胶液对拓片档案耐久性的影响研究

欧秀花 贺梦梦 张睿祥

一、引言

在文物考古、博物馆陈列、保管或编目等工作中，为便于对碑碣墓志、石刻造像、古陶砖瓦、铜铁铸器、古代货币、甲骨文字等文物的研究与展览，人们往往把器物上的文字和花纹拓印下来，形成拓片档案[1]。为防止传拓用宣纸渗墨，保持传拓档案的文字轮廓清晰，在拓片制作过程中，通常人们会使用白芨水作为粘合剂，使传拓用纸能较好的固定在被拓物表面，以获得较好的传拓效果。然而，白芨水存在外出携带不便、易发酵变味等问题。目前室外传拓过程中，胶液和水按一定比例调配的溶液（以下称胶液）逐渐替代了白芨水。这种胶液具有可随用随调，简单实用，使用效果良好，即便是在高温条件下也不易滋生霉菌等特点。那么，此种胶液的使用是否会对拓片档案造成不利的影响？目前关于这方面的研究国内外鲜有文献报道，仅见于于华和张胜梅[2]二人研究的胶液作为档案粘合剂的酸碱性、霉变等性能，但未涉及胶液对纸张和字迹耐久性的影响研究。

基于此，为更有效的研究胶液对拓片档案耐久性的影响，本文以得力牌胶液为研究对象，以手工宣纸为模拟拓片档案的载体材料，以西安华山文化用品有限责任公司生产的拓片墨汁为字迹材料，分别开展老化前后胶液对纸张的白度、耐折度、撕裂度、厚度、pH值以及字迹的耐水性、耐酸性、耐碱性、耐氧化性、耐摩擦性等方面的研究工作。

二、实验部分

（一）材料及仪器

1.材料

胶液（主要成份聚乙烯醇，得力集团有限公司）、HCl（AR，洛阳昊华化学试剂有限公司）、NaOH（AR，天津博迪化工股份有限公司）、H2O2（AR，西安化学试剂厂）、宣纸（安徽泾县明星宣纸厂）、拓片墨汁（西安华山文化用品有限责任公司）。

2.仪器

DCP-MIT135型耐折度仪（四川长江造纸仪器有限责任公司）、WSD-3A型白度色度仪（北京康光仪器有限公司）、PHS-3C型pH计（上海仪电科学仪器股份有限公司）、DCP-HDY04型厚度测定仪（四川长江造纸仪器有限责任公司）、ZB-SL型撕裂度測定仪（杭州纸邦自动化技术有限公司）、KQ-500DE型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）、404-1型红外线干燥箱（上海实验仪器总厂有限公司）、FB224型电子天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）、尺子、托盘等。

（二）实验方法

1.样品的制备

按照胶液：水（体积比）分别为1：100、2：100、3：100、4：100、5：100的比例制备1%、2%、3%、4%、5%的胶液，将200mm×200mm大小宣纸置入上述胶液浸泡10min，取出，自然晾干。空白组用蒸馏水代替胶液作同法处理。

将拓片专用墨汁与不同浓度的胶液按照体积比1：1比例混合，用注射器滴加0.1mL至宣纸上，控制每个样品上的胶液体积基本相等，自然晾干，待用。空白组用拓片墨汁与蒸馏水按照体积比1：1比例混合作同法处理。

2.性能测定

（1）纸张

①白度测试：根据我国国家标准GB/T 7974-87《纸及纸板白度测定法》测试。[3]取宣纸50mm×50mm大小10张，用WSD-3A型白度色度仪测试，记录R457值，取其平均值。

②耐折度测试：根据我国国家标准GB/T2679.5-1995《纸和纸板耐折度的测定》。[4]将宣纸裁成长150mm、宽15mm大小，纵横方向各取20条。调试仪器，设置张力为4.9N，采用耐折度仪进行测试，记录数据，取其平均值。

③撕裂度测试：根据我国国家标准GB/T455.1-1989《纸撕裂度的测定法》测试。[5]将宣纸裁成63mm×50mm大小，纵横方向各取30个，同方向每5张为一组，校准撕裂度测试仪后进行测试，记录数据，取其平均值。

④厚度测试：根据GB/T450-2008《纸和纸板试样的采取及纸样纵横向、正反面的测定》和我国国家标准GB/T451.3《纸张厚度测定》。[6，7]取得样品个数不少于60张，以10张纸样为一组测定，采用厚度测定仪测试，记录数据，取其平均值。

⑤pH值测试：参照国际标准ISO6588进行测试。[8]取1.25g碎片状待测样品置于250mL烧杯中，加入60mL煮沸冷却的蒸馏水，浸泡30min后，超声波清洗器中超声处理30min，温度60℃，功率100W。震荡结束后过滤，用pH计测试，每组纸样测试2次，取其平均值。另测试不同浓度胶液的pH值作为参考。

（2）字迹[9-14]

