第四节 表面涂布和染纸技术的进步

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《中国科学技术史:造纸与印刷卷》 图书
唯一号: 110120020230001022
颗粒名称: 第四节 表面涂布和染纸技术的进步
分类号: TS75
页数: 10
页码: 128-137
摘要: 本文重点探讨了表面涂布技术和染纸技术的进步,介绍了表面涂布技术的出现及其在造纸工艺中的应用,这种技术极大地提升了纸张的质量和外观。
关键词: 魏晋南北朝时期 染纸技术 色纸制造

内容

一 表面涂布技术的出现
  魏晋南北朝时期不但造出大量本色纸,对纸的加工技术也相应发展,较重要的一项是表面涂布技术。用淀粉糊对纸施胶后,虽改善了纸的平滑受墨性,但其抗蛀性不好、脆性大等负面性随之而来。为克服这些不足,出现了表面涂布技术,这是加工纸技术的一项发明。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,再用细石予以砑光。从技术发展脉胳分析,表面涂布是对表面施胶的一种改进和技术变换,它与后者的不同是以矿物粉颗粒代替淀粉颗粒,然而这种材料的取代带来更好的技术效果。
  经表面涂布后,既明显增加纸的白度、平滑度,又可减少其透光度,使纸面紧密、吸墨性好(图3-20)。本书19页中图5表明将涂布纸在显微镜观察下的横切面微观结构,图中所示是对0.091毫米厚的薄纸作双面涂布后的效果。未涂布的纸面纤维凹凸不平,涂布后纸表面为平滑涂布剂所覆盖。所用胶粘剂还能使纤维交织更为紧密。这种技术在欧洲发展很晚,1764年英国人卡明斯(George Cummings)首次提出将铅白、石膏、石灰和水混合,涂刷在纸上,从而获得发明专利。但美国纸史家亨特相信“此方法为中国人首先使用”①,不是欧洲人的发明。
  问题在于中国人从什么时候起开始使用涂布技术呢?在卡明斯时代以前,人们长期找不到中国使用涂布纸的早期例证,使这位英国人享受该项发明的荣誉达一个半世纪之久。直到20世纪初,由维也纳植物学家威斯纳教授对斯坦因在中国新疆出土的晋、南北朝纸化验后,证明有的纸表面涂布一层石膏。中国的实物证据终于大白于世。1973年,我们在系统检验魏晋南北朝纸的时候,更找到新的早期证据。
  1974年新疆哈拉和卓墓葬中出土的纸,经化验为双面涂布纸,纸呈白色,较厚,表面明显可见白粉,显微镜下可见纤维间有矿物粉颗粒分布。同墓有绢本柩铭,铭文为“建兴三十六年九月己卯朔廿八日丙午高昌..”,由此可定该纸制造的时间下限。纸上有墨迹,可辨者为“王宗惶恐死罪”、“九月三日宗[惶]恐死罪..秋..节转凉,奉承明府,体万福”等字,当是王宗写的一封信。历史上用建兴年号的有孙吴(229~280)、成汉(304~347)、西晋、前凉(314~376)和后燕(409~436),其中使用或通用建兴年号达49年之久的,只有前凉,其余都不超过15年。建兴三十六年只能是前凉时继续通用西晋愍帝司马邺(313~316)时的建兴年号,当为348年。354年,前凉张祚称凉王,停用晋年号,改建兴四十二年为凉和平元年。前凉张氏政权于327年在新疆吐鲁番建立高昌郡,出土该纸的哈拉和卓正是当年前凉的高昌郡所在。这一带在20世纪六十至七十年代发掘不少4~8世纪古墓,包括前凉时墓葬,出土有纸本文书、丝织物等。因此建兴三十六年墓中书信纸为前凉遗物无疑(图3-21)。写信人王宗提到“转凉奉承”中的“凉”,即指凉州,这是它属于前凉文物的另一内证。348年涂布纸,我们化验其原料为麻纤维,是迄今所见有年代可查的最早的涂布纸,比英国人卡明斯的涂布纸早了至少有一千四百多年。
