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纸张的製造方式及加工后的不同成品

台湾《印刷人》第237期 更新日期:2018-05-23

纸张分为「手抄纸」和「机抄纸」两大类,两者在製造原理上完全相同,「手抄纸」的尺寸及产能十分有限,而机抄纸的宽幅越来越宽,10米宽的纸张已不算最大,有的达11米宽、生产速度可达每分钟2000米,就像在高速公路每小时120公里行驶的汽车一样快,因此,手抄纸只能以小锅小灶的方式製作一些特殊纸张,供艺术创作或特殊用途使用,如国画大师张大千喜欢用凤梨叶纤维做的平滑又具光泽的纸张,他将其起名为「凤髓宣」成为一种风尚。现代彩墨画之父刘国松大师,则故意在纸浆内掺入一些废麻头纤维,抄出纸面有很多粗糙麻絮的手抄纸,先在上面做画后,再以手工拔起画面上的麻絮头,如同在画面添上白墨效果却又不像,因为有的丝絮不吃墨,有的则会渗入墨痕,所以被拔起的粗麻絮会有毛边,而存有不是齐边的天然墨趣,这是刘大师除在一般市售手抄纸上作画之外,更深入手抄纸的技巧,将不用的废麻头纤维溷入正常原料中,形成拔丝反白的画面,反过来减少墨迹趣味。对印刷者来说,一般的手抄宣纸透气性太大,不宜用在吸气供纸飞达,而且宣纸的吸墨量太多,就连加以涂料处理也会吸墨太多,不利油墨颜色的烘托而变淡且印纹涣散。但现在喷墨利用涂佈料做涂佈之下,在粗纤维面也可有不错的墨色呈现,所以不能一概而论的去评断可印或不可印。而具艺术性高的手抄纸有很多,但不是本文想论述的重点。一些如水彩纸、无酸纸或是小张毛边手抄纸都十分具有艺术性,以素面、素色居多,大多用于绘画,但近年在表面处理下,也可使用水性墨做彩色喷列,若用UV墨就不成问题。

「机抄纸」大多是供印刷、包装及家庭卫生用纸,此外仍有一部份「机抄宣纸」,可用在较不考究的书法、绘画到装裱纸托底方面。机抄纸使用「单网」或「双面网」抄造,而且有越来越多的高速造纸机採用双网机抄纸,可使双面性消失。为何单网机抄纸容易分辨出网面和毡面呢?原因是网面的孔隙比较大,会使细小的纤维体、纤毛,甚至打浆产生的煳状物、造纸填料流失较多,反之,在上方毡面,只有水份和少部份的极细小纤毛、煳状物往网面渗透流失,绝大多数的纤毛、纤维体及填料都会留在纸面上,使毡压上方纸面光滑、平整,这是单网机和双网机不同,有网面粗、毡面细的差距存在,不像手抄纸有帘网去承接抄纸缸中的纸浆,筛动完成后在离水面的很短时间就会掀起帘网,因此帘面所流失的纤毛极少,加上极湿纸张在离帘后,相互堆叠在一起下而枚平帘面及非帘面表面粗度。这在3、40年前没有双网机的年代,在印刷前必须要先分辨纸张网面粗、毡面细,将毡面用来印製封面呈现较漂亮,反之用网面印製封面裡,品质稍差一点却也只能做此选择了。但今天的高速双网机具有相互压榨除水之外,也用双面真空抽吸方式去除抄于网布内的水份,所以就会两面一致性没有区分了!

