紙張的基本特性
印刷品的優(yōu)劣，都因著紙張油墨互存關(guān)系，了解兩者的特性，對(duì)幫助改善印刷品品質(zhì)有極大作用?，F(xiàn)在讓我為大家介紹一下印刷其中一樣必需品一紙張，它的特性。
其實(shí)，要知道紙張的特性，最好先了解造紙過程，就更能明白它的特性如何形成。造紙纖維過去是從樹木中提取的，但為了生態(tài)環(huán)境，現(xiàn)在造紙的纖維已大大減少了樹本纖維的成分，而從其他植物和海洋植物中，提煉出可以制造紙張的纖維，務(wù)求造出來的紙張與傳統(tǒng)的紙張，特性完全一樣。
生產(chǎn)紙張主要分為兩大工序，即制漿和造紙。
圖一顯示基本的生產(chǎn)流程。
（一）紙漿(Pulp)
當(dāng)有適當(dāng)?shù)哪静暮椭参锢w維後，便要將之制成纖維狀紙張，而紙漿的制造方法可分為：機(jī)械性、化學(xué)性和半化學(xué)性。
1.機(jī)械性：
原料以機(jī)械的壓力，研磨等物理方式，去制成斷碎的細(xì)纖維。機(jī)械紙漿以磨木紙漿為主要，其原料為闊葉樹與針葉樹，而這方式的生產(chǎn)效率能高達(dá)90-95%。
機(jī)械紙漿造成的紙張，因沒有加添任何化學(xué)品，故木材原料的木質(zhì)素，完全含於紙漿內(nèi)，惟如原料中含有色物質(zhì)或深色雜質(zhì)，將影響未來紙張的顏色，而性質(zhì)方面，它是比較脆弱，而不透明度高，排水性佳，適合高速大量抄紙。其所抄造的紙張之緊度低，平滑度高，而富彈性，吸墨能力強(qiáng)，可加速油墨乾燥等，印刷適應(yīng)性良好。
2.化學(xué)性(Chemical)
因機(jī)械紙漿留有甚多的非纖維素成份，如木質(zhì)(Lignin)等，使抄造出來紙容易受光線照射使紙張的色澤有變及更脆弱的現(xiàn)象。為了改善這缺點(diǎn)，化學(xué)性的制造紙漿的方法便產(chǎn)生。
化學(xué)紙漿是用化學(xué)品混入來蒸煮(Cooking)木材，使原料的纖維容易分離。蒸煮目的是要以化學(xué)品與木質(zhì)等原料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以排除木質(zhì)素，以留下纖維素來作紙漿的用料。
因蒸煮過程中，可加入不同的化學(xué)品，使制造出來的紙漿性質(zhì)有所不同，化學(xué)品可分為亞硫酸紙漿(Sulphite)、堿法紙漿(Alkaline)及硫酸鹽紙漿(Kraft)。
亞硫酸紙漿的性質(zhì)，色澤較淺，可不須經(jīng)漂白步驟也可用作抄紙使用，制造的紙張，白度較高，紙質(zhì)較柔軟，其物理性質(zhì)亦較弱。而堿法紙漿的特性，是較柔軟和高不透明度，此紙漿制造的紙張，物理性質(zhì)較強(qiáng)，主要是其纖維較短小。硫酸鹽紙漿是現(xiàn)時(shí)比較普遍的方法。因其是用Na2S來蒸解，蒸解容易而且效果良好，而用此紙漿所造的紙張，強(qiáng)度較優(yōu)，柔軟性良好，而且耐久性佳，而經(jīng)漂白後紙張白度更能大大提高。
3.半化學(xué)性(Semi-Chemical)
一種介乎於機(jī)械紙漿與化學(xué)紙漿之間的方法。先將原料里非纖維成分與纖維之間之結(jié)合力溶解，再用機(jī)械方法使纖維分離。半化學(xué)性方法所用的化學(xué)品是Na2SO3及Ca(HSO3)2，另加Na2CO3及NaHCO3充當(dāng)緩沖劑。而此漿的特性，是從原料得到的纖維可達(dá)65-85%，造出來的紙張，性質(zhì)較硬，而此紙漿能制造出不同用途的紙張，如新聞紙、印畫紙、書寫用紙及瓦楞紙等，使用彈性較大，而成本卻比其他方法較為低。
