絲素膠用于絲綢紋樣加固保護的試驗

李世超， 黃陽陽， 耿 奇(. 蘇州市職業(yè)大學 絲綢應用技術研究所，江蘇 蘇州 504；. 南京蘇豪絲綢文化發(fā)展有限公司，南京 0005)

研究與技術

絲素膠用于絲綢紋樣加固保護的試驗

李世超1， 黃陽陽1， 耿 奇2
(1. 蘇州市職業(yè)大學 絲綢應用技術研究所，江蘇 蘇州 215104；2. 南京蘇豪絲綢文化發(fā)展有限公司，南京 210005)

絲綢紋樣受保藏條件影響，質地極易損壞，需進行加固保護。文章采用絲素膠及絲綢支架對紋樣進行加固處理，并對處理后紋樣的機械性能、外觀特性及去支架揭展性展開研究。發(fā)現絲素膠黏合力和水溶性較好，不僅能加固，而且水浸后易分離，保證了紋樣的再處理性。同時，先在支架表面形成膠膜，既保證了膠膜的均勻性，又能避免膠液大量滲透織物組織結構。研究表明：采用絲素膠對紋樣加固后，其斷裂強力、撕破強力和頂破強力都有較為明顯的提高，常溫水浸后絲素膠主要附著在支架材料上，紋樣與支架間的揭展強力大幅下降。

絲綢紋樣；絲素膠；加固保護；支架；可再處理性

對破損與脆化的絲綢紋樣及其文物制品要進行強度的加固。傳統(tǒng)的做法之一是采用如書畫裝裱的方式，對絲綢紋樣進行托裱處理，如湖南馬王堆漢墓出土的絲綢殘片、江蘇連云港尹灣漢墓的繒繡等。這種加固法采用的支架一般是宣紙或棉皮紙，纖維長，拉力大，同時吸水性也不錯，而所用的黏合劑主要就是稀稠適宜的漿糊[1]。由于紙與絲綢非同一性質的材料，加固時在失去絲綢柔軟特性的同時，受外界影響還會產生一定的收縮差異，在去支架揭展的可再處理性方面漿糊黏合也或多或少存在困難[2-4]。此外，也有用丙烯酸類樹脂和戊二醛等對紋樣進行浸漬加固研究，紋樣力學性能改善明顯，但加固劑對紋樣的滲透使得紋樣再處理性受到影響[5-6]。本文采用薄型絲綢材料做支架，真絲中的絲素材料作黏合填充劑，通過加固工藝處理[7-8]，對絲綢紋樣進行加固保護試驗，并對加固后的絲綢紋樣性能進行了測試研究。

1 材料與設備

1.1 試驗材料

絲綢紋樣(古香緞，八枚緞地，平方米質量157 g/m2，32%桑蠶絲/68%人造絲，蘇州吳綾絲綢精品有限公司)；支架(真絲紡，100%真絲，平方米質量17.2 g/m2，市售)；絲素膠(絲素粉質量分數4%、水溶性聚合樹脂乳液質量分數38%，和去離子水自行配置，其中水溶性聚合樹脂乳液主要由單體5%甲基丙烯酸甲酯、70%丙烯酸丁酯、1%丙烯酸、1.5%丙烯酸-2-羥乙酯聚合而成)；膜材料(PET低黏性薄膜，德莎(蘇州)膠帶技術有限公司)；毛刷(羊毫，毛長10 mm，市售)；橡膠滾筒(硬度72度，市售)。

1.2 試驗設備

YG(B)026E-500電子織物強力機、YG 811E織物懸垂性測試儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)，Check Ⅲ分光測色儀(美國Datacolor公司)，TM 3030型掃描電子顯微鏡(日本Hitac公司)。

2 試驗方法

2.1 紋樣加固

在低黏性PET薄膜材料的表面設置工作區(qū)，根據面積用注射器吸取一定量的絲素膠乳液(0.01 mL/cm2)，均勻地滴灑到薄膜工作區(qū)內，用毛刷對乳液進行反復涂刷，使絲素膠乳液在薄膜上分布均勻。涂刷時PET薄膜的表面溫度為28 ℃左右。涂刷過程中，絲素膠乳液中的水分被逐漸蒸發(fā)，乳液的乳白色不斷褪去。待乳白色基本消失時，薄膜表面形成一層較為均勻的膠膜，將支架織物輕輕地粘貼到絲素膠膜材料的表面，用橡膠滾筒在支架織物表面進行滾壓，直到支架織物在絲素膠膜表面黏合得平整均勻為止。