①耐水性：室温下，将老化前后的字迹样品置于蒸馏水中充分润湿，分别观察并记录字迹样品在20min、40min和60min时的变化情况。

②耐酸性：室温下，将老化前后的字迹样品置于0.1mol/L HCl溶液充分润湿，分别观察并记录样品在20min、40min和60min时的变化情况。

③耐碱性：室温下，将老化前后的字迹样品置于0.1mol/L NaOH溶液充分润湿，分别观察并记录样品在20min、40min和60min时的变化情况。

④耐氧化性：室温下，在洁净的容器中注入60mL ，将老化前后的字迹样品置于1%的H2O2溶液中浸泡，观察并记录样品在20min，40min和60min时的变化情况。

⑤耐摩擦性：将1000N重砣置于字迹样品上方，朝着同一方向均匀施加外力，观察并记录实验现象。

3.人工加速老化

红外光老化：室温、垂直照射距离为180mm，3000W红外灯照射下，将胶液处理过的纸张和字迹进行红外老化，老化时间为8h，取出，冷却至室温，待测。

三、结果与分析

（一）胶液对纸张耐久性的影响

1.白度

不同浓度胶液处理的纸样，白度测试结果见表1。

由表1可知，红外光老化前，经不同浓度胶液处理的纸样白度整体呈下降趋势。经浓度为1%、2%、3%的胶液处理后，纸样白度分别为55.72%、55.87%和55.75%，白度变化范围在0.12～0.15%之内;当胶液浓度增大为4%和5%时，纸样白度呈现出较大幅度的下降趋势，白度分别为55.41%和54.70%，与对照组相比，其数值分别下降了0.33%和1.03%。红外光老化后，纸样白度整体上呈现出随胶液浓度增大而降低的趋势。当胶液浓度在1%～3%范围内，纸样白度几乎无明显变化。当胶液浓度大于3%，胶液对纸样白度的影响逐渐增大。浓度1%和2%的胶液处理的纸样，老化后白度分别降低了0.22%、0.42%，变化幅度小于0.5%;但当胶液浓度大于2%时，其白度变化幅度大于0.5%，且随胶液浓度增大，白度值呈直线下降趋势。这是胶液中的聚乙烯醇（PVAL）在红外光照射下发生降解，降低了纸张白度的缘故。

2.耐折度

不同浓度胶液处理的纸样，耐折度测试结果，见表2。

由图1可知，红外光老化前后，纸样的耐折度随着胶液浓度的增大呈现上升趋势。老化前，随着胶液浓度的增大，纸张横向耐折强度从胶液浓度为0%时的26次增大到胶液浓度为5%时的122次，纵向耐折强度从胶液浓度为0%时的117次增大到胶液浓度为5%时的398次，这表明，胶液的使用可增加纸张纤维强度。然而，经红外光老化后，纸样的耐折度却比老化前明显降低，说明红外光对纸样的耐折度影响较大。

3.撕裂度

不同浓度胶液处理的纸样，撕裂度测试结果，见图2。

由图2可知，老化前，经不同浓度胶液处理的纸样，撕裂度值有所提升，无论横向还是纵向撕裂度值均高于对照组样品，且在胶液浓度为2%时纸样的撕裂度值达到最大，随后出现下降趋势，这是因为随着胶液体积浓度的增加，胶液渗透到纸张内部并在纸张表面形成一层薄膜，提高了纸样的机械强度。

红外老化后，纸样的撕裂度值整体变化趋势与老化前一致，但相同浓度的胶液处理过的纸样，无论是横向还是纵向，撕裂度均较未老化之前有所下降。经浓度为2%胶液处理的纸样，红外老化后横向撕裂度由老化前的216.7mN变为167.1mN，纵向撕裂度则由269.6mN变为234.9mN。当胶液浓度大于2%时，横向撕裂度基本呈现水平趋势，但纵向撕裂度变化幅度较大。由此可见，当胶液浓度大于2%，红外光对纸样的横向撕裂度影响较小，纵向撕裂度影响较大，故胶液的使用浓度应控制在2%左右为宜。

4.厚度

不同浓度胶液处理的纸样，厚度测试结果见图3。

由图3可知，经不同浓度胶液处理的纸样，红外光老化前后其厚度整体上呈现随胶液浓度增大而增大的趋势。老化前，随着胶液浓度的增加，纸张的厚度呈逐渐上升趋势。胶液浓度由0%增大到5%，纸样厚度由0.800mm增大到0.934mm，厚度增大幅度大于0.1mm。这是由于胶液填充在纸张纤维空隙之中，并在纸张表面形成薄膜，使纸张厚度增加。然而，红外光照射8h后，纸样厚度均低于老化之前。空白组老化前厚度为0.800mm，老化后为0.795mm，相差仅为0.005mm;而胶水浓度为1%～5%处理的纸样，老化前纸样厚度分别为0.825mm、0.881mm、0.913mm、0.917mm、0.934mm，老化后其厚度分别为0.801mm、0.870mm、0.888mm、0.910mm、0.906mm，较老化前厚度变化均大于0.005mm。由此可见，胶液在光辐照作用下，聚乙烯醇发生降解，原在纸张表面形成的薄膜发生老化，考虑厚度的变化会引起纸张强度的变化，因而胶液浓度选择在2～4%左右较为适宜。

