仿乾隆高丽纸的工艺研究

内容摘要:仿乾隆高丽纸是修复卷勤斋通景画必备的背纸。乾隆高丽纸是用100%的桑皮纤维为原料,手工制作。其抗张强度、耐折度、透光率、防虫性、色泽都非常好。由此可见倦勤斋通景画的背纸选择乾隆高丽纸是非常有科学依据的。

这种纸早在清代中期便不再生产。我们从2002年开始查阅大量的资料,并开展了对乾隆高丽纸的工艺研究工作。经过不断的努力、经过几十次的实验,我们在仿乾隆高丽纸的研制上获得了可喜的收获。各项指标接近,其抗张强度已经超出乾隆高丽纸的指标。它的成功奠定了倦勤斋通景画修复的基础,同时填补了手工桑皮纸生产的一项空白。为仿制古代手工造纸提供了一些经验。

倦勤斋通景画

北京故宫博物院修复倦勤斋室内壁画工作已经全面展开。倦勤斋建于乾隆37年(1772年),具今已有两百年三十多年的历史。是乾隆皇帝的娱乐室。它以内装饰豪华为特点。斋内四壁被郎士宁的弟子王幼学等人绘制的170平米绢本重彩通景画卷所覆盖,尽显中国清代皇家装饰的风格和气派。

一、通景画和髙丽纸

如此巨大的通景画在此已落定二百多年,色彩依然华丽。此画保持着它的完整性,画意很连贯。通景画的结构非常巧妙,它分为四屏一组、六屏一组、八屏一组不等,相互连接为一幅统一的场景。这种形式和构图在古代的壁画中是很少见。全景画在几张大的丝绢上,覆盖于四壁及穹顶。

通景画穹顶是串串藤萝,融中西画法为一体,既有西方的透视感,又具有中国的写意性。它的中心点正好位于宝座和戏台的中间。站在这个点仰望周围的藤串,逐见向下倾斜,越往下斜度越大。造成了一种奇妙的立体感。

倦勤斋通景画藤萝花

由于长期以来倦勤斋室内漏雨、潮湿、通风条件差,导致通景画上断裂的地方随处可见。绢丝纤维老化、霉变、水渍、虫蛀、均有发生,给修复工作带来了难度。

倦勤斋通景画破损情况

其中最困难和最重要的是能否找到与原画作一致的背纸。这是修复工作急需解决的问题。经国家纸张质量检测中心检测发现,倦勤斋通景画的背纸是乾隆高丽纸。它是一种100%的桑皮纤维为原料的手工纸。这种纸早在清代中期以后便不再生产。我们的任务就是要研制出与之十分接近的仿乾隆高丽纸,这是一项艰巨的研究工作。

乾隆高丽纸

要找到与原纸完全一致的材料是非常困难的,因为时过境迁,很多材料的制作工艺都己经失传了。我们通过对样本的详细检测,力图尽量寻找与原材料成分、强度一致的新材料。我们从2002年就开始查阅大量的详细资料,并开展了乾隆高丽纸的调査工作。

乾隆高丽纸旧照片

倦勤斋通景画后背纸

中国手工纫皮纸发展史的黄金时代是清代的康熙、乾隆年间。乾隆高丽纸是乾隆年间从朝鲜传入中国,后来按照其工艺制造出的中国纸。乾隆高丽纸经检测它的抗张强度和耐折力都非常好。在手工纸中由于含有的非纤维素杂质少,纸呈中性或弱性,不易受氧化,故纸面色泽经久不变、纸形不变、防虫性好。

对纸的好坏从三个环节衡量:不易变形、耐久性和抗虫性。

不易变形性:就是纸受潮湿后不发翘,不起毛,不起拱,保持平整,没有显著改变。桑皮纤维的规整度高,纤维之间孔隙均匀,填料分布适当,含杂质(如半纤维素)少。因此,纸的干湿收缩率都很小。

耐久性:是指手工纸抵抗自然因素(如光、热、水份、微生物)对其性能(如色泽、强度等)侵蚀的能力。如果经过长时侵蚀纸的破坏小,就是耐久性好。反之,则是耐久性差。高丽纸的耐久力好。

