山西平遙清虛觀藏紗閣戲人文物紙質材料保護修復黏合劑篩選的研究

Abstract： The puppet figures in the Hidden Gauze Pavilion of the Qingxu Taoist Temple in Pingyao are the existing three-dimensional paper art works of relatively large scale and the most exquisite craftsmanship to date.They have adopted a variety of traditional Chinese crafts such as binding，pasting， paper-cuting， clay sculpture，and color painting. This research，aiming at the preservation environment， material characteristics and types of damages of the puppet figures in the Hidden Gauze Pavilion，selected the most commonly used and representative paste in the conservation and restoration of paper cultural relics for the screening of protective and restorative adhesives，and made improvements accordingly. Based on the analysis resultsof the material and craftsmanship of thecultural relics themselves，simulation experimental samples were prepared using bamboo paper and bast paper respectively. After the conservation and restoration with six diferentconcentration levelformulations of paste，eight relevant physical and chemical property tests and comparisons were carried out. It was screened out that the paste of Formula 3# has good appearance fidelity performance，mechanical reinforcement strength，anti-aging performance，acid and alkali resistance，anti-oxidation performance，anti-mildew performance and reprocessability，and is more suitable forthe conservation and restoration of the paper materials of the puppet figures in the Hidden Gauze Pavilion.

Keywords： The Hidden Gauze Pavilion figuresPaper binding Adhesive Wheat starch paste

一、引言

平遙清虛觀位于山西省平遙縣城東門內，始建于唐代，現為全國重點文物保護單位及縣博物館。收藏有清代光緒三十二年（1906）紙扎藝人許立廷制作的紗閣戲人，原有36閣，現存28閣。該文物以木閣為戲臺（高77、寬83、人深44cm ），每閣展現一劇精彩場景，內置3＼～4個彩繪紙扎戲人（高 48～50cm ），融合扎制、剪紙、泥塑等傳統工藝，生動還原戲曲經典（圖一；圖二）。紗閣戲人兼具國家一級文物和中國非物質文化遺產身份，是研究清代晉劇發展的重要實物見證，亦為中國古代多媒材立體紙扎藝術的代表

歷經百年，紗閣戲人因老化、污染等病害導致紙質層殘缺、斷裂、顏料變色，泥塑顏料層龜裂、起甲、脫落，傾斜、倒塌現象明顯，文物價值受損。因此，2013年至2022年，聯合中國科學技術大學開展對紗閣戲人的保護修復研究，通過纖維儀、拉曼光譜、SEM-EDS、偏光顯微鏡等技術分析發現，紗閣戲人主體材質為優質竹紙、皮紙、草紙、宣紙等手工紙和少量機制紙[2；多件裹紙樣品背面檢測到淀粉殘留，推測為黏結材料；紙質纖維斷裂、分絲，積塵嚴重，黏合劑劣化明顯。

按照文物保護“不改變文物原狀”和“最小干預”的原則，立足于紗閣戲人本體制作材料和病害機理，經過對紙質文物保護修復常用的傳統小麥淀粉漿糊和現代羧甲基纖維素（CMC）黏合劑材料進行綜合考量，選擇傳統保護修復材料和技術——小麥淀粉漿糊及其應用作為研究對象。3-8]

二、實驗部分

（一）實驗試劑和材料（表一）

（二）實驗儀器和設備（表二）

（三）漿糊及模擬試樣的制備

1.漿糊的制備

1.1漿糊原漿的制備

提純淀粉：取精制面粉加冷水揉成面團，靜置1小時后水洗，紗布過濾去除面筋，收集淀粉懸濁液靜置沉淀，去除上清液后獲得純化淀粉。

打制漿糊：將上述提取淀粉與冷水按1：3比例混合，水浴加熱并持續攪拌至沸騰透明，制得漿糊后浸入冷水冷卻備用[]。

1.2不同濃度漿糊的制備

為探究漿糊作為紗閣戲人紙質材料保護修復黏合劑的最佳濃度，本實驗將 500g 漿糊原漿作為恒定因素，只設計清水一項作為影響因素，一共進行6個濃度水平試驗（表三）。試驗結果分別對以漿糊作為黏合劑粘接試樣的外觀形貌特征變化，加固強度、耐老化性能、耐酸堿性能、抗氧化性能、抗霉性能以及可再處理性能進行評估。為增強漿糊的耐紫外老化能力和抗霉能力，在每一種濃度的漿糊中另外加入 0.3% 防霉劑PTA、0.3% 紫外吸收劑BP-4。

