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印刷用紙的品質特性及影響性質的因素
2007/06/09 02:26
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2007.4.21 亞太漿紙論壇

一般而言,印刷適性好的紙張,需具備優良的印刷操作(紙張平整、易印刷掉粉和起毛等髒汙版面事故,磨版、滲油墨、易乾背印、不斷紙和接換紙容易),及優良的印後品質(高光澤、色彩均勻性、色調),為使紙張符合上述要求,紙張出廠前所需測定紙張物理性質一般分為:基本品質、光學品質、表面性及透氣性、強度品質及其他特殊品質要求,詳述如下:

一、基本品質:
(一)、尺寸:
依客戶要求的尺寸裁紙,但需注意裁切精確度,此尤其是近來因人工費用愈來愈高,許多印刷廠會要求紙廠供應無令打件,以便紙入印刷廠後再修邊而可直接上機印刷,對此類印刷要求,裁切精確度大都要求±1mm

(二)、定量:
紙張定量會受到環境的影響,故測試時要在恆溫恆濕下測定。造成定量變化的因素主要有:水分,漿的流量與濃度,漿流向均勻、流漿箱唇板有瑕疵或抄紙網縱向不平產生的厚/薄條痕,流漿箱的旋渦與渦流產生的間隔較小的變異,漿料交織變異產生的斑狀均點。流漿箱是造紙機的關鍵設備,它決定紙幅的成形以及紙幅定量分佈的均勻性和穩定性,並對成紙的物理強度特性有很大的影響。生產中透過觀察漿流發現問題,可對症解決。例如當發現從唇口噴出的漿流出現一股股固定的寬的或窄的縱向條流,其原因往往是由於唇板變形或上唇板掛漿等原因所產生的。另外,成形區中固定元件和成形網的起隆也會造成漿流縱向出現條流現象。因此,必須仔細觀察分析處理。

(三)、厚度:
造紙上厚度由ThicknessCaliper二個表示方式,Thickness是指單張紙所測得的厚度,Caliper則為一疊紙張所測得的總厚度除以張數所得的平均值,大都以Thickness來表示厚度,歐美則常以Caliper來表示。影響厚度的因素有:克重、紙漿種類及打漿程度,填料用量及保留率,壓榨部壓力大小,紙張水分,壓光程度等等。

(四)、密度:
紙張的密度受有無機後塗佈影響很大,一般非塗佈印刷用紙的厚度在0.5-0.75,而塗佈紙則較高由雪面銅版紙的0.92到美術銅版紙的1.26。影響紙張密度的主要因素有:紙漿纖維種類及打漿程度,填料用量及細小纖維、半纖維素含量,壓榨部壓力大小,紙張水分,有無表面塗佈及其壓光條件等等。


二、光學品質
、白度
在造紙及印刷業中常講的白度主要有BrightnessWhiteness白度Brightness是指紙張對457nm波長的反射率另一為視覺白度Whiteness其受全反射率及反射均勻性影響。通常我們在紙料內加入少量的藍色、紫色及紅色的染料或加入螢光染料皆可有效提高視覺白度但對真白度的效果則較差,甚至白度會下降。影響白度的因素有:使用染料的用量及其色調,填料的種類及用量,紙漿本身的白度,抄紙用水中所含的雜質量,壓榨部壓力及壓光程度等等。

(二)、色相
紙張色相檢驗除抄造色紙時應加強管理外,生產高級塗佈紙更是一項重要的檢測項目。由於CIE色相系統以Lab三值來表示色相,較易了解且客觀,造紙行業應用最多。影響色相的主要因素有:使用染料的用量及其基準色調,填料的種類及用量,紙漿纖維種類,紙張纖維原料交織的優劣,壓榨部壓力及壓光程度等等。

(三)、不透明度
不透明度的定義為,紙張對穿透紙層的入射光的阻隔程度,造紙業測試不透明度大都以美國TAPPI 所規定RasgRo所測反射率之比(TAPPI Opacitg=Ro/R0.89)。影響不透明度的因素有:克重,密度,纖維間結合,打漿程度,壓榨部壓力大小,壓光程度,填料種類、含量及填料在紙中的分佈情形,紙漿種類、漂白程度及纖維中木質素、細小纖維及其他雜質含量,染料種類及用量等等。

(四)、光澤
造紙界的光澤可定義為在紙面上某一角度入射光照射下,對定向光的反射及無定向光的散射程度,在造紙界最常用的入射角度為75°。影響光澤度的因素有:紙面粗糙及平滑程度情形,紙張的白度及色調,有無表面塗佈及壓光處理,壓榨部壓力大小,填料種類及含量,打漿程度,紙漿種類等等。

