绘画创作应用材料中施胶剂制备及性能测试研究

2023-07-12王远峰

粘接 2023年6期

关键词：制备

摘要：施胶工艺可强化颜料的鲜艳效果、防止纸张晕染和延长绘画作品的保存时间等，在我国古书画装裱、修复、固色中的应用广泛。分析了绘画创作应用材料中施胶剂的应用现状;重点以宣纸、墨汁、胶料和4种颜料为主要材料，配制不同比例的明胶、明矾和胶矾水溶液，以不同施胶方案制备宣纸试样，进行了胶矾水固化性能、墨滴晕散、色度差和色牢度方面的测试。结果表明，胶矾水固化成膜时间较短、成膜后的硬度稍低，明矾起到了促干、软化的作用。相比于单独的明矾或明胶水，胶矾水对于墨滴晕散的控制能力较强，明矾起到墨滴助留作用。经过固色色度和色牢度测试，采用胶矾水施胶的宣纸颜色更加明亮、粘接性好、色牢度更优。

关键词：绘画材料；施胶剂；制备；墨滴晕散；胶矾水

中图分类号：TQ437+.2 文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）06-0038-03

Study on preparation and mechanism of sizing agent in painting application materials

WANG Yuanfeng

（Yanan University，Yanan 716000，Shaanxi China）

Abstract：The sizing process can strengthen the bright effects of pigments，prevent paper halo-dyeing and prolong the preservation time of painting works，etc.It is widely used in the mounting， restoration and color fixing of our country's ancient calligraphy and painting.In this paper，the application status of sizing agent in painting creation materials is analyzed.With rice paper，ink，gum and four pigments as the main materials，different proportions of gelatin，alum and alum aqueous solutions were prepared，and rice paper samples were prepared with different sizing schemes.The curing properties of alum water，ink droplet dispersion，chroma difference and color fastness were tested.The results show that the film forming time of alum water curing is shorter，that the hardness of the film forming is slightly lower，and that alum plays a role in promoting drying and softening.Compared with alum or gelatin water alone，alum water has a stronger control ability for ink droplet halo dispersion，and alum plays a role in helping ink droplet retention.After the test of solid color and color fastness，the color of rice paper using alum water sizing is brighter，better bonding and better color fastness.

Key words：painting materials;sizing agent;preparation;droplet halo area;alum aqueous

我國古书画以宣纸或娟料为载体，为避免绘画时晕散走墨现象的发生，使颜料紧固于纤维、改善书写和绘画效果，常将一定比例的胶料和明矾水混合涂刷于绘画创作应用材料上。随着施胶工艺的发展和施胶材料的增多，探究施胶剂的制备与作用机理对于施胶材料的科学使用和古书画修复都具有重要的意义［1-2］。不少学者认为胶矾水可加强绘画材料的疏水性，向胶料中添加明矾能够使绘画载体不易晕染，但胶矾水的使用有利也有弊，缺乏通过科学试验研究胶矾水的内在作用机理。本研究探讨了不同配比的明胶水、明矾水和胶矾水对宣纸墨滴晕散面积、色度差和耐干摩擦、耐超声波清洗色牢度的变化，分析胶矾水的作用机理。

1 绘画创作应用材料中施胶剂的应用分析

随着绘画应用材料的增多和造纸技艺的提升，施胶工艺也得到了发展。向绘画纸张中施胶的方式有浆内施胶和表面施胶2种工艺，施胶剂种类也更加多样，包括胶原蛋白类施胶剂、天然松香胶、改性淀粉、合成松香胶等。有学者采用6种常用于纸张施胶的胶料，涂刷于宣纸表面，对比每种胶料对宣纸酸碱度、热老化后的色度和力学强度的影响，发现明胶的热稳定性良好、热老化中颜色改变相对较小。在绘画纸张施胶工艺中，施胶沉淀剂也发挥着重要的作用，可促使胶料在纤维中沉淀、固着，常用的施胶沉淀剂有明矾、铝酸钠、各类聚铝化合物等。有学者对书画修复中可代替明矾的施胶沉淀剂进行了探究，对比了多种沉淀剂对宣纸施胶前后疏水性变化、色差变化和颜料固色效果等，发现白色聚合氯化铝较为适合［3-5］。

