狼毒草韌皮纖維與5種藏紙纖維超微結(jié)構(gòu)的對(duì)比研究

楊 娟 韋 荃 杜少飛

（四川博物院，四川成都，610071）

藏紙是以藏區(qū)廣泛生長(zhǎng)的狼毒草根部韌皮纖維為主要造紙?jiān)?，采用澆紙法生產(chǎn)的一種具有民族特色的手工紙［1-2］。澆紙法造紙的主要流程為：采料—清洗—捶搗—去皮—撕料—煮料—捶打—打漿—澆造—晾干—揭紙等。首先，將狼毒草根洗凈后通過(guò)石頭捶搗分離內(nèi)芯，再用小刀去掉褐色外皮后得到白色的韌皮纖維。將韌皮纖維加堿水蒸煮，用石頭將蒸煮后的漿料捶打成薄餅狀，接著將漿料放入盛水陶罐中，用雙手飛快搓動(dòng)一頭帶有葉輪的木器，使紙漿懸浮均勻。將布簾輕輕放在干凈清澈且流動(dòng)的水池中，用瓢等工具將攪拌好的紙漿澆在布簾上面，待紙漿均勻、平整后將布簾從水池中抬起、取出，放在陽(yáng)光下晾曬，最后將晾干后的紙從布簾上揭下來(lái)即可［3］。由于澆紙法沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓榨工序，因此制得的紙張表面粗糙，厚薄不均，且形成的紙張一般較厚。但相比于用竹簾深入漿池?fù)萍埖某埛?，采用澆紙法制作的紙張表面沒(méi)有明顯的竹簾紋，只有印跡較淺的布織紋或織紋不顯。

雪域高原孕育出的神奇而獨(dú)特的藏紙，是藏傳文化的瑰寶。由于狼毒草本身具有一定的毒性，因此，以藏紙為載體的經(jīng)書(shū)卷冊(cè)、政府公文、檔案卷宗等，具有久經(jīng)歲月不怕蟲(chóng)蛀、鼠咬、不腐爛、不變色等優(yōu)良特性，因而受到眾多書(shū)法家、收藏家的喜愛(ài)［4-5］。傳統(tǒng)藏紙的生產(chǎn)制作只能依靠手工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量低下。隨著科技的進(jìn)步，在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的時(shí)代背景下，市場(chǎng)上流通的現(xiàn)代藏紙質(zhì)量參差不齊，價(jià)格差異大，對(duì)人們選用藏紙?jiān)鎏砹艘欢ǖ拿つ啃?，而選擇的不確定性主要源于對(duì)藏紙的組成結(jié)構(gòu)不明確。近年來(lái)，已有研究者開(kāi)展了藏紙的相關(guān)研究，大多集中于藏紙制作工藝、理化性能、耐久性等方面［6-8］。而部分關(guān)于藏紙纖維特征展開(kāi)的研究，并不能直觀反映藏紙纖維特有的形貌結(jié)構(gòu)，為藏紙的辨別增添了難度［9］。本研究采用掃描電鏡（SEM）對(duì)狼毒草韌皮纖維和幾種市售藏紙纖維進(jìn)行微觀形貌分析，以期為市售藏紙的纖維識(shí)別提供形態(tài)學(xué)判斷依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料

用于分析的狼毒草根取自西藏自治區(qū)拉薩市尼木縣，表皮呈褐色，韌皮纖維為乳白色，內(nèi)芯為淺黃色。用于對(duì)比觀察的棉纖維取自醫(yī)用消毒棉簽上的棉纖維。藏紙主要從拉薩、阿壩州等藏紙?jiān)a(chǎn)地及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)購(gòu)買(mǎi)。5種市售藏紙均具有色黃、質(zhì)地堅(jiān)韌、手感粗糙等藏紙的典型特征，其基本信息如表1所示。因1#紙張質(zhì)地薄，因此其表面可見(jiàn)明顯的布紋孔，即織紋（見(jiàn)圖1）。

表1 5種市售藏紙的基本信息Table 1 Basic information for 5 commercial Tibetan papers

圖1 1#藏紙表面的布紋孔Fig.1 Holes on the surface of Tibetan paper 1#

1.2 分析方法

取1 cm 長(zhǎng)的狼毒草根，用手術(shù)刀沿直徑將其切開(kāi)，以縱剖面為觀察面。采用導(dǎo)電膠將其粘在樣品座上。同時(shí)，將1#～5#紙樣分別裁剪成1 cm×1 cm 大小的紙樣，用導(dǎo)電膠粘牢于樣品座。為保證觀察質(zhì)量，將各樣品放入離子濺射儀中噴鍍一薄層金屬Pt膜以提高導(dǎo)電性。采用JSM-7100F型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（日本電子）進(jìn)行微觀形態(tài)觀察。儀器分析條件為：加速電壓0.2 V～30 kV連續(xù)可調(diào)，束流范圍1 pA～200 nA連續(xù)可調(diào)，放大倍率為10～1000000倍。

