不同水彩畫紙繪畫性能對比及影響因素分析

石立明 李 政 萬 瑩 杜 齊 劉 文 楊 揚 劉群華

（1.保定市華融紙廠，河北保定，071000；2.中國制漿造紙研究院有限公司，北京，100102；3.制漿造紙國家工程實驗室，北京，100102）

水彩畫紙是專門用于繪制水彩畫的一類紙張，作為水彩畫的承載物，對水彩畫各種技法的實現(xiàn)及水彩畫的呈現(xiàn)效果具有非常重要的作用。根據(jù)水彩畫家的描述以及相關(guān)資料，參照水彩畫的技法和作畫需求，水彩畫紙需滿足以下特性[1]。

（1）合適的吸收性。水彩畫的作畫過程主要是顏料、阿拉伯樹膠及水在紙面上流動、滲透和干燥的過程。紙張毛細(xì)管吸水的快慢，水分及顏料在紙面上的流動和沉積所帶來的各種變化是水彩畫各種技法的本質(zhì)。因此水彩畫紙需具有合適的吸收性。

（2）耐擦性。一方面，在水彩作畫前會用鉛筆進行構(gòu)圖，用橡皮擦去后紙面不應(yīng)出現(xiàn)起毛現(xiàn)象。另一方面，作畫時在水彩涂色干燥后，用清水洗去顏色一次或幾次，再重新涂色，紙面也不應(yīng)出現(xiàn)起毛現(xiàn)象[2]。

（3）伸縮性。水彩畫紙是在被水浸濕后進行作畫，在整個作畫過程中，隨著紙張的干燥，紙張不應(yīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的凹凸不平現(xiàn)象。

（4）耐久性。水彩畫紙長時間放置不應(yīng)出現(xiàn)返黃和變色等現(xiàn)象。

（5）色彩還原性。色彩還原性是指顏料在干燥與潤濕時顏色的差異，不同水彩畫紙色彩還原性存在較大不同，好的水彩畫紙應(yīng)待顏料干燥后仍可保持艷麗的顏色[3]。

水彩畫紙的性能對水彩畫的呈現(xiàn)效果至關(guān)重要[4]，但水彩畫紙繪畫性能的評價多依靠畫家的主觀感受，多為感性的描述性語言，較難指導(dǎo)水彩畫紙的工藝改進方向。本研究針對以上水彩畫紙的性能要求，建立了水彩畫紙的評價體系，將畫家的主觀感受以檢測指標(biāo)來體現(xiàn)，這對水彩畫紙的工藝研發(fā)和改進具有積極的促進作用。本研究選取了國內(nèi)外常見的6種水彩畫紙，對其繪畫性能進行了對比分析，確定評價體系的有效性，最后通過對不同水彩畫紙的纖維原料和基本物理性能的研究，分析了水彩畫紙繪畫性能的影響因素。

1 實驗

1.1 實驗原料及試劑

水彩畫紙：國內(nèi)外較常用的6種不同檔次水彩畫紙，其基本信息如表1所示。

表1 國內(nèi)外不同檔次水彩畫紙基本信息Table 1 Basic information of different grades of watercolor paper at home and abroad

水彩顏料：群青（660）、深鎘紅（098）、檸檬黃（346），歌文水彩顏料，英國溫莎&牛頓。

其他繪畫用具：平頭水彩畫筆（寬度6.36 mm，Skyists 202系列），阿拉伯樹膠（天馬美術(shù)顏料有限公司），繪圖鉛筆（8900 HB，北京鉛筆廠），繪圖橡皮（4B/100A，韓國花郎）。

實驗藥品：Graff“C”染色劑。

1.2 儀器與設(shè)備

動態(tài)滲透測定儀，DPM33-4，德國EMCO公司；接觸角測定儀，DSA 20，德國KRUSS GMBH公司；白度儀，CTPC，美國Technidyne；電腦測控抗張試驗機，DCP-K21000，四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司；電腦測控厚度儀，DCP-HDY04，四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司；光學(xué)顯微鏡，WV-CP470，日本松下集團。

