降的趋势，在此过程中成纸的电导率是明显上升的。当成纸的pH在6.0的时候，电导率已经上升到了55 μS/cm，已经严重影响了液晶玻璃基板保护纸的使用，所以硫酸铝作为浆料和成品的pH调节剂，虽然能够有效地调节纸张的pH，但是由于电导率上升快，并不是非常适合生产液晶玻璃基板保护纸。

1.2 柠檬酸工艺研究

柠檬酸又名枸椽酸，可以作为液晶玻璃基板保护纸的pH调节用。由于前期出现了浆料酸性后容易带出杂质的问题，我们选择在表面施胶处加柠檬酸调节成纸pH，通过吨纸添加5～6 kg的一水柠檬酸能够有效地的控制液晶玻璃基板保护纸的pH，同时也能很好地控制电导率；但是由于柠檬酸属于有机酸，不能很好地提供防霉效果，导致在液晶玻璃基板保护纸使用过程中霉点数量明显多于硫酸铝的情况。

1.3 硼酸工艺研究

硼酸，为白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状光泽结晶，有滑腻手感，无臭味，溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性[4]，大量应用于玻璃（光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤维）工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩短熔融时间[5]。我们在配浆系统中为液晶玻璃基板保护纸的浆料添加不同比例的硼酸并测定浆料的pH和成纸的pH，同时在液晶玻璃基板上实验，最终发现添加硼酸的原纸能够比较稳定地控制液晶玻璃基板保护纸的pH，也能很好地适应液晶玻璃基板的其他指标。表2为硼酸不同添加量时浆料和成纸的pH及电导率。

从表2不难看出：当硼酸吨纸添加量为10 kg时，浆料的pH为6.4，成纸pH为6.6，电导率为17 μS/cm，电导率和pH都已经较为适宜；当硼酸吨纸添加量为15 kg时，浆料的pH为6.0，成纸pH为6.5，电导率为23 μS/cm，此时的原纸已经到达设定目标；继续试验发现当硼酸吨纸添加量为20 kg时，浆料的pH为5.2，成纸pH为6.0，电导率为31 μS/cm，此时发现成纸的pH已经接近下限，而电导率已经上升较多；当硼酸吨纸添加量在15～20 kg时，纸张的pH和电导率均较为适合，同时硼酸在液晶玻璃基板使用中具有一定增强防霉的作用。

表2 硼酸不同添加量时浆料和成纸的pH及电导率

通过比对，采用硼酸作为pH控制剂较为合适，配浆过程pH控制在5.0～5.5为宜。当原浆和损纸浆混合均匀后，再加入吨浆15～20 kg硼酸，充分混合后测定浆料的pH，控制浆料pH在5.0～5.5，随后上网抄纸。刚开始生产时硼酸的添加量会稍微大一些，随着白水系统中硼酸的累积，硼酸的添加量会逐步减少，最后稳定在吨浆（15±2）kg硼酸的范围内。采用此方案生产的原纸pH为6.0～6.5，并且对系统影响小，液晶玻璃基板保护纸防霉效果最佳。

2 硼酸防霉性能的应用

为确定加入硼酸后的玻璃衬纸的pH对玻璃防霉的影响，试验选择不同pH的保护纸对玻璃基板进行防霉测试[6]。表3为加入硼酸后不同pH玻璃基板保护纸夹垫后液晶玻璃表面的状况，试验条件：温度为60℃，湿度为90%。

从表3可以看出，当液晶玻璃衬纸的pH小于6.5的时候，玻璃表面在8 h之内无明显变化。而pH为

表3 不同pH玻璃基板保护纸夹垫后液晶玻璃表面的状况

6.5以上的液晶玻璃基板保护纸经试验后，在玻璃表面就出现了较多的霉点，而且在液晶玻璃基板保护纸的pH逐渐提高后玻璃表面的霉斑点就越来越多了。考虑到pH过低，生产出来的衬纸会发脆，造成纸张强度损失，影响夹纸效果，pH过低也会腐蚀造纸机械设备，增加生产成本[1]72。综上考虑，液晶玻璃基板保护纸的成纸pH定为5.0～6.5较为合适。

3 结语

液晶玻璃基板保护纸添加合适的pH调节剂作为成纸酸性防霉的主要化学品。硼酸作为pH调节剂是最合理的产品，与硫酸铝和柠檬酸相比，硼酸酸性调节容易，稳定性较好，且防霉性能最佳，但是也存在价格比这2种pH调节剂高的问题。

在配浆操作过程中还需严格注意以下3点：

（1）硼酸溶解后加入，纸张的防霉性能相对更加稳定；

（2）配浆时回用浆的使用量必须稳定，如果回用浆量波动过大，后续的pH也会产生波动；

（3）大部分的化学品添加都会引起成纸的电导率增加，所以在pH的控制上要严格控制硼酸的加入量，切勿多加，后续严格跟踪成纸的电导率。