尤 迪, 解明思, 韓 賓, 施繼龍

(1. 北京印刷學(xué)院,北京 102600;2. 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

宣紙是中國造紙業(yè)的驕傲,因其質(zhì)地柔軟堅(jiān)韌、潔白平整、細(xì)膩勻滑、耐久且不變形、書寫性能優(yōu)越而著稱。 宣紙?jiān)蠟榘不諞芸h及其周邊地區(qū)的沙田稻草和2-3 年青檀皮,根據(jù)原料不同配比,宣紙可分為棉料(檀皮含量為40%-60%)、凈皮(檀皮含量為60%-80%)和特凈皮(檀皮含量為80%以上)三類。 科技發(fā)展過程中,機(jī)械手段逐漸替代手工操作參與到手工紙制作。 宣紙則是在嚴(yán)密技術(shù)監(jiān)控下,經(jīng)特殊傳統(tǒng)工藝配方制成,保留了傳統(tǒng)工藝制作過程,主要包括選料、制漿、配料和制紙四大部分。 獨(dú)特的原料及高要求的工藝共同成就了宣紙優(yōu)良的耐久性、不易變形性、潤墨性及抗蟲性,使宣紙成為紙質(zhì)文物修復(fù)、保護(hù)用紙的首選,因此,宣紙也一直是文物保護(hù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。 以宣紙為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫搜索文獻(xiàn),時間段設(shè)置為近10 年,共得到3212 篇文獻(xiàn)。 在所得文獻(xiàn)中,采用度數(shù)中心性分析方法,分別對高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析,探測各自的中心性及其在研究中的重要性。 節(jié)點(diǎn)圖形越大,則表示節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵詞的中心度越高,表明該部分是研究內(nèi)容的熱點(diǎn),所得結(jié)果如圖1 所示。 由圖1 可知, “手工紙” 位于網(wǎng)絡(luò)的中心位置,即中心度最大,與之密切相連的有 “宣紙” “xuanpaper” “青檀皮” “手工造紙” 等節(jié)點(diǎn),它們交錯相連。 進(jìn)一步分析可得出,目前針對宣紙的研究大致分為以下幾類:(1)宣紙與其他類型手工紙的對比研究:黃怡凡等人對比研究了現(xiàn)代夾江書畫紙與宣紙的性能區(qū)別[1],龍堃等人研究了紫外光對不同紙張性能的影響[2];(2)針對宣紙中微觀物質(zhì)的研究:劉仁慶探討了結(jié)晶CaCO3及無定形SiO2對宣紙潤墨性的影響[3];(3)針對宣紙基本性能的研究:徐文娟、龔德才等人探討了影響宣紙形變的因素及宣紙形變的影響[4-6],高玲玲、王輝等人探討了不同原料配比對宣紙各項(xiàng)性能的影響[7-8],除此之外高玲玲等人還分析了不同打漿度下宣紙?jiān)侠w維形態(tài)對成紙物理性能和潤墨性的影響[9],李安玲等人探討了不同熟度宣紙的摩擦性能與其纖維粗細(xì)及緊密性的關(guān)系[10]。 張諾等人分析了不同類別宣紙的理化性能及耐久性,指出了研究對象中性能最優(yōu)越的一款紙[11],值得一提的是閔海霞等人選用了與張諾等人相同的樣品與檢測手段,卻得出了和張諾等人不同的結(jié)果[12];(4)針對宣紙?jiān)系难芯?劉慧君等人研究了不同種群青檀皮與環(huán)境因子的關(guān)系[13],高慧等人探討了青檀皮的化學(xué)組成及其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)[14]。

圖1 宣紙、手工紙高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖

綜上可見,目前針對宣紙的研究數(shù)量多、內(nèi)容廣泛,然而這些研究中大多默認(rèn)宣紙樣品本身質(zhì)量為穩(wěn)定的,通過隨機(jī)選取樣品進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn),對宣紙本身的質(zhì)量穩(wěn)定性不夠重視。 目前已有研究開始指出手工紙本身是不均勻的[15-17],但針對宣紙質(zhì)量穩(wěn)定性的研究仍然較少。 雖然宣紙標(biāo)準(zhǔn)中對不同種類的宣紙質(zhì)量進(jìn)行了一定程度的規(guī)定,但宣紙制作依賴手工,能否達(dá)到出品要求很大程度上依賴造紙師傅的經(jīng)驗(yàn),缺乏規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量穩(wěn)定性體系,這也導(dǎo)致有研究出現(xiàn)選用同樣的宣紙樣品與方法,最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻不一致的情況。 因此評價宣紙質(zhì)量穩(wěn)定性對于宣紙的進(jìn)一步研究是有必要的。 本文以市售完整一刀紅星四尺凈皮單宣為樣品,測定分析其單張樣品及樣品內(nèi)部的定量、厚度及緊度,初探宣紙生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性,為進(jìn)一步研究宣紙生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