三、表面性及透過性
、平滑度
平滑度的測試方法有很多種所用原理也不同對印刷用紙言最常用的儀器是別克平滑度試驗儀Bekk smoothness tester其他較常見有SheffieldGurley。一般言,平滑度的高低取決於使用目的,印刷用紙大都需較平滑的紙張,以獲得較佳的印刷及書寫效果,但如生產需經自動機械處理的紙張或統計用紙(卡)平滑度則不宜過高,否則反而因滑動不易輸送,無法使用。影響平滑度的因素有:打漿程度,紙張種類與纖維的粗細,抄紙網與毛布的粗細,有無表面塗佈及壓光處理,壓榨部壓力大小,填料種類及含量,紙張水分(水分高,紙易被儀器壓力壓縮測出值會稍高)等等。

(二)、透氣度
紙張是一種多孔的結構,在整個組織中具有很多的毛細管,如高級紙其容積的50%為空隙,毛細管也較大(1um左右),塗佈紙空隙則較少毛細管也較細小(0.1um左右),毛細管的多少、大小會影響透氣的快慢及印刷油墨的吸收,另紙張透氣度的高低亦會影響印刷送紙是否順暢,紙張透氣度太高,吸紙時常因一次會吸兩張以上造成停機。影響透氣度的因素有:打漿程度,纖維種類、半纖維素及纖細物含量,填料用量,壓榨部濕壓程度,紙表面有無表面塗佈及壓光處理,紙張水分,壓光作業等等。

(三)、油墨吸收性
油墨吸收的高低與油墨的固化、乾燥及印刷後光澤有關。油墨吸收性同透氣度會受到紙層毛細管大小、數量及分佈的影響。一般而言,紙的吸墨性太高,印刷時易產生粉化現象,紙張吸墨性太低,印刷後油墨不易乾燥,因此要獲得吸墨性佳的紙張,紙的毛細孔一定要多、細且均勻。影響吸墨性的因素有:紙表面有無表面塗佈及壓光處理,打漿程度,紙漿纖維種類,壓榨部壓力大小等等。

(四)、施膠度
紙張的抗水性通常是獲得適度的施膠,因此抗水性的高低,於施膠劑被保留的多少與分佈是否均勻有關。紙張抗水度不足,書寫時墨水易溢開,印刷時則易產生紙張尺寸伸縮套色準現象。影響施膠度的因素有:施膠劑種類、用量與分佈均勻性,保留率的高低,紙表面有無表面塗佈及壓光處理,打漿程度,填料種類及用量,壓榨部壓力大小,壓光機操作等等。

強度品質:
(一)、一般強度
紙張的一般強度主要是指抗張強度、撕裂度、耐破度及耐折度等。一般言,影響一般強度最大因素是漿料種類及打漿程度,針葉樹漿含量愈高或打漿度愈高一般強度會提高。

1、抗張強度(拉力)為最常用的測量紙張強度方法,耐破度則是紙張許多強度性能的綜合反映與抗張強度、伸長度、撕裂強度都互相影響。影響抗張強度及耐破度的因素有:水分/相對濕度,紙表面有無表面塗佈及壓光處理,有無加添乾強劑,纖維長度與纖維間結合力,壓榨部壓力大小,壓光作業等等。

2、影響撕裂度的因素有:打漿程度,紙漿纖維種類,纖維長度與纖維間結合力,有無內添乾強劑,水分,撕紙的方向,紙表面有無表面塗佈及壓光處理等等。

3、耐折度是指在一定張力下,紙張能承受往復折疊次數。因不同試驗儀器如:SehopperMIT,瑞典的Kohler-Mohlin歐洲Lhamargy其原理不同,所測數字亦不同,相互間亦不能換算,但各值均與紙張的柔軟、韌性及抗張力有很密切的關係。影響耐折次數的因素有:打漿程度,紙漿種類,纖維長度與纖維間結合力,有無內添乾強劑,纖維交織,水分等等。

(二)、表面強度
紙張表面強度是指紙張在印刷過程中,紙張與版面上的油墨層在在高速接觸後,在繼之墨膜分裂時紙張表面能抵抗剝離的能力。紙張的表面強度可分為乾抗剝性(dry picking)及濕抗剝性(wet picking)兩種。乾抗剝性為紙張未經過水分的潤濕時對油墨的耐剝離強度;濕抗剝性則為紙張經前一個印刷單元的水濕潤後,進入下一個印刷單元印刷時紙張的耐剝離強度。

