天盛膠帶東 莞 市 高 埗 天 盛 膠 粘 制 品 廠
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   談談膠帶塗布用的美紋紙及選擇
 
     
   
陳慧文

(1.廣東省造紙研究所,廣東廣州510300;2.廣東省造紙技術與裝備公共實驗室,廣東廣州510300)
摘要:本文對美紋膠帶塗布用的美紋紙進行了簡單介紹,包括美紋紙的用途、抄造工藝、後加工處理、市場現狀等,並簡要介紹了用於膠帶塗布使用時選擇美紋紙應註意的問題。
關鍵詞:美紋紙;美紋膠帶;市場;加工
中圖分類號:TS762.2 文獻標識碼:A 文章編號:167l-457l(2009)06-0088.04

    本所生產壹種冷壓膠帶,用於電子元器件制造行業。該膠帶以牛皮紙和美紋紙為兩種塗布基材,美紋紙長期以來依賴進口,但前段時間受金融風暴的影響,該種牌號的原紙無法供應,致使生產受到影響。市場上美紋紙性能差別較大,尋找適用的美紋紙的過程也使我們對美紋紙的生產、市場、後加工處理、以及選擇有了更深入的了解,現簡單介紹,以期為美紋紙的生產廠家和使用廠家提供有用的參考。

l 美紋紙簡介

    美紋紙因其表面有似哈密瓜表面花紋般的不規則紋路而得名,按照生產工藝和最終產品的形態,可歸入皺紋紙的範疇。美紋紙的壹大用途是用於生產美紋膠帶。美紋膠帶廣泛應用於電子元器件生產過程中的編帶、成品編帶,汽車工業噴漆遮蔽帶,各種工業和建築裝修等行業的粘貼、保護、固定及包裝等。如在電子元器件、汽車等表面進行噴塗加工時,可以在不需要加工的被保護表面包覆壹層美紋膠帶紙,使其不受侵汙,在噴塗結束後可以輕松撕除而不會有膠料殘留在被保護物上。美紋膠帶的種類很多,根據其性能分,有低溫、中溫、高溫壓敏膠帶、熱熔膠帶等。根據使用要求,在美紋原紙上塗覆壹層膠粘劑,另壹面根據需要塗以防粘材料即可制成卷狀的美紋膠粘帶
    美紋紙是壹種皺紋紙,但壹般所說皺紋紙主要是指紙巾紙、衛生紙、彩色皺紋包裝裝飾紙等。現有生產皺紋紙的技術,壹般是以未漂或漂白硫酸鹽針葉木漿為造紙纖維原料,采用遊離方式打漿、成漿、上網抄紙、機上起皺和幹燥的方法而制成。皺紋大部分是沿紙幅橫向起皺,但也有全方向紋路的皺紋效果。而根據用途不同,其皺紋的深淺、細密程度也會不同。我們在采購美紋紙的過程中,經常會遇到壹些其它用途的皺紋紙,如用於醫療衛生、裝飾、包裝等方面,有些為了裝飾美觀的效果,還經常需要染成不同的彩色效果。這些皺紋紙用作膠粘帶產品的原紙時,存在以下缺陷:在該原紙表面直接進行膠粘劑塗布時,膠粘劑很快被吸收,甚至滲透至背面,濕強度也很低,很容易被拉斷;進行防粘塗料塗布預處理時,原紙不僅易被拉斷,而且塗布的防粘塗料易滲透到原紙背面,從而在原紙兩面形成防粘塗層,這就不能在形成有防粘塗層的原紙背面進行下壹道的塗布膠粘工序了。
    因此,用於制作美紋膠帶的美紋紙必須具有:較好的濕強度或耐溶劑性,壹定的防滲性、吸收性、伸長率和抗張強度,紙質要柔韌,有時還需壹定的耐溫性。而普通用紙及普通皺紋紙強度不好,容易斷紙。抗水性和抗老化性能不好,在塗膠時,容易滲透到背面,對隔離性能和牯接性能也造成影響,無法滿足制備膠帶的要求。

