暗箭難防

2006.8.23    亞洲CI  

紙張的物理性能包括定量、厚度、緊度、強度、壓縮性、柔軟性、伸縮巒尺寸穩定性等紙張物理性能和印品質量有密切關係。

一、紙張的定量
定量是紙張及紙板最基本的一項物理指標。它直接關係到紙張的抗張強度、耐破度、撕裂度、緊度、厚度、不透明度等物理性能。

不同的紙張有不同的用途。新聞紙紙質鬆軟，吸墨性好，具有一定的機械強度平整而不透明，表面不拉毛、不掉粉，適宜印製報紙、雜誌和圖書等。凸版紙紙面平整均勻，具有一定的白度和機械強度，吸墨性好不透明，輕度施膠，表面不拉毛、不掉粉，適宜印製教科書，文獻資料等。膠版紙紙面較白，均勻平整，有適當的吸墨性和施膠度，有較高的機械強度，尺寸穩定性也較好，適宜印製書刊、辭典、圖片、插頁、彩色圖像等。塗料紙紙面有較高的平滑度白度高，光澤度高，具有較高的表面效率，適宜印製圖片、插頁、畫報、畫冊、重要書刊等。

紙張的定量，又稱克重或重量，它係指一平方米面積紙張的克重，一般以克/米2（g/㎡）表示。定量直接影響紙的抗張強度、撕裂度、不透明度等品質指標。定量還影響用 戶的用紙使用面積，尤其是捲筒紙，定量增加，使用面積減少，會給用戶造成損失，同時也浪費了纖維原料。因此在生產中嚴格控制好紙張的定量並使定量穩定是十分重要的。但要保持定量穩定與不變是一項較困難的事，所以規定允許一定的誤差。一般紙張的克重允許誤差為±5%。

定量是指紙張單位面積的品質關係，用g/㎡表示。ISO-國際標準化組織規定：定量是單位面積紙張的重量，以每平方米的克數來表示，它是進行紙張計量的基本依據。印刷紙的定量，最低為25g／㎡，最高為250g／㎡。如150g的紙是指該種紙每平方米的單張重量為150g。凡紙張的重量在200g/㎡以下（含 200g/㎡）的紙張稱為「紙張」，平面設計中超過200g/㎡重量的紙則稱為「紙板」。

令重是指每令（500張紙為1令）紙量的總品質，單位是以kg（公斤）計算。根據紙張的定量和幅面尺寸，令重可以採用令重（kg）= 紙張的幅面（㎡）x 500 x 定量（g/㎡2）的公式計算而出。

紙張定量的測定，應採用靈敏度為0.01克的天平或象限秤進行稱量。

定量分為絕乾定量和風乾定量。前者是指完全乾燥，水分等於零的狀態下的定量，後者是指在一定濕度下達到水分平衡時的定量。通常所說的定量是指後者。定量的測定要在標準的溫濕度條件下（溫度23 ±1度）相對濕度（50 ±2%）進行。 

在技術方面，定量是進行各種性能鑑定（如強度、不透明度）的基本條件。在實用方面，定量是決定單位重量所具有的使用面積的根本因素。 
   
紙張的定量儘管允許有一定的誤差，但必須嚴格控制誤差的限度。 
   
厚度是在規定一定面積、一定壓力的條件下所測得紙的兩個表面之間的垂直距離。紙的厚度與紙的基本規格沒有直接關係，但對印刷品的使用者和出版者來說，厚度是一個十分重要的品質指標。 
   
厚度與定量有著密切的關係，厚度大的紙一般定量也比較高。但兩者之間也不是簡單的正比關係，既有的厚度小的紙反而比厚度大的紙定量高，這是由於緊度（密度）不同所產生的影響。 

令重 
500張完全相同的紙頁叫做一令，一令紙的重量叫做該種紙的令重。國際上也有以480張或1,000張為一令的，在涉外紙張業務和使用進口紙時，應該特別注意這一點。 
   
