摘要

本研究以预防性保存之观念探讨素描用图画纸在画家绘制过程中之三项主要变因 ——图画纸纸材本身、经碳粉素描、受保护喷胶喷覆，进行两方面试验结果之探讨，一种是经由紫外光老化试验机进行灯照老化后产生的劣化情形之比较，另一种则是探讨喷覆上保护胶层后有无防水性或保护之功能。研究中采取台湾素描图画纸与进口素描图画纸中常用的四种，每一种素描图画纸分为绘图(有碳粉层)以及无绘图(无碳粉层)，四种素描图画纸样本分别为台湾图画纸、台湾白素描纸、日本素描纸、法国MBM素描纸，并再应用四种不同品牌的保护喷胶，分别为老人牌、牛顿牌、朗尼牌及PP牌予以喷覆保护。

光照老化实验之实验组及对照组，依0、1、4、24、168、336小时照光后探讨纸材的变化，结果以肉眼观察纪录、色差分析仪分析比较。结果得到纸张质量依其保持白度之耐老化程度自高至低依序为台湾图画纸、台湾白素描纸、日本素描纸、法国MBM；能减少老化程度的保护喷胶由佳至差可依序略分为朗尼牌、牛顿牌与PP牌、老人牌。

拨水实验之实验组及对照组，以 CNS 3687 (P3030) ( 2010 ) － 纸及纸板拨水度试验判别拨水性的级别做为实验参考并调整适合本研究纸张之条件，并加入水流宽度比较。改良后之实验方法乃以滴定管滴测长条纸样之总水流时间，过程并以影像及录像方式记录，在有色水流宽度量测比较后，界定之拨水性自高至低为法国MBM、日本素描纸与台湾素描纸、台湾图画纸，保护喷胶对于拨水之影响从佳至差可略分为朗尼、PP、牛顿、老人。

素描是绘画的基础，画家对于选材之考虑有利于日后之保存。而保存科学家与修复师对画家每种工具的信息的了解，更有助于文物的保存与修复。在保存方面，须考虑到纸材本身耐不耐光照，更重要的是需喷覆耐久性较高的保护喷胶，减缓纸张劣化情形。期望透过本研究结果能对画家在选材方面以及修复师在修复上有提供正向的帮助。

壹、前言

纸之于人类具有传承、纪录的功能，并且经此长久历史以来作为人类心灵诸多活动的媒介与寄托。纸张纤维也由于其可再生的特质，是所以成为源源不绝供应人类多元与大量需求的材料之原因，也正因大自然使其具备可再生的优异特性但也必须具备可分解的平衡定律；人们在尽情应用纸张纤维绘画、书法、纪录与阅读的同时，也必须忙着张罗如何让纸张保持不坏5。如何保护与保存各类纸张与纸质文物，是为纸张与文化资产专业人员所重视的要点。本研究之起始动念在以纸质文物预防性保存的缘由为开端，就纸张与纤维本质以及纸张上之施作材料进行测试与分析，探讨绘图纸张在画家绘画过程中，所施予的绘画与保护材料对纸张与画作性质与保存性之影响，期许为绘图纸张的保存寻找更好的保存方式。

纸张的使用早自东汉和帝(公元105年)开始，至今已一千九百多年历史。纸张不只是图画、书法，也是历史、情报、信息的媒介。然而纸张由于本身材料的特性，有需要特别注意其保存。纸张的主要原料来自于植物，使用的主要是木本植物木质部或是韧皮部以及草本植物叶部与茎部的纤维，纤维的主成分由纤维素(Cellulose)、半纤维素(Hemicellulose)、木质素(Lignin)构成。以大自然的自然循环原则，植物的生、老、病、死也因为这三大主成分依靠植物的生物合成、代谢、缩合作用、劣化反应以及外来的物理、化学与生物等作用在大自然中不断地循环再生，这是人类能够不断地有纤维原料供做纸张之用的原因，也因此而无限地发挥与延续人类文化，但是却也是人类忙于防患使用纸张材料遭受大自然各种因子损伤甚至毁坏殆尽的工作的开始。纸张纤维在某些条件下是易于生物裂解的(Biodegradable)，从而使得天然的物质得以回归生态系统的循环中(Ecosystem cycling)。纸张纤维材料的特性有的在人类对抗其性质劣化之下被认为有些「缺点」，但是其可资利用与应用的无限方便性却也是他历经千年一直为人类所爱用的「优点」。6

