1.功能紙的概念
    日本功能紙研究會會長稻垣寬認為功能紙是指具有某種特殊功能的紙張,即超出普通紙的特性,并能滿足某種特殊用途的紙。隨著信息產業、能源領域、電子學、生命科學和醫療工業的進步和需要,功能紙將會有更大的發展[1]。
    根據功能紙的要求,除了利用/纖維0(此處特指非植物纖維、植物纖維加工后的變性纖維)固有的性能之外,還需要采取一些相應的工藝和技術,并添加專門的/化學品0(如化學合成樹脂、助劑),以增加紙的特殊功能,如導電性、絕緣性、壓電性、熱電性、感光性、熱敏性、電磁性等[2]。{TodayHot}
    2 功能紙的特點
    現在,有一些文獻常把功能紙(functionalpaper)與特種紙(specialtypaper)不加區分,在讀者中引起不必要的誤導,值得關注。有人認為,可以從原料、加工工藝(方法)、成紙性能、實際應用等方面來區別它們,或許會更清楚明了。那么,功能紙與特種紙到底有什么不同呢?
    首先,功能紙所選用的原料主要是特殊纖維(包括變性纖維),這里所說的特殊纖維,大多是指化學纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、碳素纖維、金屬纖維等,而特種紙則主要以植物纖維或添加少量其他纖維為主;其次,功能紙還必須具有某些特殊的特性,不是一般的經典力學性,而是量子力學、電磁效應、生物化學性以及生理適應性等,而特種紙多為改善強度、增加耐濕性、擴大防護性等;第三,功能紙應用領域的專業性、針對性比較強,日常生活中使用的比較少,而特種紙則恰好相反。
    從現代材料學角度考慮,材料主要分結構材料和功能材料兩類。顯而易見,普通紙、加工紙、特種紙都屬于第一類材料,而功能紙則屬于第二類材料[3]。
    3 功能紙的研制
    采用功能纖維。纖維本身依其組成、形狀、表面不同而具有各種功能,將纖維加工后而得功能纖維;通過紡絲對截面處理得到不同形狀的纖維,例如截面為三角形的合成纖維,具有柔軟、高光澤、吸水性好的特點;在紡液中添加具有某種特性的粉體或助劑使纖維具有抗靜電和殺菌的功能。利用各種功能纖維(如吸水吸濕纖維、抗靜電纖維、滅菌纖維、芳香纖維、防紫外線纖維等)可以抄造相應的功能紙)))如抗靜電紙、滅菌紙、芳香紙、防紫外線紙等,使之滿足社會有關部門的需要[4]。
    采用功能膜(即薄膜),把原料進行再加工而成。薄膜可看作二維材料,它的表面和界面所占有的相對比例較大,因此表現的物理效應也較為突出。例如薄膜的厚度比電子的平均自由程小得多,當膜的兩個表面之間的電子進行往返運動時,就會發生干涉,從而對電子輸運狀態產生影響。在制膜過程中,由于多數處于非平衡狀態,故實現原設計有相當難度。但是,可以不考慮是否會形成均勻相,而比較自由地改變薄膜的性能。比如,在研究合成紙的進一步發展中,對/紙狀化.之前薄膜的加工處理非常關鍵。
    采用復合材料,這是近年來功能紙加工的重點。因為一種材料的缺陷可由另一種材料的優勢來彌補。一般而言,比較簡化的復合方法是{HotTag}借助粘合劑或熔融處理來固結纖維或薄膜,常用的有:固體粘合劑和液體粘合劑,前者如合成漿(SWP),聚乙烯醇(PVA)、熱熔纖維(HMF)等;后者如丙烯酸(AA),醋酸乙烯(VA)、苯乙烯-丁二烯樹脂(SBR)等[3]。
    4 功能紙的新進展
    當前的紙制品市場競爭日趨激烈,因此,只有不斷研發出功能優異、用途廣泛的產品,方可領先于市場。合成紙。這是最近美國科研人員發明的一種具有輕、薄、韌性和書寫、油印時不沾塵、不吸水的新型合成紙。這種紙是在聚丙烯中加碳酸而成,該紙最薄僅0.085mm,可廣泛用于印刷廣告、名片、日歷、卷宗以及包裝紙等方面。
