黃檗絲織物的光老化及展陳光照研究

馮 薈，趙 豐

（1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620；2.浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院，浙江 杭州 310018）

黃檗絲織物的光老化及展陳光照研究

馮 薈1，2，趙 豐1

（1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620；2.浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院，浙江 杭州 310018）

采用鹵素?zé)艏癓ED燈進(jìn)行黃檗絲織物的光老化試驗(yàn)，得到兩種光源下絲織物的色差值，對(duì)其光老化褪色內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行黃檗絲織物的展陳光照試驗(yàn).結(jié)果表明：鹵素?zé)粝曼S檗絲織物褪變速率稍慢于LED光源，在展陳光照中，黃檗絲織物在鹵素?zé)粝碌娘@色性高于LED燈.

黃檗；絲織物；光老化；展陳光照

黃檗是一種重要的植物染料，其富含小檗堿［1］，很適宜染絲絹、羊毛等纖維.在出土的大量絲織品文物中有不少用黃檗進(jìn)行染色的織物.在博物館展陳過(guò)程中，既要減少絲織品所受到的光照損害，又要選擇合適的光源及布光方式以便更好地展示藏品.因此，研究黃檗染料的光老化規(guī)律以及其在展陳光照中的效果，對(duì)于博物館此類絲織品在展陳過(guò)程中的保護(hù)及觀賞效果具有現(xiàn)實(shí)意義.

本文在研究古代黃檗染色工藝基礎(chǔ)上得到了黃檗染色的現(xiàn)代絲織物，參照文獻(xiàn)［2］中的規(guī)定博物館對(duì)紡織品常規(guī)照度要求在50lx左右.借助加速老化方法分別采用博物館常用的鹵素?zé)艏靶滦凸庠碙ED燈進(jìn)行光老化試驗(yàn)，得到黃檗絲織物在這兩種光源下的色差突變點(diǎn)及光老化褪色規(guī)律.同時(shí)，按照博物館常規(guī)照度和陳列柜展陳條件［2］，分別在鹵素?zé)艉蚅ED燈下進(jìn)行黃檗絲織物展陳光照試驗(yàn)，分析鹵素?zé)艏癓ED燈下黃檗絲織物的照明效果表征，從而為黃檗絲織物展陳光照設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù).

1 黃檗絲織物光老化試驗(yàn)

1.1 材料與儀器

絲織樣品，杭州米賽絲綢有限公司；黃檗，湖南；明礬、碳酸鈉、醋酸、氫氧化鈉等均為分析純；MR16型鹵素?zé)簦?0W），雷士照明有限公司；白光LED燈（10W），廣東中山好來(lái)燈數(shù)碼燈飾廠；PHS－3C型酸度計(jì)，上海理達(dá)儀器廠；SC－80C型全自動(dòng)色差儀，北京康光儀器有限公司.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 絲織品染色

將50g黃檗加水浸泡24h，洗凈后放入不銹鋼鍋中萃取色素，每次萃取30min，萃取3～4次.然后將待染絲織物用清水浸透，擰干后放入染液中并進(jìn)行升溫染色，將溫度控制在60℃下染色40min，取出后水洗絲織物，再用明礬媒染5min，取出后水洗，晾干［3］.黃檗是一種比較容易染色的染料，上染速率快，染色時(shí)要控制升溫速度并不停攪拌.明礬媒染時(shí)會(huì)有大量染料從織物上脫離下來(lái)，因此，媒染時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng).絲織物經(jīng)黃檗染色后呈明亮的黃色.