5. pH值

不同浓度胶液pH值和胶液处理的纸样老化前后pH值测试结果，见图4和表6。

由图4可知，本文所用胶液的pH值在6.0左右，这与文献所记载的得力牌胶液pH值的记录相符[2]。由表6可知，经不同浓度胶液处理的纸样pH值分布范围在8.69～8.81之间，变化幅度较小，即胶液对纸样pH影响变化不大。经红外光老化后，不同浓度胶液处理的纸样，其pH值比未老化前有所下降。浓度为0%、1%、2%、3%、4%、5%的胶液处理的纸样pH值分别降低了0.31、0.13、0.27、0.27、0.25、0.26，除1%胶液处理的纸样外，其它浓度胶液处理的纸样pH值变化幅度在0.25～0.31之间，且变化趋势与老化前大致相同。即光辐照作用下，胶液对纸张的酸度有一定的影响，但其影响在可控范围内。

（二）胶液对字迹耐久性的影响

1.耐水性

不同浓度胶液处理的字迹样品，耐水性测试结果见表2。

由表2可知，老化前，字迹样品的耐水性较好。字迹样品放入水中60min之前无明显变化，60min之后，字迹出现轻微脱落，但无扩散现象。这说明胶液对字迹具有一定的加固作用。经红外光照射8h后，字迹样品均有明显的变黄，变脆的现象。置入蒸馏水中浸泡1min后未出现轻微扩散现象，60min时字迹有明显的脱落现象。这说明，在光辐照作用下，胶液中的聚乙烯醇发生降解，字迹耐水性降低。

2.耐酸性

不同浓度胶液处理的字迹样品，耐酸性测试结果见表3。

无明显变化，浸泡40min后均有不同程度的轻微脱落。经红外光老化后的字迹样品，在0.1mol/L HCl溶液浸泡60min时，字迹出现明显的变黄、脱落现象。

3.耐碱性

不同浓度胶液处理的字迹样品，耐碱性测试结果见表4。

由表4可知，老化前，字迹样品在0.1mol/L NaOH溶液中浸泡，对照组变化最为明显，1min时轻微扩散，20min时轻微脱落，40min～60min时脱落加重。胶液处理的字迹样品在水中浸泡40min之前无明显变化，但在水中浸泡40min后出现轻微脱落的现象。红外光老化后，字迹样品在0.1mol/L NaOH溶液中浸泡，均出现不同程度的变黄、脱落现象。这表明，在红外光辐照前，胶液在字迹表面形成的保护膜对碱性物质具有一定的抵制作用。经红外光照射后，聚乙烯醇自身發生了分解，产生的酸、醛等物质，加速了字迹的老化。

4.耐氧化性

不同浓度胶液处理的字迹样品，耐氧化性测试结果见表5。

由表5可知，老化前，字迹样品在0.1mol/L H2O2溶液中浸泡，对照组变化较大，1min时轻微扩散，20min时扩散加深，40min～60min时扩散并脱落。其它字迹样品均在40min后才出现轻微的脱落现象。红外光老化后，字迹样品出现了不同程度字迹变黄、脱落的现象。

5.耐摩擦性

不同浓度胶液处理的字迹样品，耐摩擦性测试结果见表6。

由表6可知，不同浓度胶液和墨汁混合后制備的字迹字迹样品，经过重物摩擦后均存在字迹脱落现象。其中，对照组的脱落较严重，其它字迹样品也有不同程度的脱落。红外光老化后，字迹样品也有不同程度的脱落，以浓度5%胶液处理的字迹样品最严重，浓度3%胶液处理的字迹样品摩擦程度最轻，而空白字迹样品仅仅出现脱落现象。说明胶液在一定浓度范围内能够加固字迹，增强其耐摩擦性，但红外光辐照后字迹的耐摩擦性降低。

四、结论

（1）胶液对纸张和字迹均有一定程度的影响。浓度为3～5%胶液可提高纸张的耐折度、撕裂度、厚度、pH值，但会降低纸张的白度。浓度为2%～4%胶液可增强字迹的耐水、耐酸、耐碱等性能的作用。红外光老化后，纸张的耐折度、撕裂度、厚度、pH值均较老化前有所降低，字迹的耐水、耐酸、耐碱、耐氧化性、耐摩擦性等性能均不同程度的降低，但均在一定范围内。

（2）为提高拓片档案的耐久性，在拓片档案形成过程中，一定要慎重使用胶液。若野外工作中必须使用胶液，则需要将胶液的浓度范围应控制在2%～4%范围内为宜。

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基金项目：本文系2019年度甘肃省教育厅项目（项目编号：2019B-123）阶段性研究成果之一;2019年度天水师范学院校级项目“基于创新能力培养的文博专业实验教学体系的建立与实践（CXT2019-04）”阶段性成果;2020年度天水师范学院课程思政项目“示范课程-档案文献遗产保护”阶段性成果。

作者单位：天水师范学院化学工程与技术学院