长纤维纸浆在纸浆补书法中的应用探索*

任　杰，金　超，余　辉

采用纸浆作为修复材料来修补破损古籍，相对于传承千年的古籍修复技法，是比较新型的修复技法。经过近60年发展，纸浆补书技法已相对成熟，然而业界所用原料均为短纤维纸浆。已知长纤维纸(如皮纸)具有较高的强度和较长的预期寿命，因而预期长纤维纸浆修补古籍会提升修复质量，但相关研究尚付阙如。因而，本文针对长纤维纸浆补书法开展初步研究和应用探索。

1　纸浆补书法的由来与现状

1.1　传统古籍修补技法

古籍修复作为一门传统的手工技艺，长期靠师徒传承而沿袭。在漫长的传承岁月中，针对古籍书页的缺损主要形成三种修补技法：溜口技法，即是用薄棉纸通过稀浆糊修补开裂的书页；补洞技法，是用适合的修补用纸通过稀浆糊将虫蛀鼠咬等造成孔洞的书页修补完好；托裱技法，是用整张托纸通过稀浆糊对风化焦脆、蛀孔连成一片的古籍书页进行加固修复[1]。传统修补法存在两个主要问题：一是浆糊若使用不当，用浆糊修补的位置易发潮、长霉、虫蛀、瓦卷、翘曲[2]；二是合适的修复用纸当前极其匮乏[3]。基于此，我国部分古籍修复从业者从1990年代起不断开展新型古籍修复技术的探索，其中最有代表性的即为纸浆补书法在中华古籍修复中的应用。

1.2　纸浆补书法的发展与现状

1.2.1纸浆补书机

纸浆补书机原用于西文古籍的修补，始于1950年代末保加利亚国家图书馆，相比于手工补书，其速度和质量有所提升，随后计算机被用于辅助制浆以获得准确的配色和厚度[4]。但国外的纸浆补书机普遍售价较高昂，且噪音大、耗水量大，因此1994年初，国家图书馆着手设计制造符合我国国情和古籍特征的纸浆补书机。1999年，第一代纸浆补书机研制成功[5]，其主要工作原理是将需要修补的纸张平放在网状隔板上，加水浸泡后加入制好的呈悬浮状的纸浆水溶液，在“补书”撤水时利用自然重力及负压泵增加的负压抽吸功能，以溶液中的纸浆纤维填堵纸张的残缺部分，达到修复纸张的目的[6]。

目前最新一代的纸浆补书机已可通过计算机对书页进行扫描处理，精确计算缺损面积和补浆重量，达到世界同类产品的先进水平。其优点有：(1)修复效率显著提高，特别是针对满页虫蛀的书页；(2)修复过程全程不用浆糊，避免虫蛀、发霉的潜在危险；(3)修复后古籍书页修补处厚度不会明显增加，无需敲锤书页；(4)修复和清洗同步进行。但也存在缺陷：(1)我国古籍用纸多是竹纸，竹纸为短纤维纸，保留至今的古籍书页早已纸性不佳，若放入纸浆补书机中，存在受浸没书页的水体的波动而对书页造成二次损害的风险；(2)纸浆补书机池底与书页接触处皆为丝网，丝网自身的网纹织构导致补出来破损处纸浆成纸的纸纹为网格状，与原书页帘纹不相符，不符合“修旧如旧”原则。而若将底部的丝网换成竹帘，则由于纸浆补书机所配套干纸浆皆为短纤维纸浆，又会被底下过强的负压所吸走，集聚在竹帘缝隙之下，造成补书效果欠佳。

1.2.2滴注补书法

滴注补书法由南京大学图书馆邱晓刚研制，1992年11月22日通过江苏省文化厅组织的专家鉴定，1993年8月获江苏省文化厅科技进步二等奖。此法主要原理是利用成纸“还魂”，经复配制成修补纸浆，使用滴管等简便工具进行滴注，使其均匀地分布在被修补处，然后利用湿纸的纤维素氢键结合力、纤维交织力及复配成份的胶粘力，使纸浆的成纸与被修复件牢固地结合[7]。