1.3黏合劑－瓊脂菌液培養基的制作

瓊脂制備： 6g 瓊脂粉 +100ml 去離子水 $$ 高溫高壓滅菌 $$ 瓊脂水。

漿糊試樣：初步篩選出的配方漿糊、濃度水平相同但未加入防霉劑和紫外吸收劑的漿糊

檢測方法：

（1）初步篩選出的配方漿糊 + 瓊脂水20ml ，濃度水平相同但未加入防霉劑和紫外吸收劑的漿糊 + 瓊脂水 20ml

（2）分別制成瓊基平面；

（3）用黑曲霉與 0.8% 生理鹽水制成106＼～107個 /ml 的菌浮溶液分別涂在瓊基平面上[10-12]

檢測目的：分別取外觀形貌特征變化、加固強度、耐老化性能、耐酸堿性能、抗氧化性能幾個指標對初步篩選出的配方漿糊和其濃度水平相同但未加入防霉劑和紫外吸收劑的漿糊的抗菌性能進行對比。

2.模擬試樣的制備

選用與紗閣戲人材質相近的竹紙和皮紙，分別裁切為 30cm×1.5cm 各50條，編號備用。為模擬文物老化狀態，取竹紙、皮紙各40條，在105±1^°C 下干燥老化312小時，其余試樣避光保存。加固實驗時，取老化試樣各30條，裁切為30cm×0.75cm 共60條，再以不同濃度漿糊粘接30cm×0.2cm 補條，復原為30條 30cm×1.5cm 試樣，另留10條原尺寸試樣作空白對照。

（四）加固后紙張理化性能表征方法

針對紗閣戲人紙質立體文物的修復需求，所選小麥淀粉漿糊應滿足以下性能指標[13、14]：

外觀性：無色透明，不改變文物原貌；

操作性：粘度適中、粘結速度穩定、成膜性好;

力學性能：提升文物內聚力，與基體相容且附著力強；

穩定性：耐老化、耐酸堿、防霉變， pH 中性 或微堿性;

可逆性：具備再處理性，工藝簡便無眩光。

1.試樣粘接前后色差評估

采用SC-80C全自動色差計，依據CIE1976標準色度系統，測定黏合劑（要求無色透明）施用前后試樣的色差變化，以評估其對文物外觀的影響[15]

測試原理：基于 CIE1976（Lab^?） 色度空間體系，通過 L^*（ 明度，0-100）、 a^*（-a 綠 +a 紅） b^*（-b 藍 ?+b 黃）三坐標表征顏色特征。總色差 ΔE 按公式計算：

值與色

差成正比，見表四。

測試辦法：

（1）以空白試樣為標樣（D65光源，5次均值）；

（2）測定粘接試樣陰干后的色度值（ Lab^* ）；

（3）計算6組試樣的 ΔE^* 色差值，分析粘接前后變化。[]

2.加固強度評估

測試指標：耐折度、抗張強度、抗撕裂度。測試條件：

（1）耐折度：雙向4.9N載荷。

（2）抗張強度：0＼～30N量程， 1.0～400mm/min 拉伸速率。

（3）抗撕裂度： 0～11000mN 量程， 104±1mm 力臂。

測試目的：評估修復材料對文物機械強度的 增強效果[17]

3.耐老化性能測試環境背景：

（1）歷史保存：半開放環境，長期受多種因素影響。

（2）現狀：展廳存放，溫濕度及紫外線控制不足。

性能要求：

（1）需具備優良的耐干熱、濕熱及紫外老化性能。

（2）需適應實際保存環境條件。

評估重點：對優選黏合劑進行綜合耐老化性能測試[18]

