浅议合成染料染色技术在古代纺织品修复中的应用

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  [摘要]在古代纺织品文物保护修复实际操作中,染料种类和染色辅助纺织材料的选择必须要遵循纺织品文物修复的特殊要求。采用适宜的染色工艺是染色效果成功与否的关键,也是衡量修复后纺织品文物艺术效果和审美观念的重要指标之一。本文就合成染料的发展、合成染料在纺织品文物保护修复应用中的重要性、适宜纺织品文物保护修复的染料种类及修复用染色辅助材料选择等问题作了介绍,在此基础上,着重阐述了合成染料染色工艺及在纺织品文物保护修复中的应用。
  [关键词]纺织品文物;合成染料;辅助纺织材料;染色工艺
  [中图分类号]G264.3 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115(2013)24-0052-04
  我国是一个有着悠久历史的文明古国,遗存有大量的古代纺织品文物,无论在我国南方还是北方都有出土,这些古代纺织品以种类繁多、色彩绚丽闻名于世。青海都兰吐蕃大墓位于古丝绸之路南道上,属唐代早期大型吐蕃墓葬群,从上世纪80年代开始发掘以来,墓葬中出土了大量反映中西文化交流方面的文物,特别是众多的纺织品文物,相较于其他出土纺织品的重要唐代墓葬,如新疆吐鲁番阿斯塔那墓葬群、敦煌藏经洞及莫高窟K130、陕西法门寺地宫等,其品种更为齐全、纹饰更为精美,几乎囊括了唐代所有的品种,有锦、绫、罗、绢、纱、缂丝等,其中织金锦、缂丝、嵌合组织显花绫、素绫、锦等均属首次发现。由于这一时期丝绸之路的通畅和文化交流的频繁,唐代纺织品的织造工艺较之魏晋时期有了很大的提高,种类也更加繁多,其装饰风格在继承中国传统图案的基础上,吸收了中亚、西亚装饰艺术的精华,图案远比前期更加丰富,这为研究唐代纺织品织造工艺的发展及装饰艺术风格提供了丰富的实物资料,对探讨“丝绸之路—青海道”在中西方经济贸易、文化交流中的地位和作用有着重要的意义。但纺织品因其材料的特殊性极易遭到损害,出土的古代纺织品更加难以保存。2013年,我们对吐蕃大墓出土的较为珍贵的70件古代纺织品进行了详细的信息调查,发现这些纺织品全部都存在不同程度的病害,有的更是几种病害共存,因此亟需进行科学的保护修复,而染色技术正是纺织品保护修复中不可缺少的一个重要环节。
  我国是世界上最早运用染料染色的国家之一,早在史前就已应用天然染料染制纺织品,并力图使染色产品有良好的染色牢度。在一些古代史书中,就有关于练漂、染色的记录,并且很早就有从事染色的专门机构。从大量出土的纺织品实物可以看出,我国劳动人民很早就掌握了染色技术。当时的染色分为石染和草染,而草染因其着色能力强得到了广泛应用,到清代时植物染料的色谱已相当丰富,达数百种之多。
  100多年前,纺织品染色都是使用天然染料,当时染色湿处理牢度较好的纺织品主要是用媒染染料染成的。自1856年珀金发明化学合成染料以后,人们才逐渐采用各种合成染料来染色,当保蒂格于1884年发现不经媒染处理就可以直接染上棉纤维的刚果红以来,合成染料得到了飞速发展。合成染料以其优异的染色性能、众多的品种和廉价的成本逐步取代了植物染料原有地位,成为现代纺织行业的主导。①
  一、纺织品保护修复中染色技术的作用与必要性
  多年来,随着文物保护工作者对保护修复原则认识的不断深入,他们在大量的纺织品文物保护修复实践基础上,总结出了许多卓有成效的经验和方法,对加固修复中辅助纺织材料的染色技术也有了更高的认识,合成染料已逐步取代天然染料,在世界很多国家得到了广泛应用,为此有的国家还成立了专门的染色工作间,摸索总结出了一套较为成熟的染色工艺,并采集了大量的色彩标样。在我国,合成染料染色技术也有大量的应用实例,但对染色技术总结和研究还不够完善,未形成统一的标准,实际操作中对色泽的把握只能凭借经验,没有色彩标样加以参照,这也是我国纺织品保护修复今后需高度重视和解决的问题。
