膠液對拓片檔案耐久性的影響研究

歐秀花 賀夢夢 張睿祥

一、引言

在文物考古、博物館陳列、保管或編目等工作中，為便于對碑碣墓志、石刻造像、古陶磚瓦、銅鐵鑄器、古代貨幣、甲骨文字等文物的研究與展覽，人們往往把器物上的文字和花紋拓印下來，形成拓片檔案[1]。為防止傳拓用宣紙滲墨，保持傳拓檔案的文字輪廓清晰，在拓片制作過程中，通常人們會使用白芨水作為粘合劑，使傳拓用紙能較好的固定在被拓物表面，以獲得較好的傳拓效果。然而，白芨水存在外出攜帶不便、易發(fā)酵變味等問題。目前室外傳拓過程中，膠液和水按一定比例調(diào)配的溶液（以下稱膠液）逐漸替代了白芨水。這種膠液具有可隨用隨調(diào)，簡單實用，使用效果良好，即便是在高溫條件下也不易滋生霉菌等特點。那么，此種膠液的使用是否會對拓片檔案造成不利的影響？目前關于這方面的研究國內(nèi)外鮮有文獻報道，僅見于于華和張勝梅[2]二人研究的膠液作為檔案粘合劑的酸堿性、霉變等性能，但未涉及膠液對紙張和字跡耐久性的影響研究。

基于此，為更有效的研究膠液對拓片檔案耐久性的影響，本文以得力牌膠液為研究對象，以手工宣紙為模擬拓片檔案的載體材料，以西安華山文化用品有限責任公司生產(chǎn)的拓片墨汁為字跡材料，分別開展老化前后膠液對紙張的白度、耐折度、撕裂度、厚度、pH值以及字跡的耐水性、耐酸性、耐堿性、耐氧化性、耐摩擦性等方面的研究工作。

二、實驗部分

（一）材料及儀器

1.材料

膠液（主要成份聚乙烯醇，得力集團有限公司）、HCl（AR，洛陽昊華化學試劑有限公司）、NaOH（AR，天津博迪化工股份有限公司）、H2O2（AR，西安化學試劑廠）、宣紙（安徽涇縣明星宣紙廠）、拓片墨汁（西安華山文化用品有限責任公司）。

2.儀器

DCP-MIT135型耐折度儀（四川長江造紙儀器有限責任公司）、WSD-3A型白度色度儀（北京康光儀器有限公司）、PHS-3C型pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）、DCP-HDY04型厚度測定儀（四川長江造紙儀器有限責任公司）、ZB-SL型撕裂度測定儀（杭州紙邦自動化技術有限公司）、KQ-500DE型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）、404-1型紅外線干燥箱（上海實驗儀器總廠有限公司）、FB224型電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）、尺子、托盤等。

（二）實驗方法

1.樣品的制備

按照膠液：水（體積比）分別為1：100、2：100、3：100、4：100、5：100的比例制備1%、2%、3%、4%、5%的膠液，將200mm×200mm大小宣紙置入上述膠液浸泡10min，取出，自然晾干?？瞻捉M用蒸餾水代替膠液作同法處理。

將拓片專用墨汁與不同濃度的膠液按照體積比1：1比例混合，用注射器滴加0.1mL至宣紙上，控制每個樣品上的膠液體積基本相等，自然晾干，待用?？瞻捉M用拓片墨汁與蒸餾水按照體積比1：1比例混合作同法處理。

2.性能測定

（1）紙張

①白度測試：根據(jù)我國國家標準GB/T 7974-87《紙及紙板白度測定法》測試。[3]取宣紙50mm×50mm大小10張，用WSD-3A型白度色度儀測試，記錄R457值，取其平均值。

②耐折度測試：根據(jù)我國國家標準GB/T2679.5-1995《紙和紙板耐折度的測定》。[4]將宣紙裁成長150mm、寬15mm大小，縱橫方向各取20條。調(diào)試儀器，設置張力為4.9N，采用耐折度儀進行測試，記錄數(shù)據(jù)，取其平均值。

