摘要:清代宫廷善本专藏“天禄琳琅”盛名已久,其使用到一种粉笺纸作为部分书之书衣。本研究通过多种检测方 法对一件“天禄琳琅”粉笺纸书衣的制作材料进行了科学分析:通过视觉观察认识该粉笺纸的表面特征;利用光学 显微镜对该纸进行涂层观察并分析底纸纤维成分,结论判断为纯青檀皮纸;使用傅里叶变换红外光谱仪对纸张进 行扫描,推测正、反面粉质物主体成分为高岭土;使用 X射线荧光成像光谱仪扫描纸张表面后结果显示其主要含有 硅、铝等元素,与高岭土主要成分接近;使用热裂解气相色谱 -质谱技术分析涂层中的胶黏剂与颜料成分,得出其 中含有骨胶或动物皮胶以及靛蓝颜料的推论;使用差示扫描量热法分析正面涂层表面或有微量蜡质物存在的可 能。基于以上检测结果,尝试寻找近似材料以复原该粉笺纸。
图1 《事文类聚翰墨全书》前书衣
该研究即以馆藏清宫“天禄琳琅”之《事文类聚翰墨全书》书衣所用的粉笺纸为主要对象,通过无损和微损的检测方法对其进行科学分析,探究该纸张所用材料并尝试模仿其制作工艺。
视觉特征
图2 (A) 粉笺纸正面磨损处露出白色粉质层
(B)粉笺纸背面涂层
(C)粉笺纸透光图影(观察到纵向、斜向刷痕)
(D)粉笺纸正面光泽
该纸作为书衣经竹纸托裱,揭下托纸后原纸平均厚度约88μm。
直观观察发现,该纸为双面涂布纸,正面呈粉绿色且带微弱光泽,背面为白色,致密涂层完全覆盖了纸张帘纹。该粉笺纸喷水不透抗水性极强,且在修复中多次喷水,光泽却未受明显影响,区别于仅靠砑磨起光的纸面遇水失光的特性。纸张残破处可见磨损后色层脱落露出的灰白色粉层,证明该涂层至少含粉层与颜色层两层,背面则是偏黄灰色的白色粉质涂层,无光泽与滑腻感。
图3 (A) 粉笺纸正面涂层显微成像
(B)粉笺纸背面涂层显微成像
在光学显微镜下观察,正面纸张纤维被粉质物完全覆盖。粉质颗粒相互交织,间有孔隙。放大条件下可观察到粉层表面颜色深浅变化,粉质物呈现倒伏现象,推测纸张经过砑、擦或在作为书衣使用、流传过程中产生擦磨痕迹。
背面纸张纤维同样被粉质物覆盖,特征与正面相似。但在放大观察下,背面粉质颗粒未见倒伏现象。
图4 粉笺纸纤维形态显微成像
该纤维经Herzberg染色剂染色后呈酒红色至蓝紫色;形态纤细柔软,多数宽度为10~12 μm,少量粗纤维宽度超20 μm;表面较平滑,具浅疏横节纹,部分横节纹呈斜向,个别纤维表面有不连续胶质膜。纤维间可见碎片状或团状薄壁组织、少量完整方形薄壁细胞及碎花状草酸钙晶体。其形态、尺寸及杂细胞特征均与青檀皮微观特征相符,推测为纯青檀皮纸。
图5 粉笺纸正、反表面涂层红外光谱
该研究采用 红 外 光 谱 仪 全 反 射 模 式 对 纸 张 进 行 扫描,得到正、反面红外图谱 。 双面波谱特征接近,以反面为例:3408cm-1 处为 O-H 伸缩振动;1638cm-1 处 为 H2O 变 角 振 动;1415cm-1 处 可能为COH 面内 弯 曲 振 动;1001cm-1 和 946cm-1 处可能为Si-O-Si 反对称伸缩振动;836cm-1 和790cm-1 处可能为 Si-O-Si 对称伸缩振动;748cm-1 处可能为 Si-O-Si 对称伸缩振动或 Si-C 伸缩振动。 通过光谱图的主要特征峰,可判断有水和硅化合物,比较符合高岭土的成分。
图6 (A) 粉笺纸( 反面) 涂层表面元素及其质量分数
(B)粉笺纸( 反面) 涂层表面 X 射线荧光光谱
对采用X为验证红外光谱检测结果,采用X射线荧光光谱仪对纸面(反面)进行扫描。检测结果显示,纸面硅、铝含量较高,含少量钙、钾、硫及极微量钛、氯,推测主要成分来自高岭土。高岭土化学成分与产地关联紧密,主要由SiO2、Al2O3、H2O组成,受杂质影响,常含Fe2O3、TiO2、CaO2、MgO、K2O、Na2O和SO3等组分。
图7(A) 粉笺纸的 THM-Py -GC/MS 总离子色谱图
(B)粉笺纸的 THM-Py -GC/MS 主要裂解产物
为进一步分析涂层中使用的胶黏剂、颜料等,采用THM-Py-GC/MS技术对样品进行热裂解分析。在600℃裂解条件下,共检出数十种裂解产物,发现其裂解产物主要包括以下几类物质:
(1)蛋白质类化合物,如吡咯衍生物、甲苯、各种蛋白质标记物及哌嗪二酮,表明涂层以动物胶为胶结材料。结合裂解产物特征,说明较大可能性使用动物胶或皮胶,鱼鳔胶可能性小。
(2)邻氨基苯甲酸甲酯,证明涂层中含有靛蓝颜料。
(3)淀粉特征物,如2,3,4-三甲基葡萄糖及淀粉标记物Schellmannose,说明胶结材料中还含有淀粉。
(4)少量脂肪酸,如棕榈酸和硬脂酸,但并未发现庚酸、辛酸和壬二酸等其他脂肪酸,所以无法判断胶结物中是否存在油料。
图8 粉笺纸样品 DSC 曲线
对样品进行差示扫描量热分析(DSC)。结果显示样品 DSD 曲 线 上 有 三 个 明 显 的 吸 热 峰, 其 中 30 ~110℃ 为最大吸热峰 。 结合热裂解信息中存在 着 棕 榈 酸、 硬 脂 酸 等 裂 解 碎 片, 根 据 30~110℃ 的吸热 峰 则 可 推 测 纸 张 中 蜡 质 结 构 存 在 的可能。 此结果未在其他检测手段中显现,说明蜡量微少。
《事文类聚翰墨全书》粉笺纸仿制研究
图9 (A) 填粉。(B)上色。(C)上蜡后砑光
(D)《事文类聚翰墨全书》书衣(左) 与仿制笺纸(右)
底纸:原样为纯青檀皮纸,整体较薄。综合考虑厚度与强度要求,经多种宣纸试验比对,最终选用"红星"特净皮扎花作为底纸。
粉质物:检测确认主要成分为高岭土。选用粒径约3.25μm的水洗高岭土与煅烧高岭土调和使用,两者结合后颜色与原样视觉色度相近。
色料:THM-Py-GC/MS分析显示涂层含靛蓝成分。选用"姜思序堂"块状花青,其主要成分已被证实为靛蓝。
胶黏剂:检测表明含动物蛋白胶和淀粉成分。选用明胶(凤凰播州粒胶)和小麦淀粉(富强粉自制)作为胶黏剂。明胶黏结力强,淀粉糊化后可调节浆料性能。
蜡:根据表面特征观察和DSC分析,涂层表面含微量蜡质。参考宫廷粉蜡笺研究成果,选用川蜡(虫蜡),融化后制成蜡块备用。
填粉:底纸尺寸35cm×35cm。配方:10g水洗高岭土、25g煅烧高岭土、明胶液(6g粒胶+110mL水)、少量小麦淀粉糊。均匀涂刷于扎花纸正反面,各涂2次。
调色:原纸呈低饱和度粉绿色。以花青(靛蓝)为主色,配合藤黄、赭石,加少量明胶液调配至目标色相。
上色:在填粉纸面涂布调配好的色浆,涂刷均匀后悬挂晾干。
挣平:涂布干燥后,四周搭"浆口",上板壁挣平干燥。
砑光:用虫蜡块在纸面轻擦(用蜡量少),再用玛瑙石轻力均匀砑磨,轨迹无缝隙,直至纸面出现均匀光泽。
仿制效果
成品纸厚度约92μm,与原件88μm接近,手触厚度差不明显,整体视觉效果相近,适用于修复《事文类聚翰墨全书》破损书衣。
结论
该研究研究综合运用光学显微镜、红外光谱、X射线荧光光谱、热裂解气相色谱-质谱联用及差示扫描量热法,对清宫"天禄琳琅"藏书《事文类聚翰墨全书》书衣用粉笺纸进行了科学检测分析。得出主要结论为:底纸为纯青檀皮宣纸;双面涂布,填料为高岭土;正面粉绿色涂层含动物胶、淀粉及靛蓝色料;正面使用微量蜡质物处理。根据检测结果,使用近似材料成功复原该粉笺纸工艺。仿制品与原件在外观、触感方面高度相似,经古籍修复专家评定为优良,可作为修补材料应用于古籍修复工作。