黄檗丝织物的光老化及展陈光照研究

冯 荟，赵 丰

（1.东华大学 纺织学院，上海 201620；2.浙江理工大学 服装学院，浙江 杭州 310018）

黄檗丝织物的光老化及展陈光照研究

冯 荟1，2，赵 丰1

（1.东华大学 纺织学院，上海 201620；2.浙江理工大学 服装学院，浙江 杭州 310018）

采用卤素灯及LED灯进行黄檗丝织物的光老化试验，得到两种光源下丝织物的色差值，对其光老化褪色内在规律进行分析，并在此基础上，进行黄檗丝织物的展陈光照试验.结果表明：卤素灯下黄檗丝织物褪变速率稍慢于LED光源，在展陈光照中，黄檗丝织物在卤素灯下的显色性高于LED灯.

黄檗；丝织物；光老化；展陈光照

黄檗是一种重要的植物染料，其富含小檗碱［1］，很适宜染丝绢、羊毛等纤维.在出土的大量丝织品文物中有不少用黄檗进行染色的织物.在博物馆展陈过程中，既要减少丝织品所受到的光照损害，又要选择合适的光源及布光方式以便更好地展示藏品.因此，研究黄檗染料的光老化规律以及其在展陈光照中的效果，对于博物馆此类丝织品在展陈过程中的保护及观赏效果具有现实意义.

本文在研究古代黄檗染色工艺基础上得到了黄檗染色的现代丝织物，参照文献［2］中的规定博物馆对纺织品常规照度要求在50lx左右.借助加速老化方法分别采用博物馆常用的卤素灯及新型光源LED灯进行光老化试验，得到黄檗丝织物在这两种光源下的色差突变点及光老化褪色规律.同时，按照博物馆常规照度和陈列柜展陈条件［2］，分别在卤素灯和LED灯下进行黄檗丝织物展陈光照试验，分析卤素灯及LED灯下黄檗丝织物的照明效果表征，从而为黄檗丝织物展陈光照设计提供一定的理论依据.

1 黄檗丝织物光老化试验

1.1 材料与仪器

丝织样品，杭州米赛丝绸有限公司；黄檗，湖南；明矾、碳酸钠、醋酸、氢氧化钠等均为分析纯；MR16型卤素灯（50W），雷士照明有限公司；白光LED灯（10W），广东中山好来灯数码灯饰厂；PHS－3C型酸度计，上海理达仪器厂；SC－80C型全自动色差仪，北京康光仪器有限公司.

1.2 试验方法

1.2.1 丝织品染色

将50g黄檗加水浸泡24h，洗净后放入不锈钢锅中萃取色素，每次萃取30min，萃取3～4次.然后将待染丝织物用清水浸透，拧干后放入染液中并进行升温染色，将温度控制在60℃下染色40min，取出后水洗丝织物，再用明矾媒染5min，取出后水洗，晾干［3］.黄檗是一种比较容易染色的染料，上染速率快，染色时要控制升温速度并不停搅拌.明矾媒染时会有大量染料从织物上脱离下来，因此，媒染时间不宜过长.丝织物经黄檗染色后呈明亮的黄色.

1.2.2 卤素灯老化试验设备

采用自制卤素灯老化箱，箱顶置6盏卤素灯，采用两组平行式照明模块设计，模块间距为50cm.每个照明模块长100cm，其上均匀分布3盏灯，灯间距为50cm，灯所在平面与试验台距离为100cm.经测定卤素灯光束角为24°，在100cm的距离下会形成半径为30cm的圆形光斑.将温度控制为20～25℃，照度经测定为1 250lx.将染色后的丝织物裁剪成4cm×8cm的布条，待光照稳定后，将裁剪好的丝织物布条放到样品台上，每天更换布条的位置，以确保每块布条受到的照度稳定均匀.每5d取出一块放入盒内避光保存，待试验结束后，将样品全部取出进行后续测试［4－5］.