抗虫性:手工纫皮纸对某些昆虫有一定的抵抗虫蛀能力。曾有古代纫皮纸不受虫蛀的说法。但是,实验证明当虫在饥饿时同样是会蛀。由于乾隆高丽纸是由靭皮纤维所造,加上其中含有多量的碳酸钙微粒,虫不爱吃,因此,它的蛀虫机会较少,因此只能说它有一定的抗虫性。

通过化验得知,古代传下来的手工纸呈中性pH=7.1;含灰份(定性分析表明是碳酸钙)高,约为7-10%;含铁质量极微;不含铜及其他金属离子;纸中纤维素的竣基含量少。凡此种种说明,手工纸在不良的外界条件下,也会发生变化,诸如生成发色基团改变纸的颜色,引起纤维素分子链断裂而使纸的强度下降。这点也是通景画巨型壁画破损的原因。

另外,影响纸张的强度的基本因素是很多的。在老化过程中,随着外界空间和时间的延伸,组成纸页的纤维或多或少地要发出某些变化。从纸的结构上看,它是一个大量纤维形成的多层网络体系,对强度变化起决定作用的是纤维之间的结合面积大小和结合键力强弱。

画心后托纸

为了对比古今纸的区别,我们选取倦勤斋内古纸样4种,以及来自安徽纸厂和浙江温州纸厂的5种新纸样进行了纸张的结构及微观形态、抗张强度的测试和成分分析,并以扫描电子显微镜记录下各种纸张在放大500倍下微观形态。

在我们的详细的调査中发现倦勤斋通景画后面的乾隆高丽纸具有特别好的透光性。

由表中可以看出,桑皮纸的透光率最大。但是,如果纸的定量(或厚度)大,则透光率会相应地减少。纤维愈细,在同一单位面积的纸内纤维根数就多,外表面积的总和也越大,它的透光率就差。因桑皮纤维的细胞壁较薄、柔软,有利于纤维交织。根据我们的实测结果,青檀皮籾皮纤维的长度最大是3.66,最小1.65,平均长度2.93。构树靭皮纤维最大是7.00,最小2.90,平均长度5.25。桑树韧皮纤维最大是14.50,最小4.06,平均长度9.88(以上数据为毫米)。

青檀皮、桑皮、构皮籾皮纤维进行比较和分析,表中列出几种靭皮纤维的长度、宽度、壁厚等测量结果。

我们对清朝乾隆时期的宣纸作取样化验后获得如下数据:

宣纸pH=7.1(呈中性)

定量:39.25克/米²

厚度:0.105毫米

紧度:0.37克/厘米³

耐折度:纵向4(双折次)、横向2(双折次)。

由此可见倦勤斋通景画的托纸选择手工桑皮纸是非常有科学依据的。

在分析和研究的基础上我们开始了实践性的工作。在安徽还有许多沿用传统方法的小型作坊,这里桑皮资源丰富,我们找到几家条件接近、古老方法造纸厂与之合作。

安徽潜山驼岭造纸厂根据我们的要求开始做仿乾隆高丽纸的实验工作,由于多年没有做过这样技术含量要求很高的纸张。初期研制的仿乾隆高丽纸所有的指标都不理想,经过国家纸张检测中心检测,仿乾隆高丽纸的定量、耐折度、抗张强度以及形象和颜色都达不到要求。

我们通对乾隆高丽纸和仿乾隆高丽纸的量化指标分析,对比发现:仿乾隆高丽纸比乾隆高丽纸的厚度“厚”,但纸的单位重量却比乾隆高丽纸“轻”。颜色也不如乾隆高丽纸,连纹也不清晰。厂家继续做实验,可这次化验的结果桑皮纤维配比不是百分之百,有百分之二十木浆(检测数据在表中)。