  对于有机质材料的纺织品文物,由于其材料理化性能的特殊性,极易受到保存环境的影响而发生病变,特别是已受到地下环境的侵蚀糟朽严重的出土古代纺织品,本身质地就十分脆弱,纤维强度较差,多数都需要进行加固修复。纺织品的加固修复有别于其他材料类型文物的修复,方法和材料要求也更加严格,现在国际、国内基本多采用与文物本体材质相同的辅助材料配合针线法修复,就是将性能优良的丝、毛、棉、麻等纺织材料经染色后,作为纺织品文物的补缺、背衬托护、表面覆盖、连接缝线、立体纺织品文物支撑的表面材料等修复辅助材料,经拼接、针线缝合后,对文物起到连接支撑和保护作用,除此之外还可作为保存容器材料和陈展背景使用。
  对比文物原色彩经染色后的纺织材料,在纺织品文物的修复中或用于取代缺失的部分,或用于加固支撑,或作为连接,能与原件有所区别,可辨识地恢复了文物的原来状态,保持了修复过程的可再操作性,同时在保持文物的原真性基础上,使色彩和纹样得到连续。染色技术的使用,让补缺与原件在色调上形成统一,最大程度地消除了因修复对原有纺织艺术品在视觉上的干扰,产生和谐美感,满足了人们的视觉艺术效果和审美观念,保存了纺织品的艺术价值和历史信息。
  二、纺织品保护修复中合成染料的选择及特点
  染料的选择是染色工序中的重要环节。合成染料根据其性质及应用方法可分为若干类,但由于古代纺织品修复的特殊要求,在选择染料时,首先要考虑的就是染料及染色工艺对纺织品文物可能造成的潜在损害,决不能因染料及染色工艺给文物带入新的污染源;其次才是根据标样文物纤维的类别、色彩、保存现状、保存环境等条件,选择均染性好、高固色率、高色牢度的染料。在纺织品保护修复中,一般使用直接染料、酸性染料和活性染料,直接染料用于染色棉麻等纤维素纤维,酸性染料用于丝毛等染色蛋白质纤维,活性染料配合不同的添加剂可染色以上两种纤维。
  (一)直接染料
  直接染料的染料分子中含有磺酸基、羧酸基等水溶性基团,可溶于水,在水中以阴离子形式存在,主要对纤维素纤维有亲和力,染料分子与纤维素分子之间以范德华力和氢键相结合,这类染料因不需依赖其他药剂而可以直接染着于棉、麻等纤维上而得名。它的染色方法简单,色谱齐全,成本低廉。但其耐洗和耐晒牢度较差,如采用适当后固色处理的方法,能够提高染色成品的牢度。   (二)酸性染料
  酸性染料是一类含磺酸基、羧酸基等极性基团的阴离子染料,通常以水溶性钠盐存在,在酸性、弱酸性或中性介质的染浴中,能直接与蛋白质纤维素分子中的氨基以离子键相结合而染着。酸性染料染色方便、色谱齐全、色泽较鲜艳,但耐洗牢固较差,因此,用其染中、深色时,一般都需要进行固色处理,才能达到色牢度的要求。
  (三)活性染料
  活性染料又称反应性染料,这类染料是20世纪50年代才发展起来的新型染料。它的分子结构中含有一个或一个以上的活性基因,在适当条件下,染料分子中的活性基团能与纤维分子中羟基、氨基发生共价键合反应。因该类染料引入的活性基团或个数不同而形成很多小类,其每类又有其各自的特点,可以用于棉、麻、丝、毛、粘纤、锦纶、维纶等多种纺织品的染色。活性染料色谱齐全、色泽鲜艳、扩散性和均染性好、价格低廉,是目前使用最普遍、品种最多的染料之一。②
  三、纺织品保护修复的实验室染色
  纺织品的染色方式多种多样,在实验室中对保护修复所使用的辅助纺织材料的染色,其方式要根据拟修复古代纺织品的纤维材质、纺织工艺及染色方法而定。
  (一)被染材料的选择