对于一个绘画者不管是油画、粉彩等等绘画类或是设计者，素描绘画是重要的绘画基础，往往早自文艺复兴时期大师们如米开朗基罗、拉斐尔等人，所留下来的作品都是后代学习绘画或「素描」的典范。十八世纪末，法国人考特(Conte)改良形成了近似于现代的铅笔，使得素描绘图更为方便，其后碳笔发明，使得如卢本斯、法国与意大利荷兰等画家对于素描绘画表现在作品上的成果更为辉煌，可知铅笔与素描绘图有密切关系，而铅笔是目前最易取得的「素描」与绘画工具。

当素描绘图作品完成时，多会在画作上使用一种保护喷剂(喷胶)，让碳粉固着于绘图纸上而不轻易掉落。在台湾，绘画设计者以及许多知名艺术家的素描稿完成后，普遍多使用老人牌保护喷胶。身为文化资产维护的一份子，自然对于身边这样的处理方式感到好奇，它可以保护我们的画作到甚么程度？耐久性又是如何?过了多久会开始劣化?尤其是经过一段时间后，保护喷胶是否仍具有足够的保护作用？尚未有相关试验的执行与研究报告。因此，本研究进行保护喷胶的耐久性测试以及各相关试验的探讨。本研究将进行实验探讨铅笔素描稿在环境因子作用中，其中之光辐射是环境因素引起有机材料老化中最重要因素，因此以素描加固材上做进一步探讨，随着时间及加速老化做观察与纪录并制作比较表为佐证。

贰、材料与方法

1.材料

1.1绘图纸张材料

市面上以素描为绘画底稿的绘图纸种类繁多，有法国MBM三星素描纸、Kent素描纸、貂皮纸、德国素描纸、日本素描纸、西卡纸、台湾素描纸、台湾图画纸等等。又在素描绘图纸材料方面，因纸质表面的粗细会影响碳粉层的附着程度。

