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随着石器研究的深入进行，石器生产工艺和使用痕迹的显微分析变得越来越普遍。由于很多显微分析受到显微镜的工作距离（如激光共聚焦、金相等）、样品室（扫描电镜）、景深等技术条件或标本搬运不便等的限制，对石器生产工艺及使用的微痕分析就需要一定的印模技术进行局部特征的模型制作。因此，在石器研究过程中，获得高精确度的印模是石器研究深入进行的首要条件。 目前，石器印模技术（曾称为石器复型技术）（崔天兴，杨琴，郁金城，周双林，赵朝洪：北京平谷上宅遗址骨柄石刃刀的微痕分析：来自环境扫描电镜观察的证据[J]. 中国科学：地球科学，2010，v.4006:737-744.）在国内才刚刚开始起步，原常用于扫描电镜、微痕高倍分析法（金相显微镜）等表面显微分析技术，但哪些印模材料是石器高精确度局部模型制作的最佳材料以及印模技术操作过程、后期印模变形等所需要注意的问题，很多研究者往往言之不详，而这可能是初入门的研究者最为关心的问题之一。 目前，印模技术和印模材料在很多领域得到了广泛的应用，如牙科、汽车、航空、航天等模型铸造领域。有学者对不同印模材料的性质及技术和印模变形原因做了比较实验研究，笔者把这些研究内容做一简单梳理，以便从事石器微痕分析的研究者参考。 国内外常见印模材料包括水胶体印模材料、硅橡胶印模材料、联合印模等。 水胶体印模材料 包括可逆水胶体印模材料，如琼脂和不可逆水胶体印模材料如藻酸盐类。前者流动性好，精确度高，但需要特殊的温控装置和水冷托盘，操作技术含量高，制取的印模强度较低，很少单独用于取模；后者强度大于琼脂，弹性及可塑性优良，使用方便，但精确度不如琼脂。因该材料含有较多水分，故受环境湿度影响较大，易因渗润或凝溢作用而变形（王剑：模精度的影响因素[J].国外口腔医学分册，2005 年第32 卷4 期：317-319。）。常用的藻酸盐足藻酸钠和藻酸钾，具有使用方便、价格便宜、性能稳定等优点，是目前国内外使用最广泛的印模材料。藻酸盐印模材料可分为糊剂型和粉剂型，医学临床上糊剂型制取的印模精确度高于粉剂型。琼脂印模材料制取的印模精确度高于藻酸盐类印模材料，但操作较复杂。水胶体印模材料都有吸收水分产生膨胀的渗润作用和水分减少产生收缩的凝溢作用两大特性，因而影响印模尺寸的变化和精确性。这种水胶体印模材料因操作需要严格的温控和技术程序复杂和易吸水“渗润”膨胀、失水“凝溢”收缩作用很少在考古文献中被提及。 人造橡胶类印模材料 又称弹性体印模材料，包括加成型硅橡胶、缩合型硅橡胶、聚硫橡胶、聚醚橡胶4 种基本类型。加成型硅橡胶和缩合型硅橡胶印模材料统称为硅橡胶印模材料，韧性好、强度高、体积收缩小、可反复灌模、保存时间较长，在大多数研究中其精确度最高，是一种较为理想的印模材料（图一）。聚硫橡胶性能类似于缩合型硅橡胶印模材料，应用欠广泛。聚醚橡胶目前使用较多， 性能稳定， 硬度、韧性及弹性可与加成型硅橡胶媲美。但聚醚橡胶属于亲水性聚合物，易吸水膨胀，不宜放在比较潮湿的地方或浸泡于水中，应于取模后24 小时内灌模使用。因此，由于其易吸水膨胀且24 小时之内灌模使用，所以在考古实践中也很少使用。 缩合型室温硅橡胶印模材料，由基质原料末端有羟基的聚二甲基硅氧烷、交联剂、催化剂及填料等组成。生胶的拉伸强度较低，但加入填料后，强度可提高几十倍，使常温下的拉伸强度达4~10MPa，抗撕裂强度1~2MPa。缩合型室温硫化硅橡胶具有良好的化学稳定性，24小时的尺寸变化为0.3％～0.1％。凝固时间：缩合型硅橡胶在室温23°C 时10 分钟凝固。但缩合型硅橡胶因聚合收缩较大，精确度不高，目前已很少使用。 加成型硅橡胶印模材料又称II 型硅橡胶印模材料，是由不饱和聚乙烯醚橡胶、适量的填料及增塑剂、催化剂组成。反应中无副产物，凝固体积变化小，性能稳定，硬度、韧性和弹性比缩合硅橡胶好。（陈佳：影响印模精度的常见因素, 2010年1 月第20 卷第1 期:103-106.） 有学者曾比较了藻酸盐类、缩合硅橡胶类、聚醚橡胶类三类材料制取印模与标准模型扫描图像相比较的差异，聚醚橡胶类印模材料的取模精确度要优于缩合硅橡胶类，缩合硅橡胶类要优于藻酸盐类印模材料（孙力：根据印模及CT 扫描数据获取牙齿三维模型精度的初步研究[D],军医进修学院硕士学位论文.2010 年）。 联合印模 是指将两种以上不同印模材料或不同流动性的印模材料相结合来获得高精确度的取模方法，如putty—wash 联合印模材料和水胶体联合印模材料。