1.2.2 鹵素?zé)衾匣囼?yàn)設(shè)備

采用自制鹵素?zé)衾匣?，箱頂?盞鹵素?zé)?，采用兩組平行式照明模塊設(shè)計(jì)，模塊間距為50cm.每個(gè)照明模塊長(zhǎng)100cm，其上均勻分布3盞燈，燈間距為50cm，燈所在平面與試驗(yàn)臺(tái)距離為100cm.經(jīng)測(cè)定鹵素?zé)艄馐菫?4°，在100cm的距離下會(huì)形成半徑為30cm的圓形光斑.將溫度控制為20～25℃，照度經(jīng)測(cè)定為1 250lx.將染色后的絲織物裁剪成4cm×8cm的布條，待光照穩(wěn)定后，將裁剪好的絲織物布條放到樣品臺(tái)上，每天更換布條的位置，以確保每塊布條受到的照度穩(wěn)定均勻.每5d取出一塊放入盒內(nèi)避光保存，待試驗(yàn)結(jié)束后，將樣品全部取出進(jìn)行后續(xù)測(cè)試［4－5］.

1.2.3 LED燈老化試驗(yàn)設(shè)備

采用自制LED燈老化箱，箱頂置4盞白光LED燈，燈所在平面與試驗(yàn)臺(tái)距離為1m.燈管內(nèi)按次序排列100只LED小燈珠，整只燈可看做一線光源，在與其平行的平面內(nèi)照明均勻性良好，經(jīng)測(cè)定照度為1 250lx，照度均勻度為0.91，溫度控制為20～25℃.將染色后的絲織物裁剪成4cm×8cm的布條，待照度穩(wěn)定后，將裁剪好的絲織物樣條全部按順序放到樣品臺(tái)上，每隔1d輪換一次布條的位置，以確保光照的均勻性.每5d取出一塊布條放入盒內(nèi)避光保存，待連續(xù)老化結(jié)束后，將布條全部取出進(jìn)行后續(xù)測(cè)試［6］.

1.2.4 樣品色差測(cè)定與分析

絲織品光老化最直觀的表現(xiàn)是色差變化，參考文獻(xiàn)［7］設(shè)計(jì)光照老化試驗(yàn)，使用全自動(dòng)色差儀對(duì)老化后的絲織物樣品進(jìn)行色差測(cè)試，色彩評(píng)定采用式（1）所示的1976CIE L＊a＊b＊色差公式.

式中：ΔE為顏色在CIEL顏色空間坐標(biāo)點(diǎn)之間的距離，即色差；ΔL＊為測(cè)量值與目標(biāo)亮度差；Δa＊為測(cè)量值與目標(biāo)值紅綠差；Δb＊為測(cè)量值與目標(biāo)值黃藍(lán)差.

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

黃檗絲織物在鹵素?zé)艏癓ED燈下加速老化的色差值如表1所示.由表1可知，在1d內(nèi)，黃檗絲織物色差值基本沒(méi)有變化，到1d以后開(kāi)始發(fā)生變化，在1d后出現(xiàn)的這一色差變化點(diǎn)，可認(rèn)為是黃檗絲織物光老化的色差突變點(diǎn).由表1可知，黃檗絲織物在LED燈下老化速度比在鹵素?zé)粝驴斓枚?

表1 黃檗絲織物在鹵素?zé)艏癓ED燈下加速老化色差值Table 1 Color difference of silk fabric dyed by cortex phellodendri under halogen lamp and LED lamp

續(xù) 表

圖1所示為生產(chǎn)廠家提供的鹵素?zé)艏癓ED燈的發(fā)光光譜，以及色差儀測(cè)試黃檗絲織物的光反射率曲線.從黃檗絲織物的光反射率曲線可見(jiàn)，其在400～480nm階段反射率較低，即在該波段吸收作用比較強(qiáng)，而LED燈在450nm波段有大量的能量分布，在LED燈照射下，黃檗絲織物吸收該波段的能量要高很多，所以褪色速率也比在鹵素?zé)粝驴?

圖1 LED燈與鹵素?zé)舻陌l(fā)光光譜及黃檗絲織物光反射率曲線Fig.1 Spectra of LED lamp and halogen lamp and reflectance of silk fabric dyed by cortex phellodendri

上述試驗(yàn)在1 250lx照度下進(jìn)行，曝光總量為30 000lx·h，黃檗絲織物在1d（24h）后顏色發(fā)生變化，這個(gè)時(shí)間可視為黃檗絲織物的色差突變點(diǎn).根據(jù)倒易定量，曝光總量是照度和時(shí)間的乘積［2］，可以計(jì)算出博物館絲織品在常規(guī)照度50lx下，黃檗絲織物在25d（600h）后出現(xiàn)色差變化.

