造紙的原料

 

 

造紙的原料

 

造紙的原料稱為纖維(fiber),按其來源可以分成四大類,第一類為植物;第二類是來自於動物皮毛或絲;第三類來自於無機纖維與金屬纖維;最後一類是人造纖維,而這些不同來源取得的纖維特性也不同:例如長短、寬窄、柔軟性、強韌性、觸感、相對的白度、可再利用性以及其他的機能性等。造紙依紙張的用途要求,先了解各種纖維的特性有助於選擇需要的原料。至於再生回收的原料來源,不在本文介紹。一般來說,我們可發現用來做衣物的纖維,都可以用來做紙,只是造紙時纖維比衣物使用的纖維較短,且製法不同。而較長的纖維通常強度比較好;但較短的纖維其均勻性比較好。

 

l植物纖維

 

自古以來,造紙的纖維來自於天然的植物或農作物我們稱之為天然纖維,植物纖維是最主要的造紙原料。不同植物比較好的纖維可以運用做紙原料的部份,不盡相同,有些取自於莖部,有些是樹皮,有些則是果實或葉子。植物的成份按造紙化學的觀點,將主要成份區分為纖維素(cellulose),半纖維素(hemicellulose)以及木質素(lignin)三種;及次要成份如無機物(mineral)、蛋白質(protein substances)、脂肪酸(fatty acids)、樹脂(resinous acids)、酚(phenols)等。我們主要是使用植物的纖維素以及半纖維素;木質素會影響紙張的保存性,可以透過漂白以及一些處理過程可以將木質素去除,有些紙張甚至強調無木質素或微量的木質素(lignin free),除非特殊的目的下,我們需未漂白的紙漿。使用植物纖維的經濟性,通常會評估其收集成本,處理成本以及得率。以下為最常用來造紙的植物纖維種類以及纖維素的含量。

植物纖維用量最大的是木漿,但由於一般木漿的來源通常生長期較長,認為影響環境很大,最近很多紙漿供應商為保永續經營,推動FSC的森林認證制度,以期透過永續經營林場的管理系統,來取得木漿。另一方面造紙廠也從常年生的植物中,研究非木纖維的紙漿(tree free),例如下表非木纖維來源棉漿、麻漿、竹漿

植物纖維取得後,傳統的製漿方法是經過蒸煮浸泡、漂白(如日曬)來去除不要的木質素,然後使用搥打(用人力或水力)或荷蘭式打漿機(俗稱米達beater),使纖維芻化(有助於紙的強度)。而近代的製漿方法,主要針對大量生產的原料,有不同的做法,例如以機械處理方式的機械木漿;以化學方式的化學漿;或與磨木漿合併使用的化學磨木漿等。但對於特殊用途與保存性,在機械化自動化同時,會考量其對纖維的影響性。至今傳統的製漿方法步驟,因特別的需求,仍有持續保存下來。

 


常見的植物纖維:

植物

纖維紙漿名稱

主要用途

木材

木漿(wood pulp)

又分為長纖及短纖

目前紙漿的最大來源

棉花

棉漿(cotton linter)

水彩紙,過濾紙

竹子

竹漿(bamboo pulp)

竹紙為發展已久的紙, 常用於文化用紙,書寫用紙

麻漿(hemp統稱)

馬尼拉麻漿(abaca)

亞麻漿(linen)

劍麻(sisal)

纖維細緻,強度好,用於工業用特殊紙.

亞麻漿常見於紙鈔

劍麻強度則較差

甘蔗

蔗漿(bagasse pulp)

挺度好,常用於薄色紙

稻草漿(rice straw pulp)

吸水性好, 可改善吸墨紙, 但強度較差, 常搭配其他纖維做成手工紙

麥桿漿(wheat straw pulp)

手工紙

蘆葦

蘆葦漿(grain pulp)

手工紙

楮樹

構樹

楮皮(kozo)

纖維強韌,耐保存,常用於手工紙與日本和紙

山棉

雁皮(guampi)

纖維細,較短,紙張半透明有光澤,質地美觀,為台灣手工紙主要原料

桑樹

桑皮(Mulberry)

為多用途的植物,為傳統以來常用的手工造紙原料

青檀

檀皮(Wingceltis)

容易漂白,中國宣紙最常用的原料

三椏

三椏樹皮(mitsumata)

纖維柔軟,細緻,有光澤,常用於日本手工紙

鳳梨

鳳梨纖維(pineapple)

取自鳳梨葉,纖維強韌,耐保存,已開發出高級的手工紙與修復用紙



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動物來源的纖維

常用的纖維如羊毛,性質強韌,主要用於工業用壓轆。另外常見於書畫的絹布是來自於絲,也是屬於動物來源的纖維。

l無機纖維與金屬纖維

無機纖維與金屬纖維通常用於工業方面的特殊紙,常見的無機纖維如玻璃纖維,陶瓷纖維,石墨纖維,石棉纖維(用於防火材料)以及碳纖維等。金屬纖維通常配合電子產業或其他工業開發所需要的機能紙,例如作為導電紙。

l人造纖維

為了使造紙纖維能更具機能性(請參閱紙的機能性介紹),而開發人造纖維。人造纖維除了上述從礦物中提煉的無機纖維與金屬纖維外,可分為化學纖維以及合成纖維。由於人造纖維很多,以下列出比較常見的人造纖維。

常見的化學纖維及合成纖維

纖維名稱

特性

主要用途

縲縈(Rayon, Viscose)

取自於木材纖維,處理後具質感,觸感,光澤

光學鏡片保護紙,日式包裝紙

PET

熱融,可熱封

自粘性過濾紙或包裝紙

PP,PE

過濾效果佳,耐酸鹼

過濾紙,茶袋紙

アラミド(Aramid)

高強度,高耐熱性

防彈衣

Vinylon

吸濕性,抗候性,輕

衣服,過濾網

PLA(俗稱玉米纖維)

環保,可熱封

自粘性包裝紙



l參考資料

Josep Asuncion2001”The Complete Book of Papermaking”Lark Books

l網路資源

樹火紙紀念文化基金會 http://www.suhopaper.org.tw/

日本化學纖維協會 http://www.jcfa.gr.jp/index.html

維基百科 http://zh.wikipedia.org/wiki/纖維

 

 


 

 

 

 

 

 

 

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