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物理环境对古代丝织品色泽和丝质的影响研究

王永礼  
【摘要】: 本文主要研究物理环境对丝织品文物老化的影响,通过实验研究探索丝织品文物保护的环境参数,同时也研究了丝织品文物的特点、纺织品文物保护技术等方面的内容。在检索资料、整理总结现有研究成果的基础上,研究了温度、湿度、光照等物理环境对丝织品文物的色泽与丝质的影响。真丝制品的老化,主要是在温度、湿度、光照等物理环境的作用下,丝纤维材料的降解,力学性能的下降。由于在这些方面的研究目前已经具有不少的研究成果,有些结论已经比较成熟,因此,以上这些内容不作为本论文的主要研究内容。本论文的研究着重于对丝织品色彩的老化研究,尤其是在分波段的可见光照射下,以及在闪光灯照射下,植物染料染色的丝绸制品的色彩老化方面的研究。本论文研究通过模拟老化实验,研究在不同波段的可见光照射下,丝织品色泽的老化情况。为进行本文相关的实验研究,本人发明了一种纺织品光老化实验仪器,从可见光中取出十个窄波段,对现代桑蚕丝织品进行了光照老化实验,研究了各波段可见光照射对丝织品色泽的影响情况。本论文另一个重要的研究内容是闪光灯照射对丝绸制品色泽的影响,因为这方面目前在国内外研究成果还很少,并且具有现实应用价值。本论文研究通过闪光灯照射现代桑蚕丝织品的老化实验,研究了闪光灯光照对丝织品色泽及丝质产生的影响,研究了丝织品色泽老化与光照距离、入射角度、光照强度及染料种类之间的联系,并探索了避免闪光灯照射对丝织品文物产生影响的措施和方法。由于光照作用对于丝质的老化影响较小,因此本论文对于丝质老化受物理环境作用的影响研究,着重于观察在光照条件下和纯水浸泡情况下,丝纤维表面及形态所产生的变化,以及老化前后的手感变化,并分析了这些变化对丝质的影响。本论文在通过检索资料及相应的老化实验研究之后,对物理环境对丝织品产生影响的结果,进行了综合研究,得到了丝织品文物展示与保存的最佳物理环境参数,并着重研究了丝织品文物展示与保存的光照环境。下面将本文的主要研究成果罗列如下; 一、发明了一种光老化实验仪器,解决了丝绸在可见光区段的光老化实验问题。 进行纺织品的可见光区段老化实验,一直是一个十分困难的事情,尤其是可见光区分波段的光老化实验,由于没有合适的实验条件以及耗时费力、效果不明显等原因,一直无法进行。我们利用普通白炽灯所产生的连续光谱,用现有用于其他方面的可见光窄波段滤光片,产生窄波段的可见光,作为分波段光老化实验的光源,进行纺织品光老化实验,解决了在可见光区进行分波段光老化实验的问题。只要根据实验需要,制作出所需波段的窄波段滤光片,就可取出实验所需的任何可见光窄波段,使纺织品材料的可见光分波段老化实验得以进行。通过实验我们发现了可见光中对染色丝绸表面产生色老化不明显的区段,了解了不同波段可见光对染色丝绸表面老化产生作用的情况,为今后纺织类博物馆展览光源的制造和选择提供了参考。本发明仪器《纺织品光老化实验仪》已经获得国家专利局国家发明专利授权。 二、潮湿是丝织品色泽保持的大敌,植物染料染色的丝织品在潮湿状态下极易褪色,不同颜色的丝织品有不同的褪色情况。 实验证实,植物染料所染的丝织物在相对湿度为20%~40%的范围内最为稳定,当湿度在60%以上时,植物染料染色的各色丝织品,均有很大程度的褪色,在高湿度环境下褪色速度增快。在高湿度环境中各颜色样品色泽的变化规律是;白色丝绸颜色出现发黄变化,浅色丝绸光泽变暗,深色丝绸光泽变亮,总体是使丝织物的色彩鲜艳性下降,颜色变化为灰暗状态。由于丝织品是不耐干燥的,过分干燥的环境会使丝织品文物干裂、脆化。因此,通常彩色丝质文物保存的最佳湿度环境应该在55%~60%之间。 各种颜色的丝绸文物,在潮湿状态下颜色的保持能力也不相同。蓝色丝绸、白色丝绸和黑色丝绸文物,在潮湿环境下有较强的色彩保持能力,因此,出土时的颜色与原色彩应比较接近;而红色丝绸、黄色丝绸和茶色丝绸在潮湿状态下色彩保持能力比较弱,出土时的颜色与原色彩可能存在较大的差别。 