本文簡(jiǎn)單介紹了紙漿的制造方法和不同方法制出的紙漿特性，而下期筆者會(huì)介紹造紙程序中對(duì)紙張?zhí)匦缘挠绊?，以能與大家在這方面作交流。
（圖片來源：印刷主要材料）
（二）紙(Paper)
當(dāng)有了紙漿後，便要經(jīng)多種後期續(xù)制造程序，才能造出成為印刷時(shí)用的紙張。而造紙過程主要包括：1.打漿(Beating or Refining)；2.加添礦物質(zhì)和不同的填料(Utilization of Wet-End Additives)；3.抄紙(Forming & Pressing)。
打漿的主要目的，是要將紙漿作切斷及磨潰的程序，以改變它的物理特性。因紙漿本身含有大量的纖維素，如果直接用此紙漿來造紙，紙張的物理特性會(huì)十分弱，而且表面亦會(huì)出現(xiàn)疏松多孔的現(xiàn)象。因此，要改善這情況，打漿是造紙的重要程序之一。
打漿的過程中對(duì)纖維所做的效果，是除去纖維素外部的薄膜，增加含水量，同時(shí)切斷纖維素之間的引力，以水的化學(xué)引力取代，增加纖維的柔軟度。切斷纖維能使它更短小，而且纖維會(huì)被拉長(zhǎng)、拉直、卷曲及壓撕，部分纖維因而會(huì)成為糊狀。
打漿方法主要分為游離打漿和黏狀打漿。游離打漿是以切斷作用為主，紙漿的濃度較低。此方法的打漿機(jī)的刀刃較銳利，刀刃的齒距較密，在打漿時(shí)纖維容易被切斷，使所抄造出的紙張會(huì)出現(xiàn)密度小而膨松、不透明、伸縮性小，油墨容易附著等特性。不過，此方法所抄造出來的紙張，其表面平滑度較低，并容易起毛。
黏狀式打漿方法是用破裂磨潰等原理。其所用的紙漿濃度較高，而打漿機(jī)的刀刃較鈍，刀刃齒距較稀疏，切斷纖維時(shí)容易產(chǎn)生長(zhǎng)短不一的現(xiàn)象，使所抄造出來的紙張擁有的物理特性較強(qiáng)，紙質(zhì)緊密，紙張表面平滑度佳，透明度較高且不易起撓等特性。但紙張的伸縮性較大，對(duì)油墨吸收效果較差。
2.填料、上膠和染色(Utilization of Wet-End Additives)
填料程序是在紙漿中加入適量的礦物質(zhì)和色料，務(wù)求造出紙張用途所要求的物理特性。添加填料可使紙張的平滑度增加、提高不透明度和白度、增加厚度和重量、改善紙張的吸墨能力及印刷適應(yīng)性等。填料的種類很多，常用的有白土(Clay)、石棉、滑石、石膏、炭酸鈣(CaCO3)、硫化鋅及炭酸鎂等，以填寫纖維間的空隙。
上膠程序主要是使紙張具有抵抗水份滲透的能力，而且可加強(qiáng)紙張的硬度、堅(jiān)韌性、抗張力、抗?jié)裥?、提升紙張表面平滑度及減少起毛現(xiàn)象，同時(shí)也改善紙張的印刷適應(yīng)性。上膠的種類有松香(Rosin)、淀粉(Starch)、蠟乳液等。
染色程序目的是要改善紙張的色調(diào)或增加紙張的白度。亦使用螢光料，使照射到紙張的紫外光轉(zhuǎn)為白光，以增加白度。
抄紙程序是將以制好的紙漿加入大量的水，使紙漿中的纖維產(chǎn)生水化作用，使纖維隨著水流分布在金屬網(wǎng)上，此形成所謂縱向(Machine Direction)和橫向(Cross Direction)的纖維方向性，其後進(jìn)入造紙機(jī)，使纖維緊黏著造紙毛氈上，以減去大部分水份，并會(huì)經(jīng)過乾燥及壓光等程序而成為可用的紙張。
以上程序是基本的造紙張步驟，當(dāng)中必然有其他的程序以制造不同種類的紙張。但因篇幅問題，筆者將不會(huì)在此處談，期望日後再為讀者作介紹。