通常所說的平板紙的令重，並不是該令紙的實際重量，而是按該品種紙的標準定量推算出來的重量。 
   
由定量計算令重的方法是用每令紙的面積乘以該種紙的標準定量。 
即：令重（千克）＝ 紙張的長（M）× 寬（M）× 500標準定量（克/平方米）/1000用公式表示為：Q（令重）＝ 0.5A（長）B ×（寬）M（標準定量）

二、紙張的厚度和緊度
1.紙張的厚度應均勻一致，至少一批紙張中厚度不能相差過大，否則裝訂成冊後，書的厚度不一致，影響書刊品質。另外，紙張的厚度對不透明度和電氣性能也有影響。紙張一般是單層的，厚度在20-400μm；紙板是多層的，厚度一般在0.5毫米左右。

2.緊度是紙張的基本物理指標，單位為g／㎡，是比較各種紙張強度和其他性能的基礎。在一般情況下，紙張的緊度與它的耐破度和抗張強度成正比。此外，紙張的緊度還直接影響它的吸墨性和不透明度。一般緊度越大，吸收速度越慢，紙張的不透明度越小。當緊度過大時，由於吸墨性不好，油墨在紙張表面不易固著，常常出現背面蹭髒現象。

新聞紙的緊度不宜過高；凸版紙要求有較好的吸收性，一般緊度在0.7g／㎡左右；而平版印刷要求紙張有較高的緊度，一般在0.75g／㎡以上。

三、紙張的強度
紙張和紙板要具有一定的耐折度和耐破度。紙張的物理強度隨著紙張含水量的多少而變化。紙張的耐破度又稱力，是紙張在單位面積上所能承受的均勻增大的最大壓力。

紙張的耐折度（Folding Endurance）是紙張或紙板能經受180°往復折疊的次數。耐折度與空氣相對濕度關係很大，相對濕度增加，耐折度也隨著增高，紙張過於乾燥會變脆，耐折度就下降。印刷用紙要經過裝訂加工所以耐折度應當達到一定的標準，如凸版紙經受180°的往復折疊的次數不少於3-4次；膠版紙不少於3-5次；書寫紙不少於2-4次；鈔票紙在流通中多次折疊，要求有很高的耐折度；地圖紙、箱板紙對耐折度也有較高的要求。

針對白卡紙、白板紙或者郵票紙、地圖用紙；耐折度是紙張的基本機械性質之一，用來表示紙張抵抗往復折疊的能力。紙張的耐折度是測量紙張受一定力的拉伸後，再經來回折疊而使其斷裂所需的折疊次數，以次數表示，單位是雙折次，按縱向裁樣測試的為縱向耐折度，按橫向裁樣測試的結果為橫向耐折度。一般縱向耐折度比橫向耐折度高，這是由於纖維的排列及縱向纖維的結合力大的緣故。影響紙張耐折度取決於用來抄紙的纖維的長度、強度、柔韌性和纖維之間的結合力，長而強韌且結合牢固的纖維抄成的紙，其耐折度較高；如果在針葉木化學漿中配加闊葉木漿或草類漿，則耐折度明顯下降。另外，紙張的定量、厚度、緊度和水分含量等對耐折度的影響也很大。同種漿抄製的同種紙，在一定範圍內，當厚度和定量增加時，耐折度將明顯下降；在纖維材料中加入礦物填料可提高緊度，但會大大降低紙的耐折度；紙張含水量增加時，強度大的紙其耐折度會增加，而強度小的紙則會降低。

耐折度是對紙張強度和撓性的綜合度量指標，該項指標對印刷紙及紙板，特別是需要熱固乾燥的印刷品，在聯機折頁時更為重要。因為紙頁通過乾燥部時急劇脫水而變脆，易造成折頁時紙頁出現斷裂問題。許多紙張在使用過程中都需要經過相當多次的折疊，如證券紙、賬簿紙、地圖紙、書皮紙及包裝紙板等，因此要求這些紙張應具有較高的耐折度。