频繁变化的湿度,会引起纤维频繁的膨胀与收缩,使丝纤维组织受到破坏,引起丝纤维强度降低,产生丝纤维的断裂,导致丝织品脆化并损坏。因此,博物馆室内的湿度只允许缓慢改变。一日之内相对湿度的变化不得大于5%,并且不能过于频繁的改变。 通过对植物染色的桑蚕丝绸进行水解老化实验,研究了潮湿环境对丝织品文物的老化所产生的影响。发现了染色丝绸的色彩在去离子水长期浸泡情况下的变化规律。实验结果可以作为确定彩色丝织品文物保存环境的参考。为进行丝织品水解老化实验,作者发明了一种保温杯,已经获得国家专利局国家发明专利授权。 三、可见光照射对丝绸及其颜色产生老化作用的主要因素是光照强度、照射时间、短波长光的能量破坏和长波长光的加热破坏。 1、在可见光中存在对丝绸表面老化影响比较弱的波段。 在相同的照射环境条件下,可见光中不同波长的光产生的丝绸表面老化现象是不同的,对不同色彩的丝绸,存在不同的产生老化比较弱的波段。 2、环境温度和湿度对丝绸表面光老化存在影响。 实验发现,丝绸表面光老化的情况,不仅与光强、波长和光照时间有关,还与光照时的环境温度和湿度有关。温度对光老化产生加速作用,温度增高,光老化产生的色差会有一定程度的增大。 3、光源强度对丝绸老化有着十分重要的影响。 当光源比较强,照度值比较大时,产生的色差一般较大,而且这种情况下波长较长的光产生的老化比较严重,主要是红光所产生的加热作用,使颜料和丝绸的色泽发生变化。当光源强度比较弱,照度值比较小时,产生的色差一般较小,主要是短波长光的光照能量损坏作用。在照度相同的情况下,短波长的光对各种颜色的样品色泽产生的影响都比长波长的光产生的影响要大。 4、光老化情况与光的波长有直接的关系。 可见光中不同波长的光产生的丝绸表面老化现象不同,同一波长的光对不同颜色的丝织品的作用也不相同,老化作用机理也存在差异。长波长光主要是加热的作用使丝纤维干燥、变细,丝质发生变化;而短波长光的作用,主要是对丝纤维表面造成损害,而加热效应较小。 5、丝织品的色彩、表面的染料颗粒和表面存在的缺陷,对光照老化产生比较明显的影响。 在可见光照射老化实验中,各种颜色丝绸样品的色差变化各不相同,与其颜色种类、染料颗粒在丝绸表面的分布情况以及丝绸表面存在的丝絮、污染物杂质等缺陷有关。染料颗粒、丝絮或污垢颗粒受光照加热而变色、碳化,形成吸热点,并把热量传递给丝纤维,从而使丝纤维在热的作用下受到破坏。可见光对染料颗粒的作用,可以使其发生变化,从而引起丝绸色彩的变化。 6、丝绸色彩和丝质受光照的破坏作用受到多种因素的影响。 不同颜色、不同性质的染料以及染色时使用的媒染剂的不同,包括丝织品表面反光特性的不同,都使丝绸对光照具有不同的敏感性。 本研究实验中的黄色、茶色和红色丝绸在光照下容易褪色,白色丝绸光老化作用最小。光照作用对黑色、红色、茶色丝绸的丝纤维产生的破坏作用较大。 7、闪光灯照射对丝绸的破坏作用主要是由红外线引起的。 闪光灯光谱中的红外线的加热作用,是造成白色丝绸变黄、染色丝绸褪色的主要原因,也是对丝纤维产生破坏作用的罪魁祸首。 通过实验研究,发现了6种颜色丝绸在闪光灯照射下发生色老化现象的原因,了解了闪光灯光谱成分、丝绸表面平整性、染料颗粒、丝絮、污垢颗粒和丝绸颜色等情况,对丝绸表面光老化产生的影响,提出了防止闪光灯照射损害的措施。 四、丝织品文物的光照环境 1、丝织品文物展示环境的照度控制 在丝织品文物展览区域内,环境照度应在30~50lux。丝织品文物展示区间照明光源的紫外线相对含量应小于75μW/lumen。 2、丝织品文物的光照控制 丝织品文物表面的照度应低于50lux,年曝光量应低于150000lux·h。文物展品上的照度均匀度应该不低于0.7,紧邻区域照度均匀度应不低于0.5。 3、避免光线直射文物 照射文物的光线,应取45度角(或者大于45度角)入射,既有利于保护文物,又有利于观众的观看。


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