  由于古代纺织物的材质种类和图案纹样代表着一个历史时期的工艺水平和文化内涵,在选择用于染色的辅助纺织材料时,也就要符合这些特殊的要求。为此,我们在制定纺织品修复方案时,除要考虑纺织品的时代背景外,还要充分考虑到纺织品的保存状况、纤维的老化程度、库房保存、展陈效果等因素。操作时,选择的背衬托护织物的材料、组织结构都要与原文物相同或近似,厚度与组织密度要略低于原文物,如果用很薄或很厚的面料作为加固背衬托护,面料和原织物之间受力就不均匀,久而久之,会加速原织物的损坏,使得织物失去它本来的形状,起不到保护支撑的作用。表面覆盖材料一般选择较薄的纱织物,它具有较好的透光性,对人的视觉影响较小,益于研究观察和展陈效果。连接缝线的选择,要求与原缝线材质和粗细相同,纤维的强度要略高于原文物纤维的强度,过高会对原文物纤维造成损伤,过低不能使缝合牢固,起不到支撑和加固保护的作用。至于补缺和加固的缝线,一般选用丝线,因为丝线很细,柔软且有弹性,经染色后更加隐蔽,效果更佳。对于立体纺织品文物支撑的表面材料,由于是包裹丝、棉等填充物之用,要求材料呈中性且有一定的强度。各类需染色的辅助纺织材料选择白色为好,利于后期染色时对颜色和光泽的把握,当然如有各项条件都符合且色彩与原文物非常接近的现成材料最好,这样省却了染色的工序,大大缩短了修复的时间。
  (二)被染材料的预处理
  在纺织品保护修复中所选择的辅助纺织材料应以同时期的材料为好,但由于这样的材料一般很难找到,实际操作中基本都是选用现代纺织面料,而现代纺织工业中会使用大量的添加剂,并且为了提高成品面料的质量和手感,可能还需挂浆和上胶,这些添加剂和胶质会严重影响染色过程中的染料的吸收和附着效果,并且可能会加速纺织品文物的老化。因此,用于染色的现代织物在染色前需要进行必要的脱浆和脱胶预处理,同时去除织物内残留的添加剂,以避免现代工艺对织物的后续染色操作和保护带来不利影响。
  实验室中采用的预处理方法主要是利用表面活性剂来清洗预染色的织物,常用的表面活性剂有液态Sandopan DTCL、Sovapon T liquido、Saponaria等。③根据现代织物的纤维材质,在去离子水中加入相应表面活性剂,搅拌均匀,清洗液量一般为织物质量的40~50倍,表面活性剂的用量相对织物质量的1%~2%,将进行预处理的织物缓慢放入水浴中,加热至40~60℃,并在该温度下浸泡10~20分钟,同时不断用手轻揉织物,之后再用相应温度的去离子水反复漂洗,直至水中不起泡沫为止。清洗完毕后,将织物捞出用海绵或吸水纸吸出多余的水分,平整后待用。染色前注意剪掉预处理织物的幅边,因为这部分在接下来的染色过程中会吸收大量的染料,造成织物其他部分吸收量不足,导致着色不均匀。④
  (三)染料母液的确定及配制
  根据织物的纤维材质、色彩及保存现状,确定适宜的染料,棉、麻纤维多选用直接染料;丝、毛纤维选用酸性染料;若标样文物的颜色与现有染料颜色相同或配色容易,也可选用活性染料,如棉、麻纤维选用汽巴克隆活性染料,丝、毛纤维选用兰纳素或兰纳洒脱活性染料染料。
  纺织品文物的颜色和色泽易受环境的影响而产生变化,特别是出土文物,有的色彩褪变大且不均匀,同一颜色的织物,颜色和色泽反差都很大。选择染料颜色时应以标样文物大面积颜色为基色,补缺处要以周围色彩为标准,与主体形成过渡色,其中红、黄、蓝三原色是不可缺少的。
  纺织品修复中,一般需要染色的辅助纺织材料较小且色彩没有标准,因而需要的染料用量相对较少,直接称量很难达到要求,也容易造成浪费。 实验室中常先把不同类型的染料配制成一定的浓度的母液(多为2克/升、 4克/升、5克/升、10克/升),使用时再根据具体情况稀释配制成染液。