2 黃檗絲織物展陳光照試驗(yàn)

在黃檗絲織物加速光老化基礎(chǔ)上，為博物館該類絲織物選擇更為有效的展陳光源，分別在鹵素?zé)艏癓ED燈下進(jìn)行黃檗絲織物的展陳光照試驗(yàn).

2.1 展陳設(shè)備

采用自制展柜，長(zhǎng)為300cm，寬為100cm，高為280cm；調(diào)光器，中山市彩東照明電子廠.

為獲取均勻的布光效果，分別在鹵素?zé)艉蚅ED燈試驗(yàn)中各安裝3盞燈具，光束角均為24°，光線投射角度為30°，在展品的水平和垂直的二維方向上，燈間距保持一致，并根據(jù)燈具的配光性能確定墻距，燈間距與燈墻距基本相等［8］.通過(guò)調(diào)光器的控制，將平均照度控制在博物館絲織品常規(guī)照度50lx左右.如圖2和3所示分別為展柜及燈光布置的立面圖及剖面圖.

取黃檗絲織物，水平方向尺寸為50cm，垂直方向尺寸為40cm，參照平面類展品垂直懸掛的展陳方式［8］，以鏡框裝裱，垂直懸掛于展柜內(nèi)，裝裱后的展品水平方向尺寸為60cm，垂直方向尺寸為50 cm.

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 鹵素?zé)艏癓ED燈下黃檗絲織物展陳照度

以點(diǎn)陣方式［9］測(cè)試黃檗絲織物在鹵素?zé)艏癓ED燈下的展陳照度，間距10cm×10cm取點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示.從表2可知，鹵素?zé)粝陆z織物表面照度最大值為74lx，最小值為33lx，最小值與平均照度之比為0.65.LED燈下絲織物表面照度最大值為74lx，最小值為30lx，最小值與平均照度之比為0.57.從在鹵素?zé)艏癓ED燈下絲織物表面照度結(jié)果可以看到，在相同條件下，黃檗絲織物在鹵素?zé)粝鲁尸F(xiàn)出的照度均勻度與LED燈下的均勻度接近.即在相同的展示空間、展示方式、布光方式及照明條件下，黃檗絲織物表面的照度在鹵素?zé)艏癓ED燈下是接近的，鹵素?zé)袈詢?yōu)于LED燈.

表2 鹵素?zé)粝录癓ED燈下黃檗絲織物展陳光照中照度Table 2 Illuminance of silk dyed by cortex phellodendri under halogen lamp and LED lamp

2.2.2 展陳光照中黃檗絲織物在鹵素?zé)艏癓ED燈下色差變化

展陳光照中，黃檗絲織物在鹵素?zé)艏癓ED燈下的顯色性反映了其在兩種光源下所呈現(xiàn)的顏色變化程度.用1976CIE L＊a＊b＊值表示色差變化.采用全自動(dòng)色差儀測(cè)量色差，得到L＊，a＊，b＊的測(cè)量值，其中：L＊為顏色的明亮程度，黑色對(duì)應(yīng)L＊＝0，最亮顏色對(duì)應(yīng)L＊＝100；a＊與b＊表示顏色的彩色特性，a＊代表紅色方向的變化，－a＊代表綠色方向的變化，b＊代表黃色方向的變化，－b＊代表藍(lán)色方向的變化［10］.通過(guò)測(cè)試絲織品水平坐標(biāo)各測(cè)試點(diǎn)的L＊，a＊，b＊值，得到鹵素?zé)艏癓ED燈下黃檗絲織物色差變化曲線，如圖4～6所示.