1.3 實驗方法

1.3.1 纖維分析

原料種類：取適量的紙張樣品，將其分散為纖維懸浮液，用Graff“C”染色劑染色后，在光學(xué)顯微鏡下觀察纖維的形態(tài)特征，判斷纖維的種類。

1.3.2 基本物理性能檢測

參照GB/T 22830—2020中對水彩畫紙基本物理性能進行檢測，測定不同紙張的定量、緊度、白度、裂斷長、濕抗張強度保留率、水分和pH值?；曳謪⒄誈B/T 742—2008進行測定。

1.4 水彩畫紙評價體系

針對上述水彩畫紙所需要的合適吸收性、耐擦性、伸縮性、耐久性、色彩還原性5個特性，本研究經(jīng)過大量實驗摸索，建立了水彩畫紙繪畫性能的評價體系，具體方法如下。

（1）色彩還原性

配制顏料：顏料三原色為黃、品紅、青，因此評價這3種顏色的色彩還原性具有代表性。實驗中選取了與這3種顏色相近的水彩顏料（檸檬黃、深鎘紅、群青），分別將其配置為質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的懸浮液，即取顏料3 g，添加蒸餾水至300 g。

制樣：在紙面上取面積為5 cm×5 cm的區(qū)域，使用注射器吸取上述配好的水彩畫顏料0.1 mL，用水彩畫筆將其均勻涂于劃定區(qū)域。由于原料是懸浮液，每次制樣時均需將顏料充分?jǐn)噭?。為減小誤差，每個紙樣每種顏色制作5個平行試樣。

評價：待紙面完全干燥后，使用白度儀測定其色度值L、a、b，每個區(qū)域測試3個點，然后計算每個紙樣每種顏色的彩度值，以此來評價紙張色彩還原性的優(yōu)劣。

（2）吸收性

吸收性是水彩畫紙一項非常重要的特性，根據(jù)本課題組前期的研究結(jié)果，水彩畫紙的吸收性可由Cobb法、接觸角法、動態(tài)滲透法3種方法綜合評定。

（3）耐擦性

用HB繪圖鉛筆在試樣上畫出長度50 mm、寬度0.5~1 mm的線條，再用繪圖橡皮擦去線條，觀察試樣是否有起毛現(xiàn)象，然后在試樣的同一位置，再用標(biāo)準(zhǔn)墨水劃出長度50 mm，寬度1.5 mm的線條，觀察線條是否有帶刺現(xiàn)象或擴散現(xiàn)象。如此反復(fù)進行，記下首次出現(xiàn)起毛現(xiàn)象時的實驗次數(shù)。

（4）伸縮性和耐久性

參照GB/T 459—2002測定紙張的伸縮性，通過浸水后和浸水風(fēng)干后尺寸的變化來評價其尺寸穩(wěn)定性。參照GB/T 464—2008對紙張進行干熱加速老化，將紙張在150℃處理24 h，然后測定老化前后紙張的白度差異，從而評價其耐久性。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同水彩畫紙繪畫性能對比分析

本研究選取6種國內(nèi)外較常用的不同品牌水彩畫紙作為測試樣品，采用1.4小節(jié)中所述評價體系分別對水彩畫紙進行了檢測分析。

2.1.1 色彩還原性

圖1為水彩畫紙對群青、深鎘紅和檸檬黃3種原料的色彩還原性。從圖1可知，本研究設(shè)計的測試方法能夠很好地區(qū)分不同紙張色彩還原性的差異。從紙張對群青、深鎘紅、檸檬黃3種顏色的呈色效果來看，1#、2#、4#紙樣的呈色效果較好。3#紙樣對群青顏料顯色效果不好，但是對其余2種顏料顯色效果很好。5#和6#紙樣顯色效果與其余幾個樣品的差距較大，3種顏色的鮮艷程度均遠(yuǎn)低于其他4個樣品。

圖1 水彩畫紙對群青、深鎘紅和檸檬黃3種顏料的色彩還原性Fig.1 Color reduction of watercolor paper to ultramarine,deep cadmium red，and lemon yellow pigments