3.1耐干熱老化性能

實驗原理：基于時溫等效原理，通過高溫加速老化模擬長期自然老化（ 105^°C±0.5^°C 老化72h≈25 年自然老化）[9]。

實驗條件：

（1）標準：Tappi法。

（2）參數： 105^°C±0.5^°C/55%RH ，避光。

（3）周期：6天（12h間隔檢測）。試樣設置：

（1）6種濃度漿糊處理試樣 + 空白對照（各6條）。

（2）檢測指標：耐折度、外觀形貌

3.2耐濕熱老化性能環境背景：

（1）實際展陳環境： 17～25%/50%～58%RH （中等濕度）。（2）氣候特征：溫帶季風氣候，夏秋高濕（日溫差顯著）。

實驗設計：

（1）加速條件： 40% （ 170% RH（12天周期，24h間隔檢測）。

（2）試樣設置：6種濃度漿糊試樣 + 空白對照（各6條）。

（3）改性措施：添加PTA防霉劑。

（4）檢測指標：耐折度、霉變情況、外觀形貌性能要求：高濕穩定性、抑菌防霉性。

3.3耐紫外老化性能環境背景：

（1）紫外線（UV-A/B）對紙質文物破壞性顯著 [20-22

（2）現有材料難以完全阻隔紫外線且保持可見光透過性[23]。

材料改性：

（1）添加 0.3% 水溶性紫外吸收劑BP-4。

（2）特性：廣譜吸收（ 280～400nm ）、高光熱穩定性、低可見光吸收。

實驗方案：

（1）條件：30W紫外燈 /30mm 垂直照射（室溫）[24、25] ○

（2）周期： 72h （6h間隔檢測）。

（3）試樣：6種濃度漿糊試樣 + 空白對照（各6條）。

（4）檢測指標：色差（ ΔE^* ）、耐折度、外觀形貌。

6.可再處理性[28]

測試對象：3#配方漿糊粘接試樣。

操作方式：軟毛筆干/濕法揭取。

評估指標：粘接處分離效果。

三、結果與表征

4.耐酸、堿性能與抗氧化性能[26]

試樣選擇：優選綜合性能最佳的3#漿糊試樣及空白對照（各9條）。

測試溶液： 1%HCL （耐酸性）、 1%NaOH （耐堿性）、 1%H₂O₂ （抗氧化性）。

實驗流程：

（1）室溫條件下， 20ml 測試溶液浸漬。

（2）時間梯度： 15/30/45/60min 。

（3）檢測指標：試樣形貌變化。

5.抗霉性能[27]

試樣設置：

（1）實驗組：3#配方漿糊（含防霉劑及紫外吸收劑）。

（2）對照組：同濃度基礎漿糊（未添加功能助劑）。

培養條件：

（1）溫度 25^°C±1^°C ，I 3H90%±5% 。

（2）周期：5天（黑曲霉接種）。

（一）不同黏合劑對樣品色差的影響

顯著變化組：1#、2#配方-核桃狀皺紋（ ΔE^* 較大）；輕微變化組：5#、6#配方 - 略微改變（ ΔE^* 較小）；評價方法：與空白試樣色差（ ΔE^* ）對比。（表五）表五顯示，6個濃度水平漿糊粘接后的試樣，1#（最高濃度）和6#（最低濃度）的色差最大（ ΔEgt; 2.2），導致明顯顏色變化；3#（適中濃度）的色差最小（ ΔE=0.5， ），幾乎無視覺差異。當色差 1.5lt;ΔE lt;3.0 ，物體顏色發生能感覺到的變化。據此，1#、2#、6#均可使試樣顏色發生可見變化；3#、4#、5#均只使試樣顏色發生輕微變化，其中，3#漿糊在色彩保真性上表現最優。

（二）不同黏合劑對樣品機械強度的影響

分別對空白試樣和經黏合劑處理后的試樣進行機械強度的測試，結果如下：

由表六可知，6種濃度水平處理過的試樣的橫向、縱向耐折度均有較明顯提高，以2#、3#試樣耐折度變化最大；由表七可知，6種濃度水平處理過的試樣的抗張度均有所提高，以1#、3#試樣抗張度變化最大；由表八可知，6種濃度水平處理過的試樣的抗撕裂度均略有提高，以3#、4#試樣抗撕裂度變化最大。綜上所述，經過6種濃度水平處理過的試樣的機械強度均有所提高，起到了加固的作用，而以3#試樣綜合加固強度變化最大。

（三）加速老化對不同黏合劑樣品耐老化保持率的影響

1.耐干熱老化性能

（1）干熱老化色差變化分析（圖三）：

整體趨勢：所有漿糊試樣 ΔE 持續增長但始終 lt;0.5 （變化輕微），呈現“快速上升 - 趨緩'規律，72h后穩定。

空白對照（7#）：36h后△E急劇上升，變化顯著大于處理組。

結論：漿糊處理可提升試樣耐干熱性，尤其3#試樣 ΔE 增速最慢，穩定性最佳。

（2）耐折度老化性能分析（圖四）：

測試意義：耐折度為紙質文物老化敏感核心指標[29-31]。

評估指標：菌落生長情況（定性/定量分析）。

處理組趨勢：所有試樣耐折度持續下降（6天后平均變化 Δ 值8＼～11次），呈現“緩降- 加速”規律。

對照組表現：12h后勻速下降，衰減幅度顯著大于處理組。

結論：漿糊處理顯著提升試樣耐干熱老化性能，尤其3#試樣衰減速率最低，穩定性突出。

2.耐濕熱老化性能

（1）外觀穩定性：圖五所示，因紙質纖維濕脹干縮自身較為穩定的互補特性，所有試樣12天后均無明顯形貌變化，色差變化極小（ ΔElt;1.5 ），各濃度處理組差異不顯著。