「机抄纸」顾名思义是使用机械化设备来抄造长条状纸匹后,再行乾燥、收捲,今天不仅只乾燥、连涂佈加工、品质检查,都在造纸机上一次抄造、加工完成,但两千年过去了,造纸原理和蔡伦所建立的标准纸张抄造程序至今并没有什麽改变,备料如麻料的麻皮、楮木、三桠、雁皮等长纤维,供高强韧的钞券、美术纸、宣纸使用,或一些草本、木质纤维都需切片、浸泡、捣碎、煮浆(磨木浆先乾磨再漂煮),再打浆帚化(使纤维有一定程度的破碎状),从备浆、抄纸、压榨、乾燥到完成。手工抄纸是用抄纸帘在浆槽内以旋转方式,捞起槽内的纸浆纤维,所以造出的纸张没有丝流方向,而抄纸机是由「头箱」,将打到只有0.5~1.0%之很稀薄的帚化纸浆,喷洒在高速往前的单网上或双网之间,再行压榨或双网抽真空吸取水分。事实上备浆往往不仅要做长纤维和短纤维的浆料配比,还要加入化学品、煳料或其他胶料、矿物性高岭土、白圭土、瓷土等填料,来改善纸张纤维的结合力、白度及书写、印刷或其他机能的使用适性改善,而抄造「非涂佈纸」就只有备浆抄造、烘乾程序,了不起做一点松香或其他,如改善纸面吸收使湿度变化少,纸面不会有很强烈的毛细管现象的Size涂佈。另一种就是「涂佈纸」,在纸面上擦脂抹粉的加涂佈料,成份由每面加2g上下的「微涂纸」、4g上下的「轻涂纸」,到8g、10g、12g最高多到每面14g的「高级涂佈纸」,涂佈量固然可改善纸面的平滑度、印刷适性、白度及反射率要求,但涂佈量太大之下,如在两面各有14g/m2涂佈的126g/m2纸张,其原纸就只剩98g/m2,若为轻压光的雪面纸仍可维持良好的挺度,若为亮光的一般亮面铜版纸,在经高级压光机的几段加压使表面光滑之后,表面就十分光亮,甚至可具接近镜面的感觉,但126g/m2的亮面铜版纸,除非原纸是以长纤维之挺度高的原纸做涂佈,否则会是一张很亮丽却无法让书本有挺度站立起来的柔软,除非採用精装封面做支持,或页数少可用硬一点的卡纸做封面才可支撑,所以纸张的涂佈量设计与纸张本身的基重有所关连,更和压光的力道有相当的关係,而轻涂纸、微涂纸因涂佈量少的关係,基本上和纸张纸力影响并不大,而有些採用磨木浆之机械浆去做杂誌用的「杂模纸」,或涂佈量稍多如一面8g涂佈的「杂铜纸」,因磨木浆所抄造出来的纸张比较粗、挺度较高,如本身只有44 g/m2原纸的60g/m2杂铜纸,在稍微加压下却能维持一定的挺度及亮面程度,但磨木浆本身不耐久、容易发黄,不适于高级出版品使用。机抄纸的生产速度快,有的已达到每分钟2,000米,比高速公路110公里速度快10公里,以前的抄纸机网布行走速度较慢,抄纸机长度较短,现在越变越长且工序如涂佈、压光及品检都是一气呵成,大幅降低生产成本及工序、提高造纸产能和节省人力。现在的高速造纸机宽11米,比国内4.9米造纸机宽2.2倍、速度快一倍,产能则大过5倍以上,且更少的人力,因为全改自动化控制、品质安定。在文化用纸的抄纸机速度可达每分钟2,000米,但厚纸板则採用几个头箱来流佈纸浆,速度也要慢才能积累450g/m2、600g/m2的卡纸,至今备浆也只能到1%纤维含有量,99%是水和极少量的化学品、填料,因此在压榨后的废水回收再利用,成为造纸业十分重要的课题。在20多年前,国内A厂每造一顿纸张要耗用15吨水,而B厂只要12吨水,因此B厂可以拥有较好的利润,因为不仅可少买3吨水,重要的是在排放废水比例上,除烘乾蒸发之外,A厂排放10吨、B厂排放7吨,B厂可以回收一倍废水中的可用纤维及化学品,形成废水除去固体物、化学品再回收利用下,变成少排放多回收的利益。今天现代化的涂佈纸造纸厂,在榨乾方面也用了心,蒸发水分少、耗能少、排放水变少,很多纤维、化学品、处理管末水份再利用,所以造一吨涂佈纸只剩5~6吨耗水,对日益短缺的淡水资源十分有用的。