滴注补书法不但具备纸浆补书机的优点，还适用于较脆弱的竹纸书页，并可在修补处形成与原书页一致的纸纹。不足之处在于：(1)由于纸浆来源为成纸“还魂”，纸浆安全性取决于成纸，在我国传统手工纸制造业尚不能形成严格标准的今日，若成纸的制作过程中含有些许有害的化学成分，即可能会对被修复古籍造成极大的潜在危害。(2)由于此法使用长纤维制浆时，易成团、沉淀，修补古籍时也易成团，修补后的书页平整度、均匀度都不够好。当所用纸浆纤维短时，纤维悬浮度较好，修补方便，修补后的书页平整度、均匀度较好。所以此法所采用的成纸“还魂”皆为短纤维纸，如宣纸、竹纸。

2　长纤维纸浆的制备及纤维显微观察

2.1　纸片打浆法

纸片打浆法主要应用于纸浆补书机与滴注补书法。其主要原理是通过带刃的搅拌榨汁机将补纸加水后打成纸浆，使原补纸的纤维被切断并重新组合成新纸浆。为探究此打浆法对纤维长度的影响，本研究选用泾县宣纸、铅山连史纸、丹寨皮纸，分别代表三种主要补纸类别，每样取0.5g干重纸张，配以500ml超纯水，放入搅拌榨汁机(IAM-IB5200加热破壁营养料理机，转速40000r/min，下同)中打浆1分钟，而后取样稀释相同浓度后制样，采用Dino-lite数码显微镜进行观察。因为预期打浆法对纤维长度的影响主要体现在其对长纤维切断的影响上，因而每组样品本次研究都仅统计其中长纤维组成的平均值(最长的20根，约占纤维总数的5%～10%)。实验结果见表1。

表1　对纸片打浆法样品纤维长度的测量

2.2　纸片疏解法

纸片疏解法与纸片打浆法的区别在于使用的仪器不同，此法采用制浆造纸工业中所使用的纤维解离器(GBJ-A型纤维标准解离器，转速3000r/min，下同)，纤维解离器对比搅拌榨汁机的区别是其不带刀刃，其他制浆步骤与纸片打浆法相同，使用纤维解离器使每个样品解离5000转。后取样稀释相同浓度后制样，采用Dino-lite数码显微镜进行观察。所得结果见表2。

表2　对纸片疏解法样品纤维长度的测量

2.3　实验室自制浆

虽然上述两种制浆法都可产出分散好的纸浆，但仍有一个问题无法解决——纸浆的安全性。某些手工纸的生产工艺存在弊端，而将有害物质带入修补后的古籍书页内。因此，本研究尝试在实验室内探索小规模和简便的制浆法应用于纸浆补书，以保证获得可靠的纸浆。本次制浆以贵州构皮为主要实验原料，通过多次树皮蒸煮实验，确定其在实验室蒸煮的最恰当条件为：干构皮用纯净水浸泡48小时后，在Na2CO3浓度为4%的溶液中浸煮4小时所得构皮成纸效果最佳。而后在实验室内模拟河流活水冲洗蒸煮后的皮料，再经捶打500次后，放入纤维解离器中解离12000转后成自制浆，浇制成纸，并通过自制模拟烘墙进行烘纸。为使对比条件一致，取捶打后皮料4.4g(相当于干重0.5g)配以500ml超纯水，放入纤维解离器中解离12000转，成为1号样品浆①。然后取成纸0.5g配以500ml超纯水放入搅拌榨汁机中打浆1分钟，成为2号样品浆。再分别取样稀释相同浓度后制样，采用Dino-lite数码显微镜进行观察。所得结果见表3。

表3　对实验室自制浆样品纤维长度的测量

2.4　评价

图1为四种原料制浆的纤维长度对比图。从图1可以看出，纸片疏解法与纸片打浆法相比，无论是长纤维平均长度(Top 20)、还是最长纤维长度，采用纤维解离器处理的纸浆纤维均长于采用搅拌榨汁机处理的纸浆，这说明纤维疏解器在处理纸浆时对纸浆纤维的切断更少。而且对于长纤维纸浆效果尤其明显，纸浆纤维愈短时其影响愈弱。因此，可采取以下方法：(1)对竹纸或宣纸等短纤维纸张的古籍书页进行修补时，若要采用相似的成纸制浆，推荐使用转速较低、无锋利刀口的纤维解离器通过疏解法制浆，这样可以保留更多成纸纤维的原有长度，更符合材料一致的修复原则；(2)对于需更长纤维纸浆修补的古籍书页，可采用丹寨皮纸或实验室自制浆作为原料，打浆法和疏解法都能获得满意的效果(纤维长度远超竹纸或宣纸的纸浆)。

