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        發(fā)箋紙的現(xiàn)代儀器分析
        ——以《天經(jīng)或問(wèn)》為例

        2020-05-28 13:37:10張艷霞呂淑賢
        中國(guó)造紙 2020年4期
        關(guān)鍵詞:箋紙電子顯微鏡細(xì)絲

        張艷霞 呂淑賢

        (北京大學(xué)圖書館,北京,100871)

        發(fā)箋紙又名側(cè)理紙、苔紙,因表面黑色細(xì)絲形似嬰童毛發(fā)而得名,從晉代開(kāi)始就有文獻(xiàn)記載其使用情況,歷經(jīng)隋、唐、宋至元代一直為文人墨客追崇,在我國(guó)造紙史上占據(jù)重要地位。發(fā)箋紙的生產(chǎn)技術(shù)也曾流傳于世界各地,明清以后李朝和東洋都有仿制發(fā)箋紙的記載[1]。

        由于發(fā)箋紙的制造工藝早已失傳,目前存世數(shù)量較少,發(fā)箋紙的造紙?jiān)虾捅砻婧谏?xì)絲的成分只能依據(jù)歷史文獻(xiàn)資料加以考證。在不同歷史時(shí)期和地區(qū),發(fā)箋紙的生產(chǎn)可能使用不同的材料。一般認(rèn)為,發(fā)箋紙是以麻、韌皮等為主要原料,加入少量黑色纖維為填料,經(jīng)澆紙而成。其中黑色纖維的成分在學(xué)界一直存在爭(zhēng)議,一部分學(xué)者認(rèn)為黑色纖維就是人類頭發(fā),如劉仁慶[2]在《簡(jiǎn)明中國(guó)手工紙(書畫紙)及書畫常識(shí)辭典》中認(rèn)為發(fā)箋紙?jiān)诔堖^(guò)程中會(huì)投入部分發(fā)絲;蔣玄佁[3]在《中國(guó)繪畫材料史》中記載:“原料與高麗紙同,幅面較小,亦有大如高麗紙者,表面浮有人發(fā)若干,以防破裂”。另有部分學(xué)者認(rèn)為此說(shuō)法是誤傳,其實(shí)際成分為海苔菜等植物纖維,如吳山[4]在《中國(guó)工藝美術(shù)大辭典》中認(rèn)為發(fā)箋紙的添加物常用綠色的水苔或黑色的發(fā)菜之類;潘吉星[5]在《中國(guó)造紙技術(shù)史稿》中介紹“起源于西晉的發(fā)箋,以麻類、韌皮類等傳統(tǒng)原料制漿,再摻以少量水苔、發(fā)菜等作填料”。

        北京大學(xué)圖書館在古文獻(xiàn)修復(fù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)館藏和刻本《天經(jīng)或問(wèn)》的書衣中間層是發(fā)箋紙,紙張呈青灰色,質(zhì)地較硬,無(wú)簾紋,表面粗糙,黑色細(xì)絲分散于表面。《天經(jīng)或問(wèn)》為明末清初天文歷算家游藝編著,被收入《四庫(kù)全書》,傳入日本后經(jīng)多次翻印發(fā)行,對(duì)日本天文學(xué)影響頗深[6]。北京大學(xué)圖書館藏為享保庚戌(1730年)九月西川正休訓(xùn)點(diǎn)版本。

        本課題利用光學(xué)顯微鏡、纖維測(cè)量?jī)x、掃描電子顯微鏡和傅里葉變換顯微紅外光譜儀對(duì)發(fā)箋紙殘片進(jìn)行研究,鑒別紙張纖維的原料,分析黑色細(xì)絲的成分,以《天經(jīng)或問(wèn)》一書為例,利用現(xiàn)代儀器分析手段為發(fā)箋紙的歷史考證提供科學(xué)依據(jù),也為發(fā)箋紙制作工藝的傳承和恢復(fù)提供理論參考。

        1 材料與方法

        1.1 材 料

        實(shí)驗(yàn)用材料為《天經(jīng)或問(wèn)》書衣中間層的發(fā)箋紙殘片。圖1為《天經(jīng)或問(wèn)》書衣中間層發(fā)箋紙的局部圖。從圖1可以看出,長(zhǎng)短不一的黑色細(xì)絲分散于紙張表面。用鑷子從破損殘片上提取微量紙張纖維和黑色細(xì)絲,分別用于實(shí)驗(yàn)分析。