  以配制1000毫升、浓度为10克/升的DELOSOL兰纳素黄CE染料母液为例,其配制顺序为先计算染料质量:质量=1000毫升×10克/1000毫升=10(克)。将洗净的小烧杯置于电子天平上,清零。用药匙取固体染料,靠近烧杯,轻轻敲击药匙柄,倾染料于烧杯中,至天平显示10克。烧杯中加入少量温水(去离子水)将染料调成浆状,继续加水,用玻璃棒搅拌至染料完全溶解。将溶解的染料溶液,用玻璃棒引流转移到1000毫升的容量瓶中,并将烧杯用去离子水反复冲洗干净,每次冲洗液均移入容量瓶中。加去离子水定容至容量瓶刻度,盖塞摇匀,贴好标签,备用。
  (四)纺织品保护实验室活性染料染色实例
  根据所要保护修复的纺织品的实际情况,在选定好辅助纺织材料及染液后,就可以进行染色了。下面就以活性染料兰纳素及汽巴克隆为例说明染色的操作过程。   活性染料染色机理包括吸色、固色、水洗三个基本过程。染料首先溶于水,然后和水分子同时进入纤维内部,并与纤维发生化学反应,生成共价键结合,最后将未固色的染料用水从纤维上冲洗干净。染色过程中染液内染料的吸净程度(上色率)取决于染料的亲和力和染液中的电解质(盐、碱、酸)的用量。
  1.兰纳素黄的染色(黄色)
  (1) 实验药品:兰纳素10克/升、氯化钠、硫酸铵。
  (2)样品材质(尺寸、重量):真丝绸(13厘米×13厘米,2.5克)。
  (3) 实验步骤
  ① 天平调零,洗净双手,清洗玻璃器皿。
  ② 制备染液:用移液管量取10 克/升的兰纳素黄色溶液5.0毫升放入200毫升烧杯中,加入去离子水稀释至100毫升,用玻璃棒搅匀。称取0.2克氯化钠放入烧杯,搅匀。
  ③ 将真丝绸放入清水中清洗浸泡,拎干。
  ④将真丝绸放入染液中进行染色,用玻璃棒进行搅拌(使染液均匀浸入丝绸),用电加热器加热,同时加入0.2克硫酸铵搅匀,约20分钟后沸腾。加热时不断用玻璃棒进行搅拌,每隔10分钟左右用滴管往烧杯中加入适量的水,保持染液量。
  ⑤沸煮60分钟后将丝绸取出用清水清洗数遍后拎干,平铺于实验台待干。
  (4) 试验结果:按上述操作步骤得到黄色样品,染色比较均匀,效果较好。
  2.兰纳素黄与兰纳素蓝的配色染色(绿色)
  (1) 实验药品:兰纳素10克/升(黄色、蓝色)、氯化钠、硫酸铵。
  (2)样品材质(尺寸、重量):真丝绸(15厘米×11厘米,1.7克)。
  (3)实验步骤
  ① 调试电子天平归零,洗净双手,清洗玻璃器皿。
  ② 染液制备:用移液管量取10克/升的兰纳素黄、兰色母液各1.7毫升放入200毫升烧杯中,加入去离子水稀释至100毫升,用玻璃棒搅匀。称取0.2克氯化钠放入烧杯,搅匀。
  ③ 将真丝绸放入清水中清洗浸泡,拎干。
  ④将真丝绸放入染液中,用玻璃棒进行搅拌(使染液均匀浸入丝绸),用电加热器加热,同时加入0.2克硫酸铵搅匀,约20分钟后沸腾。加热时不断用玻璃棒进行搅拌,每隔10分钟左右用滴管往烧杯中加入适量的水,保持染液量。
  ⑤沸煮60分钟后将丝绸取出用清水清洗数遍后拎干,平铺于实验台待干。
  (4)实验结果:按上述操作步骤地到绿色样品,染色比较均匀,效果较好。
  3.汽巴克隆的的配色染色(绿色)
  (1) 实验药品:汽巴克隆5克/升(黄色C-RG、蓝色P-BR)、氯化钠、无水碳酸钠。
  (2)样品材质(尺寸、重量): 麻织品(15厘米×15厘米,9克)。
  (3) 实验步骤
  ①调试电子天平归零,洗净双手,清洗玻璃器皿。
  ②染液制备:用移液管量取5克/升的汽巴克隆黄、蓝母液各18.0毫升放入500毫升烧杯中,加入去离子水稀释至400毫升,用玻璃棒搅匀。称取0.8克氯化钠放入烧杯,搅匀。
  ③ 将麻织品放入清水中清洗浸泡,拎干。
  ④将麻织品放入染液中进行染色,同时用玻璃棒进行搅拌(使染液均匀浸入丝绸),用电加热器加热,温度保持在50~55℃,45分钟后升温加热至70~75℃,加入0.8克碳酸钠,并用玻璃棒进行搅拌,每隔10分钟左右用滴管往烧杯中加入适量的水,保持染液量。