1 宣紙性能分析

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)樣品為市場購買的一刀凈皮四尺單宣(定量32.98g/m2,白度72.5%),共一百張,產(chǎn)自紅星宣紙有限公司,產(chǎn)于2020 年,將單張宣紙依次進(jìn)行編號,編號為S1-S100。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)測試條件以GB/T10739—2002《紙、紙板和紙漿試樣處理和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件》中測試條件為參照條件。 根據(jù)GB/T451.2—2002《紙和紙板定量的測定》采用電子天平測定樣品定量;根據(jù)GB/T451.3—2002《紙和紙板厚度的測定》采用YQ-Z-11型高精度電動厚度測定儀測定樣品厚度并根據(jù)其中相應(yīng)公式計(jì)算得到樣品緊度。 全部樣品的定量與厚度測試結(jié)束后,對二者變化幅度最大的5 個樣品及隨機(jī)取樣的10 個樣品進(jìn)行二次取樣。 取樣區(qū)域如圖2 所示,樣品一次取樣區(qū)域?yàn)闃悠酚覀?cè),二次取樣區(qū)域?yàn)闃悠返闹胁亢妥髠?cè)。 采用GraphPadPrism9 軟件對樣品定量、厚度及緊度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析(P＜0.05 為差異顯著,P＞0.05 為差異不顯著)。

圖2 樣品取樣分布圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 宣紙定量

定量表示單位面積紙的質(zhì)量,定量差代表定量波動,能夠反映紙張勻度[11]。

圖3(a)為全部樣品定量值及變化幅度,其中S80 的定量均值最大,為38.62g/m2,S4 的定量均值最小,為28.24g/m2。 全部定量均值為32.41g/m2,與宣紙產(chǎn)品卡提供的定量為32.98g/m2有所出入但差距較小。 將全部樣品定量進(jìn)行顯著性差異分析結(jié)果表明有顯著性差異(P＜0.05)。

圖3 樣品定量值

從定量變化幅度來看,變化幅度最大的5 個樣品由大到小排列依次為 S80、S78、S82、S81 與 S79。為進(jìn)一步觀察比較樣品間定量變化幅度,除將定量變化幅度最大的5 個樣品進(jìn)行二次取樣并進(jìn)行定量測定外,在全部樣品中另隨機(jī)選取S8、S12、S13、S36、S40、S42、S45、S63、S66、S96(以下簡稱為隨機(jī)取樣的10 個樣品)進(jìn)行二次取樣并進(jìn)行定量測定。 兩次取樣所得綜合結(jié)果如圖3(b)所示,在15個樣品中,S79 的定量最大,為36.43g/m2,S45 定量最小,為30.62g/m2。 將 15 個樣品定量值進(jìn)行顯著性差異分析,結(jié)果表明有顯著性差異(P ＜0.05)。 圖3(c)為定量變化幅度最大的5 個樣品與隨機(jī)取樣的10 個樣品的內(nèi)部定量值,將各樣品內(nèi)部不同取樣區(qū)域進(jìn)行顯著性差異分析,結(jié)果表明除S40 內(nèi)部有顯著性差異(P＜0.05)外,其余樣品內(nèi)部各取樣區(qū)域無顯著性差異。