        圖1 發(fā)箋紙圖片

        1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和方法

        1.2.1 顯微鏡觀察

        實(shí)驗(yàn)儀器:德國(guó)ZEISS公司生產(chǎn)的Scope.A1型光學(xué)顯微鏡。

        (1)取少量紙張纖維放置于干凈的載玻片上,滴2 滴赫茲伯格(Herzberg)染色劑,用解剖針?lè)稚⒗w維,蓋上蓋玻片后,在透射模式下觀察纖維形貌,在偏光模式下觀察草酸鈣晶體。

        (2)取少量黑色細(xì)絲放置于干凈的載玻片上,蓋上蓋玻片,在透射模式下觀察黑色細(xì)絲形貌。

        1.2.2 纖維測(cè)量

        實(shí)驗(yàn)儀器:北京倫華科技有限公司生產(chǎn)的XWYVIII型智能纖維測(cè)量?jī)x。

        利用纖維測(cè)量?jī)x的圖像處理軟件對(duì)纖維長(zhǎng)度和纖維寬度進(jìn)行測(cè)量,選擇半自動(dòng)測(cè)試方法。

        1.2.3 顯微紅外光譜分析

        實(shí)驗(yàn)儀器:美國(guó)Thermo Fisher 公司生產(chǎn)的Nicolet iN10型傅里葉變換顯微紅外光譜儀。

        取少量黑色細(xì)絲在金剛石片上壓薄。液氮冷卻MCT檢測(cè)器,透射模式采集,波數(shù)范圍4000~500 cm-1,分辨率8 cm-1,掃描次數(shù)64次。

        1.2.4 掃描電子顯微鏡分析

        實(shí)驗(yàn)儀器:德國(guó)ZEISS 公司生產(chǎn)的Merlin Compact型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡。

        取少量黑色細(xì)絲,用導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上,經(jīng)噴金處理后在掃描電子顯微鏡下觀察形貌。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 發(fā)箋紙纖維成分分析

        發(fā)箋紙纖維樣品的光學(xué)顯微鏡圖如圖2 所示。從圖2可以看出,發(fā)箋紙纖維呈棕紅色到紫紅色,細(xì)長(zhǎng)柔韌,端頭尖細(xì)(圖2(a)),部分纖維的外壁包裹有膠衣(圖2(b)),可見(jiàn)明顯橫節(jié)紋(圖2(c))和少量菱形的草酸鈣晶體(圖2(d))。分析判斷發(fā)箋紙纖維原料為楮(構(gòu))皮。經(jīng)測(cè)量纖維平均長(zhǎng)度為3.53 mm,平均寬度為18.59 μm。楮皮是日本手工紙常用的四種原料之一[7],與構(gòu)皮同為最古老的優(yōu)良造紙?jiān)?,一般統(tǒng)稱為楮皮或構(gòu)皮,沒(méi)有詳細(xì)區(qū)分[8]。這一結(jié)論也與歷史文獻(xiàn)中發(fā)箋紙使用傳統(tǒng)原料制漿的記載一致。

        2.2 黑色細(xì)絲成分分析

        2.2.1 顯微紅外光譜分析

        根據(jù)史料記載,發(fā)箋紙中黑色細(xì)絲的成分主要有人類頭發(fā)和植物纖維兩種觀點(diǎn)。黃種人頭發(fā)的基本成分是角蛋白、黑色素和痕量金屬元素,性質(zhì)非常穩(wěn)定[9],角蛋白也是哺乳動(dòng)物毛發(fā)的主要成分。水苔或發(fā)菜屬于植物纖維,主要化學(xué)組成是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,易受外部環(huán)境影響發(fā)生老化。人類頭發(fā)和植物纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,紅外光譜特征吸收峰的峰位和強(qiáng)度也不同。人類頭發(fā)的主要紅外光譜特征吸收峰如表1 所示[10-11],其中~1635 cm-1的酰胺Ⅰ譜帶和~1540 cm-1的酰胺Ⅱ譜帶是強(qiáng)吸收峰。纖維素的主要紅外光譜特征吸收峰如表2 所示[12-13],其中~3400 cm-1的O-H 伸縮振動(dòng)和~1060 cm-1的C-O 縮振動(dòng)是強(qiáng)吸收峰。不同植物纖維的紅外光譜圖大體相似[12],僅個(gè)別特征峰存在細(xì)微差別。