机造纸有丝流,因手抄纸和机造纸的纸张结构有很大的不同,手抄纸在浆槽内抄取纸浆上竹帘时,採圆形的筛旋方式取纸浆,竹帘框一旦浮出水面后,旋转纸浆就停下来,没有流动的被取下来。反之,机造纸的抄纸网则以高速往烘缸方向移动,因此在纸网上的纤维,其前后条状长度较左右管状纤维径,相差有数十倍的长度比例,一如一支支放入溪流中向下游方向流去的竹杆,下水时的竹杆有横、有直,在流动不到数百公尺后,横向竹杆几乎没有了,全部顺着流水方向直向排列,这是因横向流动的阻力大,自动被其他直向的竹杆导正成直向,顺着流水方向往下游流去。相同的,在网布拉动之下,纸浆溶液中的1%纤维,会如流水中的竹杆一样顺着流速排列,就算榨乾80%的水分,剩下19%的水和1%纤维浆,流速拉动纤维平行于水流方向的作用力也会一直存在。所以多数机造纸的纤维,会向抄造方向平行排列的「丝流」现象产生,丝流对纸和纸板在印刷、加工到使用效果上,有重大的影响性,因此在包装、出版印刷上的工程设计,往往要围绕在机造纸这「丝流」的先天因素做思考,本节先提到机造纸的一个重和手抄纸大不同处是「丝流」的产生。基本上,机造纸是以「捲筒纸」为成品,然后再做加工。机造纸从「头箱」开始的流佈造纸用纸浆纤维及化学品液体,一直到网面或双网压榨吸附水分,到烘缸做蒸气烘缸的乾燥之前统称为「湿部」,到烘缸有一些压力、相当高温度,约120℃的高温做纸张去除水分的加热蒸发水分,使纸浆由很透明纸浆,变成乾燥白色或带一点黄色的纤维交织物才能使用,这一个没有滴水的抄纸部份称为「乾部」,而烘缸将纸浆抄造的纸,必须烘烤到只有5%或更低的含水量,纸张才会变成不透明,可以有结合力,再回復至含有6~8%重量比的纸张才好用,比较不会有伸张问题,尤其平版印刷为然,因为平版印刷的版面湿润水,对太乾纸张也会引起伸张到皱褶的毛病,但没有一番「绝乾」是没有办法产生不透明及纸张纤维交织下的「纸力」,也就是耐撕裂的强度,因此纸张在烘乾系统后,有的会加一点水气来增加纸匹湿度,这也会增加纸张的重量,这一点对纸厂是有利的,因为纸厂在贩售捲纸时,是以多少磅、多少公斤计价的。

纸张可粗分分为「非涂佈纸」,也就是只用纸浆纤维打浆抄造,可能加一点煳剂胶合或一点化学品、填料石粉、瓷土之类的元素,来改善不透明度。而我们平常所称的「白纸」,有时为了改善「视白度」,会加入一点萤光剂来改善平常木浆的纯白,看来有一点黄黄的自然色,感觉不是那麽「白」的缺点,但加萤光剂对视力有所损伤,所以现在教科书不只不加萤光剂,又故意加入一点黄色染料成为「米黄道林纸」。在非涂佈纸中,以白报纸算最低的等级,以前多用磨木浆、稻草秆、蔗渣为原料抄造,漂白程度不够好,也带一点黄色质感。但今天白报纸用100%回收报纸、废纸去脱墨、煮浆,除非报纸回收次数已有7、8次,才会加入一些新的草浆,使太短的纤维结构有新的纤维加入,所以报纸的白度较差之外,印刷时几乎不用任何的烘乾(极少数有烘乾系统)加热,因此报纸须保有很好的油墨吸收性,在印后摺叠时才不会有太大污损。不过印好放置2、3天后的报纸,其油墨仍不完全乾燥,会脱落污髒手指。非涂佈纸仍分有「模造纸」和「道林纸」两种不同名称,道林纸是100%使用化学煮浆、漂白的高级木质纤维所造出的纸张,因其「道林」两个汉字,起初个人以为是日本人用北海道针叶林煮浆,形成长纤维、白度高、纸浆撕裂强度高的高级非涂佈纸称为「道林纸」,但查询日本印刷同业并没有「道林纸」的用语,反而是用「上质纸」,也就是英语的Wood Free Paper,而Wood Free就是100%化学浆抄造纸,它和含有磨木浆(机械纸浆)没有漂白,不只略带黄色且含木材的木质素、树脂等木材纤维胶合材质,所以容易变黄、酥脆的模造纸,日本称「中质纸」做区分,而中质纸或模造纸也称Wood Contain Paper,意指含有磨木浆的非涂佈纸,若含有不是木材纤维的稻秆、麦秆、芦苇草浆、蔗渣、高粱秆的草本植物的纤维,也是模造纸的一种。在1960年代,台湾非常盛行用稻草秆做为抄纸原料,甚至100%用不全漂白的稻草秆煮浆,半漂白就来造出米黄色模造纸,在印刷上尺寸变化大,而纸张表面有涂胶处理,适性仍维持在可用范围,但毕竟稻草秆的纤维短居多,所以很容易拔纸毛,大约印一千多张、两千张就需洗一次橡皮布,有一天承印联合国的宣传品,从国外进口道林纸,一早上印了两万多张也不会有纸屑、纸毛,才知道品质相差十万八千里,加上套印尺寸的安定性、油墨吸收性,道林纸没有像稻草纤维,有上胶、很容易乾燥且纤维均匀性也很好,可说平时用惯差的纸张,用到国外Wood Free的道林纸后,有完全不同的体验,当时台湾生产的道林纸,虽好一些却也没有好到什麽地方。

