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谈纸张特性与纸张测试(一)

资料来源:印艺267期/2006年3月 作者:邓宏远 更新日期:2006-09-21


作者简介:测试中心技术专员。印刷物料测试及分析中心于1996年中由前工业署工业支援资助计划拨款750万元成立,宗旨为提供较全面的印刷物料测试及支援服务,以协助香港印刷业迈向高品质、高效率及高科技的发展,进一步提升竞争力。

当我们谈论纸张结构上的特性,用意在于描述纸张上成份(Component)的分布。由于这个原因,我们还可以把它细分为,一)纸张的整体结构特性,亦有纸行称为纸张的基本特性(Basic
Properties),用来形容整批纸张的表现,如纸张的重量、厚度、含水量。二)纸张的局部结构特性,是用来形容个别纸张的特性,可以是纸张的方向性-纸纹方向(Directionality);纸张的两面性-纸面、纸底(Two
Sidedness);纸张的组成状况(Formation)。三)纸张与空气接触部份的结构情况,包括纸张表面与空气接触的情况(即纸张的平滑度)和纸张内部与空气接触的情况(即纸张的透气度)。我们这期就尝试由纸张的整体结构特性谈起,来为我们对纸张特性所知的来一个重温。

纸张的重量

纸张的重量可以分别用基重(Basic Weight)和纸重(Grammage,又简称为gsm)来表示。基重的意思为一令(Ream)纸于特定尺寸下的磅数(pounds
-lbs)。例如150lbs(35×47-500),即表示这令纸为500张,尺寸是35寸乘47寸,而重量为150磅。根据基重的定义,我们会发现如果一令纸并不是500张,或尺寸上有所改变,磅数也随之而改变。在未经计算和确定纸张张数、尺寸前,我们决不能以此为基准,为纸张的重量作比较。故此另外一种表达纸张重量的方式─纸重(定义为一张一平方米的纸张所拥有的克数(gram),单位为g
/m2),便显得易于使用,而且不存在着因运算上而出现的错误。由于在纸重的定义上我们一致了纸重所使用纸张数目和尺寸,单从gsm
数值上的比较,便能快速地分辨纸张的重量。如果大家需要在基重和纸重之间进行转换,以下的公式也许能为大家提供一点帮助:

由纸重转换到基重

基重(lbs)=纸重(g /m2)x 纸张面积(m2)x1.1023*

*系数1.1023是源自于「克」和「磅」之间的单位转换,并假设一令纸为常用的500张

*假设我们现购入的纸张为500张1令,尺寸为35″x47″(即0.875mx1.175m),纸重是128gsm
。那么1令纸的重量,即基重=128×0.875×1.175×1.1023=145磅。

由基重转换到纸重(平张)

纸重(g /m2)=基重(lbs)x0.9091*/纸张面积(m2)

*系数1.1023是源自于「克」和「磅」之间的单位转换,并假设一令纸为常用的500张

*假设我们现购入的纸张为500张一令,尺寸为25″x38″(即0.635mx0.965m),基重是120磅。纸重=120×0.90910.635×0.965=178gsm

我们对纸张的重量之所以如此重视,首要原因莫过于因为它与我们的印刷成本息息相关,买卖双方对纸张价格的厘定往往建基于纸张的重量。再者,纸张的重量亦间接反映着纸张其他方面的特性和表现,好像纸张的厚度、耐破度(Bursting
Strength)、在印刷机上和印后加工设备上的运转性(Runnability)、印刷成品的表现等。一些印刷厂为确定自己购入纸张的重量,会利用一些简单工具来为纸张进行检定(以剪刀裁切一定面积的纸张,并以电子磅量度样本的重量,代入公式计算:纸重(gsm)=量度纸张样本重量(gram)÷纸张样本面积(m2)),以确保纸张重量是在纸张供应商协定的收货重量容差内。但限于厂房环境的控制和工具的精确度,所检定出来纸张重量的数据,只可以作为一个初步的评估和记录的用途。当我们追求的是一个准确的数据时,我们还是要回到测试的领域。原因非常简单,于测试的标准下,经过严格控制纸张的取样程序、存放样本的环境和时间、测试设备、测试程序,数据上的误差是可以预计的。于同一个测试标准规限下,同一张纸张在那里进行测试,得出的数据都应该在控制之内。而纸张重量测试方面,不同的标准大致上都没有多大的分别(表一)。好像TAPPI
(Technical Association of the Pulp and Paper
Industry)的测试标准T410就有以下的要求:

测试程序 要求 补充
样本取样 样本尽可能取自整批纸张的不同部份 以确保得出的数据对整批纸张有足够的代表性
样本调湿处理 除经过调湿处理外,样本之前亦必需进行预先调湿处理(Preconditioning) 由于纸张的水含量会直接影响纸张的重量,为减低测试数据上的误差而进行,目的在于屏除「Hysteresis」效应。(详细请参阅262期)
样本数量 1.整个测试所使用的样本面积总和不小于5000cm32.每次量度样本的面积总和不小于500cm3 由于电子磅盛放样本的空间有限,测试样本的面积将受到限制。因此裁切出来样本的面积相对来说误差较大。我们可以通过增加样本的面积总和来减小误差。举例说:裁切样本的尺寸为50cm2,每次量度重量时以10个样本为一个单位,即500cm2来满足标准所提出的要求。

测试设备要求 1.切刀-裁切出来样本面积的误差应在样本面积的0.5%之内2.量度重量设备-量度数据的误差应在量度重量的0.25%之内 1.一般会选用专为裁切纸张样本而设计的样本切刀(Sample
Cutter)来乎合标准的要求(图一)2.一般会选用备有护罩的分析天秤(Analytic
Balance)来达到要求的准确性(图二)

测试标准 ASTM ISO TAPPI
测试方法 D646-96 ISO536 T410

(表一)纸张及纸板重量的相关测试标准



样本切刀
分析天秤

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