2 結(jié)果與討論

2.1 狼毒草纖維的微觀形貌特征

狼毒草根韌皮纖維的SEM 圖如圖2 所示。從圖2（a）可以看出，狼毒草根韌皮纖維結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，呈扁平帶狀，部分纖維發(fā)生了轉(zhuǎn)曲。從進(jìn)一步放大的圖像（見(jiàn)圖2（b））中可以看到，狼毒草根韌皮纖維表面有不規(guī)則凹痕或棱狀豎條紋，纖維端頭呈尖鈍形（見(jiàn)圖2（c））。從圖2（d）可以看出，狼毒草根韌皮纖維呈螺旋狀轉(zhuǎn)曲，中部有一道明顯的棱狀豎條紋。經(jīng)測(cè)量，纖維寬度為9.03 μm，轉(zhuǎn)曲長(zhǎng)度約50 μm。根據(jù)相關(guān)研究可知，天然轉(zhuǎn)曲是棉纖維特有的結(jié)構(gòu)特征，也是從形態(tài)學(xué)角度將棉纖維與其他纖維區(qū)分開(kāi)來(lái)的判斷依據(jù)［10］。為進(jìn)一步明確兩種纖維之間的異同，對(duì)棉纖維的微觀形貌進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果如圖3所示。從圖3（a）可以看出，棉纖維為帶狀的轉(zhuǎn)曲結(jié)構(gòu)，一面結(jié)構(gòu)光滑，另一面兩側(cè)微微向內(nèi)收卷。通過(guò)進(jìn)一步放大圖像（見(jiàn)圖3（b））能觀察到收卷面均勻密布著褶狀細(xì)絲。

圖2 狼毒草根韌皮纖維的SEM圖Fig.2 SEM images of bast fibers of Stellera chamaejasme

圖3 棉纖維的SEM圖Fig.3 SEM images of cotton fibers

由上述觀察結(jié)果可知，狼毒草根韌皮纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征為扁平帶狀，表面有不規(guī)則凹痕或棱狀豎條紋。同時(shí)，狼毒草根韌皮纖維具有與棉纖維類(lèi)似的天然轉(zhuǎn)曲特性，不同的是，棉纖維表面有褶狀細(xì)絲結(jié)構(gòu)，而狼毒草根韌皮纖維表面只有少量不規(guī)則豎紋，因此，從轉(zhuǎn)曲纖維表面的二級(jí)結(jié)構(gòu)能有效區(qū)分狼毒草根韌皮纖維和棉纖維。已有研究表明，轉(zhuǎn)曲結(jié)構(gòu)能夠有效提高纖維間的抱合力［11］。因此，以狼毒草根韌皮纖維為主要原料生產(chǎn)的藏紙具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)韌、不易撕破等特點(diǎn)。

2.2 市售藏紙的微觀形貌分析

5種市售藏紙的SEM 圖分別如圖4～圖8所示。圖4 為 1#藏紙的 SEM 圖。由圖 4（a）可知，1#藏紙纖維形態(tài)特征主要有兩種：一種為扁平帶狀結(jié)構(gòu)，另一種為轉(zhuǎn)曲結(jié)構(gòu)。從轉(zhuǎn)曲纖維的SEM放大圖像（見(jiàn)圖4（b））可以看出，其纖維表面有一條明顯的棱狀豎條紋，與狼毒草韌皮纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)一致，且整個(gè)紙樣中未見(jiàn)其他形態(tài)結(jié)構(gòu)的纖維，說(shuō)明一等品的雪拉藏紙是采用單一的狼毒草根韌皮纖維為原料制成。

圖4 1#藏紙SEM圖Fig.4 SEM images of Tibetan paper 1#

圖 5 為 2#藏紙的 SEM 圖。由圖 5 可知，2#藏紙中含有多種結(jié)構(gòu)形態(tài)的纖維，其中，以扁平和轉(zhuǎn)曲的纖維居多。從圖5（a）右上角圖像可觀察到圓直的棒狀纖維，且棒狀纖維表面有明顯豎條紋，從圖5（a）左上角圖像可以看到，轉(zhuǎn)曲纖維有多個(gè)轉(zhuǎn)曲點(diǎn)。從圖5（b）還能觀察到扭折纖維，從扭折纖維的表面形貌可見(jiàn)，纖維整體為扁平帶狀，扭折處可見(jiàn)明顯折痕。在微觀尺度下，折疊扭轉(zhuǎn)纖維與天然轉(zhuǎn)曲纖維存在較明顯的差異，說(shuō)明纖維發(fā)生扭折應(yīng)是造紙過(guò)程中打漿的結(jié)果。此外，還可在2#藏紙中觀察到管狀結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖5（c）），與狼毒草根的內(nèi)芯結(jié)構(gòu)一致（見(jiàn)圖5（c）右上角），以及網(wǎng)狀的管胞結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖5（d））。以上纖維微觀形態(tài)結(jié)果表明，2#藏紙是由狼毒草韌皮纖維為主要原料、添加少量其他植物纖維混合抄造制得。