在非涂佈纸中,有一种称为Kraft Paper,一般称为「牛皮纸」,Kraft在德文中代表强韧的意思,用长纤维木片以硫酸盐煮浆法造出,没有漂白、结构强韧如牛皮色,也像牛皮一样强韧的纸张,通常用于包装用纸、提袋到提袋绳,也有做较高级的牛皮纸信封、纸袋,也有施蜡做为包肉品、油炸物的防油牛皮纸。而牛皮纸浆又加以漂白成为白牛皮纸,有的一面加以压光成为有一点光面白牛皮纸,做为提袋、包装袋,尤其它的强韧性高,薄薄的却有很足够强度,但仍要注意纸张丝流方向,因为横丝流的强度降低很多,只有30~40%而已,在5、60年前有一种「单光纸」,一面很粗糙粒状性,另一面毡面再压光,因为纸张有加煳剂及填白土料,所以经压光辊加压下,形成如铜版纸的有光泽亮面,加上有煳剂黏着纸张强度也比一般非涂佈纸强韧一些,当时使用一种「圆网机」,因为有如Ω的拱起设计,机身长度短一些,用来抄造薄纸到卫生纸。有些不是用来印刷的纸张,而是用来做水果套袋,须保有一定程度的透气性,结构不要太紧实,可透氧气、水分,变成有助水果在袋内成长。

在文化用的非涂佈纸中,Wood Free道林纸也是铜版纸、涂佈纸的基材,从基材原纸上再去做涂佈加工。而非涂佈纸中有含机械浆的模造纸,或是含回收废纸浆都有,在今天有铜版纸的原纸,应用Wood Contain的有机械浆、有回收再生浆的情况也有。在制定纸张标准的国家纸张标准中,造纸业力主Wood Contain的原纸,由C级、B级到A、A1等级都可用,不须Wood Free的规定,但印刷业认为由C~A等级都可使用Wood Contain的含有机械浆、再生浆原纸,至少保留A1等级的最高级铜版纸,必须使用100%道林纸Wood Free的原纸做涂佈完成,不能含有化学浆之外的杂浆,以利书籍百年、数百年保存资料完整性。否则如磨木浆的非涂佈纸、再涂佈少量填料的杂模纸、杂铜纸(杂誌印刷用铜版纸),在半年、一年后就变黄、变酥脆,因为磨木浆内含有木质素、树脂、松香油之下,加速纸张纤维的老化、氧化分解,那麽有一天找不到一种可以长时间保留使用Wood Free原纸的涂佈纸做为重要资讯印刷载体,也非印刷、出版业之福,因此,主席裁决保留国产A1纸使用Wood Free的原纸规定。

下一期将以涂佈纸为中心谈纸张。

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