2 國內市場情況

    現在美紋紙的用途越來越廣泛,涉及汽車噴漆、電子、裝潢、清潔、保護膜等領域。國內美紋紙用戶以珠三角地區為主。對於美紋紙市場來說,它應該屬於朝陽產業。
    我國約在十年前從國外進口美紋紙,用於裝潢包裝、電子等領域。2003年,國內開始有造紙企業開發研制美紋紙,首先以經濟發達城市浙江為代表,有4個特種紙造紙基地,集中在杭州附近。2005年國產美紋紙開始推向市場,從此打破全部依賴進口的局面。目前掌握美紋紙生產技術仍主要集中在浙江,在國內比較有名氣的有杭州新興等4家企業。但個別企業還是很難穩定各項技術指標。
    但今天的美紋紙市場上,仍然大部分需要從美國、加拿大、意大利、日本進口,特別是中高溫美紋紙還是完全依賴進口。筆者認為原因有二:壹是本身紙張抄造和加工技術上的難題,表現在抄造工藝、助劑、起皺、浸漬、後加工等方面,包括壹些抄紙濕部助劑、浸漬劑、防粘隔離劑等產品全靠進口,這應引起我們造紙工作者的註意;二是因為生產美紋紙膠帶的關鍵技術欠缺,美紋紙膠粘帶壹直依賴進口,近年來才開始自己塗布生產美紋紙膠粘帶,但僅僅局限於普通級別,每年仍需要進口大量的特殊品種,耐高溫美紋紙膠粘帶的研制在國內才剛剛開始。正是由於美紋膠帶的自主產量不大,作為原材料的美紋紙的市場需求也不是很旺盛,但隨著國內產量的不斷增大,產品用途的不斷豐富,美紋紙的需求量也將越來越大。