木素呈酸性使纸易老化。树枝的皮与茎杆分离不彻底,就会有木素。木素的存在会大大降低纸张的耐拉强度,使纸变脆。容易氧化形成色素使纸变颜色。木素如不除尽对文物侵蚀非常严重。根据对木素降解物的研究和模拟实验,了解到木素是一种芳香分子。造纸时,用碱蒸煮原料,可使木素破坏分解,达到除去木素的目的。我们采用碱性化学制剂对原料进行化学处理,经过这样处理可将原料中的油脂溶解皂化,破坏天然色素,最重要的是用化学降解法除去木素,从而最终得到较纯的纤维素。

分析其根本原因,我们认为在制造仿乾隆高丽纸从选择原料到成纸,每一道工序都是关键,如果有一道工序疏忽,就会导致它的理化指标下降。

二、仿乾隆髙丽纸的试验过程和工艺流程

“纸之所造,首在于料”。我们发现原材料不符合要求。过去生产的桑皮纸,由于桑树资源丰富,使用的造纸原料多为3-4年所生长的桑树枝条。每年冬天砍下枝条,剥皮后扎捆,妥善地贮存一年以上,这叫陈化,贮存的时间越长,制成的手工纸质量越高。使用3-4年生长的桑树皮造纸,其纤维的拉力是最佳时期。1年生长的桑树,纤维较嫩,其拉力和耐折力都不可能超过3-4年生长的桑树皮纤维。现在造纸的原材料等不到这样长的生长周期。资源的匮乏使仿乾隆高丽纸在原材料上就比不过乾隆高丽纸的原材料。生产质量上完全达标是不可能的。这是仿乾隆高丽纸在耐折度、抗张强度达不到要求最根本的原因。

同时专家们认定“仿乾隆高丽纸”,一定100%的桑皮为原料。将桑皮浸泡在流动的河水中使其脱去果胶。纤维相互间的连结是靠氢键来实现的。果胶如不除去,会使纤维粗硬成束,不易帚化,在蒸煮时耗费碱液(石灰水)果胶被碱液分解。

我们采用石灰水对原料蒸煮,由于碱石灰水没有苛性碱(NaOH)碱性厉害,因此蒸煮时不致使纤维遭到更多的破坏,碱处理后的杂质,都留在黑褐色的煮液中。煮后的原料再经反复漂洗可得到较白而纯的纤维。煮8小时以上。先用旺火煮1小时,减火保温7小时以上。起锅,放入冷水中浸泡数天。放在流动的河水中漂洗,冲掉尘土、杂质、老皮,24小时后捞起。浸泡,是为了使纤维润胀松解,易于切断,也使其中的尘土化为泥,使粗劣的杂质弃于水中,再人工拣选。白天日晒,夜里露水打。一周后再拣选,拣净黑色表皮,反复3-5次,再经5-6次撕选、精选,几次摊晒。

蒸煮后的纤维原料,还有许多没有分散的纤维束,即使是分散了的纤维也还存在着坚硬的外壳,纤维中的羟基被束缚在内,不能充分暴露出来。这样,在抄纸时就会使纸疏松、多孔、表面粗糙,因而使纸的强度降底。为了造出均细而紧密的纸,必须使纤维切短“分丝'提纯后的纤维还要经水润胀后,用人工强力把纤维细胞及纤维束打碎,使之细纤维化,

其次,我们研究纸的外观、颜色不好。因为桑树皮褐色的木栓外表皮,它是木制细胞所构成,质硬色深,没有处理好。在处理过程中,需脱去深褐色的木栓外表皮,使木栓外表皮脱净,不混入浆料中。这个过程对于非纤维杂质要彻底地排除出去,纸的颜色就会达到要求。

我们制造的桑皮纸一定要用自然光漂白、日光漂白主要是利用空气中的臭氧(O³)产生的氧化作用,改变纤维中伴生的木质素和色素的结构(使声色基团发生化学变化而成无色基团),从而收到漂白纸浆的效果。我们采取的是“雨过天晴太阳晒,晒完之后再雨淋”,这样反复处理,即可使原料由黄变白。经日光漂白的原料制成的纸张,其耐光、耐热性能较为优良,长期放置亦不变色。这是因为日光漂白是一种缓和的氧化作用,对纤维素分子的基团破坏较少造成的。在手工造纸业,日光漂白作为传统的工序一直流传了很久。