  我们检验1965年新疆吐鲁番出土的陈寿(235~297)《三国志》东晋写本,用纸是纤维受高度帚化的麻料涂布加工纸。每纸23.3×48厘米,纸质洁白,表面平滑,叩解度70°SR,纸表涂一层白色矿物粉,再经砑光①。纸上写以秀丽而古朴的隶书,墨色至今仍漆黑发光,犹如新作。1930年代,吐鲁番也曾出土此同类写本。晋著作郎王隐(281~353在世)《晋书》(约319)云:“陈寿卒,洛阳令张泓遣吏赉纸笔,就寿门下写《三国志》。”唐房玄龄《晋书》(635)卷82《陈寿传》也称,陈寿卒后,尚书郎范頵等人上表言寿作《三国志》,“愿垂采录,于是诏下河南尹、洛阳令,就家写其书”。说明中原地区在东晋时已流行《三国志》的精抄本了。新疆出土的该书精写本残卷,从用纸观之,当亦来自中州,其抄写年代当为4世纪。这件文物在研究当时纸、墨、书法有极高的史料价值,是绝世珍品,现藏新疆博物馆(图3-22,23)。北京的中国历史博物馆藏有早期出土者,基本上属同一系统。
  1977年,我们检验十六国(304~439)时期的前秦建元廿年(384)墓葬衣物疏用纸时,再一次发现是单面涂布纸①。此纸1959年于吐鲁番阿斯塔那古墓群中第305号墓出土,麻纸,色白,直高23.4、横长35.5厘米,是完整而未经剪裁的原始尺寸纸,表面平滑,单面涂以白粉。同墓出土前秦字纸,文字为“建元廿年(384),韩盆自期召弟应身拜”、“建元廿年三月廿三日,韩盆自期,二月召弟到应身,逋违,受马鞭一百。期了,具”。原字“瓮”为盆之异体字。大致意思是,韩盆愿意亲自确定日期,保证于建元廿年二月将逃跑的弟弟唤来报到;如果在三月廿三日以前没有唤到,自己愿受一百鞭的体罚。用现在的话说,这是个保证书。因此384年的涂布纸有可靠的年代,只比建兴三十六年纸稍晚36年,是同一时代产物。在此后南北朝古纸中,我们也不时发现涂布纸。基于上述,中国涂布纸技术至少应起源于魏晋,由于4世纪前半叶已有实物出土,因此起源可追溯到3世纪后半叶。这种技术此后为历代纸工所沿用,造出之纸通称“粉牋”。
  表面涂布时所用的白色矿物粉原料,通常采用白土或白垩,其主要成分是碳酸钙(CaCO3);其次是石膏(CaSO4·2H2O),为单晶系软石膏的矿石,热至120℃时失去硫酸钙盐的结晶水,而成白色不透明结块,称烧石膏。还用石灰(CaO)、瓷土(Al2O3·2SiO2·2H2O)及滑石粉,其成分为水合硅酸镁(talcum3MgO·4SiO2·H2O)。取来原料后,先将其碾成细粉,,过筛,再置于水中配成乳状悬浮液,不时搅拌。再将悬浮液上面漂浮的杂质图3-22新疆出土东晋写本《三国志》除去。将淀粉或胶在水中共煮,使之与白粉悬浮液混合,充分搅拌。涂布液制成后,用排笔蘸匀,涂刷于纸面上。干燥后,涂布材料便粘结在纸的表面。由于纸上有刷痕,所以还要进行砑光,这样纸表更为平滑紧密。如果单面涂布,白粉用量为纸重的27%;双面涂布时,涂料为纸重的30%。涂布工操作时,宜注意使纸表涂料分布均匀,并掌握好每张纸涂层厚度大致相同。涂层过厚,使纸耐折度降低,又无谓增加纸的重量。这是一项费时费工的操作,所选用的纸一般都质量较好,断无用劣纸涂布者。因此这类加工纸售价比一般纸高,是显而易见的,多用作文化纸。
  二 染潢技术
  对纸加工的另一技艺是染色。将本色纸染成各种颜色后,首先增添其外观美感,然而色纸还往往有实用效果,改善其性能。应当说,纸的染色从汉代就已开始。东汉人刘熙(66~141在世)《释名》(约100)解释“潢”字时,就说此字乃染纸也。魏晋南北朝以后,继承了这种染潢技术,并使之发扬光大。这时最为流行的是黄色纸,称为染潢纸。用这类纸写成书本,再制成卷子,叫装潢。敦煌石室写经纸中有大量这类黄纸经卷,外观呈淡黄或黄色,以舌试之有苦味,以鼻嗅之有特殊香气。