3 工藝技術

    美紋紙壹般要在美紋原紙(這裏指未浸漬處理的美紋紙)的基礎上再經過浸漬塗布、防粘處理。因此其整個生產過程包括三個過程:美紋原紙的生產、浸漬塗布、防粘處理。而對於生產美紋膠帶的廠家來說,希望使用的是經過以上三個過程處理之後的美紋紙,而不需要再自行浸漬膠料、塗防粘層了,但市場上更常見的是美紋原紙,進口產品更多的也是美紋原紙。造成這種現象的原因是由於美紋紙用途眾多,難以專門化,只有用戶根據使用要求自行後處理了,但這無疑就給美紋紙的使用廠家帶來了許多困難,對此,我們就深有體會。
3.1 美紋原紙
國內外美紋原紙的研究文獻較少。美紋原紙壹般是以長纖維針葉木漿為主要原料,可根據需要適當加入棉纖維或者化學纖維。為保證浸漬時良好的濕強度和適當的吸收性,還必須加入濕強劑等輔料。為賦予原紙良好的伸長性,需對原紙進行起皺,而為保證紙幅起皺後有壹定的緊度,必須采取濕法起皺的方法,起皺的同時進行壓榨。美紋原紙的起皺可以使用傳統的起皺刮刀,也可采取其他的方法,如采取雙輥(鋼輥和橡膠輥)壓榨,配以壹定的速度差可達到起皺的目的。國內有專利采用由兩個烘缸組成的起皺加工設備,其中壹個烘缸是作為起皺用的烘缸,另壹個烘缸是作為幹燥、皺紋定型用的卷紙烘缸。
    用於美紋膠粘帶產品的美紋原紙,定量壹般為42~60g/m2,具有良好的幹強度和濕強度,紙表面具有明顯的細密、不規則皺紋紋路,伸長率在8%以上。
    國內有專利技術公開,采用100%漂白針葉木硫酸鹽漿,經粘狀打漿(打漿度為45~55°SR),加入聚酰胺環氧氯丙烷類濕強劑(5%~10%),漿料上單網雙缸圓網紙機上抄造,紙頁在70~100℃的起皺烘缸上進行濕法起皺加工處理,在表面溫度為lOO~120℃的幹燥及皺紋定型用的卷紙烘缸上進行幹燥及皺紋定型處理而制成美紋原紙成品。原紙再進行防滲膠液塗布處理,防滲膠液為壹種羧基丁苯膠乳,濃度為20%~24%,單面塗布量壹般約為6~12g/m2。經此處理後的美紋紙定量為50~70g/m2,伸長率為10%~15%,濕強度為20%~30%左右,並具有良好的濕強性能和防滲性能。當在原紙表面上進行第壹道防粘塗料塗布時,原紙不僅不拉斷,而且具有阻止防粘塗料從紙面滲透到原紙背面的性能。
    國內生產美紋紙的廠家很少,在我們接觸到的有限的幾家中,浙江杭州新興紙業的美紋紙產品各方面性能堪稱不錯。據他們專利公開的技術,采用100%加拿大進口木漿,按比例配成3.8%~4.0%濃度漿料,經水力碎漿機碎解後,進行盤磨打漿,制得漿料濃度3.5%~4.O%,打漿度40~45°SR,濕度ll~12g,添加輔料包括增強劑1.0%~1.5%,濕強劑4.0%~5.0%,脫氣劑O.8‰~1.O‰。增強劑選用羧甲基澱粉,它可以提高原紙的抗張強度及厚度,濕強劑選用聚酰胺聚胺表氯醇,脫氣劑選用脂肪醇並進行配料。後經造紙網部成形,壓榨脫水,大缸預烘並起皺,再經紅外線、二缸幹燥,卷取,復卷分切,完成美紋原紙生產;再將美紋原紙在浸漬機上浸漬膠乳,在表面形成8~12g/m2的膠乳層,再經幹燥,卷取,復卷分切完成浸漬美紋紙生產。經過多年的研制和生產實踐,其產品質量超過國外同類產品,其指標如下:定量54~57g/m2,厚度0.16~0.17mm,抗張強度>42N,伸長率15%~17%。水分4.0%~4.5%,紙面光潔度均勻。
    美紋紙原紙的生產中經常存在起皺效果差、紙質發脆發硬、濕強低、表面處理不佳等問題,嚴重影響美紋紙的生產。因此,解決以上難題,生產出起皺均勻、效果好、柔軟可塑、具有較強的防水效果和較高的抗張力的美紋原紙,可有力地緩解國內美紋紙原紙供不應求的緊張局面,從而逐步替代進口美紋紙原紙,擺脫對進口產品的依賴性,為國家節約大量外匯。
3.2 浸漬塗布
    美紋原紙(皺紋紙)定量低,強度較差,抗水性不好,不能滿足美紋紙的最終要求,需要對原紙進行浸漬加工。浸漬處理是用樹脂、膠乳等浸漬紙張,使紙張吸附樹脂或膠乳,待紙張幹燥後,樹脂或膠乳把纖維粘結在壹起,提高原紙的各項強度指標,如抗張強度、撕裂度、內層剝離強度等,以及改善原紙的抗老化、抗水、抗溶劑和提高基紙的隔離性能。
    浸漬劑可選擇膠乳或者樹脂,常用膠乳有丁苯膠乳、丙烯酸類膠乳、丁腈膠乳、氯丁膠乳等。樹脂可以選用三聚氰胺甲醛樹脂、脲醛樹脂等。浸漬液往往還包括抗老化劑和抗水劑,且往往是幾種樹脂或者膠乳混合使用。抗老化劑壹般為丙烯腈類化合物,幹燥後呈淡黃色,使紙頁更漂亮。抗水劑壹般為有機矽類、殼聚糖、蠟乳液等。美紋紙的浸漬量較大,為基紙定量的30%~100%,壹般50%左右。
    丁苯膠乳是最常用的浸漬劑,我們通過對采購的壹系列國內外美紋紙進行分析,其浸漬液大部分為丁苯膠乳,包括羧基丁苯膠乳。由於中間有壹段時間壹直購買不到合適的美紋紙,我們曾嘗試對美紋原紙自行進行浸漬處理,以期能夠自行加工滿足要求。進行了壹系列實驗室試驗,使用的美紋原紙為壹種進口美紋原紙,使用的浸漬劑有羧基丁苯膠乳、丙烯酸膠乳、苯丙膠乳等,美紋原紙處理前後的各項性能指標見表1。