另外水质也非常重要。水质不但在漂洗,蒸煮和抄造时有重要作用,就是对纤维原料的最初的沤制也同样至关重要。要将原料在池水中沤制是靠水中微生物的生物化学作用进行脱果胶的过程,为提高沤制效能,要求水中有足够的必需的菌类。

此外制造手工纸的粘滑剂植物胶也是问题的关键之一。植物胶药料中有一种被民间称为扬桃藤的,这种扬桃藤,是一种藤本植物,其茎皮及髓含有胶质,可用作造纸胶料。在桑皮纸浆中掺入杨桃的汁液,其作用是使纤维均匀分散。从扬桃藤中提取出的植物黏液作为悬浮剂加入纸浆中,就能使纤维分散度增加,均匀地漂浮在水中,从而使捞出的纸薄厚一致,结构紧密,还可以增加纸浆液体的粘度,便于手工纸的操作,增加纸浆在捞纸竹帘上滑动的速度。

杨桃藤

神丹皮

仿乾隆高丽纸达不到乾隆高丽纸的定量和耐折度,与它们的生产过程和设备有很大关系,特别是纤维捣碎细化,为达到这个效果建议厂家改造其揣捣设备。

捶捣

造纸工艺有几个非常重要的流程:

1.打浆

打浆是用人力、水碓、石碾等把浆料捣打成泥膏状,在造纸时长纤维比短纤维好,各种纤维中的单个纤维平均长度越长越好,纤维的平均比例越大越好。这是因为在打浆舂捣过程中,纤维要被切短,但长纤维打短后仍有一定长度,且两端帚化,成纸时组织紧密,纸的拉力就大,长纤维表面大,交缠效果好。短纤维打短后,长度更小,两端虽然也能帚化,但因过短使纸的拉力变小。造纸纤维以细而长为最好,为了造出均细而紧密的纸,必须使纤维切短“分丝”。提纯后的纤维还要经水润胀后,用人工强力把纤维细胞及纤维束打碎,使之细纤维化。

这个过程及为重要。打浆过程中纤维所应有的长度、帚化度、水化度都是互相关联而直接影响到纸张的组织均勻度、紧密度、吸水性、棉钿性、伸缩性与物理度等。

我们知道纸上作画时,因局部染了很多黑墨,这一局部纸面受潮,水分蒸发,纤维由于水分子的表面张力面互相靠近。这种靠近,相当于纤维受潮时的_胀,影响不大,但是当水分子蒸发后,十分靠近,这时纤维素的极性羟基变与临近的极性羟基结合起来,这种氢键的结合,使纤维更加靠拢,结果纸页的尺寸比原来缩小,因此要严格控制打浆时的膨胀、磨损。减少极性羟基的游离。同时加大空隙,减少变形。

浆料的打浆度愈低,水化度(编者注:打浆度愈低,水化度愈低?),则吸附性愈高。影响浆料的打浆度与水化的因素有:碓浆时间愈短,打浆度、水化度愈低。薄壁细胞愈洗得干净,水化度愈低,漂白浆料比未漂浆料打浆度,水化度都低。打浆是人工造纸操作中最繁重的一道工序。

2.待料、伴浆、加悬浮剂

用浆机捣碎桑皮原料、榨干。把捣碎的桑皮纤维放到大布袋里,拿到流动的河水里,用冲子反复挤压、拍打、用水过滤。时间越长越好,其含酸量降低。即:待料。

揣捣

压干后放在篮子里再一次冲洗。拌浆:100公斤待料约打半小时、过滤、使水含量在95%,纤维含量5%放在抄纸槽内。

人工搅拌。对“纸药”用2:1的阳花藤、神丹皮。其中阳桃藤起分解作用,它是一种悬浮剂,纸张中如果没有悬浮剂,因纤维比重大于水,尽管在槽中搅拌,总难免有部分纤维沉于槽底,缠绕成束,发生絮聚成团的现象,造成槽内稠度不均,因而抄出厚薄不均的纸。加入粘液后使纤维分散度增加,均匀地漂浮在水中,将打浆相同的纸料加粘液和不加粘液的对比,结果证明加粘液可延长纸浆悬浮时间,滤水速度下降,从中可以看出粘液的良好的悬浮剂性能。神丹皮起防虫剂作用,冷天要少放一些,热天要多放一些。过滤后放在抄纸池内。纸药与纸浆搅拌在一起抄纸。

