非物质文化遗产贵州丹寨古法造皮纸的织构性质研究

闫玥儿，俞宏坤，余 辉，金 超，杨光辉，唐 颐

(复旦大学 中华古籍保护研究院，上海 200433)

非物质文化遗产贵州丹寨古法造皮纸的织构性质研究

闫玥儿，俞宏坤，余 辉，金 超，杨光辉，唐 颐

(复旦大学 中华古籍保护研究院，上海 200433)

贵州丹寨石桥古法造纸技艺列属国家第一批非物质文化遗产名录．借助于现代科学表征方法技术，分别研究了4种丹寨皮纸的宏观织构性质与色度、微观织构性质，以及宏观力学性能，以说明皮纸织构性质与纸张性能、用途之间的关系，为丹寨皮纸的纸张性质提供了科学的分析检验数据．

丹寨皮纸； 织构性质； 力学性能

贵州丹寨皮纸在我国传统手工纸中具有代表性地位[1-2]．采用传统手工造纸法制造出的丹寨皮纸，纸面平整、吸水性强、纸质洁白，是书画作品的极佳纸品．并且，丹寨皮纸结实、柔韧性好、耐拉力强，即使在水中完全浸湿也不易破损．更为重要的是，丹寨皮纸耐酸、抗氧化，纸张寿命可达上千年．因此，丹寨皮纸已成为修复中华古籍等纸质文物的重要材料．2006年，丹寨皮纸古法制作技艺被文化部列入国家第一批非物质文化遗产名录．

丹寨皮纸的生产地为贵州省黔东南州丹寨县石桥村．丹寨皮纸的制作工序主要有： 1、采集构树皮，2、水沤，3、浆灰，4、煮料，5、河沤，6、地灰蒸，7、漂洗，8、选料，9、碓料，10、袋洗，11、抄纸，12、压纸，13、晒纸等．在全国民间尚存的手工造纸工艺中，丹寨皮纸的制作工艺工序较多，规格也较高．具体来说，造纸选用的原料为构树皮，其所含的纤维均匀紧密、长径比很高、柔韧性和光泽度较好、吸水性强．将树皮剥下后，在河水中浸泡3～5d，可以使树皮软化，并除去树皮内所含的果胶．浆灰与煮料是指将泡好的树皮用生石灰(氧化钙)包裹，随后放在炉子里高温蒸煮．目的是在高温碱性条件下使树皮中的木质素变为可溶性物质溶出，从而与树皮中的纤维素分离．经过长达7d的蒸煮后，得到的树皮在河水中洗涤，然后继续包裹草木灰(碳酸钾)蒸煮，以进一步在弱碱条件下去除树皮纤维中的杂质．煮好的树皮需在河水中清洗，同时给予足够的日晒，借助紫外线的作用使纤维漂白．人工挑选出树皮中的杂质后，将树皮在专用的捶捣装置中反复捶打，即为碓料．经过这一步工序，树皮被捶打为棉絮状的纸浆，放入布袋后在河水中再次洗涤，然后与一定量的山泉水混合，搅拌均匀，便可以抄纸．抄纸结束后，需要压榨出纸张中的水分，并一张张晒干，再一张张揭下，才能够完成丹寨皮纸全部的制作工序[3-4]．

丹寨皮纸主要有两大用途，其一为书写、绘画，其二为古籍修复．绘画用纸与修复用纸虽然选用同样的原材料与制作工艺，但在某些细致的工序步骤上却有所不同．同样，绘画用纸与修复用纸的纸张性能也有明显差异．本文借助于现代分析表征手段，研究了不同用途的丹寨皮纸的织构性质与力学性能，为丹寨皮纸的纸张性质提供科学的分析检验数据，证实了丹寨皮纸“薄如蝉翼而柔韧结实”的特点．

1 实验部分

1.1 纸张

本文共研究了4种贵州丹寨皮纸，分别是： 1#迎春纸，用于古籍修复；2#迎春纸，用于古籍修复；3#贵纸，用于书画；4#贵纸，用于书画．

1.2 表征

纸张的色度在WSC-S型便携式色差仪上测试，采用Lab色度系统评价．纸张的光学显微镜照片在Leica DM4000型光学显微镜上拍摄．纸张的扫描电子显微镜照片在Philips XL30型扫描电子显微镜上拍摄．纸张的抗张强度和伸长率测试依照ISO 1924标准，在TMI 84-56-00型卧式抗张强度仪上测试．

2 结果与讨论

2.1 4种丹寨皮纸的宏观织构性质与色度

本文研究了4种丹寨皮纸，其中1#和2#为迎春纸，用于古籍修复；3#和4#为贵纸，用于书写绘画．4种纸在宏观上的薄厚、色度均不相同．从肉眼上看，1#纸和2#纸很薄，透光度高，而且非常柔软．相比之下，3#纸和4#纸要略微厚些，硬度也有所增加．图1给出了4种皮纸的单层照片和多层重叠后的照片．从单层照片中可以看出，1#和2#纸的纤维交织非常疏松，肉眼就可以看到纸张纤维之间的孔隙，而3#和4#纸的纤维排布相对紧密．从多层重叠后的照片中可以看出，1#和3#纸的颜色偏白，纸张表面很平整，而2#和4#纸的颜色偏黄，且纸张表面略微粗糙．