这类纸使用起来有下列效果:一是防蛀;二是遇有笔误,可用雌黄(As2S2)涂后改写,古人所谓“信笔雌黄”即意出于此,后人讹为“信口雌黄”;三是有庄重之感,按五行说,五行对应于五方、五色等,而黄居中央,为金的象征,故帝王着黄袍,黄纸写书表示神圣。据余嘉锡(1883~1955)先生的文献研究①,晋时染潢有两种方式,一是先写后潢,二是先潢后写。西晋文人陆云《陆士龙集》卷八《与兄平原(陆机)书》云:“前集兄文为二十卷,适讫十一,当潢之”。意思是说,陆云写信告诉其兄陆机,已收集并抄录陆机文集20卷中的11卷,应当加以染潢,这是讲先写后潢。《晋书》(635)卷36《刘卞传》载刘卞至洛阳,入太学试经,官吏“令写黄纸一鹿车。卞曰:刘汴非为人写黄纸者也。”这是讲先潢后写。晋中书令荀勖(220?~289)《上穆天子书叙》中说:“谨以二尺
  (48.2厘米)黄纸写上”,也讲先潢后写。
  我们再从出土古纸实物观之,先潢后写者居绝大多数。因为倘若先在白纸上写字,再以黄色染液染之,容易使染液中水分冲刷已事先写好的字迹,使其呆滞而不自然。同时,文人学士和一般人用白纸书就后,或者自己配染液染,或者至纸店染,两种作法对书写者都是费事的。他们宁愿从纸店买来现成的黄纸,再加以书写。但宫廷御用黄纸,则有可能将各地贡献的白纸由匠人临时染成,因配方固定,保证呈同一种黄色,而不致深浅有别。
  黄纸不单为士人所用,尤其为官府用以书写文书。前面提到桓玄于404年称帝后,诏令臣下以黄纸上表,不得再用简牍。《太平御览》卷605引北魏给事中崔鸿(460?~525)《前燕录》曰:“慕容儁三年(前燕元玺三年,354年),广义将军岷山公黄纸上表”,也是以黄纸当官方公文纸。东晋书法家二王也喜欢用黄纸写字。米芾(1050~1107)《书史》(1100)说:“王羲之《来戏帖》,黄麻纸,..后人复以雌黄涂盖”②。又说“王献之《十二月帖》,黄麻纸”。还谈到“李孝广收右军(王羲之)黄麻纸十余帖,一样连成卷,字老而逸,暮年书也”。
  关于染潢所用的染料,古代一直用黄柏(古称黄蘗)。东汉炼丹家魏伯阳(102~172在世)《周易参同契》(142)中有“若蘗染为黄兮,似蓝成绿组”之说,蘗即黄蘗。东晋炼丹家葛洪(284~363)《抱朴子》(约320)中也提到黄蘗染纸。此染料取自芸香料落叶乔木黄柏之干皮,呈黄色,味苦,气微香。中国最常用的是关黄柏(Phellodendron amurence)和川黄柏(Phellodendrons achalinense),前者分布于华北、东北,后者分布于川、鄂、云、贵、浙、赣等省①。春夏时,选十年以上老树,剥取树皮,晒至半干,压平,刮净粗皮(栓皮)至出现黄色为止。洗净晒干,再碾成细粉。化学分析表明,黄柏皮内含生物碱,主要成分是小柏碱(Berber-ine,C20H19O5N)。小柏碱是黄柏的有效成分,它有一个与之互变异构的醛体(图3-24)。小柏碱色黄,味苦,棕榈碱也有同样性质,溶于水。小柏碱既是黄色植物性染料,又是杀虫防蛀剂,可以入药。
  宋人赵希鹄《洞天清录集》说古代黄纸“染以黄蘗,取其辟蠹”,是完全正确的。用黄纸写字著书的风习,至南北朝时仍继续流行。北宋人庞元英(1030~1095在世)《谈薮》云:“司马消难(?~589)见朝士皆重学术,积经史。消难切慕之,乃卷黄纸,加之朱轴,诈为典籍,以矜僚友。尚书令济阳[人]江总(519~594)戏之曰‘黄纸〈五经〉,赤轴〈三史〉’。”这段故事是嘲笑不学无术的司马消难(字道融)为装作博学好书,竟将无字黄纸用红轴卷起堆放起来冒充经史典籍。从这个故事中可知,6世纪时三史五经仍习惯以黄纸书写。在魏晋南北朝时大量宗教用纸,尤其抄写佛经、道经,也常用黄纸,如斯坦因在敦煌所得北魏延昌四年(515)写经《胜鬘经疏》(S.0524)即用黄纸。用黄纸写经后来在隋唐时尤其盛行。
  后魏农学家贾思勰《齐民要术·杂说第三十》有专门一节谈染潢及治书法:
  凡打纸欲生,生则坚厚,特宜入潢。凡潢纸灭白便是,不宜太深,深则年久色闇也。..[黄]蘗熟后,漉滓捣而煮之,布囊压讫。复捣而煮之,凡三捣三煮,添和纯汁者,其省四倍,又弥明净。写书,经夏然后入潢,缝不绽解。其新写者,须以熨斗缝缝熨而潢之。不尔,入则零落矣①。
  1964年,我们按《齐民要术》所述,取川黄柏煮液,作染麻纸实验,效果甚佳。色度深浅依染液浓度、染料含量而定。贾思勰主张只要用染液将被染纸的白色除去便成,不宜染得太深,因为这样染成的黄色纸存放越久,颜色越黄。我们依此将麻纸染成淡黄色,看起来更为美观,写出字后也不刺眼。
  三 各种色纸的制造及所用染料
  这一时期除黄纸外,更生产其他各种色纸。《太平御览》卷605引晋人应德詹《桓玄伪事》云:“[桓]玄(369~404)令平准作青、赤、缥、绿、桃花[色]纸,使极精,令速作之”。这段话说,桓玄(369~404)称帝时,令掌管物资供应的平准令丞尽快造出蓝色、红色、淡蓝色、绿色和粉红色等五色纸,务必极精。晋人陆翙(huì)《邺中记》曰:“石虎诏书以五色纸著凤雏口中啣之”。石虎(295~349)字季龙,羯族人,十六国时期后赵(328~351)统治者。故事发生于333年他在邺(今河北临漳)即位时,决定将诏书写于五色纸上。此处所说的“五色”,从广义说指各种颜色,包括红、黄、蓝三种主色及其间色,如绿、紫、桔等色。黄纸所用的染料,前已述及。此处讨论一下其他色纸所用染料。
  染红纸一般用红花(Carthamus tinctorius)为菊科一年生草本,其花含红花色素(Carthamin,C21H2O11);亦可用豆科常绿小乔木苏木(Caesal pinia sappan)之心木染红,含红色素(Brazilein,C16H12O5)。染蓝则用靛蓝(Indigotin,C10H10O2N2),取自蓼科蓼蓝(Polygonumtinctoria)、十字花科的菘蓝(Isatist inctoria)、豆科的木蓝(Indigofera tinctoria)、爵床科的马蓝(Strobilanthesf laccidifolius)及十字花科的青蓝(Isatis indigotica)之茎叶,经发酵、水解及氧化而制成。关于这些染料,在明人宋应星《天工开物·彰施》章中都有记载,兹不赘述。将黄、红、蓝三色染液按不同方式配制,可得各种间色,如绿、紫及桔色等。但染紫纸则常用紫草(Lithor permum erythorhizon),为紫草科多年生草本植物,其根部含乙酰紫草醌(Acetyl-shikonin),可作紫色染料。
  一般说,染丝绢和麻布用的染料都可用来染纸。染液配成后,有两种方法染纸,一是用刷子蘸染液刷于纸上,二是将染液放在长方形木槽中,让纸在染液表面匆匆走过。染好后阴干,即成色纸。纸的着色能力很强,不易褪色。但魏晋南北朝出土实物中,除黄纸较多外,其他色纸少见。
  从北魏政府规定皇室与庶民用不同颜色的纸伞看来,还在色纸上涂以桐油,成为防水的色纸。顺便说,防水纸在欧洲出现很晚,1735年3月17日发明家怀尔德(Obadiah Wyld)得到关于制造防水纸和防火纸的英国专利。在这以前西方文献中很难发现有关防水纸的记载。最后,特将我们对魏晋南北朝古纸检验结果择其要者列表于下:

知识出处

中国科学技术史:造纸与印刷卷

《中国科学技术史:造纸与印刷卷》

出版者:科学出版社

本书利用最新考古发掘资料,对出土文物的检验、传统工艺的调查研究和中外文献的考证,系统论述中国造纸及印刷技术的起源发展以及外传的历史,从而揭示出中国“四大发明”中两项发明的系统历史。全书共三编十七章,内容深入浅出,资料翔实,别具特色。

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