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談紙張特性與紙張測試(一)

資料來源:印藝267期/2006年3月 作者:鄧宏遠 更新日期:2006-09-21


作者簡介:測試中心技術專員。印刷物料測試及分析中心于1996年中由前工業署工業支援資助計劃撥款750萬元成立,宗旨為提供較全面的印刷物料測試及支援服務,以協助香港印刷業邁向高品質、高效率及高科技的發展,進一步提升競爭力。

當我們談論紙張結構上的特性,用意在于描述紙張上成份(Component)的分布。由于這個原因,我們還可以把它細分為,一)紙張的整體結構特性,亦有紙行稱為紙張的基本特性(Basic
Properties),用來形容整批紙張的表現,如紙張的重量、厚度、含水量。二)紙張的局部結構特性,是用來形容個別紙張的特性,可以是紙張的方向性-紙紋方向(Directionality);紙張的兩面性-紙面、紙底(Two
Sidedness);紙張的組成狀況(Formation)。三)紙張與空氣接觸部份的結構情況,包括紙張表面與空氣接觸的情況(即紙張的平滑度)和紙張內部與空氣接觸的情況(即紙張的透氣度)。我們這期就嘗試由紙張的整體結構特性談起,來為我們對紙張特性所知的來一個重溫。

紙張的重量

紙張的重量可以分別用基重(Basic Weight)和紙重(Grammage,又簡稱為gsm)來表示?;氐囊馑紴橐涣?Ream)紙于特定尺寸下的磅數(pounds
-lbs)。例如150lbs(35×47-500),即表示這令紙為500張,尺寸是35寸乘47寸,而重量為150磅。根據基重的定義,我們會發現如果一令紙并不是500張,或尺寸上有所改變,磅數也隨之而改變。在未經計算和確定紙張張數、尺寸前,我們決不能以此為基準,為紙張的重量作比較。故此另外一種表達紙張重量的方式─紙重(定義為一張一平方米的紙張所擁有的克數(gram),單位為g
/m2),便顯得易于使用,而且不存在著因運算上而出現的錯誤。由于在紙重的定義上我們一致了紙重所使用紙張數目和尺寸,單從gsm
數值上的比較,便能快速地分辨紙張的重量。如果大家需要在基重和紙重之間進行轉換,以下的公式也許能為大家提供一點幫助:

由紙重轉換到基重

基重(lbs)=紙重(g /m2)x 紙張面積(m2)x1.1023*

*系數1.1023是源自于「克」和「磅」之間的單位轉換,并假設一令紙為常用的500張

*假設我們現購入的紙張為500張1令,尺寸為35″x47″(即0.875mx1.175m),紙重是128gsm
。那么1令紙的重量,即基重=128×0.875×1.175×1.1023=145磅。

由基重轉換到紙重(平張)

紙重(g /m2)=基重(lbs)x0.9091*/紙張面積(m2)

*系數1.1023是源自于「克」和「磅」之間的單位轉換,并假設一令紙為常用的500張

*假設我們現購入的紙張為500張一令,尺寸為25″x38″(即0.635mx0.965m),基重是120磅。紙重=120×0.90910.635×0.965=178gsm

我們對紙張的重量之所以如此重視,首要原因莫過于因為它與我們的印刷成本息息相關,買賣雙方對紙張價格的厘定往往建基于紙張的重量。再者,紙張的重量亦間接反映著紙張其他方面的特性和表現,好像紙張的厚度、耐破度(Bursting
Strength)、在印刷機上和印后加工設備上的運轉性(Runnability)、印刷成品的表現等。一些印刷廠為確定自己購入紙張的重量,會利用一些簡單工具來為紙張進行檢定(以剪刀裁切一定面積的紙張,并以電子磅量度樣本的重量,代入公式計算:紙重(gsm)=量度紙張樣本重量(gram)÷紙張樣本面積(m2)),以確保紙張重量是在紙張供應商協定的收貨重量容差內。但限于廠房環境的控制和工具的精確度,所檢定出來紙張重量的數據,只可以作為一個初步的評估和記錄的用途。當我們追求的是一個準確的數據時,我們還是要回到測試的領域。原因非常簡單,于測試的標準下,經過嚴格控制紙張的取樣程序、存放樣本的環境和時間、測試設備、測試程序,數據上的誤差是可以預計的。于同一個測試標準規限下,同一張紙張在那里進行測試,得出的數據都應該在控制之內。而紙張重量測試方面,不同的標準大致上都沒有多大的分別(表一)。好像TAPPI
(Technical Association of the Pulp and Paper
Industry)的測試標準T410就有以下的要求:

測試程序 要求 補充
樣本取樣 樣本盡可能取自整批紙張的不同部份 以確保得出的數據對整批紙張有足夠的代表性
樣本調濕處理 除經過調濕處理外,樣本之前亦必需進行預先調濕處理(Preconditioning) 由于紙張的水含量會直接影響紙張的重量,為減低測試數據上的誤差而進行,目的在于屏除「Hysteresis」效應。(詳細請參閱262期)
樣本數量 1.整個測試所使用的樣本面積總和不小于5000cm32.每次量度樣本的面積總和不小于500cm3 由于電子磅盛放樣本的空間有限,測試樣本的面積將受到限制。因此裁切出來樣本的面積相對來說誤差較大。我們可以通過增加樣本的面積總和來減小誤差。舉例說:裁切樣本的尺寸為50cm2,每次量度重量時以10個樣本為一個單位,即500cm2來滿足標準所提出的要求。

測試設備要求 1.切刀-裁切出來樣本面積的誤差應在樣本面積的0.5%之內2.量度重量設備-量度數據的誤差應在量度重量的0.25%之內 1.一般會選用專為裁切紙張樣本而設計的樣本切刀(Sample
Cutter)來乎合標準的要求(圖一)2.一般會選用備有護罩的分析天秤(Analytic
Balance)來達到要求的準確性(圖二)

測試標準 ASTM ISO TAPPI
測試方法 D646-96 ISO536 T410

(表一)紙張及紙板重量的相關測試標準



樣本切刀
分析天秤

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