    除臭紙。這種紙是在原紙上涂一層或兩層除臭涂料,或者利用干凈紙再加工而制成。除臭涂料是由檸檬酸樹脂類等混合調制的,其中含有能吸收惡臭氣體的無機物,如硫酸鋇等填料以及交聯劑、有機溶劑等。這種除臭紙應用范圍廣,除了用于消除廚房、廁所等散發的臭味之外,還可擴展到醫院病房、飛機座艙、冷藏倉庫等領域,根據需要加工成紙材料,如內襯紙板、裝飾紙板、包裝紙板,借以吸收各種混合難聞的氣味。
    發熱紙。前不久,日本研制成功了一種發熱紙,其原料主要是玻璃纖維和碳素纖維。這種紙的抄造難度較大,須按照設計的要求控制好紙頁成形時的纖維排列走向,使紙內的/電路網絡0縱橫有序,/電流通道0環環相連,從而產生發熱作用。這種紙與普通紙最重要的不同處是前者不能隨意切裁。使用時必須在成品的/末端0連接12伏的干電池才會產生熱量。這種紙的應用前景十分廣闊。
    水溶性紙亦稱水溶紙。在水中浸泡一兩分鐘后可全部自行溶化,若進行攪拌或沖刷,溶解更快。這種紙外觀與普通紙相似,其生產過程基本相同,但是原料選用和后處理工藝卻不相同。這種水溶性紙可以書寫、印刷,遇到情況時向馬桶內一沖,紙頁就消失無影無蹤;有的用于包裝藥品或調味品,可以不用拆封直接使用;有的還可加工成化妝紙,深受消費者歡迎。
    發聲紙。日本奧林巴斯光學工業公司開發出一種會發聲的紙,用特殊掃描筆讀取印在紙上的細點條碼,就能聽到聲音。該公司準備和出版社合作,出版會發聲的書。該書用寬8.4毫米的細點條碼記錄聲音,借助掃描筆幫助,讀者可以從耳機中聽到聲音。[5]最近日本三島制紙株式會社向市場推出三種食品包裝功能紙新品,受到了食品生產商的廣泛關注。第一種是吸水功能紙,最大特征就是吸水能力強,它能保持比本材料重10倍的吸水量,并且安全、無害。與無紡織物的吸水能力和保水量相比,吸水功能紙明顯居優,這是因為無紡織物只能在纖維的細孔中保持水分,而吸水功能紙不僅具有以上能力,而且其纖維本身也能吸水。這種紙吸水后就變得非常柔軟。由于具有以上特征,吸水功能紙可用于火腿、香腸等外包裝上,吸收新鮮食品滴出的水。
    第二種是食品包裝材料紙,具有熱封性、通氣性、耐油性、耐水性好等特點,它的通氣性可根據用戶要求加以控制。用這種具有通氣性的紙包裝食品,可用微波加熱,因此,可作為用微波加熱的冷凍食品外包裝材料,目前已用它來包裝漢堡包。
    第三種是耐水加工紙,特點是耐水性、通氣性好,由于它沒有拒水性,所以浸透率比別的材料高,表面強度和層間強度高,有抗菌性,能吸收氨氣。這種特征并非是靠添加化學藥品獲得的,而是靠原材料的漿材,因而安全可靠。耐水加工紙可應用于食品包裝材料、結露吸水薄膜及其他領域,若與其他材料復合,可作為多水分半成品食品的包裝紙,從而充分發揮其防霉、吸水和耐水性的優點[6]。
    5 結語
    功能紙目前仍是小批量、多樣化、高附加值的產品,但造紙工業和造紙技術的迅猛發展和社會多方面的需求,勢必增加對不同紙種的要求,因此,發展功能紙的必要性顯而易見,但是還要全面考慮功能紙的技術、成本、制造和銷售等諸多問題。
    造紙業的技術儲備有待加強。業內人士比較熟悉的植物纖維在功能紙的開發中,不能夠/挑起大梁0,而對特種纖維又缺乏深刻認識。這些高附加值產品,除了優質纖維、特殊配料外,還有賴于基礎科學、精密儀器、專用設備和雄厚財力的支持,因此,我國欲發展功能紙還要進行一段時期的準備工作,收集和消化各種技術經濟資料十分必要。
    一定要設法擺脫仿制,而應在功能紙的原創上下大功夫,爭取在不太長的時間內做出較大的成績。功能紙的使用范圍正在擴大,要適當鼓勵一些人做一些功能紙的開發準備或者試制工作。