        圖3 是發(fā)箋紙黑色細(xì)絲的顯微紅外光譜圖。從圖3 可以看出,3280 cm-1歸屬于N-H 伸縮振動(dòng),2955 cm-1和2930 cm-1歸屬于甲基的C-H 伸縮振動(dòng),1655 cm-1、1525 cm-1和1235 cm-1分別歸屬于酰胺Ⅰ譜帶、酰胺Ⅱ譜帶和酰胺Ⅲ譜帶,主要特征吸收峰的峰位和強(qiáng)度都與人類頭發(fā)的特征峰吻合,由此判斷該黑色細(xì)絲的主要成分可能是人類頭發(fā)或哺乳動(dòng)物的毛發(fā),而不是植物纖維。

        圖2 發(fā)箋紙的纖維光學(xué)顯微鏡圖

        表1 人類頭發(fā)的紅外光譜特征吸收峰

        表2 纖維素纖維的紅外光譜特征吸收峰

        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析

        圖3 黑色細(xì)絲的顯微紅外光譜圖

        人類頭發(fā)和哺乳動(dòng)物毛發(fā)的橫切面結(jié)構(gòu)類似,可分為3層:毛小皮、皮質(zhì)層和髓質(zhì)層,最外層為毛小皮。毛小皮根據(jù)形態(tài)和排列方式可分為指狀、芽狀、波狀和鱗狀4種不同的結(jié)構(gòu),常見(jiàn)哺乳動(dòng)物中豬和馬尾毛的毛小皮結(jié)構(gòu)與人類頭發(fā)相似,都屬于鱗狀結(jié)構(gòu)[14]。圖4 為黑色細(xì)絲在掃描電子顯微鏡下的形貌圖。從圖4可見(jiàn),毛小皮形態(tài)呈完整鱗狀結(jié)構(gòu),邊緣有輕微翹起,因年代久遠(yuǎn)已發(fā)生老化。

        2.2.3 光學(xué)顯微鏡分析

        Deedrick等人[15]通過(guò)比較毛小皮、髓質(zhì)層、皮質(zhì)層和色素顆粒等方面的差別來(lái)區(qū)分人類頭發(fā)和動(dòng)物毛發(fā)。在人類的頭發(fā)中,髓質(zhì)層沒(méi)有規(guī)則的形態(tài),一般呈現(xiàn)為斷續(xù)型、點(diǎn)續(xù)型或連續(xù)型;在動(dòng)物的毛發(fā)中,髓質(zhì)層通常非常規(guī)則而且輪廓分明,呈現(xiàn)為連續(xù)型。圖5為黑色細(xì)絲的光學(xué)顯微鏡圖。從圖5可以看出,點(diǎn)續(xù)型的髓質(zhì)層清晰可見(jiàn),與人類頭發(fā)髓質(zhì)層的形態(tài)相吻合。因此可以確定,發(fā)箋紙中黑色細(xì)絲的主要成分是人類頭發(fā)。

        圖4 黑色細(xì)絲的掃描電子顯微鏡圖

        圖5 黑色細(xì)絲的光學(xué)顯微鏡圖

        3 結(jié)論

        本研究利用光學(xué)顯微鏡、纖維測(cè)量?jī)x、掃描電子纖維鏡和傅里葉變換顯微紅外光譜儀對(duì)和刻本《天經(jīng)或問(wèn)》書衣中間層的發(fā)箋紙進(jìn)行無(wú)損和微損分析。

        3.1 結(jié)果發(fā)現(xiàn),發(fā)箋紙纖維在顯微鏡下的形態(tài)特征與楮皮纖維相符合。經(jīng)測(cè)量,纖維平均長(zhǎng)度為3.53 mm,平均寬度為18.59 μm;黑色細(xì)絲的紅外光譜特征吸收峰、掃描電子顯微鏡下毛小皮的結(jié)構(gòu)以及光學(xué)顯微鏡下髓質(zhì)層的形態(tài)都與人類頭發(fā)的特征相符合。

        3.2 研究證明,在古代日本存在使用楮皮纖維和人類頭發(fā)制造發(fā)箋紙的工藝。該結(jié)果為發(fā)箋紙的歷史考證和傳承恢復(fù)提供科學(xué)支持,同時(shí)也為現(xiàn)代儀器分析方法在古籍研究中更廣泛的應(yīng)用提供參考。

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