不同水彩画纸绘画性能对比及影响因素分析

石立明 李 政 万 莹 杜 齐 刘 文 杨 扬 刘群华

（1.保定市华融纸厂，河北保定，071000；2.中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102；3.制浆造纸国家工程实验室，北京，100102）

水彩画纸是专门用于绘制水彩画的一类纸张，作为水彩画的承载物，对水彩画各种技法的实现及水彩画的呈现效果具有非常重要的作用。根据水彩画家的描述以及相关资料，参照水彩画的技法和作画需求，水彩画纸需满足以下特性[1]。

（1）合适的吸收性。水彩画的作画过程主要是颜料、阿拉伯树胶及水在纸面上流动、渗透和干燥的过程。纸张毛细管吸水的快慢，水分及颜料在纸面上的流动和沉积所带来的各种变化是水彩画各种技法的本质。因此水彩画纸需具有合适的吸收性。

（2）耐擦性。一方面，在水彩作画前会用铅笔进行构图，用橡皮擦去后纸面不应出现起毛现象。另一方面，作画时在水彩涂色干燥后，用清水洗去颜色一次或几次，再重新涂色，纸面也不应出现起毛现象[2]。

（3）伸缩性。水彩画纸是在被水浸湿后进行作画，在整个作画过程中，随着纸张的干燥，纸张不应出现严重的凹凸不平现象。

（4）耐久性。水彩画纸长时间放置不应出现返黄和变色等现象。

（5）色彩还原性。色彩还原性是指颜料在干燥与润湿时颜色的差异，不同水彩画纸色彩还原性存在较大不同，好的水彩画纸应待颜料干燥后仍可保持艳丽的颜色[3]。

水彩画纸的性能对水彩画的呈现效果至关重要[4]，但水彩画纸绘画性能的评价多依靠画家的主观感受，多为感性的描述性语言，较难指导水彩画纸的工艺改进方向。本研究针对以上水彩画纸的性能要求，建立了水彩画纸的评价体系，将画家的主观感受以检测指标来体现，这对水彩画纸的工艺研发和改进具有积极的促进作用。本研究选取了国内外常见的6种水彩画纸，对其绘画性能进行了对比分析，确定评价体系的有效性，最后通过对不同水彩画纸的纤维原料和基本物理性能的研究，分析了水彩画纸绘画性能的影响因素。

1 实验

1.1 实验原料及试剂

水彩画纸：国内外较常用的6种不同档次水彩画纸，其基本信息如表1所示。

表1 国内外不同档次水彩画纸基本信息Table 1 Basic information of different grades of watercolor paper at home and abroad

水彩颜料：群青（660）、深镉红（098）、柠檬黄（346），歌文水彩颜料，英国温莎&牛顿。

其他绘画用具：平头水彩画笔（宽度6.36 mm，Skyists 202系列），阿拉伯树胶（天马美术颜料有限公司），绘图铅笔（8900 HB，北京铅笔厂），绘图橡皮（4B/100A，韩国花郎）。

实验药品：Graff“C”染色剂。

1.2 仪器与设备

动态渗透测定仪，DPM33-4，德国EMCO公司；接触角测定仪，DSA 20，德国KRUSS GMBH公司；白度仪，CTPC，美国Technidyne；电脑测控抗张试验机，DCP-K21000，四川长江造纸仪器有限责任公司；电脑测控厚度仪，DCP-HDY04，四川长江造纸仪器有限责任公司；光学显微镜，WV-CP470，日本松下集团。

1.3 实验方法

1.3.1 纤维分析

原料种类：取适量的纸张样品，将其分散为纤维悬浮液，用Graff“C”染色剂染色后，在光学显微镜下观察纤维的形态特征，判断纤维的种类。

1.3.2 基本物理性能检测

参照GB/T 22830—2020中对水彩画纸基本物理性能进行检测，测定不同纸张的定量、紧度、白度、裂断长、湿抗张强度保留率、水分和pH值。灰分参照GB/T 742—2008进行测定。

1.4 水彩画纸评价体系

针对上述水彩画纸所需要的合适吸收性、耐擦性、伸缩性、耐久性、色彩还原性5个特性，本研究经过大量实验摸索，建立了水彩画纸绘画性能的评价体系，具体方法如下。

（1）色彩还原性

配制颜料：颜料三原色为黄、品红、青，因此评价这3种颜色的色彩还原性具有代表性。实验中选取了与这3种颜色相近的水彩颜料（柠檬黄、深镉红、群青），分别将其配置为质量分数10%的悬浮液，即取颜料3 g，添加蒸馏水至300 g。

制样：在纸面上取面积为5 cm×5 cm的区域，使用注射器吸取上述配好的水彩画颜料0.1 mL，用水彩画笔将其均匀涂于划定区域。由于原料是悬浮液，每次制样时均需将颜料充分搅匀。为减小误差，每个纸样每种颜色制作5个平行试样。