表1 4种丹寨皮纸的Lab色度分析值

作者采用Lab色度系统分析法定量研究了纸张的颜色情况．其中，L代表黑白度，L值越大颜色越偏向白色，反之越偏向黑色．a代表红绿色度，a值越大颜色越偏向红色，反之偏向绿色．b代表蓝黄色度，b值越大颜色越偏向黄色，反之偏向蓝色．表1给出了4种丹寨皮纸的Lab色度分析值．可以看到，4种纸的a值与b值差别不大，L值的差别相对较大．1#纸的L值最大，颜色最白；2#纸的L值最小，颜色最暗．

纸张面密度(纸张定量，每平方米纸张的质量)和纸张厚度是纸张织构性质的宏观体现．作者定量测定了4种丹寨皮纸的面密度和单页纸张的厚度，结果如图2(见第704页)所示．可以看到，2#纸的面密度最低，厚度也最薄．1#纸的面密度与2#纸接近，厚度比2#略微厚些．3#纸的面密度明显增大，厚度也继续增加．而4#纸的面密度和厚度都达到最大．结合上述的照片和色度分析，我们可以得出以下结论： 在4种丹寨皮纸中，用于修复的2#迎春纸最薄，纤维交织最为疏松，颜色最暗．1#迎春纸比2#略微厚些，纤维交织略紧密些，但颜色明显发白．用于书写绘画的3#和4#贵纸的厚度和面密度比迎春纸明显增加，白度也处于适中的位置．纸张的织构性质和色度与纸张的实际用途有密切关系．对古籍修复用纸来说，纸张的厚度应该很薄，这样才不会在古籍中留下明显的修复痕迹．修复用纸的颜色也很有讲究．对年代较近的古籍来说，纸张颜色基本保持原有的本色，所选用的修复纸张颜色也需要相对较白．而对于年代久远已经老化的古籍来说，纸张的颜色通常会发黄发暗．为了遵循修旧如旧的古籍修复原则，就需要选择颜色较黄较深的修复用纸．作者对1#和2#迎春纸的分析实验数据充分说明，两种纸都非常适用于古籍修复．3#和4#贵纸则主要用于书法、绘画．这两种纸厚度适中，面密度较大，再加上构皮纤维特有的润墨性能，使得书画家们在这两种纸上书写作画会产生非常独特的效果．

从纸张制造工序上来讲，制作细节的差异导致了最后成纸的性能变化．首先，纸张的色度与纸浆中纤维本身的颜色有关．纸张颜色越白，说明纸浆纤维的脱色处理程度越高．碱液高温蒸煮和日晒两个步骤都会使纤维脱色变白．对1#和2#迎春纸来说，1#纸在“地灰蒸”步骤中加入的草木灰更多些，使得树皮中一些生色基团的脱除程度更高，所以1#纸更白．另外，纸张的厚度与抄纸过程有直接关系．一般来说，纸浆稀，抄纸用的竹帘疏松，抄纸时间短，有利于抄出薄纸．反之，纸浆浓，竹帘紧密，抄纸时间长，有利于抄出厚纸．对本文研究的4种皮纸而言，3#和4#贵纸在抄造过程中纸浆配置的浓度较高，而1#和2#迎春纸的纸浆浓度则非常稀．

2.2 4种丹寨皮纸的微观织构性质

借助光学显微镜和扫描电子显微镜，可以清晰地看到纸张纤维的微观形貌与交织排布情况．图3给出了4种丹寨皮纸的光学显微镜照片，可以看到，1#纸和2#纸的纤维交织非常疏松，而3#纸和4#纸的纤维分布很密集．其中2#纸的纤维最松散，纤维束几乎呈现单层排布趋势，且纤维走向以纵向为主，横向交叉的纤维束较少．1#纸的纤维束横纵交叉比较均匀，但纤维之间的孔隙依然很大．3#纸的纤维束出现相互重叠现象，纤维间的孔隙也相对较小．4#纸的纤维重叠程度进一步增加，纤维间的孔隙也进一步缩小．从4种皮纸的扫描电子显微镜照片中也可以看到类似的结果．如图4所示，4种皮纸自身单束纤维的形貌与粗细都是相接近的，纤维本身的帚化程度也相类似．但是4种皮纸纤维的织构情况却有明显差别．3#和4#纸的纤维织构要比1#和2#纸紧密很多．此外，从光学显微和电子显微照片中还可以清晰地看到“纸药”的存在．纤维之间粘连着的薄层物质就是“纸药”．在丹寨皮纸的制作工艺中，选用的“纸药”为仙人掌汁，需在抄纸前加入配好的纸浆中搅拌均匀，目的是提高纤维在水中的悬浮性，同时抄纸后也能增加纤维与纤维之间的粘结力．从图3和图4中可以看出，4种丹寨皮纸在制作过程中都加入了一定量的“纸药”．总之，纸张纤维的微观织构情况与纸张的宏观织构性质相吻合．2#纸的纤维交织最松散，从而纸张的面密度和厚度最低．4#纸的纤维交织最紧密，从而纸张的面密度和厚度最高．