絲綢紋樣平放在工作臺上，反面朝上，壓條固定。將支架織物從PET薄膜材料上進行剝離，并將織物含膠的一面，輕輕地壓向紋樣的反面，用橡膠滾筒滾動加壓，壓力控制在平均15 kg左右。均勻壓覆后將加固紋樣移置另一工作臺進行壓力平衡，平衡溫度為常溫，時間為24 h。

2.2 強伸性試驗

按GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第一部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》標準，測試原紋樣和加固后紋樣的斷裂強力和斷裂伸長率，其中試驗的隔距長度為(200±1)mm，拉伸速度為100 mm/min[9]。

2.3 懸垂性試驗

按GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》標準，測試織物懸垂性，并計算懸垂系數平均值，其中儀器夾持盤直徑為12 cm，原紋樣和加固后紋樣取直經為24 cm[9]。

2.4 色差試驗

采用Datacolor Check Ⅲ分光測色儀，以原紋樣為標準樣，加固后紋樣為批次樣，將樣品折疊至不透光后，再在樣品底色上各自隨機選取4個測試點進行測試[10]，儀器自動生成原紋樣和加固后紋樣之間的色差。

2.5 尺寸變化率試驗

將原紋樣和加固支架分別按照GB/T 8628—2013《紡織品 測定尺寸變化的試驗中織物試樣的準備、標記及測量》的規(guī)定進行取樣、調濕并測量初始尺寸，選用GB/T 8629—2001《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》洗滌程序進行洗滌，最后根據GB/T 8630—2013《紡織品 洗滌和干燥后尺寸變化的測定》測定洗滌和干燥后試樣尺寸的變化[9]。

2.6 揭展性試驗

將加固后的紋樣分別剪取寬度為50 mm，長度為100 mm的條型試樣兩組各5塊，其中一組在30 ℃的水中浸泡10 min，然后進行自然脫水。將這兩組試樣中紋樣和支架整個寬度分別夾持在織物強力機的上下夾持口中，夾距5 mm，以50 mm/min的速度進行揭展拉伸，記錄試驗中的揭展強力值，并計算其平均值。

2.7 SEM觀察

采用日立TM 3030掃描電子顯微鏡觀察支架及紋樣的表面形貌，放大倍數分別采用60倍和300倍。

3 結果與分析

3.1 加固處理后紋樣機械性能的變化

絲綢紋樣受損時的受力一般是平面受力的拉破、垂直受力的撕破及立體受力的頂破等多種情況，不管哪種形式它對紋樣的破壞都是不可逆轉的。本試驗采用薄型絲綢面料為支架，絲素膠黏合加固處理，處理前后紋樣的機械性能變化如表1所示。

表1 加固處理對紋樣力學性能的影響Tab.1 Effects of reinforcement treatment on mechanical properties

注：紋樣/支架復合樣為紋樣和支架不經本文2.1所述紋樣加固方法處理，單純貼合在一起制得的樣品；紋樣/支架加固樣為紋樣和支架經2.1紋樣加固方法處理后制得的樣品。

從表1可以看到，紋樣經加固處理后其斷裂強力、撕破強力和頂破強力都得到了較大幅度的提升，所以紋樣加固是紋樣保護中一種較好的處理方式。其中對于斷裂強力和頂破強力而言，紋樣加固后的數值比原紋樣均提高了50%以上，這是由于在拉伸和頂破過程中，支架支撐紋樣抵御了這種外部的破壞，使紋樣經受住了來自水平方向力的作用。這時在破壞點支架的受力具體是通過支架內的一組或交叉的兩組絲線共同作用實現的，所以相應的強力值比較大。而撕破強力就不同，撕破是經受來自垂直方向的受力，是通過支架內單根絲線受力而進行支撐的，所以撕破強力提升的幅度相對就沒有前兩者大，其數值只有23%左右。

從表1還可以看到，雖然都有支架，但加固處理與未加固處理紋樣的斷裂強力、撕破強力和頂破強力值是不同的，這表明絲素膠在其中起了一定的作用。加固處理后絲素膠在紋樣和支架之間形成了良好的結合，促使紋樣和支架在抵御外界的各種破壞時能形成合力，提高其強度。但是這一提高作用在不同的強力間表現得并不一致，與以上支架作用促使強力提高的特點相反，在此抵御撕破破壞的強力提高量最大，基本可達到10%左右。所以絲素膠結合絲綢材料加固絲綢紋樣，對紋樣的各種機械性能可起到改善作用。

