纸张的基本特性

纸张的基本特性

纸张的基本特性（一）

印刷品的优劣，都因着纸张油墨互存关系，了解两者的特性，对帮助改善印刷品品质有极大作用。现在让我为大家介绍一下印刷其中一样必需品一纸张，它的特性。

其实，要知道纸张的特性，最好先了解造纸过程，就更能明白它的特性如何形成。造纸纤维过去是从树木中提取的，但为了生态环境，现在造纸的纤维已大大减少了树本纤维的成分，而从其他植物和海洋植物中，提炼出可以制造纸张的纤维，务求造出来的纸张与传统的纸张，特性完全一样。

生产纸张主要分为两大工序，即制浆和造纸。

（一）纸浆(Pulp)

当有适当的木材和植物纤维後，便要将之制成纤维状纸张，而纸浆的制造方法可分为：机械性、化学性和半化学性。

1.机械性：

原料以机械的压力，研磨等物理方式，去制成断碎的细纤维。机械纸浆以磨木纸浆为主要，其原料为阔叶树与针叶树，而这方式的生产效率能高达90-95%。

机械纸浆造成的纸张，因没有加添任何化学品，故木材原料的木质素，完全含於纸浆内，惟如原料中含有色物质或深色杂质，将影响未来纸张的颜色，而性质方面，它是比较脆弱，而不透明度高，排水性佳，适合高速大量抄纸。其所抄造的纸张之紧度低，平滑度高，而富弹性，吸墨能力强，可加速油墨乾燥等，印刷适应性良好。

2.化学性(Chemical)

因机械纸浆留有甚多的非纤维素成份，如木质(Lignin)等，使抄造出来纸容易受光线照射使纸张的色泽有变及更脆弱的现象。为了改善这缺点，化学性的制造纸浆的方法便产生。 化学纸浆是用化学品混入来蒸煮(Cooking)木材，使原料的纤维容易分离。蒸煮目的是要以化学品与木质等原料产生化学反应，以排除木质素，以留下纤维素来作纸浆的用料。

因蒸煮过程中，可加入不同的化学品，使制造出来的纸浆性质有所不同，化学品可分为亚硫酸纸浆(Sulphite)、碱法纸浆(Alkaline)及硫酸盐纸浆(Kraft)。

亚硫酸纸浆的性质，色泽较浅，可不须经漂白步骤也可用作抄纸使用，制造的纸张，白度较高，纸质较柔软，其物理性质亦较弱。而碱法纸浆的特性，是较柔软和高不透明度，此纸浆制造的纸张，物理性质较强，主要是其纤维较短小。硫酸盐纸浆是现时比较普遍的方法。因其是用Na2S来蒸解，蒸解容易而且效果良好，而用此纸浆所造的纸张，强度较优，柔软性良好，而且耐久性佳，而经漂白後纸张白度更能大大提高。

3.半化学性(Semi-Chemical)

一种介乎於机械纸浆与化学纸浆之间的方法。先将原料里非纤维成分与纤维之间之结合

力溶解，再用机械方法使纤维分离。半化学性方法所用的化学品是Na2SO3及Ca(HSO3)2，另加Na2CO3及NaHCO3充当缓冲剂。而此浆的特性，是从原料得到的纤维可达65-85%，造出来的纸张，性质较硬，而此纸浆能制造出不同用途的纸张，如新闻纸、印画纸、书写用纸及瓦楞纸等，使用弹性较大，而成本却比其他方法较为低。

本文简单介绍了纸浆的制造方法和不同方法制出的纸浆特性，而下期笔者会介绍造纸程序中对纸张特性的影响，以能与大家在这方面作交流。

纸张的基本特性（二）

上篇笔者已向大家简单地介绍了制造纸浆(Pulp)的方法。现在便介绍另一个程序－造纸(Papermaking)。

（二）纸(Paper)

当有了纸浆後，便要经多种後期续制造程序，才能造出成为印刷时用的纸张。而造纸过程主要包括：1.打浆(Beating or Refining)；2.加添矿物质和不同的填料

(Utilization of Wet-End Additives)；3.抄纸(Forming & Pressing)。

1.打浆(Beating or Refining)

打浆的主要目的，是要将纸浆作切断及磨溃的程序，以改变它的物理特性。因纸浆本身含有大量的纤维素，如果直接用此纸浆来造纸，纸张的物理特性会十分弱，而且表面亦会出现疏松多孔的现象。因此，要改善这情况，打浆是造纸的重要程序之一。