    從表1可看出,浸漬量在38%左右,與浸漬前的原紙相比,浸漬後紙張的抗張強度均有不同程度的提高,抗水性也得到了改善,但不同的浸漬液其性能差別較大,如有的柔軟,有的硬脆,有的抗水性差,有的抗水性好。與車間原來使用的已處理好的美紋紙相比,性能方面仍相差很遠,很難找到壹種浸漬劑在保證較好的抗張強度和抗水性的同時,又能達到紙質柔軟的效果。因此,浸漬液往往是幾種膠乳復合使用。為此,我們選擇強度方面有良好表現的羧基丁苯膠乳2與抗水性、外觀較好的丙烯酸乳液2以1:1的比例復合使用,結果其綜合性能相對較好。美紋原紙浸漬處理前後的縱向濕強度性能見表2。

綜合表1、表2,可看出在幹濕強度方面仍有壹定的差距,可從原紙和浸漬液的選擇上進壹步改善。
3.3 防粘處理
    防粘處理是在美紋紙背面塗布壹層防粘劑,防止成卷時膠粘劑粘住與之接觸的背面,造成解卷困難、膠粘劑轉移等問題,特別是對於高粘性的壓敏膠帶,背面防粘處理就顯得尤為重要。防粘劑要有足夠的防粘效果,化學穩定性要好,與美紋基紙的結合要好,長時間儲存時,不會轉移至膠粘層。我們曾遇到過壹種已經做過防滲防粘處理的美紋紙,發現其防粘背面在室溫下有壹定的手感粘性,據說是進口原紙國內後加工的,應該是後加工原料使用不當造成的,這樣的原紙用來塗布膠帶時,膠粘層很容易與背面相粘。防粘劑壹般為矽類有機物,如矽酮、矽丙等。

4 美紋紙的選擇

    對於美紋紙使用廠家來說,根據所生產的美紋膠帶選擇合適的美紋紙就非常重要了。主要要關註以下幾個方面:
    (1)幹濕拉力:幹拉力是為了保證膠帶在解卷、復卷、分切、使用過程中不被拉斷;濕拉力是保證塗布上膠過程中不斷紙。而幹濕拉力要分縱向和橫向分別檢測,因為不同廠家的紙縱橫比差別較大,我們接觸到的縱橫比最大的可達到3.2,而最小的才1.2。縱向的拉力往往比較重要,但橫向拉力過小也會影響使用。
    (2)防滲性:塗布水性膠粘劑或溶劑型膠粘劑時,膠粘劑不能滲透至背面。我們就曾遇到過這種情況,塗布後膠滲透至塗布輥上,主要是因為紙的防滲處理沒做好。可先在實驗室進行防滲實驗,將塗布膠液滴至塗布紙的塗布面,觀察背面的滲透情況。
    (3)對膠液的吸收性:即要保證紙面上能塗布壹定厚度的膠層。有的紙由於防滲處理或者防水處理過度或不當,導致對膠液的吸收性不佳,經過刮棒或刮刀時,膠液很容易就被帶走,不能達到壹定的上膠量。
    (4)耐溫性:對於耐溫膠帶來說,基紙的耐溫性也非常重要。很多美紋紙在高溫條件下,紙頁易變黃變脆變硬,使用過程中容易繃開或翹邊,影響其使用。美紋紙有不同的耐溫等級,常溫型的耐溫性在80℃以下;中溫型的耐溫性在80℃-120℃;高溫型的耐溫性在120℃-180℃。要根據膠帶的用途和使用條件來選擇合適的耐溫等級,可在實驗室先做耐溫測試。
    (5)柔軟度:美紋膠帶壹般是用來包裹、包覆的,要做到與被粘表面良好粘合,基紙必須柔軟,柔軟性通過手感就能感覺出來。
    (6)與膠液的結合力:有些美紋紙與塗布膠液的結合力差,塗布成卷後膠粘層很容易轉移,或使用時膠粘劑容易從紙面脫開,這些都可以先通過小規模實驗來評價。
 
     
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