本研究选定有台湾图画纸、台湾白素描纸、法国MBM三星素描纸、日本素描纸四种。

1.2素描绘图媒材

市面上的素描绘图纸种类已经繁多，素描媒材更加是包罗万象，包括原子笔、铅笔、粉彩、钢笔等等，在任何种类的纸质材料上都可以使用素描技法来描绘。

本研究中，素描媒材方面选定为铅笔，品牌与规格为：老人牌2B铅笔。

1.3保护喷胶

本研究保护喷胶实验取材市面上贩售的喷雾型固定液。以下为选定的四种品牌保护喷胶以及喷胶之主要成分：

(1) 老人牌(JANUA BEFIX)，日本制造:，成分：酒精。以A牌代称。

(2) 牛顿牌(WINSOR & NEWTON)，英国制造，成分：压克力树脂、乙醇、丙酮、丙烷、丁烷、紫外光吸收剂(7。以B牌代称。

(3) 朗尼牌(Daler Rowney)，英国制造，成分：1-甲氧基-2-丙醇(8、丁烷、异丁烷、丙烷、乙醇。以C牌代称。

(4) 专业保护喷胶PP牌，台湾制造，成分：合成树脂、香精、溶剂、平坦剂(9、DME(10、LPG(11。以D牌代称。

1.4 裁切用具：切割垫、铁尺、美工刀。

1.5保护喷胶框架：如图1.4-1。

1.6 水性水彩颜料：品牌与编号-UMAE / 601猩红色。

2.试验方法

2.1喷覆实验与材料制备

(1) 素描绘画用纸材纸张大小：台湾图画纸、台湾白素描纸、法国MBM三星素描纸、日本素描纸等绘图纸张大小，每种纸种裁切为 (2.5 *32) cm2 长条。

(2) 素描媒材绘图: 老人牌2B铅笔，以斜涂方式密涂涂满上述纸张长条试样。

(3) 保护喷胶喷洒范围：老人牌、牛顿牌、朗尼牌、PP牌等四个品牌分别全面喷覆，并且保护喷胶与画作的喷覆以30 cm距离喷覆2层。

(4) 喷覆方法：将原尺寸4K [(54.6*39.3) cm2 ]的纸张对半裁切，于一张纸的中间放置自制喷胶框架(如图2.1-1)，朝中间镂空处[(30*20) cm2]以垂直由上往下分条[(30*5) cm2]喷洒，条与条之间以2块[(3*5) cm2 ]高度30 cm、厚度3 mm压克力板阻隔。

(5) 四种已裁成(30*20) cm2大小之长方形试样，以30 cm的距离分别喷上老人牌、牛顿牌、朗尼牌及PP专业保护喷胶，喷完后标示记号。待24小时保护胶干燥后，接续拨水试验，以滴定管操作拨水试验。

2.2拨水实验与材料制备

以 CNS 3687 (P3030) (2010) － 『纸及纸板拨水度试验』判别拨水性的级别做为实验之参考，为了了解拨水性对保护喷胶正、反面吸水影响，本研究采取相近之测试条件并调整适合本研究纸张之条件，使用红色水性颜料滴加入水中，观测其水流情形，并加入水流宽度比较，观察其拨水程度与保护喷胶有无防水性，或是反而增加水晕染面积。

拨水试验材料样本，四种保护喷胶与四种绘图纸张代号与试验分组

(1) 保护喷胶：

A牌：JANUA BEFIX (老人牌)

B牌：WINSOR & NEWTON (牛顿)

C牌：Daler Rowney (朗尼)

D牌：PP (专业保护喷胶)

(2) 纸张种类：纸张大小裁切为(30*20) cm2

a：法国MBM三星素描纸

(6) b：日本素描纸

c：台湾白素描纸

d：台湾图画纸

(3)试验观察分组：

(3-1)观察保护喷胶是否有无防水性。A1(实验组):纸张无碳粉层有喷保护胶/共16组；B1(对照组):纸张无碳粉层没喷保护胶/共16组(如表2.2-1)。

(3-2)观察碳粉层是否影响保护喷胶的防水性。A2(实验组):纸张有碳粉层有喷保护胶/共16组；B2(对照组):纸张有碳粉层没喷保护胶/共16组(如下表2.2-2)。

(4) 方法：

(4-1) 实验组与对照组在相同环境下进行试验。

(4-2) 将样品平坦夹置于45°斜面上，调整滴管之位置，使管口与样品保持1 cm之距离，如图2.2-1所示。

(4-3) 使用水性水彩颜料与水做调配，每0.9 g的颜料加入200 cc.水量。

(5) 步骤

(5-1) 将有色水倒入滴定管内，开启滴定管使水滴滴下，其流程长度至少须有25 cm以上。

(5-2) 过程中以录像之方式记录，流置30 cm的位置后以相机拍照记录。

(5-3) 观察遗留在样品上之水流痕迹，并依图2.2-2及CNS 3687标准(图2.2-2及表2.2-3)

判定拨水度之等级。

(5-4) 进行试验时，试验至少3次重复。

(5-5) 记录各式试验次数，并将每条样本以定距6 cm测量4点的水流宽度后做比较分析。

2.3老化实验与材料制备

分别将有碳粉层、无碳粉层、有保护喷胶、无保护喷胶之各种素描图画纸放置于紫外光老化机以0、1、4、24、168、336小时照光观察，以同一种纸材不同种保护胶试验不同照射时间长短，除了观察保护喷胶对紫外光的耐久性外，在有碳粉层的情况下是否能有效发挥保护隔离的作用。