2 施胶剂制备与作用机理分析试验

2.1 试验材料与仪器

该试验所需材料主要有明胶、明矾、墨汁、宣纸等，在施胶固色前后色差的对比环节中，还采用了银朱、雄黄、四绿、四青这4种颜料。所需试验仪器包括数显显微硬度计、三维视频显微镜、分光测色仪、染色牢度摩擦仪以及超声波清洗仪等［6］。

2.2 试验样品的制备

配制含0.1%、1%、5%、7%和10%明胶的明胶水，以1%的明胶水溶液为例，其配制过程为：将2 g的明胶加入198 g去离子水中，利用快速黏度仪制备均匀的胶水样品，设定黏度仪初始温度为25 ℃，保持1 min后开始以12 ℃/min的速度提高到60 ℃/min，充分搅拌后，再以相同速率降回25 ℃/min。与上述方式类似，向每种配比中再添加3%的明矾，制备为含不同质量分数的明胶和质量分数3%明矾的胶矾水，将這2种样品用于固化性能的测试［7-8］。

制备尺寸为5 cm×5 cm的宣纸样品若干组，采用排刷将不同配比的胶水、矾水和胶矾水沿宣纸样品同一方向均匀涂刷3遍，晾干后备用，进行墨滴晕散测试。其中胶水单独含1%～8%的明胶，矾水单独含1%～8%的明矾，胶矾水的配比为：3%明胶加1%～8%的明矾、1%明矾加1%～8%的明胶。

颜色固色样品制备。取银朱、雄黄、四绿、四青这4种颜料与水按照1∶3的比例放入研钵中，用研杵将颜料均匀分散。配置质量分数3%的明胶水、质量分数2%的明矾水、质量分数3%明胶加质量分数1%明矾的胶矾水。采用油画笔蘸取颜料在熟宣表面均匀涂刷2遍，晾干后采用毛刷将配置好的3种溶液分别均匀刷涂固色，对比固色后的色度变化，并进行耐摩擦和耐洗色牢度的测试。

2.3 测试方案

2.3.1 胶矾水固化性能测试

在表面皿上滴2 mL上述用于固化性能测试配制的明胶水或胶矾水，每隔1 h进行1次称重，直至干燥成膜质量不再缩减。利用数显显微硬度计，设定加载力为0.2 kg，持续加载10 s，测试固化膜材料的维氏硬度［9］。

2.3.2 墨滴晕散测试

采用微量注射器将4 μL的墨水缓慢、均速滴加到上述涂刷了胶水、矾水和胶矾水的宣纸样品上，待墨水干燥后用显微镜观察墨滴晕散情况并计算晕散面积。

2.3.3 色度分析测试

采用便携式分光测色仪对比不同施胶方案下4种颜料固色后的色度变化。通过L*、C*、h*空间表征颜色变化，L*为亮度值、C*为色饱和度、h*为色调角度。选用脉冲钨丝灯作为光源，色温为6 504 K的正常日光，测量时不包含镜面反射光，观察角为10°，最小测量面积为直径为4 mm的圆形面积，反射分辨率为0.001%，测量光谱范围为400（740 nm，每隔10 nm取一个值。每个宣纸样品测试3次，以平均值为最终结果［10］。

2.3.4 耐磨擦与耐洗色牢度测试

将涂刷有颜料的宣纸样品晾干后固定在色牢摩擦仪上，摩擦头夹持固定纯白棉布，以9 N的压力在宣纸上往返摩擦10次，取下棉布，利用分光测色仪测试宣纸以不同方案施胶后棉布沾色区域的色度变化，色差越大，说明色牢度越差。根据以下公式计算色差值（ΔE）：

ΔE=[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]1/2（1）

式（1）中这3项分别为施胶前后样品的亮度差值、红绿对比度差值和黄蓝对比度差值。将晾干的宣纸试样有颜料的一面朝下，放入盛有常温清水的超声波清洗仪中，设定超声波频率为40 kHz、功率为50 W，清洗1 min后，在恒温恒湿环境下正面朝上晾干，利用计算机图像处理技术获取颜料残留区面积占总面积的比值R［11-12］。耐洗色牢度指数（F）：