1.2.3 LED灯老化试验设备

采用自制LED灯老化箱，箱顶置4盏白光LED灯，灯所在平面与试验台距离为1m.灯管内按次序排列100只LED小灯珠，整只灯可看做一线光源，在与其平行的平面内照明均匀性良好，经测定照度为1 250lx，照度均匀度为0.91，温度控制为20～25℃.将染色后的丝织物裁剪成4cm×8cm的布条，待照度稳定后，将裁剪好的丝织物样条全部按顺序放到样品台上，每隔1d轮换一次布条的位置，以确保光照的均匀性.每5d取出一块布条放入盒内避光保存，待连续老化结束后，将布条全部取出进行后续测试［6］.

1.2.4 样品色差测定与分析

丝织品光老化最直观的表现是色差变化，参考文献［7］设计光照老化试验，使用全自动色差仪对老化后的丝织物样品进行色差测试，色彩评定采用式（1）所示的1976CIE L＊a＊b＊色差公式.

式中：ΔE为颜色在CIEL颜色空间坐标点之间的距离，即色差；ΔL＊为测量值与目标亮度差；Δa＊为测量值与目标值红绿差；Δb＊为测量值与目标值黄蓝差.

1.3 试验结果

黄檗丝织物在卤素灯及LED灯下加速老化的色差值如表1所示.由表1可知，在1d内，黄檗丝织物色差值基本没有变化，到1d以后开始发生变化，在1d后出现的这一色差变化点，可认为是黄檗丝织物光老化的色差突变点.由表1可知，黄檗丝织物在LED灯下老化速度比在卤素灯下快得多.

表1 黄檗丝织物在卤素灯及LED灯下加速老化色差值Table 1 Color difference of silk fabric dyed by cortex phellodendri under halogen lamp and LED lamp

续 表

图1所示为生产厂家提供的卤素灯及LED灯的发光光谱，以及色差仪测试黄檗丝织物的光反射率曲线.从黄檗丝织物的光反射率曲线可见，其在400～480nm阶段反射率较低，即在该波段吸收作用比较强，而LED灯在450nm波段有大量的能量分布，在LED灯照射下，黄檗丝织物吸收该波段的能量要高很多，所以褪色速率也比在卤素灯下快.

图1 LED灯与卤素灯的发光光谱及黄檗丝织物光反射率曲线Fig.1 Spectra of LED lamp and halogen lamp and reflectance of silk fabric dyed by cortex phellodendri

上述试验在1 250lx照度下进行，曝光总量为30 000lx·h，黄檗丝织物在1d（24h）后颜色发生变化，这个时间可视为黄檗丝织物的色差突变点.根据倒易定量，曝光总量是照度和时间的乘积［2］，可以计算出博物馆丝织品在常规照度50lx下，黄檗丝织物在25d（600h）后出现色差变化.

2 黄檗丝织物展陈光照试验

在黄檗丝织物加速光老化基础上，为博物馆该类丝织物选择更为有效的展陈光源，分别在卤素灯及LED灯下进行黄檗丝织物的展陈光照试验.

2.1 展陈设备

采用自制展柜，长为300cm，宽为100cm，高为280cm；调光器，中山市彩东照明电子厂.

为获取均匀的布光效果，分别在卤素灯和LED灯试验中各安装3盏灯具，光束角均为24°，光线投射角度为30°，在展品的水平和垂直的二维方向上，灯间距保持一致，并根据灯具的配光性能确定墙距，灯间距与灯墙距基本相等［8］.通过调光器的控制，将平均照度控制在博物馆丝织品常规照度50lx左右.如图2和3所示分别为展柜及灯光布置的立面图及剖面图.

取黄檗丝织物，水平方向尺寸为50cm，垂直方向尺寸为40cm，参照平面类展品垂直悬挂的展陈方式［8］，以镜框装裱，垂直悬挂于展柜内，装裱后的展品水平方向尺寸为60cm，垂直方向尺寸为50 cm.