3.2 加固處理對紋樣外觀性能的影響

對歷史資料等文物的保護，必須遵循“不改變原狀”的原則，這是公認的保護準則[11]。傳統(tǒng)裝裱加固法的缺陷就是加固的紋樣已失去了原有絲綢的柔軟質地，紋樣的絲綢與托裱的宣紙因收縮不一又容易影響其外觀平整的效果，這在江南多雨潮濕地區(qū)尤為突出。本試驗以紋樣加固后的外觀性能為對象，從柔軟性、色差及收縮變化三個方面進行了研究。

柔軟性是絲綢的主要特性。由于支架的加固，使加固紋樣變厚，柔軟性必然受到一定的影響，但是不能出現因加固而把原有的柔軟性變成最終的僵硬性。本試驗采用懸垂系數來反映紋樣的柔軟特性，懸垂系數越小表示被測物越柔軟。從試驗的數據(表2)可以看到，紋樣增加了支架后其懸垂系數試驗值平均提高了16%左右，最大值達到了90%。加固紋樣的懸垂系數沒有出現如宣紙裝裱后達100%的僵硬現象。

花型顏色是紋樣外觀的主要表現內容。加固處理中加固劑是否會滲透紋樣組織孔隙從而影響紋樣正面外觀而引起色差，這種情況不能完全排除，對此也進行了加固紋樣的色差試驗，如表3所示。

表2 加固處理對紋樣懸垂性能的影響Tab.2 Effects of reinforcement treatment on draping performance

表3 加固處理對紋樣表觀顏色的影響Tab.3 Effects of reinforcement treatment on apparentcolour of patterns

注：L*為明度，a*、b*為色度[8]。

加固試驗對原紋樣表面的顏色有一定的影響，色度值反映加固前后顏色空間中坐標點從[-37.11，-22.22]變化到了[-36.46，-21.81]，明度也下降了1.22，因而引起了1.44的色差變化。但是，根據色差值與色差評定等級換算，該色差變化相當于4級以上的色差等級，所以加固處理對紋樣表面的顏色變化影響不大。

紋樣和支架水洗后尺寸變化率試驗值如表4所示。紋樣和支架在同一條件下經洗滌和干燥，其尺寸均為收縮變化，而且趨勢相同，都是經向收縮大，緯向收縮小。經緯向收縮的差值比例也比較接近，分別為5.1和4.0。這些指標對紋樣避免外界影響，保持加固的良好平整性是有利的。但是，所試驗的紋樣和支架尺寸變化率數值存在一定差異，這是加固紋樣影響其平整效果的不利因素，因此在實際應用中要對支架進行一定的試驗性選擇。

表4 紋樣和支架尺寸變化率試驗Tab.4 Experiment on size change rate of patterns and scaffolds

3.3 加固紋樣去支架揭展的可再處理性

所謂可再處理性是指當前的處理不會對后續(xù)的處理造成妨礙的特性[12]。對于紋樣的加固保護必須要有一定的恢復性，不能一次處理而終身定型。這是因為任何保護措施和處理技術永遠都不是最佳技術，再好的加固隨著年代的延續(xù)也會出現老化，所以任何保護都具有一定的階段性和局限性。超出這一階段，還將會研發(fā)出更新的材料、更先進的保護措施和技術。因此，可再處理性也是絲綢紋樣加固保護中必須要注意的一個問題，同時也是整個加固保護中的技術難點。對此，本試驗在選用絲素進行黏合填充以增加親和性，以及在聚合樹脂乳液各成分的配比上進行了試驗，同時平衡加固工藝和低溫條件，使絲綢紋樣不至于因加固保護而受到二次損害。

絲綢紋樣加固處理后對其進行去支架揭展性試驗，結果如表5所示。

從表5可以看到，加固紋樣未經浸泡處理時去除支架的揭展強力為10.78 N，可以說紋樣與支架間的加固牢度是非常好的。但如果經30 ℃的溫水浸泡15 min后，加固紋樣去除支架的揭展強力就得到了較大幅度地下降，試驗中測得的實際強力為2.58 N，是未浸泡正常揭展強力的1/4還不到，紋樣幾乎是輕輕一剝就分離了。分離中不僅沒有對紋樣造成傷害，而且紋樣加固受膠面仍然較為清晰，膠膜及污物的殘留極少，從而為再一次加固處理創(chuàng)造了良好的工作界面。如果紋樣不便于在水中浸泡，可以采用在加固紋樣的支架一面進行濕潤處理，適當地加大和控制紋樣的受濕時間與受濕溫度，同樣可以降低支架的揭展強力。如與傳統(tǒng)的紋樣裝裱法相比，本試驗揭展處理后的紋樣經自然干燥，可以較為理想地恢復到加固處理前的紋樣狀態(tài)。