由圖4可知，黃檗絲織物L(fēng)＊值在鹵素?zé)粝鲁尸F(xiàn)較穩(wěn)定狀態(tài)，而在LED燈下的變化較大，說(shuō)明在鹵素?zé)粝?，黃檗絲織物的亮度值更為穩(wěn)定.

由圖5中可知，鹵素?zé)粝曼S檗絲織物色彩更接近原樣（依據(jù)全自動(dòng)色差儀測(cè)試的黃檗絲織物原試樣的a＊值為9.24），而LED燈下之所以呈現(xiàn)負(fù)值，在于LED燈光色偏冷（色溫為7 000K）［11］，導(dǎo)致黃檗絲織物色彩偏向綠光.

從圖6可知，鹵素?zé)粝曼S檗絲織物b＊值變化較平緩，與黃檗絲織物原樣的b＊值（53）較為接近.而LED燈下則有較大的起伏，原因在于LED燈光譜中有藍(lán)色光分布，藍(lán)色光會(huì)導(dǎo)致黃檗絲織物b＊值在黃色和藍(lán)色間變化，因而在LED燈下呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài).

圖6 在鹵素?zé)艏癓ED燈黃檗絲織物下的b＊值曲線Fig.6 Curves of b＊ of silk fabric dyed by cortex phellodendri under halogen lamp and LED lamp

綜合黃檗絲織物色度值中L＊，a＊，b＊值在鹵素?zé)艏癓ED燈下的變化曲線，可得知其在鹵素?zé)粝碌纳钭兓^平緩穩(wěn)定，更接近原樣色度值.

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)黃檗絲織物的加速光老化試驗(yàn)，得到其在鹵素?zé)艏癓ED燈下的色差褪變規(guī)律.試驗(yàn)結(jié)果表明，黃檗絲織物主要吸收450nm波段的藍(lán)光，LED燈在450nm部分的能量比鹵素?zé)粢叩枚?，因此，黃檗絲織物在LED燈下老化速度要比在鹵素?zé)粝驴?

（2）由黃檗絲織物光老化試驗(yàn)，得到在色差突變點(diǎn)處的曝光總量為30 000lx·h，通過(guò)倒易定律可知，在博物館常規(guī)照度（50lx）條件下，黃檗絲織物色彩在25d左右開(kāi)始發(fā)生變化.

（3）通過(guò)展陳光照試驗(yàn)，根據(jù)展陳光照中黃檗絲織物色度值中的L＊，a＊，b＊值分析，得到其在鹵素?zé)粝碌纳戎当仍贚ED燈下更為穩(wěn)定.

綜合上述結(jié)果，鹵素?zé)舾m合作為黃檗絲織物的展陳光源.

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Study on the Light Aging and Display Light Design of Cortex Phellodendri Dyed Silk Fabric

FENG Hui1，2，ZHAO Feng1
（1.College of Textiles，Donghua University，Shanghai 201620，China；2.School of Fashion，Zhejiang Science ＆Technology University，Hangzhou Zhejiang 310018，China）

Light aging experiments of cortex phellodendri dyed silk fabric under halogen lamp and LED lamp are carried out.The color difference values are obtained and the law of color fading is analyzed.Moreover，display light design experiments for the same silk fabric are done.The experimental results show that the fading rate of cortex phellodendri dyed silk fabric under halogen lamp is somewhat slower than that under LED lamp，and the color rendering of cortex phellodendri dyed silk fabric under halogen lamp is better than that under LED lamp.

cortex phellodendri；silk fabric；light aging；display light design

TS 101.9

A

2012－02－27

浙江省文物保護(hù)基金資助項(xiàng)目（1107344－M）

馮 薈（1972—），女，湖北洪湖人，副教授，博士研究生，研究方向?yàn)榻z織品文物展陳光照.E－mail：olivial＿feng＠163.com

趙 豐（聯(lián)系人），男，教授，E－mail：zhaofeng1961＠gmail.com

1671－0444（2012）03－0276－05