2.3 4种丹寨皮纸的宏观力学性能

纸张的织构性质也会影响纸张的力学性能．纸张的抗张强度是指在标准试验方法规定的条件下，单位宽度的纸在拉伸断裂前所能承受的最大拉力．纸张的断裂伸长率是指在标准试验方法规定的条件下，纸拉伸至断裂时的伸长量相对拉伸之前纸长度的百分比．图5给出了4种丹寨皮纸各自的抗张强度与伸长率实验值．可以看出，2#纸的抗张强度最低，1#纸略高于2#纸．3#纸的抗张强度明显增加，而4#纸的抗张强度最大．抗张强度一方面与纸张本身的纤维性质有关，如纤维的长短、粗细、韧性等；另一方面也与纸张纤维的织构情况相关．从上述的光学显微和电子显微照片中可以看到4种皮纸的纤维性质基本相同，所以4种纸张抗张强度的差别主要源于织构性质的差别．1#和2#迎春纸由于纤维交织松散，纤维间孔隙率大，纸张很薄，面密度很低，所以对应的抗张强度也很低，只需要很小的力就可以拉断纸张．3#和4#贵纸纤维交织紧密，孔隙率低，纸张厚而紧实，所以对应的抗张强度较高，需要较大的力量才能将纸拉断．从4种皮纸的伸长率结果中可以看到，1#，3#和4#纸的伸长率接近，均在3%～3.5%之间．而2#纸的伸长率反而略高于其他3种纸．这是因为2#纸的纤维交织最为松散，所以在拉伸过程中可产生的形变量也最大，因而伸长率最高．

与机械纸相比，手工丹寨皮纸的抗张强度较低，但伸长率却高很多．这充分说明丹寨皮纸柔软而有韧性的特点．当然，丹寨皮纸的这一特性与皮纸本身的纤维性质有密切关系．从图3和图4中可以看到，皮纸的纤维细长且质地完整，纤维几乎没有受到外力的破坏，基本保留了原有的形貌．由于构皮纤维本身的韧性就非常好，所以造出的皮纸也结实耐拉，不易破损．利用现代仪器表征手段研究丹寨皮纸的织构性质，可以给出不同纸张的科学的分析表征数据，有助于定量分析纸张的各项性能，并为不同纸张的质量鉴定提供判断标准．采用古法制作工艺造出的丹寨皮纸，还有一个最为重要的特点，就是纸张的寿命很长，可达千年．也就是说，利用皮纸创作的书画作品，可以存放上千年而不会老化损坏．而利用皮纸来修复古籍，亦可大大提高古籍的保存寿命．因此，在后续工作中，要进一步研究丹寨皮纸的纸寿与老化降解机理，以及皮纸纸寿千年的科学原因．

致谢： 感谢贵州省黔东南州丹寨县石桥村古法造纸继承人王兴武先生为本文提供纸张样品．感谢南京博物院纸质文物保护修复中心为本文提供纸张抗张强度测试支持和帮助．

[1] 潘吉星.中国造纸技术史稿[M].北京： 文物出版社，1978.

[2] 王菊华.中国古代造纸工程技术史[M].太原： 山西教育出版社，2006.

[3] 冯雪琦.贵州丹寨古法造皮纸考察[J].文物修复与研究，2014(0)： 736-742.

[4] 顾 静，薛 媛.贵州丹寨石桥古法造纸技艺溯源[J].兰台世界，2014(28)： 107-108.

Textural Property Studies of Intangible Cultural Heritage Guizhou Danzhai Traditional Hand-Making Paper

YAN Yue’er, YU Hongkun, YU Hui, JIN Chao, YANG Guanghui, TANG Yi

(ChineseAncientBooksPreservationandConservationInstitute,FudanUniversity,Shanghai200433,China)

Guizhou Danzhai Shiqiao traditional paper-making technique has been selected as Chinese intangible cultural heritage. Different properties of Danzhai papers such as textural properties and color in macroscopic scale, textural properties in microcosmic scale, and mechanical properties were characterized by modern scientific techniques. The correlation between textural properties and applications of Danzhai papers were discussed, and standard analysis data were offered to illustrate the properties of Danzhai paper.

Danzhai paper; textural property; mechanical property

0427-7104(2016)06-0702-05

2016-10-15

闫玥儿(1987—)，女，讲师；俞宏坤，男，副教授，通讯联系人，E-mail： hkyu@fudan.edu.cn；唐 颐，男，教授，通讯联系人，E-mail： yitang@fudan.edu.cn.

G 273；TS 76

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