评价：待纸面完全干燥后，使用白度仪测定其色度值L、a、b，每个区域测试3个点，然后计算每个纸样每种颜色的彩度值，以此来评价纸张色彩还原性的优劣。

（2）吸收性

吸收性是水彩画纸一项非常重要的特性，根据本课题组前期的研究结果，水彩画纸的吸收性可由Cobb法、接触角法、动态渗透法3种方法综合评定。

（3）耐擦性

用HB绘图铅笔在试样上画出长度50 mm、宽度0.5~1 mm的线条，再用绘图橡皮擦去线条，观察试样是否有起毛现象，然后在试样的同一位置，再用标准墨水划出长度50 mm，宽度1.5 mm的线条，观察线条是否有带刺现象或扩散现象。如此反复进行，记下首次出现起毛现象时的实验次数。

（4）伸缩性和耐久性

参照GB/T 459—2002测定纸张的伸缩性，通过浸水后和浸水风干后尺寸的变化来评价其尺寸稳定性。参照GB/T 464—2008对纸张进行干热加速老化，将纸张在150℃处理24 h，然后测定老化前后纸张的白度差异，从而评价其耐久性。

2 结果与讨论

2.1 不同水彩画纸绘画性能对比分析

本研究选取6种国内外较常用的不同品牌水彩画纸作为测试样品，采用1.4小节中所述评价体系分别对水彩画纸进行了检测分析。

2.1.1 色彩还原性

图1为水彩画纸对群青、深镉红和柠檬黄3种原料的色彩还原性。从图1可知，本研究设计的测试方法能够很好地区分不同纸张色彩还原性的差异。从纸张对群青、深镉红、柠檬黄3种颜色的呈色效果来看，1#、2#、4#纸样的呈色效果较好。3#纸样对群青颜料显色效果不好，但是对其余2种颜料显色效果很好。5#和6#纸样显色效果与其余几个样品的差距较大，3种颜色的鲜艳程度均远低于其他4个样品。

图1 水彩画纸对群青、深镉红和柠檬黄3种颜料的色彩还原性Fig.1 Color reduction of watercolor paper to ultramarine,deep cadmium red，and lemon yellow pigments

2.1.2 吸收性

根据本课题组前期的研究结果，水彩画纸的吸收性可由Cobb法、接触角法和动态渗透法综合评定。其中Cobb60值可以粗略判断纸张施胶的程度，接触角法可以判断纸张表面横向水分的扩散情况，动态渗透法可以判断纸张纵向水分的渗透情况，即当纸张Cobb60值在（20±4）g/m2范围内时，水分在纸张表面横向扩散越慢越好，纵向渗透越快越好。6种纸样的Cobb60值均在（20±4）g/m2范围内；2#、3#、4#纸样横向扩散小，1#、5#、6#纸样横向扩散大；2#、3#纸样纵向渗透速率快，1#、4#纸样纵向渗透速率中等，5#、6#纸样纵向渗透速率慢。该测试结果与画家的主观感受一致。

2.1.3 耐擦性

表2为水彩画纸耐擦性测定结果。从表2中可以看出，水彩画纸耐擦性差距较大，5#、6#纸样擦拭1次表面就有轻微的起毛现象，擦拭5、6次后表面已发生破损。而2#、3#和4#纸样经过10次擦拭表面未出现任何变化，特别是2#纸样经过20次擦拭后纸张表面仍无任何起毛和破损现象。

表2 水彩画纸耐擦性Table 2 Friction resistance of watercolor papers

2.1.4 伸缩性

表3为水彩画纸的伸缩性测定结果。从表3中可以看出，纸张浸水后其横向伸长率远大于纵向，其中1#和4#纸样的横向伸长率较大，其余纸样相差不多。纸张干燥后其横向的收缩率普遍略小于纵向，不同纸样的收缩率均较小。利用伸长率与收缩率之差可以表征水彩画纸在润湿和干燥过程中尺寸的变化幅度，尺寸变化的纵横比可以表征这个过程中纵向和横向尺寸变化的比例。综合各项指标可以看出，1#和4#纸样伸缩性较差。伸缩性受定量的影响较大，从绘画的感受来说，画家一般认为定量高于300 g/m2时纸张的伸缩性较好。

表3 水彩画纸的伸缩性Table 3 Dimensional instability of watercolor papers %

2.1.5 耐久性

表4为水彩画纸耐久性测定结果。从表4可以看出，5#纸样干热加速老化后白度保留率最低，1#纸样的耐久性较好，2#、3#纸样次之。纸张进行干热加速老化后，能够区分不同纸张的耐久性，因此可用其表征水彩画纸是否适合长期保存。