压干的纸浆

3.制帘

制帘就是一门独特的手工技艺。用竹制成的帘。既是捞纸的工具,同时,又因帘的规格不同,帘上的纹路不同制成的纸以不同来区分命名。因此,用什么帘捞什么纸,反过来说,要想牢什么样的纸,就要制什么样的帘。手工纸的花色与帘的品种与规格是分不开的。乾隆高丽纸的纹路非常清晰,这就需要高超手工技艺来编织它。

4.抄纸

纸张的抄造应该是纤维均匀,使各个纤维丝丝入扣,而不是朵朵白云推上去就行,假如纤维在纸张中不均匀,也影响一系列纸张性能。纸张紧度愈大,空隙愈小。纸张的紧度除受打浆与水化度的影响外,还与湿纸抄造时受压的大小有关系。半纤维素含量愈大,纸的变形愈大。半纤维素是纤维中最易润胀的部分,要求含量愈少。变形愈小。抄纸必须持帘迎浪而捞,纸浆在水槽中经过多少次抄造,上下浓度就会产生差异。为使纸浆浓度上下一致,使前后所捞纸一样厚薄,必须在举帘捞纸前,先用纸帘在纸浆悬浮掖中摇动,使纸浆不停地上下翻动,然后持帘迎浪而上,浪动捞起,动作要敏捷轻快。这种用纸帘在水槽中掀起的浪头,工艺上叫拍浪,它起到搅拌和送纸浆上帘的作用。第二是要靠熟练的技能。捞纸全靠手工劳动,纸张的厚薄全凭捞纸工人的功夫。俩人共同掌帘,要协调一致。技术熟练精湛方可抄出良好的纸。帘床抄的水深纸厚;抄的水浅纸薄。抬起不一致,纸会不均。竹帘一扇,揭纸一张。

待烘干纸

抄起的纸一层压一层,叠到一定厚度榨干水焙纸工艺。逐张揭起,刷在80度至100度的土墙上焙干。桑皮纸必须要在土墙上焙干才不发脆,揭下后纸人工裁纸。这样仿乾隆高丽纸就做出来了。

烘干纸

三、乾隆高丽纸数据与现在研制的数据对比

我们从试制到成功前后有三十余次实验及检验,以上数据可以看出我们据乾隆高丽纸的数据指标已经很接近有些数据已经超过它。

乾隆高丽纸的抗张强度是(纵横):3.47/2.47

我们仿乾隆高丽纸是(纵横):6.27/5.37

乾隆高丽纸耐折度(纵横):6914/2062

我们研制的仿乾隆高丽纸耐折度(纵横):5200/4800

乾隆高丽纸撕裂度(纵横):4.88×10³/5.55/10³

我们研制的仿乾隆高丽纸撕裂度(纵横):2.75×10³/2.88×10³

我们研制的仿乾隆高丽纸尺寸:137×68。

仿乾隆高丽纸照片

乾隆高丽纸与仿乾隆高丽纸对比照片

经过不断的努力、经过几十次的实验我们在仿乾隆高丽纸上获得了十分可喜的收获和进步,抗张强度已经超出乾隆高丽纸。它的成功奠定了倦侵斋通景图修复的基础,同时为仿制更多的古代手工造纸提供了宝贵的经验和途径,也为保留和发展中国古老的手工造纸走出了一条现代之路。

我们将用自己仿制的乾隆高丽纸修复倦勤斋的通景图,在所有的专家和学者的共同努力下,重新让通景画以最真实和最亮丽的色彩与广大的观众见面。它在我们新的保护理念下得以长存。百年后,我们的后人也许会根据我们今天的报告中提供的数据去再创。

您可能还会对下面的文章感兴趣: