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荆州博物馆馆藏明清刻本纸张原料及制作工艺分析

  • 方媛1

    机 构：

    1. 中国科学技术大学科技史与科技考古系,安徽合肥 230026

    ×
  • ， 陈亦奇2

    机 构：

    2. 湖北省博物馆,湖北武汉 430077

    ×
  • ， 毛芳3

    机 构：

    3. 荆州博物馆,湖北荆州 434020

    ×
  • ， 龚德才1

    机 构：

    1. 中国科学技术大学科技史与科技考古系,安徽合肥 230026

    ×

1. 中国科学技术大学科技史与科技考古系,安徽合肥 230026；
2. 湖北省博物馆,湖北武汉 430077；
3. 荆州博物馆,湖北荆州 434020；

Research on the raw materials and manufacture process of Ming and Qing ancient

  • FANG Yuan1

    Affiliation：

    1. Department of Science and Technology History and Archaeology, University of Science and Technology of China, Hefei 230026 , China

    ×
  • ， CHEN Yiqi2

    Affiliation：

    2. Hubei Provincial Museum, Wuhan 430077 , China

    ×
  • ， MAO Fang3

    Affiliation：

    3. Jingzhou Museum, Jingzhou 434020 , China

    ×
  • ， GONG Decai1

    Affiliation：

    1. Department of Science and Technology History and Archaeology, University of Science and Technology of China, Hefei 230026 , China

    ×

1. Department of Science and Technology History and Archaeology, University of Science and Technology of China, Hefei 230026 , China；
2. Hubei Provincial Museum, Wuhan 430077 , China；
3. Jingzhou Museum, Jingzhou 434020 , China；

作者简介:

方媛(1994—),女,中国科学技术大学在读硕士研究生,研究方向为文物保护,E-mail:fangyuan1994412@163.com

通讯作者:

龚德才,教授,博士生导师;主要从事纸质和纺织品文物保护、有机质文物虫霉防治、古建筑彩绘保护及白蚁防治、文物保护理论研究,E-mail:gdclucky@ustc.edu.cn

中图分类号:K876.9;TS71

文献标识码:A

文章编号:1005-1538(2021)04-0080-09

DOI:10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20190801551

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关传友.中国竹纸史考探[J].竹子学报,2002,21(2):71-78.GUAN Chuanyou.On examining and probing the history of the Chinese bamboo paper[J].Journal of Bamboo Research,2002,21(2):71-78.
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参考文献 2
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参考文献 3
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参考文献 4
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参考文献 6
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陈刚.档案与古籍修复用竹纸的现状与问题[J].档案学研究,2012(1):80-84.CHEN Gang.Current situation and questions of archives and ancient books restoration in bamboo paper[J].Archives Science Study,2012(1):80-84.
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目录contents

    摘要

    明清刻本纸张是承载古代文化信息的重要载体,本实验使用了纤维测量仪、扫描电子显微镜、能谱仪等对荆州博物馆馆藏明清刻本进行了造纸原料及纸张制作工艺分析。分析结果表明,这批刻本纸张原料均为竹浆,在制作工艺上四套刻本均经过加填处理,填料主要成分为白垩或滑石粉,这四套刻本纸张均经过涂布处理,涂布矿物含高岭土。自古以来,荆州的造纸印刷业就较为发达,五代十国时期已有繁荣的印刷业,明清时期成为全国的主要造纸槽坊之一,产有荆川纸。结合这批刻本在原料和工艺上存在的一致性,推测这四套刻本有可能产自荆州。本研究为荆州地区明清造纸情况、刻本纸张研究提供了参考,同时可为当地古籍文物的修复用纸选择提供科学支撑。

    Abstract

    Ancient books are an important carrier of ancient Chinese cultural information. Benefiting from the prosperity of engraving and the printing industry in the Ming and Qing Dynasties, a large number of Ming and Qing books have been preserved; these are of great value to the study of ancient social systems and the degree of development of civilization. Handmade paper, as an important material for making ancient books, is of great significance for the conservation and restoration of ancient books. At present, research on Ming and Qing editions mainly focuses on textual research, while the paper of ancient books draws little attention and lacks relevant research on its production and development.In order to study the raw materials and the process of production of paper of ancient Ming and Qing books in Jingzhou, we selected seriously damaged books in Jingzhou Museum for analysis and made comparison with modern handmade paper. The analyses include fiber identification, filler and coating analysis and basis weight and thickness analysis of these samples. The results show that the raw materials of the paper in these books are all bamboo pulp, that its fillers are mainly composed of chalk or talcum powder, and that its coating minerals contain kaolin. According to a literature , the paper industry in Jingzhou has been relatively little changed since ancient times. The printing industry was established in the Five Dynasties and Ten Kingdoms Period. In the Ming and Qing Dynasties, Jingzhou became one of the main sites of paper mills in the country. Therefore, given the consistency of raw materials and processes in these sets of ancient book samples, as well as the local capacity to produce printed paper, it is speculated that the books were most likely produced locally. In the selection of paper for restoration, following the principle of “repairing the old as the old”, the first choice is bamboo paper. Because of the physicochemical properties and production status of handmade bamboo paper in China, it was decided to use Jiajiang paper from Sichuan.This paper expands previous studies in two aspects: 1) it provides a reference for the study of the paper used in ancient books and the papermaking situation during the Ming and Qing Dynasties in Jingzhou, filling a research gap in this field in this region; 2) combined with the related literature of ancient papermaking technology, it compares the raw materials and techniques used for the paper of ancient books in the Ming and Qing Dynasties with modern handmade bamboo paper, which has certain reference value for the study of the maturity of ancient papermaking techniques.This article represents a beneficial exploration of papermaking in three different times—the Ming Dynasty, the Qing Dynasty and modern times—and provides a strong scientific support for the conservation and restoration of the ancient books in Jingzhou Museum. It provides advice for local agencies involved in buying or making repair paper for ancient books, and also provides reliable basis for the supplementation of cultural relic documents.

  • 0 引言

  • 刻本作为我国古代文化信息的载体材料,对研究古代社会制度和文明发展程度而言极具价值,而明清刻本的手工纸张则是这些历史信息与文化内涵得以传承的重要物质基础[1]。据文献记载,在手工纸张制作过程中,涂布、加填等工艺处理可以填充纤维间的缝隙,改善纸的平滑度、白度、透光等,是造纸过程中非常重要的技术手段[2]。荆州博物馆馆藏的这四套明清刻本制作工艺精湛,纸张整体泛黄,部分刻本破损严重,亟待修复,本研究对四套刻本纸张进行了造纸原料及纸张制作工艺分析,并取现代纸张样品进行对比研究,经过本次研究发现四套刻本纸张都经过了加填及涂布处理。

  • 目前对明清刻本的研究主要集中在对版本、作者考辨等文化内涵层面上的研究,对其纸张工艺发展变化的研究较少,如李圣华对明初诗文大家张羽诗文集的版本考略[3]。本研究使用纤维测量仪、扫描电子显微镜能谱仪等对纸张原料及制作工艺进行分析,并与现代手工竹纸进行工艺上的对比分析,结合文献对当地古代造纸工艺的研究提供了参考资料,也为博物馆修复文物用纸选择及文物资料的补充提供可靠依据。

  • 1 实验样品及分析方法

  • 1.1 实验样品

  • 选取荆州博物馆馆藏四套明清刻本,其中明代刻本两套,清代刻本两套,选取文物自然脱落的约为0.5cm2的残片为实验样品。刻本纸张均表面泛黄,其上字迹清晰,存在折痕、破损及污渍,部分破损严重,亟待保护修复。文物馆藏总登记号、刻本全称及文物长、宽度如表1所示,文物对应样品编号依序为1、2、3、4。文物实物图如图1所示,从左到右、从上至下依次对应表格中四套刻本。

  • 表1 文物基本情况

  • Table1 Basic information of cultural relics

  • 图1 刻本实物图

  • Fig.1 Pictures of ancient books

  • 选取现代手工竹纸三种,产地为浙江省富阳市,对应编号依序为5、6、7号。

  • 1.2 实验分析方法

  • 1.2.1 纤维形态分析

  • 选取表1中样品编号为1到4的四件样品,进行纤维分析,取少量样品放入4mL离心管中加蒸馏水浸泡,并置于ZHP-100智能恒温震荡培养箱(上海三发科学仪器有限公司)中,震荡使纤维分散(震荡频率120r/min,温度20℃,时间24h)。将震荡好的分散态纤维用镊子夹取到载玻片中心处,滴加1到2滴由氯化锌溶液和碘溶液配制而成的Herzberg染色剂进行染色,并使纤维在染色剂中均匀分散,盖上盖玻片,置于纤维测量仪下观察纤维形态及染色情况。

  • 1.2.2 扫描电子显微镜能谱(SEM-EDS)分析

  • 选取与表1中样品编号为1到4的四件样品(单件约0.1cm2)及三件现代手工纸样品(单件约0.25cm2)进行喷铂处理(喷铂时间为120s,电流38mA),使其导电后,使用肖特基场发射扫描电子显微镜能谱仪(SU8220型,日本电子公司JEOL)观察样品纤维间填充物情况,并对填充物成分进行定点分析(取点数=3)。受样品数量限制,为得到更准确的古代样品填料及涂层成分,进行第二次能谱检测,选取表1中样品编号为1到4的四件样品(单件约0.4cm2)于高温炉中550℃灼烧4h,所得灰分采用扫描电镜+能谱(蔡司EVO10,布鲁克XLASH)进行面分布分析。

  • 1.2.3 纸张厚度、定量检测

  • 为修复推荐用纸提供参考,选取文物编号为2:2833、2:2842、2:2861、2:2874的四套文物开展无损检测,进行纸张厚度、定量的检测。取样品使用达莫CHY-C2A型纸张厚度仪、分析天平(精确到0.01g)、标准尺(精确到0.01cm)进行检测及计算,实验参考国标GB/T451.2—2005《纸和纸板定量的测定》和GB/T451.3—2002《纸和纸板厚度的测定法》。

  • 2 结果与讨论

  • 2.1 纤维形态观察结果讨论

  • 图2样品1到4的纤维形态图。4个样品经Herzberg染色剂染色后呈色较淡,均呈黄色,图中可观察到4个样品的纤维僵直,且末端尖削,纤维壁光滑,周围有大导管分子,杂细胞较少。其中,样品1经测量纤维平均宽度在10.00 μm左右,平均长度在1.56mm左右。样品2的纤维平均宽度在10.00 μm左右,平均长度在1.34mm左右。样品3纤维平均宽度在100.0 μm左右,平均长度在1.62mm左右。样品4纤维平均宽度在18.00 μm左右,平均长度在1.98mm左右。样品1至4均符合竹纤维特征,结合相关文献,推测这四套古籍纸张原料均为竹纤维[4-7]。由此可知,该批文物样品纸张原料为竹浆。

  • 图2 样品1~4的纤维形态图

  • Fig.2 Fiber morphology of Sample1to 4

  • 明清时期,竹浆成为造纸的主要原材料之一,竹纸在文化用纸方面亦是主流[8-9]。湖北属长江中下游平原地区,乃自古以来有名的鱼米之乡,土地丰饶、物种繁多,荆州古时称作江陵,据《江陵县志》记载,地方品种和引进品种有慈竹、淡竹、水竹等13种竹类,竹浆造纸原料丰富[10],从地理条件上看,推断纸张造纸原料有可能来自当地。

  • 据文献记载,“隋唐时期的主要造纸生产集中地有长安……荆州(湖北江陵)……等36处。”“明清时的造纸槽坊大多集中于南方的江西、福建、浙江、安徽、广东、四川等省……湖南、湖北、云南以及山东、河南、甘肃等省亦产纸,产量较小。”[6]因此,湖北荆州至迟自隋唐以来,一直作为全国产纸地之一。不仅如此,在明代时荆州有一种荆川纸,亦是竹纸,载于明代科学家方以智的《物理小识》卷八,谈到“后唐澄心堂纸绝少,松江谭笺或仿宋藏经笺,渍荆川连[纸],芨禙蜡砑者也[11]。”是说湖北荆州产的荆川连纸借白芨糊裱背,使之厚重,再加蜡质并砑光,可以制成松江谭笺或仿宋藏经笺。书中载,“松江潭笺别本作谭笺,荆川纸别本作荆州(今湖北)纸。从明代起湖南、湖北二省产纸量突然大增,至清代仍然保持这个势头。”[6]由此可见,湖北荆州在明清时期的造纸业是较为繁荣的。

  • 造纸地区与印刷业集中地往往是相互紧邻的,宋元时期,荆州临近的襄阳就作为雕版印刷的全国刻书地点之一[6]。荆州的印刷业可追溯至五代时期,据《江陵县志》载,荆州是当时的荆南国都,“荆南国历经四世五主,建都江陵县。”[10]因此,在五代十国时期的荆州本身也存在较为繁荣的印刷业。据文献记载,明清时期,湖北设立了官书局,翻刻殿版书并出版其他书,总共有一千多种,包括经史子集各方面的书[6]。

  • 2.2 SEM观察结果讨论

  • 图3是文物样品1到4的SEM图,图4是现代手工纸张样品5到7的SEM图。

  • 由图3和图4可以观察到,现代样品纤维平整无断裂,形态良好,而古代文物样品纤维自然老化迹象明显,裂纹、裂痕较多。所有样品纸张正反面纤维表面及间隙均附着少量颗粒物,结合相关文献推断以上样品的纸张均经过加填处理[5-7]。所有样品正反面均存在纤维覆盖的情况,在放大倍数为400倍、标尺为100 μm的扫描电镜下,观察到其覆盖程度不一,结合相关文献对古代纸张涂布显微形态的研究,推断以上样品均经过涂布处理[5-7]。

  • 在造纸工艺上,表面涂布技术最早出现在魏晋南北朝时期,其方法是将白色矿物质细粉用胶粘剂或淀粉糊涂刷于纸的表面,使得纸张的白度、平滑度、吸墨性、紧密度得到显著提高,又可减少其透光度,因此可增加手工纸的印刷适性。涂布在显微镜下的形态为纤维被整体覆盖,表面涂布所使用的白色矿物粉原料通常为白垩、滑石粉和高岭土等[5-6]。据文献记载,加入填料的目的是填充纤维间的缝隙,改善纸的平滑度、白度、不透明度及透气性,并兼有节约纤维原料的作用[6]。经过加填的纸张在显微镜下的形态为纤维表面及间隙存在颗粒物。

  • 图3 样品1~4的SEM图

  • Fig.3 SEM images of Sample1to 4

  • 图4 样品5~7的SEM图

  • Fig.4 SEM images of Sample5to 7

  • 2.3 能谱检测结果讨论

  • 据文献记载[2,5],沤煮材料所使用的原料主要为石灰、草木灰,古代造纸时通常会并用;填料所使用的原料主要为白垩,滑石粉也较多作为填料;表面涂布时使用的白色矿物粉原料主要为白垩,其次为石膏,除此之外,石灰、高岭土以及滑石粉也有应用。

  • 图5、图6分别为文物样品1至4的第一次能谱检测结果图。

  • 图5 样品1~2的SEM-EDS能谱图

  • Fig.5 SEM-EDS spectra of Sample1and 2

  • 图6 样品3~4的SEM-EDS能谱图

  • Fig.6 SEM-EDS spectra of Sample3and 4

  • 表2为文物样品1到4的第二次能谱检测结果汇总表,其中质量百分数与原子百分数均为归一化分析后的结果。由于样品量少且取样困难,在进行一次扫描电镜显微镜能谱分析后,余量无法满足其他测试所需样品量,因此对样品进行第二次电镜能谱分析,使实验数据更加准确。

  • 表2 样品1~4的第二次SEM-EDS能谱表

  • Table2 The second SEM-EDS results of Sample1to 4(%)

  • 结合样品1到4的两次能谱检测图表可知,样品1到4纸张所含元素为C、O、N、Ca、Si、Cl、Al、Mg等,推断纸张在原料沤煮时使用石灰(主要成分为CaO)和草木灰(主要成分为K2CO3),在制作过程中加填白垩(主要成分为CaCO3)或滑石粉[H2Mg3(SiO3)4],涂布原料为高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)研磨而成的矿物粉,也可能添加滑石粉[H2Mg3(SiO3)4]或白垩(主要成分为CaCO3)[5-6]。

  • 样品1、2、3、4均含有石灰和草木灰,据《天工开物》记载明代福建竹纸技术中沤竹时以石灰浆浸十日沃之,再以石灰和草木灰分别进行二次蒸煮[13],可使纸浆纤维更加洁白柔软[2,6]。这是因为所用的蒸煮液是草木灰或石灰等弱碱溶液,其作用为脱去竹料中含有的相当可观的木素及其他非纤维素成分如果胶、灰分等,木素会使纸张老化、变色并发脆,果胶会使纤维粗硬成束[6],而当两者并用可增加总含碱量,更有利于除去木素[2]。

  • 这四件样品的加填材料均为白垩或滑石粉,这两种填料在造纸工艺中是很常见的。滑石粉,即水合硫酸镁,其白度高、密度大、折光指数高,是片状粒子,有利于在纸页中留存和改善纸张不透明度、平滑度和印刷适性[12];白垩的主要成分碳酸钙在造纸中应用甚广,既可以作为填料,亦是主要的涂布材料,作用与滑石粉相似,可改善纸张不透明度及透气度[5]。在涂布材料的选择上,四件样品均含高岭土,高岭土多作涂料用,六角形片状体的高岭土涂布后经砑光处理,可使其平行于纸面,从而产生较好的光泽度及印刷适应性[5]。

  • 这四套刻本的工艺相似,纸张原料均为竹浆,在工艺上与纸张原料选取上存在一致性。荆州的竹浆造纸原料丰富,本身有自五代十国延续至明清时期的印刷业,结合四套刻本的原料与工艺上存在的一致性,推断本研究中的馆藏四套刻本文物很有可能是在当地生产印刷。

  • 表3为现代手工样品5~7的能谱检测结果汇总表,表中质量百分比为归一化分析后的结果。样品所含元素为C、O、N、Ca、Si、Mg等,结合样品5、6、7的各项分析检测,推断纸张在原料沤煮时均使用石灰(主要成分为CaO)和草木灰(主要成分为K2CO3),在制作过程中均加填白垩(主要成分为CaCO3)或滑石粉[H2Mg3(SiO3)4],使用白垩(主要成分为CaCO3)研磨而成的矿物粉进行涂布[5-6]。

  • 在造纸工艺上,明清时期的古籍所使用的手工竹纸与现代手工竹纸较为一致,沤煮材料均为石灰和草木灰,填料含白垩或滑石粉,涂布材料上现代竹纸主要采用白垩,由此推测明清手工竹纸的工艺已经相当成熟。

  • 表3 样品5~7的SEM-EDS能谱表

  • Table3 SEM-EDS results of Sample5to 7(%)

  • 2.4 纸张厚度、定量分析讨论

  • 纸张厚度、定量分析结果如表4所示,根据纸页重量与面积计算出纸张定量。结合所有样品厚度与重量的定量分析结果可知,虽然样品1的纸页面积更大,经涂布处理后的纸张厚度是样品2的两倍,但其纸张定量较样品2更小,因此两者可以保持近似的重量。对成系列的古籍而言,合适的定量可使古籍不过重,利于其移动与保存。同为涂布纸,样品1与样品4的纸张定量接近,而样品4比样品1的纸页厚度更小,说明随着涂布技术的发展,至清代时造纸所运用的涂布技术已经相当成熟,可使纸表涂料均匀分布,涂层不过厚。

  • 表4 纸张厚度、重量检测结果汇总

  • Table4 Summary of test results of paper thickness and weight

  • 2.5 修补推荐用纸讨论

  • 选择修补用纸以薄厚程度均一、色泽近似、帘纹一致、纸张较轻为佳[14]。这四套馆藏刻本文物年代跨越大,保存情况不同,部分残损情况较为严重,可能并存生物污染如霉菌,需要进行清洗,必要时需要对修补用纸进行染色。由于清洗后纸张白度可能会产生变化,因此侧重点在于选取厚度、帘纹一致、定量较小的修补用纸,需要具有一定的抗张强度。结合纤维鉴定结果表明四套刻本纸张原料均为竹浆,因此选择竹纸作为修补用纸。

  • 竹纸的主要原料是嫩竹,主要品种有:毛边纸、连史纸、毛太纸、玉扣纸、元书纸等[15]。根据我国修复用手工纸的生产现状研究显示:福建长汀的玉扣纸近乎停产;江西铅山县鹅湖乡的连史纸在2010年开始为国家图书馆定制生产,福建姑田镇的连史纸供不应求;浙江富阳元书纸质地较粗厚,主要用作习字[16]。因此,选取购买较为容易的四川夹江竹纸和福建长汀毛边纸进行比较,并根据《中国档案修表技术》一书中修裱用纸的四项理化性能参数制得表5[15]。

  • 表5 手工纸理化性能

  • Table5 Physical and chemical properties of handmade paper

  • 此外,考虑到帘纹受不同造纸厂工艺特点影响,同种类型的手工纸的帘纹亦有不同,在选择具体的修补用纸种类后可根据实际需求,对可产出较合适帘纹的造纸厂通过寄送纸样的方式进行选择,故不作为参数。

  • 由表4~5可知,四川夹江对方纸的厚度与这四套刻本最为接近,定量最小,具有一定的抗张强度,因此推荐为修补用纸。

  • 3 结论

  • 1)湖北省荆州博物馆明版《泾臬藏稿》刻本文物与明版《明臣传》刻本文物纸样分析结果表明,纸张原料为竹浆,均经过加填、涂布处理;清版《冯山阁增辑留青新集》刻本文物与清版《天门县志》刻本文物纸样分析结果表明,纸张原料均为竹浆,均经过加填、涂布处理。这四套刻本在纸张原料、沤煮用料与填涂用料上存在一致性。结合相关文献记载及刻本纸张原料与工艺分析,推断这四套刻本很有可能是在当地生产印刷。

  • 2)在造纸工艺上,明清时期的古籍所使用的手工竹纸与现代手工竹纸较为一致,沤煮材料均为石灰和草木灰,填料为白垩或滑石粉,涂布材料上现代竹纸主要采用白垩,由此推测明清手工竹纸的工艺已经相当成熟。在纸张定量相近时,清代刻本比明代刻本的纸页厚度更小,结合SEM的观察结果,推断至清代时所运用的涂布技术已经相当成熟,可使纸表涂料均匀分布,涂层不过厚。

  • 3)考虑到选取现代手工纸应与文物纸张原料相同、颜色协调,结合刻本文物的实际情况及多种手工纸的理化性能对比,选取四川夹江对方纸作为修补推荐用纸。

  • 参考文献

    • [1] 关传友.中国竹纸史考探[J].竹子学报,2002,21(2):71-78.GUAN Chuanyou.On examining and probing the history of the Chinese bamboo paper[J].Journal of Bamboo Research,2002,21(2):71-78.

    • [2] 潘吉星.中国造纸技术史稿[M].北京:文物出版社,1997.PAN Jixing.History of paper making technology in China[M].Beijing:Cultual Relics Press,1997.

    • [3] 李圣华.张羽诗文集版本考略[J].浙江师范大学学报(社会科学版),2017,42(5):21-29.LI Shenghua.A study on the versions of Zhang Yu’s collection of poems and essays[J].Journal of Zhejiang Normal University(Social Sciences),2017,42(5):21-29.

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  • 基本信息

    中图分类号: K876.9;TS71
    文献标识码: A
    DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20190801551
    文章编号: 1005-1538(2021)04-0080-09

    基金信息

    引用信息

    稿件历史

    收稿日期: 2019-08-31

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