抗張強度（Tensile Strength）是捲筒印刷紙的一個重要指標，尤其是新聞紙；裂斷長（breaking length），除了衛生紙外，裂斷長指標最小的可能就是新聞紙3500m一個斷頭；抗張度是指紙和紙板的拉伸強度，它表示紙張在直接受拉情況下的抵抗能力。生產中，常用它來評價紙張纖維結合力的大小。抗張強度常使用絕對抗張力，裂斷長，橫截面的抗張力來表示。絕對抗張力是指一定寬度的紙條裂斷時的負荷。裂斷長，它表示一定寬度的紙條被本身的重量所拉斷時所需的長度，以米表示。抗張強度是新聞紙和供連續印刷用捲筒紙及各種加工原紙的一項重要的物理性能指標。較高的抗張強度有助於承受高速印刷或連續加工所承受的牽引力，減少斷頭損耗。

撕裂度（Tearing Resistance）是指撕裂預先切口的紙或紙板試樣至一定距離所需的力，以mN表示。它與抗張強度一樣，屬於紙張的物理機械強度指標。它表示了紙張的抗撕破能力，常用來反映纖維的平均長度，在使用中可以客觀評價紙張的脆性。長纖維紙漿有利於提高紙張撕裂度，針葉材木漿製成紙張的撕裂度指標較大。在紙料中添加澱粉等膠粘劑，或是用濕壓來增加紙張緊度，將會降低紙張的撕裂度。

紙張的撕裂度是指撕裂一定長度的紙頁所需的力。紙張的撕裂度有兩種表示形式：一種為內撕裂度，另一種為邊撕裂度，也叫邊抗撕力。內撕裂度是指先將紙張切出一定長度的裂口，然後測量從裂口開始，撕裂一定距離時所需的力，單位是mN（毫牛頓）或kgf（千克力）；內撕裂度除以定量就是撕裂指數。邊撕裂度是指沿紙的一邊，被在同一平面內的力撕開時所需施加的力，單位是N（牛頓），邊撕裂度高的紙內撕裂度不一定高。紙張撕裂度與纖維的處理方式、纖維長度和強度有直接關係，與纖維間的結合力也有一定關係。未打漿的紙漿製成的紙，因為纖維間的接觸面積小，摩擦阻力小，因而撕裂度小；經過打漿處理後，纖維間的結合力增加，因而纖維拉開的摩擦阻力也增加，撕裂度也較大；當打漿度進一步增大時，纖維間的結合力增強，紙張緊度加大，撕裂時纖維基本不能被拉開，處在裂口的纖維幾乎全部被拉斷，此時撕裂度也較小。可見，紙張撕裂度隨打漿度的提高而上升，但打漿度上升到一定程度時，撕裂度反而下降。（中國包裝論壇）

四、紙張的壓縮性和柔軟性
紙張的壓縮性和柔軟性是印刷紙張一項重要的物理指標。由於纖維的可塑性及彈性，紙張具有一定的柔軟性和可壓縮性。一般印刷紙張可壓縮性為50%- 60%，彈性為85%左右。紙張受壓後厚度變化越大，說明紙張越柔軟。柔軟性高的紙張對凸版印刷和凹版印刷十分有利，可以印出清晰的圖文，保證墨色均勻一致。

五、紙張的伸縮率
由於受到濕度變化的影響，纖維間會出現拉緊或散開的現象，所以當溫度變化時紙張會出現伸縮，這種變化的速度和程度依紙張原料與種類的不同而有差別。

紙張的橫向膨脹率一般比縱向大，因為纖維受濕後橫向膨脹比縱向伸長比例大。

由於新聞紙和凸版紙的印刷特性，一般對它們的伸縮率不提出要求。含有較多填料的紙張伸縮率要低一些，塗料紙的伸縮率大多小於膠版紙。它們隨著環境中相對濕度的變化而增減，所以印刷車間需要安裝空調，使相對濕度保持穩定，只有這樣，才能保證生產出品質優良的彩色印刷品。