putty—wash 联合印模材料是加成型硅橡胶印模材料中的一种，由putty材料和wash 材料组成。putty 材料粘度较大，用于制作初印模，是wash 材料的基底和催化剂；wash材料粘度较小，用于制作终印模，其厚度能导致印模尺寸与之成比例变化。Nissan 等比较了不同wash 材料厚度对精确度的影响，结果发现wash厚度为1～2 毫米时，精确度最高，厚度大于2毫米将不足以获得准确的印模。另外，均匀的wash 材料厚度能提高精确度。Omar 等也发现过多的wash 材料将增加印模收缩率，最终导致模型较实物偏小。 除印模材料影响印模的精确度之外，印模技术也影响印模的精确度，常见的印模技术包括温度控制、时间控制、操作方法等几类。 印模材料凝固时间的长短除了需严格按照厂家规定的水粉比调制来控制外，温度则是另外一个重要的控制因素。过高的环境温度将导致水胶体印模失水凝溢，使体积收缩。人造橡胶类印模材料遇冷会使体积收缩。 Kim 等实验发现，加成型硅橡胶印模材料从口腔温度37℃冷却到室温23 ℃的过程中会发生体积收缩，但如果将印模加热到体温(37℃)后再灌模，可明显改善印模精确度。Corso 等认为，将硅橡胶在4℃中保存24 小时，然后加热到室温或将聚醚橡胶在40℃中保存24 小时，再降至室温均可以使材料发生轻微的膨胀，可以代偿聚合收缩。 印模放置时间对印模的精确度也有影响。一般认为印模在空气中放置15 分钟无明显变化，放置30 分钟时出现明显收缩反应。硅橡胶印模材料，体积收缩小，其中加成型硅橡胶在24 小时内尺寸变化仅为0.05％，形稳性超过720 小时；缩合型硅橡胶24 小时的尺寸变化为0.6％；聚醚橡胶24 小时尺寸变化为0.1％。但一旦超过24 小时，精确度将随时间延长明显下降。根据印模放置不同时间段的结果，做完石器印模之后，需尽早观察、测量，不可无限期放置。 根据流动性，印模材料可分为超高粘度、高粘度、中粘度及可用注射器注入的低粘度注入型4 类。低粘度印模材料如琼脂、藻酸盐、putty—wash 硅橡胶印模中wash 材料等流动性好，能复制出细微的组织结构，但强度及韧性较差；而高粘度材料如putty—wash 中putty 材料流动性差，对组织表面细微结构复制效果较差。 由于印模材料的调拌需要较强的经验掌控，印模材料的调拌时间不足或过长，不注意标准化操作，仅凭经验调和使用印模料，对模型精确度有很大影响。藻酸盐类印模材料的水粉比应控制在23:10至30:10 范围内，超出此范围印模极易变形。硅橡胶印模材料和聚醚橡胶印模材料采用不同的方法混合，印模精确性也有差异。另外，印模材料调拌的速度、方向、温度等也与印模的精确度密切相关。在石器研究中模型制备过程中，一般采用低粘度的硅橡胶利用注射器进行翻模复制，避免了调拌带来的时间不足或过长以及非标准化操作等问题的影响。 另外，印模边缘往往是较为薄弱的地方，强度和韧性相对较差，故容易影响印模的精确度，因此需要增加厚度。其次，Ratnaweera 等人认为，肩台预备成斜面的固定修复适合使用琼脂、藻酸盐联合印模法，但刀刃状边缘则可能会影响到模型的精确度，故推荐使用硅橡胶。 杜金鹏等曾使用3M ESPE IMPREGUM 聚醚精细印模材料对临朐西朱封大墓出土的史前玉器做了印模复制（杜金鹏主编，临朐西朱封大墓出土玉器研究[M].科学出版社，2015 年）。笔者曾使用德国产Variotime 加成型硅橡胶对沟湾遗址出土石璧不便于观察的边缘微痕使用Olym?pus SZX16 体式显微镜做了印模分析。在印模材料的灌模中可以清晰看到体式显微镜工作距离的限制不能得到的显微图片(图二)。这种环状微痕为璧类器物曾作为工具使用提供了明确的证据。 综上所述，根据印模精确度的复制实验，聚醚橡胶类印模材料的取模精确度要优于缩合硅橡胶类，缩合硅橡胶类优于藻酸盐类印模材料（孙力：根据印模及CT 扫描数据获取牙齿三维模型精度的初步研究[D],军医进修学院硕士学位论文.2010 年.），而硅橡胶与聚醚橡胶的放置时间则显示加成型硅橡胶的形态稳定性优于聚醚橡胶，因此加成型硅橡胶材料应是目前石器微痕研究中所需要的一种局部印模材料。目前市场中，常见的印模材料有沪鸽、意大利金玛克、德国DMG 、德国Varitime 等精细硅橡胶印模材料。 根据石器微痕的印模要求和不同的材料实验结果，应选择适合亲水性的加成型硅橡胶在干燥的情况下进行局部印模复制。 硅橡胶印模的精确度受到放置时间、温度等因素的影响，具体因素尚需要进一步的实验数据支撑。 （作者单位：郑州大学历史学院） (责任编辑：admin) |