紙張的基本特性
印刷品的優劣，都因著紙張油墨互存關系，了解兩者的特性，對幫助改善印刷品品質有極大作用。現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，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，但為了生態環境，現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，務求造出來的紙張與傳統的紙張，特性完全一樣。
生產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流程。
（一）紙漿(Pulp)
當有適當的木材和植物纖維後，便要將之制成纖維狀紙張，而紙漿的制造方法可分為：機械性、化學性和半化學性。
1.機械性：
原料以機械的壓力，研磨等物理方式，去制成斷碎的細纖維。機械紙漿以磨木紙漿為主要，其原料為闊葉樹與針葉樹，而這方式的生產效率能高達90-95%。
機械紙漿造成的紙張，因沒有加添任何化學品，故木材原料的木質素，完全含於紙漿內，惟如原料中含有色物質或深色雜質，將影響未來紙張的顏色，而性質方面，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，可加速油墨乾燥等，印刷適應性良好。
2.化學性(Chemical)
因機械紙漿留有甚多的非纖維素成份，如木質(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象。為了改善這缺點，化學性的制造紙漿的方法便產生。
化學紙漿是用化學品混入來蒸煮(Cooking)木材，使原料的纖維容易分離。蒸煮目的是要以化學品與木質等原料產生化學反應，以排除木質素，以留下纖維素來作紙漿的用料。
因蒸煮過程中，可加入不同的化學品，使制造出來的紙漿性質有所不同，化學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，色澤較淺，可不須經漂白步驟也可用作抄紙使用，制造的紙張，白度較高，紙質較柔軟，其物理性質亦較弱。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，物理性質較強，主要是其纖維較短小。硫酸鹽紙漿是現時比較普遍的方法。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，強度較優，柔軟性良好，而且耐久性佳，而經漂白後紙張白度更能大大提高。
3.半化學性(Semi-Chemical)
一種介乎於機械紙漿與化學紙漿之間的方法。先將原料里非纖維成分與纖維之間之結合力溶解，再用機械方法使纖維分離。半化學性方法所用的化學品是Na2SO3及Ca(HSO3)2，另加Na2CO3及NaHCO3充當緩沖劑。而此漿的特性，是從原料得到的纖維可達65-85%，造出來的紙張，性質較硬，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，而下期筆者會介紹造紙程序中對紙張特性的影響，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)
當有了紙漿後，便要經多種後期續制造程序，才能造出成為印刷時用的紙張。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，紙張的物理特性會十分弱，而且表面亦會出現疏松多孔的現象。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，同時切斷纖維素之間的引力，以水的化學引力取代，增加纖維的柔軟度。切斷纖維能使它更短小，而且纖維會被拉長、拉直、卷曲及壓撕，部分纖維因而會成為糊狀。
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。此方法的打漿機的刀刃較銳利，刀刃的齒距較密，在打漿時纖維容易被切斷，使所抄造出的紙張會出現密度小而膨松、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，而打漿機的刀刃較鈍，刀刃齒距較稀疏，切斷纖維時容易產生長短不一的現象，使所抄造出來的紙張擁有的物理特性較強，紙質緊密，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和色料，務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，而且可加強紙張的硬度、堅韌性、抗張力、抗濕性、提升紙張表面平滑度及減少起毛現象，同時也改善紙張的印刷適應性。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，使紙漿中的纖維產生水化作用，使纖維隨著水流分布在金屬網上，此形成所謂縱向(Machine Direction)和橫向(Cross Direction)的纖維方向性，其後進入造紙機，使纖維緊黏著造紙毛氈上，以減去大部分水份，并會經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）列出了一些變數是會在造紙張序中影響其性質。
下期筆者將為大家介紹紙張要考慮的特性，以決定其品質和規格等。除此之外也會略述測試的方法。
於六月由美國GCA (Graphic Communications Association)，發表的一份名為GRACoL (General Requirements for Application Commercial Offset Lithography)的文件中，也提及在選購紙張時要考慮的特性。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，紙漿會與金屬網和毛氈接觸以造成紙張，而金屬接觸面稱為網面(Wire Side)，而毛氈接觸的稱為毯面(Felt Side)。一般的毯面顏色較白，對印刷油墨的光澤表現也較佳。測試紙張時必須注明網面和毯面。而紙張表面的特性測試有平滑度和表面強度。
1.1平滑度(Smoothness)
紙張表面的平滑度對印刷有直接的影響，平滑度愈高的紙張，可供較細致精密的印刷網點使用，生產較高品質的印刷品。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間。測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，從而計算空氣沿表面流過的時間。時間愈長表示其平滑度高。
1.2表面強度(Surface Strength)
此強度是指紙張表面能承受油墨墨膜與印版之間分開時，對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。表面強度的測試為檢驗紙張所含纖維與添加物，在印刷時表面脫落剝離的程度。測試的方法是采用標準蠟棒(Denison Wax)，標準蠟棒編號愈大，表示紙張的表面強度愈佳，此外也可用IGT印刷適性測性儀器，來測試紙張的表面強度，所取得的資料數據更詳細，更能可靠預測紙張表面強度。
2.紙張的顏色
紙張被看見的顏色，是吸收某一波長的光線而反射剩馀波長的光線所產生的結果。因此，對油墨在紙張表面上的表現有直接影響。而測試顏色常以CIE (Commission International edel'Eclairage國際照明委員會）(IEC:International Electrotechnical Commission)的X, Y, Z值的標示法或用Hunter L, A, B Scales的方法表示。現時最普遍的方法去測試紙張顏色，是使用可見分光光度計(Spectrophotometer)，而內置的微型處理器方便轉換不同的標示法。
3.白度,光亮度(Brightness)
造紙廠通常會測量白紙表面的光線反射量，而以百分比去表示反射的數率。工業界都會用這個數率去把紙張分等級，高數率的紙張為較高品質的成品。書籍的制作都會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。但一些宣傳海報和雜志，都會使用高光亮度的紙張，以突出其內文和圖片，來吸引入的注意。
4.不透光度(Opacity)
此特性是指當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，它們都不會發生透映現象。良好的紙張其不透光度高，讓制成的書籍使讀者閱讀時能集中本身頁內的內容，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。測試的方法是測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張基本尺寸紙張的重量。如果五百張尺寸25x38in.的紙張重80磅，其基重便是80磅。在印刷行業或一般人士中，當考慮紙張厚薄或剛挺堅韌度時，都會與基重拉上關系。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，纖維會沿順著造紙機械的運行方向排列，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，會使印刷時出現墨斑(Mottling)的現象。檢查纖維交織的情況，通常是將紙張樣本對著光線，由光線透過紙張，來判斷紙張的纖維均勻性。而現時更可利用掃描式電子顯微鏡(SEM)、能量分散光譜儀(EDS)和波長分散光譜儀 (WDS)，去試驗和分析紙張表面結構及觀察纖維交織情況。
7.抗張強度(Tensile Strength)
紙張的抗張度是表示纖維經結合交織後，又經不同的加工程序而成為紙張後，纖維間能承受的拉力，以測驗交織是否良好。此特性對於輪轉機所用的卷筒紙尤其重要。測試的方法是取裁剪寬度為25毫米(mm)，長度為150~200毫米(mm)的樣本，在紙張長度的兩端施以拉力，以測量樣本被拉斷時的力度，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，在測試時要檢測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，預先裁切開一小段，再開動搖擺針(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內人關注的，都已經於上文給大家簡單介紹了，或許有不足之處，但期望於這小小的篇幅里，與同業或對紙張特性有興趣的人士分享少許知識罷了。