③撕裂度測試：根據(jù)我國國家標準GB/T455.1-1989《紙撕裂度的測定法》測試。[5]將宣紙裁成63mm×50mm大小，縱橫方向各取30個，同方向每5張為一組，校準撕裂度測試儀后進行測試，記錄數(shù)據(jù)，取其平均值。

④厚度測試：根據(jù)GB/T450-2008《紙和紙板試樣的采取及紙樣縱橫向、正反面的測定》和我國國家標準GB/T451.3《紙張厚度測定》。[6，7]取得樣品個數(shù)不少于60張，以10張紙樣為一組測定，采用厚度測定儀測試，記錄數(shù)據(jù)，取其平均值。

⑤pH值測試：參照國際標準ISO6588進行測試。[8]取1.25g碎片狀待測樣品置于250mL燒杯中，加入60mL煮沸冷卻的蒸餾水，浸泡30min后，超聲波清洗器中超聲處理30min，溫度60℃，功率100W。震蕩結(jié)束后過濾，用pH計測試，每組紙樣測試2次，取其平均值。另測試不同濃度膠液的pH值作為參考。

（2）字跡[9-14]

①耐水性：室溫下，將老化前后的字跡樣品置于蒸餾水中充分潤濕，分別觀察并記錄字跡樣品在20min、40min和60min時的變化情況。

②耐酸性：室溫下，將老化前后的字跡樣品置于0.1mol/L HCl溶液充分潤濕，分別觀察并記錄樣品在20min、40min和60min時的變化情況。

③耐堿性：室溫下，將老化前后的字跡樣品置于0.1mol/L NaOH溶液充分潤濕，分別觀察并記錄樣品在20min、40min和60min時的變化情況。

④耐氧化性：室溫下，在潔凈的容器中注入60mL ，將老化前后的字跡樣品置于1%的H2O2溶液中浸泡，觀察并記錄樣品在20min，40min和60min時的變化情況。

⑤耐摩擦性：將1000N重砣置于字跡樣品上方，朝著同一方向均勻施加外力，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

3.人工加速老化

紅外光老化：室溫、垂直照射距離為180mm，3000W紅外燈照射下，將膠液處理過的紙張和字跡進行紅外老化，老化時間為8h，取出，冷卻至室溫，待測。

三、結(jié)果與分析

（一）膠液對紙張耐久性的影響

1.白度

不同濃度膠液處理的紙樣，白度測試結(jié)果見表1。

由表1可知，紅外光老化前，經(jīng)不同濃度膠液處理的紙樣白度整體呈下降趨勢。經(jīng)濃度為1%、2%、3%的膠液處理后，紙樣白度分別為55.72%、55.87%和55.75%，白度變化范圍在0.12～0.15%之內(nèi);當膠液濃度增大為4%和5%時，紙樣白度呈現(xiàn)出較大幅度的下降趨勢，白度分別為55.41%和54.70%，與對照組相比，其數(shù)值分別下降了0.33%和1.03%。紅外光老化后，紙樣白度整體上呈現(xiàn)出隨膠液濃度增大而降低的趨勢。當膠液濃度在1%～3%范圍內(nèi)，紙樣白度幾乎無明顯變化。當膠液濃度大于3%，膠液對紙樣白度的影響逐漸增大。濃度1%和2%的膠液處理的紙樣，老化后白度分別降低了0.22%、0.42%，變化幅度小于0.5%;但當膠液濃度大于2%時，其白度變化幅度大于0.5%，且隨膠液濃度增大，白度值呈直線下降趨勢。這是膠液中的聚乙烯醇（PVAL）在紅外光照射下發(fā)生降解，降低了紙張白度的緣故。

2.耐折度

不同濃度膠液處理的紙樣，耐折度測試結(jié)果，見表2。

由圖1可知，紅外光老化前后，紙樣的耐折度隨著膠液濃度的增大呈現(xiàn)上升趨勢。老化前，隨著膠液濃度的增大，紙張橫向耐折強度從膠液濃度為0%時的26次增大到膠液濃度為5%時的122次，縱向耐折強度從膠液濃度為0%時的117次增大到膠液濃度為5%時的398次，這表明，膠液的使用可增加紙張纖維強度。然而，經(jīng)紅外光老化后，紙樣的耐折度卻比老化前明顯降低，說明紅外光對紙樣的耐折度影響較大。