圖5 2#藏紙SEM圖Fig.5 SEM images of Tibetan paper 2#

圖 6 為 3#藏紙的 SEM 圖。從圖 6 可以看出，3#藏紙的纖維整體形態(tài)為扁平和轉(zhuǎn)曲兩種結(jié)構(gòu)，未見(jiàn)其他形態(tài)的纖維特征結(jié)構(gòu)，說(shuō)明3#藏紙也是采用狼毒草根韌皮纖維為原料制作而成。通過(guò)觀察和測(cè)量可知，3#藏紙中未觀察到明顯的纖維斷裂，整體為長(zhǎng)纖維，纖維寬度約10μm，與狼毒草根韌皮纖維的寬度接近，說(shuō)明3#藏紙制作過(guò)程中，打漿對(duì)其纖維長(zhǎng)度和寬度的影響較小。

圖6 3#藏紙SEM圖Fig.6 SEM images of Tibetan paper 3#

圖7 和圖8 分別是通過(guò)2 個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)購(gòu)買(mǎi)的兩種藏紙的SEM 圖。從4#藏紙的整體形態(tài)圖（見(jiàn)圖7（a））可知，該紙樣是由直徑約10μm 的棒狀纖維構(gòu)成，通過(guò)進(jìn)一步放大圖像（見(jiàn)圖7（b））能觀察到棒狀纖維表面有清晰的豎條紋。圖8（a）為5#藏紙的整體形態(tài)，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，其纖維形態(tài)與4#藏紙的近似，由直徑約10μm 的豎條紋棒狀纖維（見(jiàn)圖8（b））構(gòu)成。在4#藏紙和5#藏紙中均未觀察到狼毒草根韌皮纖維的特征結(jié)構(gòu)，說(shuō)明4#藏紙和5#藏紙均為由其他植物纖維為原料制作而成的紙張（嚴(yán)格意義上說(shuō)，這兩種紙并非藏紙），而非采用狼毒草根韌皮纖維為原料制作的藏紙。

圖7 4#藏紙SEM圖Fig.7 SEM images of Tibetan paper 4#

圖8 5#藏紙SEM圖Fig.8 SEM images of Tibetan paper 5#

3 結(jié) 論

掃描電鏡（SEM）具有操作方便、分析快速、放大倍數(shù)高、結(jié)果直觀等特點(diǎn)，采用SEM 作為分析手段，獲得了狼毒草根韌皮纖維及5種市售藏紙的纖維微觀形貌結(jié)構(gòu)信息。對(duì)藏紙的纖維結(jié)構(gòu)識(shí)別提供了超微形態(tài)學(xué)判斷依據(jù)，為有效選取藏紙?zhí)峁﹨⒖純r(jià)值，本研究主要結(jié)論如下。

3.1 狼毒草根韌皮纖維具有與棉纖維相同的天然轉(zhuǎn)曲特性，通過(guò)進(jìn)一步觀察、對(duì)比轉(zhuǎn)曲結(jié)構(gòu)的超微形態(tài)發(fā)現(xiàn)，狼毒草根韌皮纖維與棉纖維在超微結(jié)構(gòu)上存在可識(shí)別差異，從而可以通過(guò)超微結(jié)構(gòu)區(qū)分狼毒草根韌皮纖維和棉纖維。

3.2 由于藏紙紙張等次的不同，同一生產(chǎn)廠家使用的造紙?jiān)暇哂忻黠@差別。等次高的紙張，主要以狼毒草根韌皮纖維為原料造紙，而等次相對(duì)較低的藏紙則采用狼毒草韌皮纖維與其他植物纖維混合抄制，說(shuō)明現(xiàn)代藏紙的造紙?jiān)舷啾纫酝l(fā)生了一定程度改變。

3.3 根據(jù)來(lái)源不同，市售藏紙纖維微觀形態(tài)存在可分辨差異，從原產(chǎn)地購(gòu)買(mǎi)的藏紙主要以狼毒草根韌皮纖維為原料；而通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)購(gòu)買(mǎi)的兩種“藏紙”樣品，雖然從宏觀上具有藏紙的外觀、質(zhì)地和手感，但通過(guò)微觀分析并未觀察到狼毒草根韌皮纖維的特征結(jié)構(gòu)。由于此次用于分析的樣品數(shù)量有限，只能說(shuō)明這兩種紙樣并非使用狼毒草根韌皮纖維為原料制作的藏紙。建議消費(fèi)者在采購(gòu)藏紙時(shí)，盡量從原產(chǎn)地購(gòu)買(mǎi)或選擇從原產(chǎn)地供貨的電商購(gòu)買(mǎi)。