2.2 试验结果

2.2.1 卤素灯及LED灯下黄檗丝织物展陈照度

以点阵方式［9］测试黄檗丝织物在卤素灯及LED灯下的展陈照度，间距10cm×10cm取点测试，测试结果如表2所示.从表2可知，卤素灯下丝织物表面照度最大值为74lx，最小值为33lx，最小值与平均照度之比为0.65.LED灯下丝织物表面照度最大值为74lx，最小值为30lx，最小值与平均照度之比为0.57.从在卤素灯及LED灯下丝织物表面照度结果可以看到，在相同条件下，黄檗丝织物在卤素灯下呈现出的照度均匀度与LED灯下的均匀度接近.即在相同的展示空间、展示方式、布光方式及照明条件下，黄檗丝织物表面的照度在卤素灯及LED灯下是接近的，卤素灯略优于LED灯.

表2 卤素灯下及LED灯下黄檗丝织物展陈光照中照度Table 2 Illuminance of silk dyed by cortex phellodendri under halogen lamp and LED lamp

2.2.2 展陈光照中黄檗丝织物在卤素灯及LED灯下色差变化

展陈光照中，黄檗丝织物在卤素灯及LED灯下的显色性反映了其在两种光源下所呈现的颜色变化程度.用1976CIE L＊a＊b＊值表示色差变化.采用全自动色差仪测量色差，得到L＊，a＊，b＊的测量值，其中：L＊为颜色的明亮程度，黑色对应L＊＝0，最亮颜色对应L＊＝100；a＊与b＊表示颜色的彩色特性，a＊代表红色方向的变化，－a＊代表绿色方向的变化，b＊代表黄色方向的变化，－b＊代表蓝色方向的变化［10］.通过测试丝织品水平坐标各测试点的L＊，a＊，b＊值，得到卤素灯及LED灯下黄檗丝织物色差变化曲线，如图4～6所示.

由图4可知，黄檗丝织物L＊值在卤素灯下呈现较稳定状态，而在LED灯下的变化较大，说明在卤素灯下，黄檗丝织物的亮度值更为稳定.

由图5中可知，卤素灯下黄檗丝织物色彩更接近原样（依据全自动色差仪测试的黄檗丝织物原试样的a＊值为9.24），而LED灯下之所以呈现负值，在于LED灯光色偏冷（色温为7 000K）［11］，导致黄檗丝织物色彩偏向绿光.

从图6可知，卤素灯下黄檗丝织物b＊值变化较平缓，与黄檗丝织物原样的b＊值（53）较为接近.而LED灯下则有较大的起伏，原因在于LED灯光谱中有蓝色光分布，蓝色光会导致黄檗丝织物b＊值在黄色和蓝色间变化，因而在LED灯下呈现不稳定状态.

图6 在卤素灯及LED灯黄檗丝织物下的b＊值曲线Fig.6 Curves of b＊ of silk fabric dyed by cortex phellodendri under halogen lamp and LED lamp

综合黄檗丝织物色度值中L＊，a＊，b＊值在卤素灯及LED灯下的变化曲线，可得知其在卤素灯下的色差变化较平缓稳定，更接近原样色度值.

3 结 语

（1）通过对黄檗丝织物的加速光老化试验，得到其在卤素灯及LED灯下的色差褪变规律.试验结果表明，黄檗丝织物主要吸收450nm波段的蓝光，LED灯在450nm部分的能量比卤素灯要高得多，因此，黄檗丝织物在LED灯下老化速度要比在卤素灯下快.

（2）由黄檗丝织物光老化试验，得到在色差突变点处的曝光总量为30 000lx·h，通过倒易定律可知，在博物馆常规照度（50lx）条件下，黄檗丝织物色彩在25d左右开始发生变化.

（3）通过展陈光照试验，根据展陈光照中黄檗丝织物色度值中的L＊，a＊，b＊值分析，得到其在卤素灯下的色度值比在LED灯下更为稳定.

综合上述结果，卤素灯更适合作为黄檗丝织物的展陈光源.

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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

浙江省文物保护基金资助项目（1107344－M）

冯 荟（1972—），女，湖北洪湖人，副教授，博士研究生，研究方向为丝织品文物展陈光照.E－mail：olivial＿feng＠163.com

赵 丰（联系人），男，教授，E－mail：zhaofeng1961＠gmail.com

1671－0444（2012）03－0276－05