（2）耐折度特征：圖六所示，對照組初期耐折度微升，96h后急劇下降，衰減幅度顯著大于處理組。處理組因漿糊處理增強了結構穩定性，耐折度呈現“先升后降”趨勢（ Δ 值5＼～6次），未出現典型“駝峰形”變化，3#試樣穩定性略優（衰減速率最低）。

3.耐紫外老化性能

（1）色差變化分析：圖七所示，空白組色差隨老化時間顯著增大（△E↑↑），處理組6種漿糊試樣 ΔE 變化平緩（72h后 ΔElt;1.5 ），表明添加 0.3% 紫外吸收劑可有效抑制光老化。

（2）耐折度變化特征：圖八所示，處理組耐折度勻速下降（ Δ 值6＼～11次），對照組耐折度12h后急劇下降（衰減速率 ? 處理組），其中3#試樣下降速率最低。

因此，紫外吸收劑顯著提升試樣耐光性，漿糊處理可維持材料機械強度穩定性，其中3#配方綜合性能最優[32、33]

（四）不同黏合劑對樣品的耐酸、耐堿與抗氧化性的影響

1.耐酸性

實驗選取濃度為 1%HCL 溶液浸泡3#試樣和空白對比試樣各3條，測試結果見表九。

由表九可知，3#試樣和空白對比試樣在 1% HCL溶液浸泡后，變化情況有所差別。空白組15min 起泡 30min 氣泡逸出 45min 顆粒脫落60min 明顯脫落，3#處理組 60min 才出現微量顆粒脫落。因此，3#試樣顯著提升耐酸性（延緩腐蝕現象出現 ?45min ）。

2.耐堿性

實驗選取濃度為 1%NaOH 溶液浸泡3#試樣和空白對比試樣各3條。由表一 0 所示，空白組15min 氣泡產生 45min 顆粒脫落（反應迅速），3#處理組 30min 氣泡產生 45min 顆粒脫落（延緩 15min ）。因此，3#試樣顯著改善耐堿性（反應延遲 ?15min ）。

3.耐氧化性

紙質文物在實際環境中受到氧化作用的影響較小，實驗選用性能較為緩和濃度為 1% 的氧化劑H₂O₂ 浸泡3#試樣和空白對比試樣。由表一一可知，空白組 15min 氣泡 30min 顆粒脫落 60min 嚴重脫落（氧化反應劇烈），3#處理組 30min 氣泡 45min 顆粒脫落（反應延遲 15min ）。因此，氧化損傷 gt; 酸堿腐蝕，3#試樣可延緩氧化損傷15min 。

圖九、圖一 0 是兩種漿糊在霉菌培養箱中放置5天后的菌落生長情況

由圖九、圖一〇可知，兩種漿糊在經過接種黑曲霉恒溫培養5天后，3#處理組（含 0.3%PTA 、紫外吸收劑）無霉變（抑菌率 100% ），而對照組（基礎漿糊）密集黑曲霉菌落（ ⁺⁺⁺ ）。這說明，3#配方漿糊中添加 0.3%PTA 防霉劑有效阻斷微生物營養攝取故沒有發生霉變。

（六）不同黏合劑對樣品的可再處理性的影響

分別采取干、濕法對3#配方漿糊粘接后的試樣進行揭取，發現干法揭取不可行（粘接牢固），毛筆蘸水可濕法滲透揭取，符合可再處理性原則。因此，3#漿糊滿足紗閣戲人保護修復要求

四、結論

（一）關鍵影響因素

漿糊濃度： 190～200ml 水 /500g 原漿平衡因素：加固性 + 外觀保持 + 可再處理性。

（二）功能添加劑

普通

0.3% PTA防霉劑（廣譜抑菌）、 0.3% 紫外吸收劑（抗UV老化）。

（三）綜合性能驗證（表一二）

綜上所述，經3#配方漿糊粘接的試樣具有良好的加固強度、耐老化性能、耐酸堿性能、抗氧化性能、抗霉性能和可再處理性能，且文物外觀變化不明顯。因此，該配方漿糊較適用于平遙清虛觀藏紗閣戲人文物紙質材料的保護修復。

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