表5 浸泡前后揭展強力對比Tab.5 Comparison of the peel strength before and after immersion

3.4 紋樣加固處理的表面形貌觀察

圖1分別為紋樣與支架加固處理前后在30 ℃水中浸泡15 min后剝離的樣品，并選擇不同的放大倍數進行電鏡掃描。

圖1 加固材料的表面形貌觀察Fig.1 The surface morphology of reinforcement materials

從圖1(a)(b)(c)可以看到，紋樣原樣中的纖維縱面較為光滑，纖維之間分離清晰；加固紋樣與支架剝離后，紋樣纖維上黏附有少許絲素膠；當加固好的紋樣在30 ℃水中浸泡15 min后剝離時，紋樣纖維上殘留的絲素膠明顯減少，這是由于絲素膠中含有較多水溶性組分，在水浸后發(fā)生了一定程度的溶解，從而降低了紋樣與支架間的黏合力，這也與浸泡前后揭展強力的對比結果相吻合。

從圖1(d)(e)(f)可以看到，支架原樣的組織結構清晰，加固剝離后絲素膠全覆蓋于支架表面，而經水浸絲素膠層依然主要依附在支架的表面上。這說明紋樣的加固處理，使絲素膠在支架上的涂覆已形成了一種類似于“布基膠帶”的狀態(tài)，同時具有十分良好的柔軟性。這在保證紋樣與支架黏合的同時，可最大程度地降低紋樣上絲素膠的黏合殘留，這對紋樣的加固保護處理是十分有利的。

4 結 論

絲素膠對絲綢紋樣進行加固保護后，紋樣的斷裂強力、撕破強力和頂破強力都得到了較大幅度的提高。這其中除了支架的加固外，絲素膠起到了一定的作用，特別是在抗撕破強力的提高上表現得較為突出。所以絲素膠結合絲綢材料加固絲綢紋樣，對改善紋樣的各種機械性能可起到良好的互補作用。

支架加固后，紋樣的柔軟性要受到一定的影響，但是絲素膠對紋樣加固不會出現如傳統(tǒng)托裱法處理使紋樣僵硬的現象。加固試驗對原紋樣表面顏色有影響，根據試驗其色差變化在4級以上，肉眼反應不出，因此這種影響基本不大。紋樣和支架在同一條件下的尺寸變化均表現為收縮現象，而且這種變化的趨勢相同，差值比例接近，對避免外界影響，保持紋樣平整性十分有利。但實際應用中需根據紋樣的特點，要對支架進行選擇性試驗。

紋樣與支架間加固牢度好。如采用常溫水浸泡，紋樣揭展強力會大幅下降。這時紋樣與支架分離不僅沒有對紋樣造成傷害，而且可以最大程度地降低紋樣上絲素膠的黏合殘留，使紋樣加固面保持清晰，方便恢復到紋樣加固前的狀態(tài)，從而為再一次加固處理創(chuàng)造了良好的工作界面。

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Researchonsilkfibroingelusedforreinforcingprotectionofsilkpattern

LIShichao1,HUANGYangyang1,GENGQi2
(1. Institute of Applied Technology of Silk, Suzhou Vocational University, Suzhou 215104, China;2. Nanjing Suhao Silk Culture Development Co., Ltd., Nanjing 210005, China)

Due to the influence of the factors such as the environment of preservation, the texture of the silk pattern is extremely easy to be damaged, resulting in a decline in the strength of patterns. Thus, the silk pattern needs to be reinforced for protection. In this paper, silk fibroin gel and silk scaffold were used to reinforce the patterns, and the mechanical properties, surface characteristics and the uncovering property of patterns were researched. The research found that, with the good adhesive force and water solubility, silk fibroin gel can be easily separated after immersion in water, so the retreatment property of silk pattern can be ensured. At the same time, adhesive film formed on the surface of scaffolds could ensure the uniformity of the adhesive film and avoid penetration of silk fibroin gel into the fabric structure. The study show that, after the pattern was reinforced by silk fibroin gel, breaking strength, tearing strength and bursting strength of silk pattern are enhanced. After the immersion in water at ambient temperature, the uncovering force between the silk pattern and the scaffolds greatly decrease.

silk pattern; silk fibroin gel; reinforcing protection; scaffold; retreatment property

TS141.8

A

1001-7003(2017)10-0007-05 < class="emphasis_bold">引用頁碼

頁碼: 101102

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.10.002

2017-03-16;

2017-09-02

江蘇省科技支撐計劃項目(BE2014628)