  ⑤ 保持温度,45分钟后将麻织品取出用清水清洗数遍后拎干,平铺于实验台待干。
  (4) 实验结果:按上述操作步骤地到绿色样品,颜色较浅,麻织品不易上色,因此染出的效果才不够鲜艳。
  (五)总结讨论
  染色加工不仅要获得尽可能高的上染率及固色率,而且还应获得均匀和坚牢的颜色。染色的效果和许多因素有关,如染料的均染性、织物纤维或组织结构、染色前织物的预处理、染色工艺的合理性、染色装置及染色操作情况等。当我们选定了染料、织物和染色工艺后,在实际染色操作中还需注意以下事项:
  第一,染色时染液的浓度要尽可能低,注意随时观察织物的颜色,若颜色比标样浅,可适量增加染料量调节。如果刚开始染色时染液的浓度就很高,染色后颜色较深,就不宜再调节。
  第二,染色时注意观察染浴的颜色,如染浴里还残留染料,可适当增加促染剂的加入量,增加织物的上染率,提高染料的利用量。丝、毛染色时适量加入助染剂醋酸或硫酸铵,来控制染浴的PH值,在弱酸环境下,染出的丝绸颜色较为亮丽。初染时染浴的PH值大约在7左右,上染速率较底,从而可以得到较好的均染性,随着染色时间的延长和染色温度的升高,增加醋酸量或硫酸铵,分解加速,染浴的PH值逐渐下降到4~6之间,上染率逐渐升高,固色率也逐渐提高;棉、麻染色时适量加入助染剂碳酸钠,控制染浴在弱碱环境下,因为棉和麻织物是植物纤维,在酸性条件下,会使葡萄糖水解,所以,棉和麻织物一般要在偏碱性的染料中进行染色。
  第三,染色时要控制好温度及温度。温度过低,染色反应速度会过慢;温度过高,色素会变性,均染性差。染色的时间不必严格遵守控制图,要根据实际情况而定,特别是要注意染色开始后的5~10分钟,因为这时织物吸色能力最强。染色时间不能过短或过长,过短固色率低,颜色不牢固,过长会降低纤维的强度。
  第四,工业上纺织品染色有着严格的工艺控制数据,但在纺织品保护实验室中,纺织品文物由于岁月侵蚀其色彩已发生复杂多样的变化,染色过程实际上只是做到了定性,还不能严格做到定量,需要边染色边观察,当所染颜色符合要求就可以。
  四、合成染料与传统染料比较
  我国传统的纺织品染色技术基本上都是使用天然染料,而在纺织品保护修复中,很多情况下,用于补缺、加固等辅助纺织材料的染色不是使用原有的传统天然染料及染色工艺,而是使用现代合成染料及工艺染色,这主要是基于合成染料的理化优势,并且合成染料染色过程不会对文物带入新的有害物质,染出的辅料在色牢度及老化性等方面也都能满足纺织品文物保护修复的需要。下表是对传统染料与合成染料一些情况的对比:
  五、结语
  合成染料染色技术目前在我国纺织品保护修复领域已被广泛应用,染色工艺也较成熟,考虑到纺织品文物保护修复的特殊性,对于染料、添加剂及被染材料的选择修复界虽都有一定的共识,但也存在很多不足之处,特别是对色彩的选择和认识还需进一步加强。希望纺织品保护修复工作者通过长期的染色工作总结,根据纺织品收藏的色彩系列,积累一定的染色色彩配比和色样,早日建立色样数据库,为专业纺织品文物保护修复提供更大的支持。⑤
  [注释]
  ①宋心远、沈煜如:《活性染料染色》,中国纺织品出版社2009年版。
  ②杨秀稳、王开苗、袁近:《染色打样实训》,中国纺织品出版社2009年版。
  ③徐军平、王旭、胡继芳:《菱格地花卉纹缂丝靴套的修复》,《天衣有缝——中国古代丝织品保护修复论文集》,文物出版社2009年版。
  ④⑤路志勇:《辅助染色技术在古代纺织品保护修复中的应用》,《文物保护与考古科学》,2005年第5期。
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