图1　四种原料制浆的纤维长度

3　长纤维纸浆的模拟应用

3.1　可制浆成纸的纸性分析

由于所制浆主要用于补书，因而主要纸性分析测试了其强度。按照《GB/T 12914纸和纸板抗张强度的测定》，通过抗张试验机(ZB-WLG全自动抗张试验机，下同)对所涉及纸样进行检测分析，其结果见表4。

表4　可制浆成纸的抗张强度测定表

3.2　纸浆的补洞应用与检测分析

为评价不同纸浆的修复效果，将上述应用纤维解离器所制得的相同浓度(即0.5g干重成纸或干浆配以500ml超纯水)的四种纸浆作为对照组，为使其他条件一致，所修补纸张均为泾县宣纸(纸厚0.09mm)。对它们进行撕洞模拟，所撕洞大小均约为1cm2，用浆量均为2.5ml。其中泾县宣纸与铅山连史纸所制得纸浆采用纸浆滴注法②进行修补；丹寨皮纸所制得纸浆与实验室自制浆采用纸浆流淌法进行修补。丹寨皮纸因长纤维浆具有易成团、易沉淀的缺点，明显不适用于纸浆滴注法，因而本实验尝试设计纸浆流淌法(如图2所示)进行修补，已验证该法可明显改善长纤维浆的缠绕缺陷。而后，将自制浆与纤维疏解器分散的短纤维浆(铅山连史纸)进行1∶9的混合复配，以期长短纤维搭配可改善纸浆的性质。所配复配浆适用于纸浆滴注法，修补处大小和修补用浆量与上同。将五种修补好模拟书页待纸张干后按照《GB/T 12914纸和纸板抗张强度的测定》，通过抗张试验机对所修补纸张进行检测，其结果见表5。

图2　纸浆流淌法操作图

图3　书页(宣纸撕洞模拟)上的补洞应用试验(铅山连史纸浆)

图4　实验室自制浆修补处强度检测断裂图

表5　不同纸浆所修补纸张的抗张强度测定表

3.3　评价

(1)实验证明相比短纤维纸浆，长纤维纸浆所修补位置更牢，且纸浆纤维不管长短，断裂处均发生在修补处，没有一例断裂发生在原纸，且其测得的抗张强度均弱于原纸本身，证明其连接处纸性并不会强过原纸，该次模拟补洞符合修复原则。

(2)进行复配长短纤维浆可明显改善长纤维浆易成团、易沉淀的缺陷，修补后的书页平整度、均匀度也较纯长纤维浆的要好。而且由于添加了长纤维浆，修补处抗张强度得到显著提高。

(3)修补材料的老化产物可能会对古籍本身造成不利影响，而对存量巨大的线装古籍来说，在较短周期内重复修补，既不利于保护，也存在人力及成本困难。因此，在适宜的时候增加长纤维纸浆的使用，以期能够提高修补材料的寿命，可能是对现有纸浆补书法的一个有益的补充。

4　结语

根据待修复古籍特性，有针对性地开展实验室制浆并将其用于修复，是古籍修复观念和方法的更新，是古籍修复工艺的进步，是对古代发明创造传统工艺的科学化探究。本文通过对长纤维纸浆的制备及纤维显微观察以及长纤维纸浆的模拟应用研究，获得如下结论：(1)相比使用搅拌榨汁机处理的纸浆，使用纤维解离器处理的纸浆可以保留更多成纸纤维的原有长度；(2)相比短纤维纸浆，长纤维纸浆修补破损纸张效果更佳；(3)使用复配长短纤维浆进行纸浆修复，可改善纤维纸浆的性质。

在此次研究的基础上，提出以下展望：(1)针对长纤维浆易成团、易沉淀的缺点，本次研究设计纸浆淌流法进行的模拟补洞操作，已验证本法可明显改善长纤维浆的缠绕缺陷，但是现有纸浆淌流法还存在着操作不便掌握等缺陷，今后拟改进设计出适合长纤维浆补书的专用器材。(2)本研究进行长短纤维浆复配实验效果不错，今后拟根据古籍修复的实际需要，开展更多的研究，以期掌握复配浆色相和强度的规律。

注释

①因自制浆所成纸强度过大，使用纤维解离器无法有效疏解，因此直接采用成纸前制得的原浆。

②本次研究中所使用的纸浆滴注法的操作技法来自南京大学图书馆邱晓刚老师于2017年5月5日在复旦大学中华古籍保护研究院进行的现场教学，但所修复用纸浆未添加羧甲基纤维素钠。