(1) 试样制作：

(1-1) 制作方式如拨水试样制作。(表2.3-1~ 2.3-2)

(1-2) 将试样用纸胶带贴在美耐纸上。

(1-3) 放置喷胶框架于试样纸上。

(1-4) 框架内用隔板分隔各种试样纸，以防多余的喷胶影响到其他样本。

(1-5) 喷洒时，距离样本30 cm，由上至下做喷洒，隔一分钟喷洒第二次。

(1-6) 将上胶的样本静置于室内待干(静置时间为24小时 )。

(2) 老化试验：

(1-1) 紫外线老化试验光照时间为：1、4、24、168小时( 7天 )、336小时( 14天 )。

(1-2) 仪器内设定温度条件为50 ℃，仪器外实际温度为24至26 ℃，设定8支灯管照度都为0.85。

(1-3) 将样本放入仪器内铁片( 样本架 )，试样与灯管距离5 cm。

(1-4) 依老化试验机之操作手册进行紫外光光照老化。

(1-5) 老化后样本依时间区段统整并拍照。

2.4色差仪测色

老化后之试样以色差仪进行测色纪录。步骤如后序：

(1) 实验样本依照同一纸材同一保护胶不同时间间隔做分类。

(2) 将色差仪之探头与白板进行校准。

(3) 实验样本取上段，并分上、中、下进行测色，得出三组数据平均。

(4) 数据规划出表格与图表后做色差分析。

2.5紫外-可见光谱仪分析

老化后之试样以反射式紫外-可见光谱仪非破坏检测分析纸张材料、保护喷胶效果。步骤如下：

(1) 实验样本依照同一纸材同一保护胶不同时间间隔做分类。

(2) 紫外-可见光谱仪开机，样品仓中以标准反射白板进行校准。调整积分时间，使测量谱图最大计数值在 55000-60000；扫描设定平均次数 60~100；平滑宽度1~2，以不失真为原则；根据测试需要及仪器配置设置谱图显示区域的横坐标波长范围；设定图谱波长输出间隔。

(3) 实验样本取上段，并分上、中、下进行紫外-可见光谱仪扫描，得出稳定之图谱。

(4) 比较与分析。

2.6实验设备

1. 紫外线老化试验机： QUV/SPRAY，灯管为UVA340。

2. 色差仪：SPH860，标准光源D65，测量光路：45 / 0 - 45度环状照射，0度接收测量( 符合 DIN 5033 )； d/8 ( 配件MA35-UK )。光谱范围：400 nm-700 nm。探头测量孔：3.5 mm直径。重复性：在白板上连续测量10 次其ΔE 0.03以内。采用国际照明委员会测色标准CIE L*a*b*。

3. 紫外-可见光谱仪：GEM 3000-III反射式紫外-可见光谱仪，Hamamatsu S7031 背照式2D-CCD探头，检测范围250-1000 nm，单次测量时间(<20 ms)。

3.实验结果

3.1.拨水实验结果

3.1.1拨水实验数据分析

将拨水第1、2、3次的实验结果拍照，水流痕迹干后，测量等距四点宽度做平均纪录。

(一) 拨水试验－无碳粉层

1. 台湾图画纸

后约在1.35 ~1.60 cm间；喷上PP牌后约在0.47~1.20 cm间；喷上牛顿牌后约在0.55~0.93 cm间；喷上朗尼牌后约在0.48 ~0.54 cm间。故可以推断台湾图画纸喷覆各牌保护喷胶后，拨水