表4 水彩画纸的耐久性Table 4 Durability of watercolor papers

2.1.6 评价方法的有效性分析

为了验证评价方法与画家使用效果的对应性，将检测结果与画家对每种纸张的主观感受进行对比。表5为依据以上建立的评价方法检测出的水彩画纸绘画性能的差异分析。表6为调研中根据画家的绘画感受统计的每种水彩画纸的绘画性能。从表5和表6可以看出，画家对纸张吸收性的主观感受与动态渗透的测试结果较吻合，耐擦性、耐久性、伸缩性和耐水洗性的测试结果也基本符合画家的主观感受，只有3#纸样色彩还原性的测试结果与画家的主观感受稍有偏差。由此可以看出，建立的评价方法能够较好地反映出水彩画纸的性能差异。

表5 水彩画纸绘画性能测试结果Table 5 Painting performance test results of watercolor papers

表6 水彩画纸绘画性能主观感受Table 6 Subjective feelings for painting performance of watercolor papers

2.2 水彩画纸绘画性能影响因素分析

2.2.1 纤维原料分析

图2为水彩画纸纤维经Graff“C”染色后的显微镜图。从图2中可以看出，1#、4#和6#纸样的显微镜图较为相似，从图2(a)、图2(d)和图2(f)中可以观察到2种纤维，浅蓝灰色的纤维较长且宽，其上可见明显的具缘纹孔，是漂白硫酸盐针叶木浆的特征。鲜蓝色纤维短而细，可见阔叶木导管分子，这表明其为漂白硫酸盐阔叶木浆。2#和3#纸样的显微镜图较为相似，其纤维被染成酒红色，纤维细长，无非纤维状的杂细胞，纤维壁光滑，壁上没有任何节纹或纹孔结构，纤维有转曲现象，因此判断其为100%棉浆抄造的纸张。图2(e)中酒红色的纤维与2#、3#纸样相似，除此之外还可以观察到阔叶木的导管分子，很多禾草类纤维的薄壁细胞及锯齿状的表皮细胞[5]。6种不同水彩画纸的纤维原料存在较大差异，纤维原料对水彩画纸的吸收性、色彩还原性、伸缩性和耐久性均会产生较大影响。

图2 不同水彩画纸的纤维形态特征显微镜图Fig.2 Fiber morphology microscope images of watercolor papers

2.2.2 基本物理性能分析

表7为水彩画纸的基本物理性能测定结果。由表7可以看出，纸张的紧度存在差异，其中3#纸样紧度最小，为0.47 g/cm3，1#纸样的紧度最大，为0.71 g/cm3，紧度可能是水彩画纸吸收性和伸缩性的影响因素之一。从强度指标来看，6种纸样都具有一定的湿强度，3#、4#、6#纸样湿抗张强度保留率较高，只有1#纸样的湿抗张强度保留率较低；4#和6#纸样的抗张强度略高，其余纸样的抗张强度相差不多，纸张的干湿强度是保证水彩画纸作画过程顺利进行的基本指标。6种水彩画纸中，只有5#纸样呈酸性，其余纸张均为中碱性，纸张的pH值是影响纸张耐久性的重要因素，水彩画纸耐久性的测试结果显示5#纸样耐久性最差，这可能是因为其纸张呈酸性所致。6种水彩画纸的灰分差异也较大，其中5#、6#纸样基本不加填，1#和2#纸样加填量较大，3#和4#纸样也进行了加填，填料对纸张的吸收性、耐久性和色彩还原性也会产生一定影响。

表7 水彩画纸的基本物理性能Table 7 Basic physical properties of watercolor papers

6种水彩画纸的白度也存在差异，其中4#纸样白度最高，3#纸样白度最低。因为水彩颜料的遮盖力不强，因此纸张本身的颜色对色彩还原性的测试结果也会产生影响。根据色彩还原性的测试结果，3#纸样对群青颜料显色效果不好，但对另2种颜料显色良好，这可能与其纸张本身颜色偏黄有关，而不是由于其色彩还原性不好。4#纸样由于其本身的白度最高，因此其群青颜料显色也最鲜艳。由上述分析可以得出，本研究设计的色彩还原性的测试方法可以反映不同纸张色彩还原性的差异。

3 结 论

本研究对比分析了6种不同水彩画纸的性能差异，并进一步分析了水彩画纸绘画性能的影响因素。

3.1 水彩画纸的绘画性能主要有色彩还原性、合适的吸收性、耐擦性、耐久性和伸缩性。其中色彩还原性可通过测试一定条件下绘制水彩画纸的彩度值来评价；合适的吸收性可由Cobb值、接触角法和动态渗透法综合评定；耐擦性可通过反复使用铅笔绘制和橡皮擦拭纸面观察是否有起毛现象测试；伸缩性可通过浸水后和浸水风干后尺寸的变化来评价；耐久性可通过将纸张在150℃条件下干热加速老化24 h后测定白度保留率来评价。

3.2 本研究设计的绘画性能评价方法能够较好区分不同水彩画纸性能的差异，不同水彩画纸色差还原性、耐擦性、吸收性和耐久性均存在较大差异。

3.3 纸张的纤维原料、填料、紧度、pH值都可能影响水彩画纸绘画性能。