2.1.2 吸收性

根據(jù)本課題組前期的研究結(jié)果，水彩畫紙的吸收性可由Cobb法、接觸角法和動態(tài)滲透法綜合評定。其中Cobb60值可以粗略判斷紙張施膠的程度，接觸角法可以判斷紙張表面橫向水分的擴散情況，動態(tài)滲透法可以判斷紙張縱向水分的滲透情況，即當(dāng)紙張Cobb60值在（20±4）g/m2范圍內(nèi)時，水分在紙張表面橫向擴散越慢越好，縱向滲透越快越好。6種紙樣的Cobb60值均在（20±4）g/m2范圍內(nèi)；2#、3#、4#紙樣橫向擴散小，1#、5#、6#紙樣橫向擴散大；2#、3#紙樣縱向滲透速率快，1#、4#紙樣縱向滲透速率中等，5#、6#紙樣縱向滲透速率慢。該測試結(jié)果與畫家的主觀感受一致。

2.1.3 耐擦性

表2為水彩畫紙耐擦性測定結(jié)果。從表2中可以看出，水彩畫紙耐擦性差距較大，5#、6#紙樣擦拭1次表面就有輕微的起毛現(xiàn)象，擦拭5、6次后表面已發(fā)生破損。而2#、3#和4#紙樣經(jīng)過10次擦拭表面未出現(xiàn)任何變化，特別是2#紙樣經(jīng)過20次擦拭后紙張表面仍無任何起毛和破損現(xiàn)象。

表2 水彩畫紙耐擦性Table 2 Friction resistance of watercolor papers

2.1.4 伸縮性

表3為水彩畫紙的伸縮性測定結(jié)果。從表3中可以看出，紙張浸水后其橫向伸長率遠(yuǎn)大于縱向，其中1#和4#紙樣的橫向伸長率較大，其余紙樣相差不多。紙張干燥后其橫向的收縮率普遍略小于縱向，不同紙樣的收縮率均較小。利用伸長率與收縮率之差可以表征水彩畫紙在潤濕和干燥過程中尺寸的變化幅度，尺寸變化的縱橫比可以表征這個過程中縱向和橫向尺寸變化的比例。綜合各項指標(biāo)可以看出，1#和4#紙樣伸縮性較差。伸縮性受定量的影響較大，從繪畫的感受來說，畫家一般認(rèn)為定量高于300 g/m2時紙張的伸縮性較好。

表3 水彩畫紙的伸縮性Table 3 Dimensional instability of watercolor papers %

2.1.5 耐久性

表4為水彩畫紙耐久性測定結(jié)果。從表4可以看出，5#紙樣干熱加速老化后白度保留率最低，1#紙樣的耐久性較好，2#、3#紙樣次之。紙張進行干熱加速老化后，能夠區(qū)分不同紙張的耐久性，因此可用其表征水彩畫紙是否適合長期保存。

表4 水彩畫紙的耐久性Table 4 Durability of watercolor papers

2.1.6 評價方法的有效性分析

為了驗證評價方法與畫家使用效果的對應(yīng)性，將檢測結(jié)果與畫家對每種紙張的主觀感受進行對比。表5為依據(jù)以上建立的評價方法檢測出的水彩畫紙繪畫性能的差異分析。表6為調(diào)研中根據(jù)畫家的繪畫感受統(tǒng)計的每種水彩畫紙的繪畫性能。從表5和表6可以看出，畫家對紙張吸收性的主觀感受與動態(tài)滲透的測試結(jié)果較吻合，耐擦性、耐久性、伸縮性和耐水洗性的測試結(jié)果也基本符合畫家的主觀感受，只有3#紙樣色彩還原性的測試結(jié)果與畫家的主觀感受稍有偏差。由此可以看出，建立的評價方法能夠較好地反映出水彩畫紙的性能差異。

表5 水彩畫紙繪畫性能測試結(jié)果Table 5 Painting performance test results of watercolor papers

表6 水彩畫紙繪畫性能主觀感受Table 6 Subjective feelings for painting performance of watercolor papers