3.撕裂度

不同濃度膠液處理的紙樣，撕裂度測試結(jié)果，見圖2。

由圖2可知，老化前，經(jīng)不同濃度膠液處理的紙樣，撕裂度值有所提升，無論橫向還是縱向撕裂度值均高于對照組樣品，且在膠液濃度為2%時紙樣的撕裂度值達到最大，隨后出現(xiàn)下降趨勢，這是因為隨著膠液體積濃度的增加，膠液滲透到紙張內(nèi)部并在紙張表面形成一層薄膜，提高了紙樣的機械強度。

紅外老化后，紙樣的撕裂度值整體變化趨勢與老化前一致，但相同濃度的膠液處理過的紙樣，無論是橫向還是縱向，撕裂度均較未老化之前有所下降。經(jīng)濃度為2%膠液處理的紙樣，紅外老化后橫向撕裂度由老化前的216.7mN變?yōu)?67.1mN，縱向撕裂度則由269.6mN變?yōu)?34.9mN。當膠液濃度大于2%時，橫向撕裂度基本呈現(xiàn)水平趨勢，但縱向撕裂度變化幅度較大。由此可見，當膠液濃度大于2%，紅外光對紙樣的橫向撕裂度影響較小，縱向撕裂度影響較大，故膠液的使用濃度應控制在2%左右為宜。

4.厚度

不同濃度膠液處理的紙樣，厚度測試結(jié)果見圖3。

由圖3可知，經(jīng)不同濃度膠液處理的紙樣，紅外光老化前后其厚度整體上呈現(xiàn)隨膠液濃度增大而增大的趨勢。老化前，隨著膠液濃度的增加，紙張的厚度呈逐漸上升趨勢。膠液濃度由0%增大到5%，紙樣厚度由0.800mm增大到0.934mm，厚度增大幅度大于0.1mm。這是由于膠液填充在紙張纖維空隙之中，并在紙張表面形成薄膜，使紙張厚度增加。然而，紅外光照射8h后，紙樣厚度均低于老化之前?？瞻捉M老化前厚度為0.800mm，老化后為0.795mm，相差僅為0.005mm;而膠水濃度為1%～5%處理的紙樣，老化前紙樣厚度分別為0.825mm、0.881mm、0.913mm、0.917mm、0.934mm，老化后其厚度分別為0.801mm、0.870mm、0.888mm、0.910mm、0.906mm，較老化前厚度變化均大于0.005mm。由此可見，膠液在光輻照作用下，聚乙烯醇發(fā)生降解，原在紙張表面形成的薄膜發(fā)生老化，考慮厚度的變化會引起紙張強度的變化，因而膠液濃度選擇在2～4%左右較為適宜。

5. pH值

不同濃度膠液pH值和膠液處理的紙樣老化前后pH值測試結(jié)果，見圖4和表6。

由圖4可知，本文所用膠液的pH值在6.0左右，這與文獻所記載的得力牌膠液pH值的記錄相符[2]。由表6可知，經(jīng)不同濃度膠液處理的紙樣pH值分布范圍在8.69～8.81之間，變化幅度較小，即膠液對紙樣pH影響變化不大。經(jīng)紅外光老化后，不同濃度膠液處理的紙樣，其pH值比未老化前有所下降。濃度為0%、1%、2%、3%、4%、5%的膠液處理的紙樣pH值分別降低了0.31、0.13、0.27、0.27、0.25、0.26，除1%膠液處理的紙樣外，其它濃度膠液處理的紙樣pH值變化幅度在0.25～0.31之間，且變化趨勢與老化前大致相同。即光輻照作用下，膠液對紙張的酸度有一定的影響，但其影響在可控范圍內(nèi)。

（二）膠液對字跡耐久性的影響

1.耐水性

不同濃度膠液處理的字跡樣品，耐水性測試結(jié)果見表2。

由表2可知，老化前，字跡樣品的耐水性較好。字跡樣品放入水中60min之前無明顯變化，60min之后，字跡出現(xiàn)輕微脫落，但無擴散現(xiàn)象。這說明膠液對字跡具有一定的加固作用。經(jīng)紅外光照射8h后，字跡樣品均有明顯的變黃，變脆的現(xiàn)象。置入蒸餾水中浸泡1min后未出現(xiàn)輕微擴散現(xiàn)象，60min時字跡有明顯的脫落現(xiàn)象。這說明，在光輻照作用下，膠液中的聚乙烯醇發(fā)生降解，字跡耐水性降低。