F=[（100-R）2+ΔE2]1/2（2）

3 结果与分析

3.1 胶矾水固化性能

明胶和胶矾水溶液会经过游离水分的匀速挥发、结合水分的减速挥发到停止挥发，最终固化成膜。质量分数分别为0.1%、1%、5%、7%和10%的明胶样品，相比于各自加了质量分数3%明矾的胶矾样品，前者挥发速度不如后者，前者固化成膜时间平均为700 min，加了明矾后固化时间提前了80 min左右，说明明矾起到了加速胶水固化的作用。以质量分数稍高的试样为例，其硬度测试结果如表1所示。

由表1可见，2组试样均表现出胶膜硬度随明胶浓度增加而增强的趋势，当加入3%的明矾后，胶膜的硬度值均有一定的降低，这可能是由于明矾水解使得胶料更加柔软，明矾起到了软化剂的作用［13］。

3.2 墨滴晕散面积变化

不同施胶情况下宣纸试样的墨滴晕散面积变化如图1所示。

由图1可见，采用明矾施胶的宣纸试样墨滴晕散面积最大，胶矾水相比于单独的明胶或者明矾，对于墨滴晕散的控制能力较强。当明胶质量分数为3%，添加了1%的明矾后，墨滴晕散面积下降幅度非常大，之后增加明矾的，面积基本保持不变。当明矾质量分数为1%，添加了明胶后，墨滴晕散面积随明胶质量分数的增加而减小，宣纸的抗晕散性不断增强。有明胶没有明矾时，墨与纸的结合不均匀，会产生大量微孔。有明矾没有明胶时，宣纸上墨迹的扩散和渗墨明显。因此，胶料是影响宣纸抗墨滴晕散性能的主要因素，明矾可提高胶料的抗水能力，帮助墨滴在纤维上的留着，可起到助留作用。采用1%明矾+明胶的方式施胶后的宣纸可阻止墨滴颗粒的扩散，能够较好满足书法、绘画等创作需求［14-15］。

3.3 施胶前后色差变化

以4种绘画常用颜料为例，分别采用明胶、明矾、胶矾水对宣纸颜料进行固色后，发现这4种颜料的变化趋势一致，单独使用明胶水进行固色时，颜料的饱和度和色调均是最低的，比不用任何材料施胶固色的情况下还要低。采用单独的矾水或者胶矾水固色，颜料的亮度较好、颜色鲜亮，色调也较大，颜色偏深，矾水或者胶矾水可使颜料颜色更加鲜艳明亮［16］。

3.4 色牢度对比

第1组宣纸试样采用2%的明矾水进行刷涂固色，第2组采用3%的明胶水，第3组采用3%明胶、1%明矾的胶矾水。不同施胶固色方案下，纯白棉布对试样颜料干摩擦前后的色差存在差异，第3组的色差最小，证明采用胶矾水施胶固色，宣纸耐摩擦色牢度最好。耐清洗色牢度的对比结果与上述结果类似，3组宣纸试样颜料耐洗色牢底指数如图2所示。

从图2可以看出，3组之间的差距很明显，采用胶矾水加固后的4种颜料样品经过超声波清洗后，色差变化小、宣纸上颜料残留率大、耐洗色牢度指数F最低，表明相较于单独胶水或矾水，其耐洗色牢度最好［17-19］。

4 结语

以不同配比的明膠水、明矾水和胶矾水，制备宣纸试样进行多方面的测试。综合墨滴晕散面积、施胶前后色差和色牢度等指标，认为相较于单独的明矾或明胶，胶矾水的抗墨滴晕散性能、疏水性、耐磨擦色牢度等均更优，明矾应用于宣纸中，具有促干、软化的作用，也能起到墨滴助留作用，添加少量明矾便可促使胶料在绘画应用材料上均匀沉淀，使颜料的亮度增加，绘画效果更好。

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