程度上保护力大小依序为朗尼牌、PP牌、牛顿牌、老人牌。

2. 台湾白素描纸

综合1、2、3次重复实验，台湾白素描纸无胶宽度上约在0.36~0.39 cm间；喷上老人牌后约在0.41~0.44 cm间；喷上PP牌后约在0.43~0.48 cm间；喷上牛顿牌后约在0.39 ~0.49 cm间；喷上朗尼牌后约在0.46 ~0.48 cm间。故可以推断台湾白素描纸喷覆各牌保护喷胶后拨水程度上保护力大小依序为老人牌、PP牌、朗尼牌、牛顿牌。

3. 法国MBM素描纸

综合1、2、3次重复实验，法国MBM素描纸无胶宽度上约在0.26 ~0.30 cm间；喷上老

人牌后约在0.30 ~0.35 cm间；喷上PP牌后约在0.39~0.40 cm间；喷上牛顿牌后约在0.40~0.41 cm间；喷上朗尼牌后约在0.36~0.4 0 cm间。故可以推断法国MBM素描纸喷覆各牌保护喷胶后拨水程度上保护力大小依序为老人牌、朗尼牌、PP牌、牛顿牌。

4. 日本素描纸

综合1、2、3次重复实验，日本素描纸无胶宽度上约在0.40~0.44 cm间；喷上老人牌后约在0.43~0.51 cm间，落差最大；喷上PP牌后约在0.40~0.44 cm间；喷上牛顿牌后约在0.45~0.46 cm间；喷上朗尼牌后约在0.41~0.43 cm间。故可以推断日本素描纸喷覆各牌保护喷胶后，拨水程度上保护力大小依序为朗尼牌、PP牌、牛顿牌、老人牌。

(二) 拨水实验－有碳粉层

1. 台湾图画纸

水滞留的时间以无胶及老人牌喷胶与其他牌相距甚远。从1、2、3实验中台湾图画纸无胶宽度介于1.21 ~1.40 cm之间；喷上老人牌宽度约在0.40~1.16 cm；喷上PP牌保护胶约0.48~0.65 cm之间；喷上牛顿牌约在0.50~0.70 cm间；喷上朗尼牌约在0.41~1.16 cm间。可知除了老人牌，其他牌保护喷胶对于图画纸，较有保护作用。

2. 台湾白素描纸

无喷胶的都比有喷胶能减少水滞留力及吸水性。由一、二、三实验中，无胶的宽度皆窄，虽然在第二次实验中时间介于中间但是以一、三次实验里可推测，无喷覆保护胶的可以减少水的滞留力及吸水程度。

3. 法国MBM素描纸

有喷保护胶的水流宽度比没有喷保护胶的宽度大，因此法国MBM在无喷保护胶的拨水程度较佳。

综观以上数据，三次重复实验结果大致相同。虽然法国MBM素描纸在无喷胶的情况下，水流宽度都比有喷胶来的窄、时间短，但其实有、无喷胶的所得出数据大致都是相近的。

4. 日本素描纸

结果分析：

大致上宽度数值相近，故有无喷胶对日本素描纸的拨水程度无太大差异。由一、二、三次实验中明显的日本素描纸无胶都比有喷胶的时间短、宽度窄。有喷胶之间的数值相近，可推知喷胶品牌对日本素描纸无太大影响。

在无碳粉层及有碳粉层的实验中，因拨水分级近于无拨水程度R0及R2，故采用全长等距四点，测量其流速与宽度平均之数据来做分析。研究结果发现时间与宽度关系大致会有以下情况：1.时间快、宽度窄(水停留在纸上的时间不多，有较好的保护力) 2.时间多、宽度宽(水停留在纸面上的时间多，保护力较差) 3.时间快但宽度宽(短时内吸收较多的水，保护力较差) 4.时间慢但宽度窄(水停留在纸面上的时间多却未增加吸水度，保护力尚可)。