打浆的过程中对纤维所做的效果，是除去纤维素外部的薄膜，增加含水量，同时切断纤维素之间的引力，以水的化学引力取代，增加纤维的柔软度。切断纤维能使它更短小，而且纤维会被拉长、拉直、卷曲及压撕，部分纤维因而会成为糊状。

打浆方法主要分为游离打浆和黏状打浆。游离打浆是以切断作用为主，纸浆的浓度较低。此方法的打浆机的刀刃较锐利，刀刃的齿距较密，在打浆时纤维容易被切断，使所抄造出的纸张会出现密度小而膨松、不透明、伸缩性小，油墨容易附着等特性。不过，此方法所抄造出来的纸张，其表面平滑度较低，并容易起毛。

黏状式打浆方法是用破裂磨溃等原理。其所用的纸浆浓度较高，而打浆机的刀刃较钝，刀刃齿距较稀疏，切断纤维时容易产生长短不一的现象，使所抄造出来的纸张拥有的物理特性较强，纸质紧密，纸张表面平滑度佳，透明度较高且不易起挠等特性。但纸张的伸缩性较大，对油墨吸收效果较差。

2.填料、上胶和染色(Utilization of Wet-End Additives)

填料程序是在纸浆中加入适量的矿物质和色料，务求造出纸张用途所要求的物理特性。添加填料可使纸张的平滑度增加、提高不透明度和白度、增加厚度和重量、改善纸张的吸墨能力及印刷适应性等。填料的种类很多，常用的有白土(Clay)、石棉、滑石、石膏、炭酸钙(CaCO3)、硫化锌及炭酸镁等，以填写纤维间的空隙。

上胶程序主要是使纸张具有抵抗水份渗透的能力，而且可加强纸张的硬度、坚韧性、抗张力、抗湿性、提升纸张表面平滑度及减少起毛现象，同时也改善纸张的印刷适应性。上胶的种类有松香(Rosin)、淀粉(Starch)、蜡乳液等。

染色程序目的是要改善纸张的色调或增加纸张的白度。亦使用萤光料，使照射到纸张的紫外光转为白光，以增加白度。

3.抄纸(Forming & Pressing)

抄纸程序是将以制好的纸浆加入大量的水，使纸浆中的纤维产生水化作用，使纤维随着水流分布在金属网上，此形成所谓纵向(Machine Direction)和横向(Cross Direction)的纤维方向性，其後进入造纸机，使纤维紧黏着造纸毛毡上，以减去大部分水份，并会经过乾燥及压光等程序而成为可用的纸张。

以上程序是基本的造纸张步骤，当中必然有其他的程序以制造不同种类的纸张。但因篇幅问题，笔者将不会在此处谈，期望日後再为读者作介绍。

纸张的基本特性（三）

前两篇的PMTAC专页，已为大家介绍了造纸浆和造纸的过程和一些影响纸张特性的关键部分。今期便会为大家介绍，选购纸张作印刷用途时要考虑的因素。

於六月由美国GCA (Graphic Communications Association)，发表的一份名为

GRACoL (General Requirements for Application Commercial Offset Lithography)的文件中，也提及在选购纸张时要考虑的特性。文件中提及的特性包括纸张表面、颜色、光泽度、光亮度、不透光度、基重、尺寸及纤维交织情况。笔者尝试从中作参考去介绍有关特性。如有不足的地方，盼读者能见谅及加以指教。

1.纸张表面(Paper Surface)

通常抄造出来的纸张都有正反表面，性质也有差异，这差异包括表面的平滑度和光泽度等。於造纸过程中，纸浆会与金属网和毛毡接触以造成纸张，而金属接触面称为网面

(Wire Side)，而毛毡接触的称为毯面(Felt Side)。一般的毯面颜色较白，对印刷油墨的光泽表现也较佳。测试纸张时必须注明网面和毯面。而纸张表面的特性测试有平滑度和表面强度。

1.1平滑度(Smoothness)

纸张表面的平滑度对印刷有直接的影响，平滑度愈高的纸张，可供较细致精密的印刷网点使用，生产较高品质的印刷品。我们要求是平滑度均匀的纸张，其次才是高平滑度的纸张。而平滑度的单位是空气流量的时间。测试原理是在大约一平方寸面积的纸张表面，使用定量的气压施放在纸张表面，从而计算空气沿表面流过的时间。时间愈长表示其平滑度高。