附表（二）列出了一些變數(shù)是會(huì)在造紙張序中影響其性質(zhì)。
下期筆者將為大家介紹紙張要考慮的特性，以決定其品質(zhì)和規(guī)格等。除此之外也會(huì)略述測(cè)試的方法。
於六月由美國(guó)GCA (Graphic Communications Association)，發(fā)表的一份名為GRACoL (General Requirements for Application Commercial Offset Lithography)的文件中，也提及在選購(gòu)紙張時(shí)要考慮的特性。文件中提及的特性包括紙張表面、顏色、光澤度、光亮度、不透光度、基重、尺寸及纖維交織情況。筆者嘗試從中作參考去介紹有關(guān)特性。如有不足的地方，盼讀者能見諒及加以指教。
1.紙張表面(Paper Surface)
通常抄造出來的紙張都有正反表面，性質(zhì)也有差異，這差異包括表面的平滑度和光澤度等。於造紙過程中，紙漿會(huì)與金屬網(wǎng)和毛氈接觸以造成紙張，而金屬接觸面稱為網(wǎng)面(Wire Side)，而毛氈接觸的稱為毯面(Felt Side)。一般的毯面顏色較白，對(duì)印刷油墨的光澤表現(xiàn)也較佳。測(cè)試紙張時(shí)必須注明網(wǎng)面和毯面。而紙張表面的特性測(cè)試有平滑度和表面強(qiáng)度。
1.1平滑度(Smoothness)
紙張表面的平滑度對(duì)印刷有直接的影響，平滑度愈高的紙張，可供較細(xì)致精密的印刷網(wǎng)點(diǎn)使用，生產(chǎn)較高品質(zhì)的印刷品。我們要求是平滑度均勻的紙張，其次才是高平滑度的紙張。而平滑度的單位是空氣流量的時(shí)間。測(cè)試原理是在大約一平方寸面積的紙張表面，使用定量的氣壓施放在紙張表面，從而計(jì)算空氣沿表面流過的時(shí)間。時(shí)間愈長(zhǎng)表示其平滑度高。
1.2表面強(qiáng)度(Surface Strength)
此強(qiáng)度是指紙張表面能承受油墨墨膜與印版之間分開時(shí)，對(duì)紙張表面所施加之垂直拔力，而紙張不致被剝皮或損壞表面的能力。表面強(qiáng)度的測(cè)試為檢驗(yàn)紙張所含纖維與添加物，在印刷時(shí)表面脫落剝離的程度。測(cè)試的方法是采用標(biāo)準(zhǔn)蠟棒(Denison Wax)，標(biāo)準(zhǔn)蠟棒編號(hào)愈大，表示紙張的表面強(qiáng)度愈佳，此外也可用IGT印刷適性測(cè)性儀器，來測(cè)試紙張的表面強(qiáng)度，所取得的資料數(shù)據(jù)更詳細(xì)，更能可靠預(yù)測(cè)紙張表面強(qiáng)度。
2.紙張的顏色
紙張被看見的顏色，是吸收某一波長(zhǎng)的光線而反射剩馀波長(zhǎng)的光線所產(chǎn)生的結(jié)果。因此，對(duì)油墨在紙張表面上的表現(xiàn)有直接影響。而測(cè)試顏色常以CIE (Commission International edel'Eclairage國(guó)際照明委員會(huì)）(IEC:International Electrotechnical Commission)的X, Y, Z值的標(biāo)示法或用Hunter L, A, B Scales的方法表示?，F(xiàn)時(shí)最普遍的方法去測(cè)試紙張顏色，是使用可見分光光度計(jì)(Spectrophotometer)，而內(nèi)置的微型處理器方便轉(zhuǎn)換不同的標(biāo)示法。
3.白度,光亮度(Brightness)