綜上可得,從定量角度看,樣品間與樣品內(nèi)部的定量值均存在顯著性差異,這可能有兩個原因。一是宣紙?jiān)诔垥r對工人的 “拍浪” 力度及工人間的默契程度要求高。 宣紙抄紙的關(guān)鍵技術(shù)手法主要有兩點(diǎn),一是 “拍浪” ,二是 “蕩簾” 。 “拍浪” 即抄紙時在紙漿中上下震蕩紙簾,紙漿上下翻動時迅速迎浪頭下簾的,其目的是消除紙漿內(nèi)濃度差異,抄出高均勻度的紙張[12]。 宣紙抄紙時,采用二人共同操作的模式,解決了紙幅過大,一人無法完成的問題,但同時也提高了宣紙質(zhì)量穩(wěn)定的難度。 抄紙工人每次 “拍浪” 的力度,工人間的默契程度等都會影響紙漿勻度。 二是抄紙時中途加入紙料影響了紙漿濃度。 抄紙工人大概每抄120 張便向紙槽內(nèi)剩余紙漿中加紙料,紙料及紙藥的濃度一般由造紙工人根據(jù)當(dāng)時氣候溫度決定,主觀性較強(qiáng),加料前后紙漿均勻程度相似性難以保證。

2.2 宣紙厚度

圖4(a)為全部樣品厚度值及變化幅度,其中S79 的厚度均值最大,為 85.01μm,S58 的厚度均值最 小, 為 103.07μm。 全 部 的 厚 度 均 值 為92.67μm。 將全部樣品厚度值進(jìn)行顯著性分析結(jié)果表明有顯著性差異(P＜0.05)。

從厚度變化幅度,厚度變化幅度最大的5 個樣品由高到低排列依次為樣品 S47、S58、S1、S98 與S5。 值得一提的是定量變化幅度最大的五個樣品并不同于厚度變化幅度最大的五個樣品。 為進(jìn)一步觀察比較樣品間厚度變化幅度,將厚度變化幅度最大的5 個樣品與隨機(jī)取樣的10 個樣品進(jìn)行二次取樣并進(jìn)行厚度測定。 兩次取樣所得綜合結(jié)果如圖4(b)所示,在15 個樣品中,S88 的厚度最大,均值為 96.69μm,S5 的厚度最小,均值為 86.59μm。將15 個樣品厚度值進(jìn)行顯著性差異分析,結(jié)果表明有顯著性差異(P＜0.05)。

圖4(c)為厚度變化幅度最大的5 個樣品與隨機(jī)取樣的10 個樣品內(nèi)部厚度值,將樣品內(nèi)部各取樣區(qū)域進(jìn)行顯著性分析,結(jié)果表明S88、S1、S5、S40內(nèi)部有顯著性差異(P＜0.05),其余樣品內(nèi)部各取樣區(qū)域無顯著性差異。

圖4 樣品厚度值

綜上可得,從厚度角度看,樣品間與樣品內(nèi)部的厚度值存在顯著性差異。 這可能是與抄紙時工人 “蕩簾” 手法及工人間的默契程度有關(guān)。 “蕩簾” 是抄紙工序的關(guān)鍵步驟之一,是用來控制紙張厚薄的手法,工人間不同熟練程度及契合度均會影響 “蕩簾” 的輕重進(jìn)而影響紙張厚薄。 另外,全部樣品中定量變化幅度最大的五個樣品不同于厚度變化幅度最大的五個樣品可能是由于二者測試方式不同。 本文中定量檢測是將裁剪成10cm×10cm 的樣品進(jìn)行稱重,僅進(jìn)行一次取樣的樣品重復(fù)檢測5次,進(jìn)行二次取樣的樣品共重復(fù)檢測15 次;而厚度檢測則是用厚度儀以點(diǎn)壓的方式進(jìn)行測量,僅進(jìn)行一次取樣的樣品重復(fù)測量20 次,進(jìn)行二次取樣的樣品共重復(fù)檢測60 次。 前者從面的角度出發(fā),面內(nèi)紙漿均勻程度的影響被縮小,后者則以紙內(nèi)單點(diǎn)的角度出發(fā),紙漿均勻程度的影響被放大。

2.3 緊度

緊度為定量與厚度的比值,指單位體積內(nèi)紙的質(zhì)量,相當(dāng)于 “密度” 的概念,可以預(yù)測紙張機(jī)械強(qiáng)度的變化[19]。 全部樣品緊度結(jié)果如圖5(a)所示,相較于機(jī)制紙緊度標(biāo)準(zhǔn),全部樣品緊度整體偏低,這是定量小厚度大所致。 這表明宣紙纖維間孔隙較多,這些孔隙可以看作是一個個微毛細(xì)血管,毛細(xì)管具有強(qiáng)烈的吸液性,使得宣紙潤墨性好[14]。另外,孔隙較多有利于宣紙的形穩(wěn)定性。 如果紙張纖維間存在較大孔隙度,單根纖維變化可以被空隙吸收,則紙張變形就比較小[4]。 各樣品間緊度均值差異不大,其中S80 的緊度均值最大,為0.42g/m3,S30、S4 的緊度均值最小,為 0.32g/m3。 全部緊度均值為0.35g/m3,將其進(jìn)行顯著性差異分析得到各樣品間緊度無顯著性差異(P＞0.05)。