2.耐酸性

不同濃度膠液處理的字跡樣品，耐酸性測試結(jié)果見表3。

無明顯變化，浸泡40min后均有不同程度的輕微脫落。經(jīng)紅外光老化后的字跡樣品，在0.1mol/L HCl溶液浸泡60min時，字跡出現(xiàn)明顯的變黃、脫落現(xiàn)象。

3.耐堿性

不同濃度膠液處理的字跡樣品，耐堿性測試結(jié)果見表4。

由表4可知，老化前，字跡樣品在0.1mol/L NaOH溶液中浸泡，對照組變化最為明顯，1min時輕微擴散，20min時輕微脫落，40min～60min時脫落加重。膠液處理的字跡樣品在水中浸泡40min之前無明顯變化，但在水中浸泡40min后出現(xiàn)輕微脫落的現(xiàn)象。紅外光老化后，字跡樣品在0.1mol/L NaOH溶液中浸泡，均出現(xiàn)不同程度的變黃、脫落現(xiàn)象。這表明，在紅外光輻照前，膠液在字跡表面形成的保護膜對堿性物質(zhì)具有一定的抵制作用。經(jīng)紅外光照射后，聚乙烯醇自身發(fā)生了分解，產(chǎn)生的酸、醛等物質(zhì)，加速了字跡的老化。

4.耐氧化性

不同濃度膠液處理的字跡樣品，耐氧化性測試結(jié)果見表5。

由表5可知，老化前，字跡樣品在0.1mol/L H2O2溶液中浸泡，對照組變化較大，1min時輕微擴散，20min時擴散加深，40min～60min時擴散并脫落。其它字跡樣品均在40min后才出現(xiàn)輕微的脫落現(xiàn)象。紅外光老化后，字跡樣品出現(xiàn)了不同程度字跡變黃、脫落的現(xiàn)象。

5.耐摩擦性

不同濃度膠液處理的字跡樣品，耐摩擦性測試結(jié)果見表6。

由表6可知，不同濃度膠液和墨汁混合后制備的字跡字跡樣品，經(jīng)過重物摩擦后均存在字跡脫落現(xiàn)象。其中，對照組的脫落較嚴重，其它字跡樣品也有不同程度的脫落。紅外光老化后，字跡樣品也有不同程度的脫落，以濃度5%膠液處理的字跡樣品最嚴重，濃度3%膠液處理的字跡樣品摩擦程度最輕，而空白字跡樣品僅僅出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。說明膠液在一定濃度范圍內(nèi)能夠加固字跡，增強其耐摩擦性，但紅外光輻照后字跡的耐摩擦性降低。

四、結(jié)論

（1）膠液對紙張和字跡均有一定程度的影響。濃度為3～5%膠液可提高紙張的耐折度、撕裂度、厚度、pH值，但會降低紙張的白度。濃度為2%～4%膠液可增強字跡的耐水、耐酸、耐堿等性能的作用。紅外光老化后，紙張的耐折度、撕裂度、厚度、pH值均較老化前有所降低，字跡的耐水、耐酸、耐堿、耐氧化性、耐摩擦性等性能均不同程度的降低，但均在一定范圍內(nèi)。

（2）為提高拓片檔案的耐久性，在拓片檔案形成過程中，一定要慎重使用膠液。若野外工作中必須使用膠液，則需要將膠液的濃度范圍應控制在2%～4%范圍內(nèi)為宜。

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基金項目：本文系2019年度甘肅省教育廳項目（項目編號：2019B-123）階段性研究成果之一;2019年度天水師范學院校級項目“基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的文博專業(yè)實驗教學體系的建立與實踐（CXT2019-04）”階段性成果;2020年度天水師范學院課程思政項目“示范課程-檔案文獻遺產(chǎn)保護”階段性成果。

作者單位：天水師范學院化學工程與技術學院