造紙廠通常會(huì)測(cè)量白紙表面的光線反射量，而以百分比去表示反射的數(shù)率。工業(yè)界都會(huì)用這個(gè)數(shù)率去把紙張分等級(jí)，高數(shù)率的紙張為較高品質(zhì)的成品。書籍的制作都會(huì)用較低光亮度的紙張，以減少眼睛受太多反射光線影響而容易疲倦。但一些宣傳海報(bào)和雜志，都會(huì)使用高光亮度的紙張，以突出其內(nèi)文和圖片，來吸引入的注意。
4.不透光度(Opacity)
此特性是指當(dāng)印刷文字和圖片在紙張的一面，而另一面也印有文字或圖片，它們都不會(huì)發(fā)生透映現(xiàn)象。良好的紙張其不透光度高，讓制成的書籍使讀者閱讀時(shí)能集中本身頁(yè)內(nèi)的內(nèi)容，不致被印紋兩面隱約可見影響使眼睛疲倦。影響不透光度的因素有：i.紙張本身的厚薄；ii.有否上膠；iii.紙張表面的平滑度與粗糙度；iv.所含的植物纖維成份等。測(cè)試的方法是測(cè)量有多少光能穿透紙張本身，單位是百分比率。
5.定量,基重(Basis Weight)
紙張的基重是指五百?gòu)埢境叽缂垙埖闹亓?。如果五百?gòu)埑叽?/span>25x38in.的紙張重80磅，其基重便是80磅。在印刷行業(yè)或一般人士中，當(dāng)考慮紙張厚薄或剛挺堅(jiān)韌度時(shí)，都會(huì)與基重拉上關(guān)系。用基重去表示不同程度特性的紙張，都是已廣泛被采用了。
6.纖維排列交織的方向(Grain Direction)
在造紙的過程中，纖維會(huì)沿順著造紙機(jī)械的運(yùn)行方向排列，而纖維排列和交織的情況，是直接影響紙張表面的平坦性和平滑度。交織不良的紙張，會(huì)使印刷時(shí)出現(xiàn)墨斑(Mottling)的現(xiàn)象。檢查纖維交織的情況，通常是將紙張樣本對(duì)著光線，由光線透過紙張，來判斷紙張的纖維均勻性。而現(xiàn)時(shí)更可利用掃描式電子顯微鏡(SEM)、能量分散光譜儀(EDS)和波長(zhǎng)分散光譜儀 (WDS)，去試驗(yàn)和分析紙張表面結(jié)構(gòu)及觀察纖維交織情況。
7.抗張強(qiáng)度(Tensile Strength)
紙張的抗張度是表示纖維經(jīng)結(jié)合交織後，又經(jīng)不同的加工程序而成為紙張後，纖維間能承受的拉力，以測(cè)驗(yàn)交織是否良好。此特性對(duì)於輪轉(zhuǎn)機(jī)所用的卷筒紙尤其重要。測(cè)試的方法是取裁剪寬度為25毫米(mm)，長(zhǎng)度為150~200毫米(mm)的樣本，在紙張長(zhǎng)度的兩端施以拉力，以測(cè)量樣本被拉斷時(shí)的力度，單位為牛頓力量(Newton Force)/mm。
8.撕裂力度(Tearing Strength)
紙張的撕裂力，是指在紙邊施加相同而不同方向的拉力去撕開紙張。而紙張的縱向纖維與橫向纖維的撕裂力不相等，因此，在測(cè)試時(shí)要檢測(cè)紙張的縱向纖維和橫向纖維的撕裂力，才能全面分析紙張的撕裂特性。測(cè)試的方法是裁切60毫米(mm)x60毫米(mm)的紙張樣本，然後將紙張夾在儀器的樣本板上，預(yù)先裁切開一小段，再開動(dòng)搖擺針(Pendulum)撕裂紙張，其單位為牛頓力量(Newton-Force)。
紙張的基本特性，比較重要或常常受業(yè)內(nèi)人關(guān)注的，都已經(jīng)於上文給大家簡(jiǎn)單介紹了，或許有不足之處，但期望於這小小的篇幅里，與同業(yè)或?qū)垙執(zhí)匦杂信d趣的人士分享少許知識(shí)罷了。