1. 无碳粉层：

台湾图画纸水流平均宽度比其他纸材还宽，又以老人牌为最宽，且纸材本身吸水性高，水扩散情形较其他纸材严重；台湾白素描纸中，无喷胶的水流宽度最窄，以牛顿牌的水流宽度为最宽；法国MBM素描纸，水流平均宽度比其他纸材还窄，又以无喷胶的水流宽度为最小，以PP牌的水流宽度为最宽；日本素描纸，无胶及朗尼、PP水流宽度值相近，以老人、牛顿牌水流宽度为最宽。

2. 有碳粉层：

台湾图画纸水流平均宽度比其他纸材还宽，又以老人牌、PP牌水流宽度为最宽，亦有扩散现象；台湾白素描纸中老人牌在滴水过程中水滴被纸纤维吸走，水流有未流完30 cm的情形，无胶水流宽度较他牌保护胶窄；法国MBM素描纸水流平均宽度比其他纸材还窄，又以无喷胶的水流宽度为最小，以牛顿牌水流平均宽度为最宽，其次为PP牌；日本素描纸中，以老人牌水流平均宽度为最宽，无胶、PP、牛顿、朗尼水流平均宽度值相近。

大略数据显示，有喷覆保护胶的素描纸在喷到水时会增加水的滞留力及吸水程度。

(1) 台湾图画纸

3. 有碳粉层及无碳粉层平均水流对比图表

分析：

从图3.1.1-1~3.1.1-3中，无胶方面有碳粉层比无碳粉层水扩散程度较多；老人牌方面有碳粉层比无碳粉层扩散程度小，但扩散的程度皆比他牌保护胶还多；PP牌、牛顿牌在有碳粉层部分以图3.1.1-1及图3.1.1-3实验数值较为相近，无碳粉层部分以图3.1.1-2及图3.1.1-3实验数值较为相似，故以相近数值做为两者比较依据。

PP牌在有碳粉层部分平均落在0.48~0.50 cm，无碳粉层部分平均落在0.47~0.58 cm，推测有涂碳粉层时较具有保护力；牛顿牌在有碳粉层部分落在0.5cm，无碳粉层部分落在0.53~0.55cm，推测有涂碳粉层时较具有保护力；朗尼牌以图3.1.1-2及图3.1.1-3实验数值较为相似，有碳粉层部分平均落在0.41~0.35 cm，有碳粉层部分落在0.48~0.54 cm，推测有涂碳粉层时较具有保护力。

(2) 台湾白素描纸

分析：

从图3.1.1-4~图3.1.1-6中，无胶方面较无法判别涂碳粉层后有无保护力；老人牌方面有碳粉层与无碳粉层的数值都很相近也无法判定；PP牌方面有碳粉层在图3.1.1-4及图3.1.1-6的值很相近，落在0.45~0.44 cm，无碳粉层部分则落在0.46~0.48 cm，推测有涂碳粉层较有保护力；牛顿牌方面有碳粉层部分在图3.1.1-4及图3.1.1-6的值很相近，落在0.5 cm，无碳粉层部分在图3.1.1-5及图3.1.1-6的值很相近，落在0.49 cm，因有涂碳粉层及没涂碳粉层的落点相近也无法做比较；朗尼牌部分有涂碳粉层的值皆小于无碳粉层，可以推测涂碳粉层后较具有保护力。

(3) 法国MBM素描纸

分析：

图3.1.1-8及图3.1.1-9实验结果相似，故以两图做比较后因为有涂碳粉层及无碳粉层的各值皆相近，无法判定涂碳粉层后的影响。

(4) 日本素描纸

分析：

从图3.1.1-10~图3.1.1-12中，无胶方面有碳粉层部分的值皆小于无碳粉层，推测有涂碳粉层较具有保护力；老人牌方面有碳粉层部分的数值几乎小于无碳粉层，推测有涂碳粉层较具有保护力；PP牌方面有碳粉层部分的值落在0.44 cm为多而无碳粉层部份则是落在0.40 cm为多，推测无碳粉层较具有保护力；牛顿牌方面因为两值都相近较无法比较；朗尼方面因为两值都相近较无法比较。