影響紙張表面強度的因素有:打漿程度,紙漿纖維種類,纖維長度與纖維間結合力,交織,水分,紙表面有無表面塗佈及壓光處理,填料種類及用量,壓榨部壓力大小,有無內添乾強及濕強劑等等。

(三)、層間結合強度
紙張的層間結合強度主要是指內部結合強度,通常是測定紙張Z-方向抗張力,層間結合強度(Ply bond)雖屬內部結合強度,但其主要用來測試多層紙間的結合力;使用多年的拔臘試驗操作簡單,除能表示抗剝性(Pich resistance)外同時亦表示內部結合強度,但因其較難精確的比較出纖維纏絡間的內聚力,常在很多特殊加工上造成誤導;Scott Bond測試儀操作較複雜但較能比較出纖維纏絡間的內聚力,影響因素:水分,紙表面有無表面塗佈及壓光處理,填料種類及用量,壓榨部壓力大小,有無內添乾強劑等等。

五、其他品質:
(一)、方向性
在網部因纖維排列會受水力影響,或受其他機械因素的影響如壓榨及乾燥時縱向張力控制不當,或紙機各部間引力太緊,致使纖維順紙機方向者較多,所以抄出的紙張因而具有方向性。一般而言,方向性會影響紙張的挺度、收縮性、伸長率、折疊性及強度,尤其是方向性愈大的紙張其尺寸穩定性愈差,愈容易伸縮,印刷時也較容易發生套色準的問題。

影響紙張方向性的因素有:紙漿種類及打漿程度,漿料流出流漿箱堰口速度與網速的相對速度,水分,壓榨部濕壓時縱向張力過大,乾燥時引紙的張力,填料用量,施膠程度及有無表面塗佈等等。

(二)、兩面性
紙的兩面具有不同的外觀與表面性質,其不同的程度,稱之為紙張的兩面性。再好的抄紙技術,紙的兩面性也是無法避免的,只能盡力去減輕,尤其是紙張兩面的施膠原料、顏料(填料)與細小纖維含量不同所形成的結構性兩面性或光學上兩面性尤為明顯。

紙張兩面性的發生主要原因是在抄紙初期細小纖維,填料等自網孔中流失(案棍、刮水板,與吸水箱在反面(網面)吸走較多的細小纖維);而在另一方面細小纖維在網上沉積,使正面(毯面)含較多的細小纖維及填料,故解決兩面性最佳方法是提高保留率盡可能降低細小纖維及填料的流失。

(三)、水分
紙張的含水量高時紙張會因往外放濕,而產生緊邊;反而紙張的含水量太低時,紙張又會因吸潮,產生紙邊波浪,因此抄出紙張要盡可能與所處環境的相對濕度平衡,以減少吸放水的發生。

影響水分的因素有:紙漿種類,打漿程度,灰分,乾燥情況,相對濕度與溫度,施膠度大小,及填料添加量等等。

(四)、捲曲
紙張的捲曲與尺寸穩定性有很密切的關係,以捲曲情形捲曲可分為:毯面縱向(FSMD),網面橫向(WSCD),網面縱向(WSMD),毯面橫向(FSCD),及對角型。若依捲曲發生的原因則可分為(1)機械性質;(2)結構性質;及(3)與水分相關性質。

機械性捲曲可能是因紙張經過一小角度邊緣,或捲筒紙久存後靠近輥芯處甚至全部(因捲筒紙張外側應變比內側大),或因紙張水分兩面均勻,經壓光後水分高的一面長度略增加,因而形成橫向捲曲。

結構性捲曲主要是乾燥時紙張兩面存在不同的水分,使一面先達臨界水分,纖維間 滑動,在有張力情形下積蓄應力,結果離開紙機時兩面殘餘應力不同,因而發生捲曲。另一原因則為纖維交織的程度,如紙張一面的纖維交織情形比另一面多,達到臨界水分時,兩面所積蓄的應力不同結果造成捲曲,此一現象可借調整紙料流速予以控制。此外,若有表面施膠時,紙張兩面水分不同,較濕的一面會吸收較多膠料或因兩面供液量不同,造成吸膠量不同也會形成結構性捲曲。

水分捲曲是因紙張一面的纖維交織情形比另一面多。其現象為某一水分時紙張平坦,但水分改變時,原先的平衡相被破壞而生成捲曲。影響捲曲的因素除上述外,尚有:紙張種類,及打漿程度,填料添加量,乾燥時縱向張力大小,施膠程度,是否單面塗佈等等。