耐破度（brust），主要測定的是包裝類紙，如牛卡/瓦楞芯紙；紙張的耐破度是指在單位面積的紙張上，以勻速加壓直至破裂時所能承受的最大壓力，以液壓或氣壓表示。耐破度表示了紙張在不破裂時所能承受外壓的程度，它是抗張強度和伸長率的複合函數。耐破度與抗張強度間存在下面關係：
P = 2T/R式中：
P──耐破壓力；
T──單位寬度紙樣的縱向抗張強度；
R──破裂時的彎曲半徑。

紙張平滑度（Smoothness）
各種印刷紙都應具有良好的表面平滑度，以便在印刷時能和印版取得很好的接觸，從而獲得清晰的印刷效果。

紙面的平滑度特性可分為四種情況：
1）表面大面積和小面積平滑度都好；
2）大面積平滑度不好，即存在大面積的厚度不均勻或起伏不平，但小面積平滑度很好；
3）大面積平滑度好，但小面積平滑度差，即紙面存在影響印刷效果的小麻坑；
4）大面積和小面積平滑度均不好。

紙張的表面平滑度由平滑度測試儀測試，其中空氣洩漏法平滑（粗糙）度測試目前仍占統治地位，雖然也有採用接觸式的儀器（Champan儀器）；「平滑度」是指用空氣洩漏法測試儀時，以流過一定容積的空氣所需要的時間表示結果，時間越長，紙張表面平滑性能越好，傳統的測試儀器有別克BEKK儀器。

現在，紙廠多用「粗糙度」來表示紙張的表面平滑度性能。因為這種結果（粗糙度）與實際的印刷效果較為一致。「粗糙度」是指用空氣洩漏法測試儀時，在一定的壓力差下，空氣通過測試紙樣表面的空氣流通來表示結果。流速越大，紙面越粗糙。

粗糙度的測試儀器有：班特生粗糙度儀（Bendtsen）和施費爾德粗糙度儀（Sheffield）。
1965年，出現了派克印刷表面粗糙度儀（Park Print-Surf Roughness tester），這種儀器把粗糙度由間接表示的空氣 流速改為以絕對值（Mm）表示紙面與測量環面間隙的均立方根來表示，數值越大，紙的表面越粗糙。這種測試結果與實際印刷效果更為接近。

五、紙張的白度（Brightness，又稱亮度）
國際統稱白度不透明度（opacity），技術上和白度成反比；平滑度（smoothness）；表面強度（surface strength）。

白度是紙張物理性能的一項重要指標。紙的白度指白色或接近白色的紙的表面對藍光的反射率。白度是反映紙張光學性質的物理量，它表示紙張對光的漫反射能力。白度可提高紙張書寫、包裝、印刷的美觀感。白度較高的紙，使印刷字體和圖像更清晰、鮮明。白度較高的紙對印刷油墨的顏色有良好的襯托性，提高多色套印圖像的層次，獲得較好的印刷效果。
   
在紙張生產過程中，影響白度的主要因素有：漿種、填料、施膠、打漿、濕壓乾燥過度及外觀紙病、塵埃點、條痕等都會影響紙張的白度。

（注：通常的紙病（defects），有透明點（fich eyes）；孔眼（pin holes）；窟窿（hole），漿團疙瘩，以上四種是因為打漿不勻。塵埃（dirt）原因是掉粘混帶飛五條；皺紋（cockle），捲曲（curl）是因為乾燥不勻產生；透印（print through）是大問題，克重選擇太低或者本身的不透明度嚴重偏低；掉毛掉粉（picking & linting）是因為填量過大或者施膠不當。）

【附註】紙張專業名詞：
紙都有正反面（Top-Back Side），縱橫向（Aspect Direction），其中又分為橫向CD和縱向MD；縱向就是出紙方向（Machine Direction）；反之就是橫向出紙（Cross Direction）；有些印刷機對橫縱向有著嚴格的要求。
厚度（thickness），一般以mm或者um做單位；
緊度（density），以g/cm3為單位；
塵埃度（dirt），以每平米小點的個數為單位spot/㎡；
伸縮率（extensible），是膠版印刷紙的一個重要指標，處理不好會套印不準；
水分（moisture），
灰分（ash）；
施膠度（sizing）；

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