1.2表面强度(Surface Strength)

此强度是指纸张表面能承受油墨墨膜与印版之间分开时，对纸张表面所施加之垂直拔力，而纸张不致被剥皮或损坏表面的能力。表面强度的测试为检验纸张所含纤维与添加物，在印刷时表面脱落剥离的程度。测试的方法是采用标准蜡棒(Denison Wax)，标准蜡棒编号愈大，表示纸张的表面强度愈佳，此外也可用IGT印刷适性测性仪器，来测试纸张的表面强度，所取得的资料数据更详细，更能可靠预测纸张表面强度。

2.纸张的颜色

纸张被看见的颜色，是吸收某一波长的光线而反射剩馀波长的光线所产生的结果。因此，对油墨在纸张表面上的表现有直接影响。而测试颜色常以

CIE (Commission International edel’Eclairage国际照明委员会）

(IEC:International Electrotechnical Commission)的X, Y, Z值的标示法或用

Hunter L, A, B Scales的方法表示。现时最普遍的方法去测试纸张颜色，是使用可见分光光度计(Spectrophotometer)，而内置的微型处理器方便转换不同的标示法。

3.白度,光亮度(Brightness)

造纸厂通常会测量白纸表面的光线反射量，而以百分比去表示反射的数率。工业界都会用这个数率去把纸张分等级，高数率的纸张为较高品质的成品。书籍的制作都会用较低光亮度的纸张，以减少眼睛受太多反射光线影响而容易疲倦。但一些宣传海报和杂志，都会使用高光亮度的纸张，以突出其内文和图片，来吸引入的注意。

4.不透光度(Opacity)

此特性是指当印刷文字和图片在纸张的一面，而另一面也印有文字或图片，它们都不会发生透映现象。良好的纸张其不透光度高，让制成的书籍使读者阅读时能集中本身页内的内容，不致被印纹两面隐约可见影响使眼睛疲倦。影响不透光度的因素有：i.纸张本身的厚薄；ii.有否上胶；iii.纸张表面的平滑度与粗糙度；iv.所含的植物纤维成份等。测试的方法是测量有多少光能穿透纸张本身，单位是百分比率。

5.定量,基重(Basis Weight)

纸张的基重是指五百张基本尺寸纸张的重量。如果五百张尺寸25x38in.的纸张重80磅，其基重便是80磅。在印刷行业或一般人士中，当考虑纸张厚薄或刚挺坚韧度时，都会与基重拉上关系。用基重去表示不同程度特性的纸张，都是已广泛被采用了。

6.纤维排列交织的方向(Grain Direction)

在造纸的过程中，纤维会沿顺着造纸机械的运行方向排列，而纤维排列和交织的情况，是直接影响纸张表面的平坦性和平滑度。交织不良的纸张，会使印刷时出现墨斑(Mottling)的现象。检查纤维交织的情况，通常是将纸张样本对着光线，由光线透过纸张，来判断纸张的纤维均匀性。而现时更可利用扫描式电子显微镜(SEM)、能量分散光谱仪(EDS)和波长分散光谱仪 (WDS)，去试验和分析纸张表面结构及观察纤维交织情况。

7.抗张强度(Tensile Strength)

纸张的抗张度是表示纤维经结合交织後，又经不同的加工程序而成为纸张後，纤维间能承受的拉力，以测验交织是否良好。此特性对於轮转机所用的卷筒纸尤其重要。测试的方法是取裁剪宽度为25毫米(mm)，长度为150~200毫米(mm)的样本，在纸张长度的两端施以拉力，以测量样本被拉断时的力度，单位为牛顿力量(Newton Force)/mm。

8.撕裂力度(Tearing Strength)

纸张的撕裂力，是指在纸边施加相同而不同方向的拉力去撕开纸张。而纸张的纵向纤维与横向纤维的撕裂力不相等，因此，在测试时要检测纸张的纵向纤维和横向纤维的撕裂力，才能全面分析纸张的撕裂特性。测试的方法是裁切60毫米(mm)x60毫米(mm)的纸张样本，然後将纸张夹在仪器的样本板上，预先裁切开一小段，再开动摇摆针(Pendulum)撕裂纸张，其单位为牛顿力量(Newton-Force)。

纸张的基本特性，比较重要或常常受业内人关注的，都已经於上文给大家简单介绍了，或许有不足之处，但期望於这小小的篇幅里，与同业或对纸张特性有兴趣的人士分享少许知识罢了。