(五)、靜電性
若紙張含水量太低,紙面粗糙或有不當的表面處理時,常因表面滑動、摩擦使紙張產生靜電。靜電會使紙張緊貼在一起,或貼於印刷機的機件上,影響紙張輸送或使紙張在咬紙夾及導棍的位置發生準,造成停機。靜電問題在印刷後亦會造成理紙齊,印墨模糊或緊貼於印出的紙張,嚴重影響裝訂加工。因此印刷機大都設有靜電消除裝置,以減少靜電產生的印刷故障。

(六)、PH
未塗佈紙PH值的不同,主要是源於填料種類及施膠劑的不同,即用酸性或中型施膠。一般而言,塗佈紙的PH值會較未塗佈紙稍高,因為塗料中常加堿調整PH值,及顏料PH值一般也較白紙高很多。PH值較低的紙張其耐久性及油墨乾燥性會較差,另對印刷金色或銀色內含有金屬的油墨,低PH會使金屬變色,對印刷用紙而言改善PH常用方法是將酸性施膠改為中性施膠或改為近中性施膠。

(七)灰分
紙張中灰分的主要來源為:纖維原料、填料、濕部化學藥品、水中礦物及塗佈用顏料。其中,又以填料的用量及塗佈損紙中回收的顏料為主。過高的灰分會降低紙張的鬆厚度、強度及伸縮性,但會適當提高紙張的不透明度,因此灰分控制要適宜。影響紙張灰分的因素有:紙漿種類及漿打漿程度,填料性質及添加量,網部脫水元件排列,助留劑的作用。

八)持久性
紙張持久性主要是指紙張長久放置後白度及強度有無降低,其次才是化學性質是否有改變。影響持久性的因素有:紙漿的種類(纖維素與木質素含量、漂白及洗滌程度、銅價)、填料種類、染料的穩定性、光線、熱、濕度及PH值等等。

(九)挺度
紙張挺度的高低為紙張優劣的一個重要指標,尤其是在印刷薄頁紙和在二次加工過程中影響較大。影響挺度的因素有:厚度、纖維種類、纖維長度、打漿程度、半纖維素含量、水分、有無表面施膠或塗佈、乾燥時縱向張力控制、填料用量、乾壓及濕壓的程度。

(十)抗油性與抗脂性
對某些特殊印刷或加工紙,往往要求紙張具有適宜的抗油性或抗脂性。一般而言,抗油性高低與油性印墨滲透快慢有關,影響抗油性的因素有所用紙張種類、填料種類及用量,和紙面有無塗佈料和藥品處理。抗脂性則與紙張能否用於包裝含油脂食品有關。抗脂性的提高通常是借助的打漿度使纖維以較密緻的交織一起且具有透氣的性質來達到。

(十一) 氣味
紙張含有的味道可分為可轉移性及不可轉移性等兩種,由於紙張含有空隙,易吸收周圍環境的氣味,加之抄紙過程中因塗料及濕部化學藥品常常含有極少量揮發性物質使紙具有味道,此類屬永久性,與其他吸收性物質接觸時會轉移,較為使用者抱怨。但另類因系統中微生物繁殖所引起的臭味、塗佈液的腐敗臭味、或藥品本身強烈的味道(殺菌劑、濕強劑、消泡劑、分散劑),甚至是變質的添加藥品如表面施膠劑、合成乳膠等產生的味道(不可轉移),此味道存於紙內久久散,產品往往遭客戶退貨。解決方法需對系統及藥品作完整調查,對症下藥方能解決問題。


美國紙與紙漿工業技術協會(TAPPI)是全球紙、紙漿和紙箱加工工業的主要技術協會。自1915年成立至今,TAPPI已經成長為世界上最大的服務於紙、紙漿和紙箱加工工業的專業化機構。TAPPI標準測試方法是在紙漿、紙張、瓦楞紙箱以及其他紙產品(包括其生產中使用的原料,如紙漿木片等)的測量、評估和描述中所使用的測試程式和相關慣例。該行業協會標準經美國、加拿大、歐洲、澳洲、日本等世界各地紙漿及造紙工廠近百年的研討、論證、修訂,並連續不斷地進行專業化更新,現已成為全球公認的紙漿、造紙。
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1樓. Kaling
2010/01/19 14:13
指標英文名稱
您好:
看完您的文章收穫很多~
想請問這些指標對照的英文名稱是什麼啊?
有時候看一些英文版的材質證明 會不知道是對照哪一個才對~
謝謝
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