從緊度變化幅度來看,變化幅度最大的5 個樣品由高到低依次排列為樣品 S81、S78、S47、S73、S82。 其中 S78、S81、S82 也屬定量變化幅度最大的5 個樣品之列,S47 則在厚度變化幅度最大的5 個樣品之列。 圖5(b)為隨機(jī)取樣的10 個樣品一次取樣與二次取樣的緊度綜合結(jié)果,其中S36、S40 的均值為0.36g/m3,其余緊度均值為0.35g/m3。 將其進(jìn)行顯著性分析結(jié)果表明無顯著性差異(P ＞0.05)。 圖5(c)為隨機(jī)取樣的10 個樣品內(nèi)部緊度值,將樣品內(nèi)部各取樣區(qū)域間及不同樣品間取樣區(qū)域進(jìn)行顯著性分析,結(jié)果表明無顯著性差異(P ＞0.05)。

圖5 樣品緊度值

綜上可得,樣品緊度雖偏低,但全部樣品間、隨機(jī)取樣樣品間、樣品內(nèi)部與各樣品內(nèi)部間無顯著性差異,這表明樣品纖維交織均勻。 值得一提的是緊度雖為定量與厚度的比值,且樣品定量與厚度存在顯著性差異,但緊度并未因此存在顯著性差異。 這可能是因?yàn)槎繂挝粸間/m2,厚度單位為μm,而緊度作為定量與厚度的比值,單位為g/m3,計(jì)算緊度過程中定量與厚度的影響被縮小。

3 結(jié)論與展望

本文分別從定量、厚度及緊度三個方面對市售一刀凈皮四尺單宣宣紙樣品進(jìn)行了質(zhì)量穩(wěn)定性分析,分析結(jié)果表明:(1)全部樣品及樣品間定量變化幅度均超過國家標(biāo)準(zhǔn)變化幅度,且樣品間與樣品內(nèi)部不同取樣區(qū)域的定量與厚度值存在均顯著性差異,這表明樣品間與樣品內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定;(2)全部樣品及樣品間緊度變化幅度均超過國家標(biāo)準(zhǔn)變化幅度,但樣品間與樣品內(nèi)部不同取樣區(qū)域的緊度值間并未存在顯著性差異,緊度穩(wěn)定性強(qiáng)于宣紙樣品的定量與厚度穩(wěn)定性。 (3)宣紙樣品定量與厚度不穩(wěn)定,這可能是抄紙時工人間熟練程度及默契程度不一致及抄紙中途加入紙料導(dǎo)致紙漿濃度或均勻度前后不一致所造成的。 值得一提的是定量變化幅度最大的5 個樣品并不同于厚度變化幅度最大的5 個樣品,這可能是因?yàn)槎邷y試方式不同。 緊度雖為定量與厚度的比值且二者均存在顯著性差異,但樣品緊度數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)顯著性差異,這可能是因?yàn)橛?jì)算緊度時定量與厚度的差異影響被縮小。 另外樣品緊度偏低,表明樣品潤墨性及形穩(wěn)性好。

綜上可得,市售宣紙成品指標(biāo)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有所出入,這可能是由于制作工藝限制等原因,樣品個體間、同一樣品內(nèi)部的質(zhì)量品質(zhì)均存在差異。 在應(yīng)用宣紙進(jìn)行文物修復(fù)或相關(guān)研究時,應(yīng)將宣紙本身質(zhì)量的不均勻性納入考慮范圍。 另外,本文的不足之處在于僅對樣品進(jìn)行了一般性能的測試并對其數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析,未深入探討樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組分對宣紙質(zhì)量的影響,后續(xù)應(yīng)跟進(jìn)樣品其他指標(biāo)的研究并探索樣品微觀結(jié)構(gòu)與基本性能間的關(guān)系,以更全面的指標(biāo)判斷宣紙質(zhì)量穩(wěn)定性。