2.2 水彩畫紙繪畫性能影響因素分析

2.2.1 纖維原料分析

圖2為水彩畫紙纖維經(jīng)Graff“C”染色后的顯微鏡圖。從圖2中可以看出，1#、4#和6#紙樣的顯微鏡圖較為相似，從圖2(a)、圖2(d)和圖2(f)中可以觀察到2種纖維，淺藍(lán)灰色的纖維較長且寬，其上可見明顯的具緣紋孔，是漂白硫酸鹽針葉木漿的特征。鮮藍(lán)色纖維短而細(xì)，可見闊葉木導(dǎo)管分子，這表明其為漂白硫酸鹽闊葉木漿。2#和3#紙樣的顯微鏡圖較為相似，其纖維被染成酒紅色，纖維細(xì)長，無非纖維狀的雜細(xì)胞，纖維壁光滑，壁上沒有任何節(jié)紋或紋孔結(jié)構(gòu)，纖維有轉(zhuǎn)曲現(xiàn)象，因此判斷其為100%棉漿抄造的紙張。圖2(e)中酒紅色的纖維與2#、3#紙樣相似，除此之外還可以觀察到闊葉木的導(dǎo)管分子，很多禾草類纖維的薄壁細(xì)胞及鋸齒狀的表皮細(xì)胞[5]。6種不同水彩畫紙的纖維原料存在較大差異，纖維原料對水彩畫紙的吸收性、色彩還原性、伸縮性和耐久性均會產(chǎn)生較大影響。

圖2 不同水彩畫紙的纖維形態(tài)特征顯微鏡圖Fig.2 Fiber morphology microscope images of watercolor papers

2.2.2 基本物理性能分析

表7為水彩畫紙的基本物理性能測定結(jié)果。由表7可以看出，紙張的緊度存在差異，其中3#紙樣緊度最小，為0.47 g/cm3，1#紙樣的緊度最大，為0.71 g/cm3，緊度可能是水彩畫紙吸收性和伸縮性的影響因素之一。從強度指標(biāo)來看，6種紙樣都具有一定的濕強度，3#、4#、6#紙樣濕抗張強度保留率較高，只有1#紙樣的濕抗張強度保留率較低；4#和6#紙樣的抗張強度略高，其余紙樣的抗張強度相差不多，紙張的干濕強度是保證水彩畫紙作畫過程順利進行的基本指標(biāo)。6種水彩畫紙中，只有5#紙樣呈酸性，其余紙張均為中堿性，紙張的pH值是影響紙張耐久性的重要因素，水彩畫紙耐久性的測試結(jié)果顯示5#紙樣耐久性最差，這可能是因為其紙張呈酸性所致。6種水彩畫紙的灰分差異也較大，其中5#、6#紙樣基本不加填，1#和2#紙樣加填量較大，3#和4#紙樣也進行了加填，填料對紙張的吸收性、耐久性和色彩還原性也會產(chǎn)生一定影響。

表7 水彩畫紙的基本物理性能Table 7 Basic physical properties of watercolor papers

6種水彩畫紙的白度也存在差異，其中4#紙樣白度最高，3#紙樣白度最低。因為水彩顏料的遮蓋力不強，因此紙張本身的顏色對色彩還原性的測試結(jié)果也會產(chǎn)生影響。根據(jù)色彩還原性的測試結(jié)果，3#紙樣對群青顏料顯色效果不好，但對另2種顏料顯色良好，這可能與其紙張本身顏色偏黃有關(guān)，而不是由于其色彩還原性不好。4#紙樣由于其本身的白度最高，因此其群青顏料顯色也最鮮艷。由上述分析可以得出，本研究設(shè)計的色彩還原性的測試方法可以反映不同紙張色彩還原性的差異。

3 結(jié) 論

本研究對比分析了6種不同水彩畫紙的性能差異，并進一步分析了水彩畫紙繪畫性能的影響因素。

3.1 水彩畫紙的繪畫性能主要有色彩還原性、合適的吸收性、耐擦性、耐久性和伸縮性。其中色彩還原性可通過測試一定條件下繪制水彩畫紙的彩度值來評價；合適的吸收性可由Cobb值、接觸角法和動態(tài)滲透法綜合評定；耐擦性可通過反復(fù)使用鉛筆繪制和橡皮擦拭紙面觀察是否有起毛現(xiàn)象測試；伸縮性可通過浸水后和浸水風(fēng)干后尺寸的變化來評價；耐久性可通過將紙張在150℃條件下干熱加速老化24 h后測定白度保留率來評價。

3.2 本研究設(shè)計的繪畫性能評價方法能夠較好區(qū)分不同水彩畫紙性能的差異，不同水彩畫紙色差還原性、耐擦性、吸收性和耐久性均存在較大差異。

3.3 紙張的纖維原料、填料、緊度、pH值都可能影響水彩畫紙繪畫性能。