不同污染類型絲織品文物的清洗研究

張 碩，周 旸，趙 豐，彭志勤，胡智文

(1.浙江理工大學(xué) a.材料與紡織學(xué)院；b.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018；2.中國絲綢博物館 紡織品文物保護(hù)國家文物局重點(diǎn)科研基地，杭州 310002)

不同污染類型絲織品文物的清洗研究

張 碩1a，周 旸2，趙 豐2，彭志勤1b，胡智文1b

(1.浙江理工大學(xué) a.材料與紡織學(xué)院；b.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018；2.中國絲綢博物館 紡織品文物保護(hù)國家文物局重點(diǎn)科研基地，杭州 310002)

針對(duì)絲織品文物的有機(jī)物污染、無機(jī)物污染和霉斑污染3種污染形式，本研究通過茶皂素以及其他各種助劑復(fù)配，針對(duì)上述污染類型選用3種老化污布模擬絲織品文物，分別設(shè)計(jì)不同清洗配方進(jìn)行清洗處理。通過數(shù)碼圖像、色差分析、掃描電鏡和能譜分析發(fā)現(xiàn)，針對(duì)各類污染物的清洗工作，本方法可行、污染物去除效果顯著；通過測試分析發(fā)現(xiàn)，在清洗的過程中并未出現(xiàn)織物起毛起球以及洗滌劑殘留等問題，上述清洗方法并未對(duì)絲織品造成不良影響，本研究所提出的清洗工藝可以應(yīng)用于文物保護(hù)工作中。

茶皂素；環(huán)保洗滌劑；絲織品文物；清洗

絲織品文物是古代中國帶給世界的瑰寶，它極易受到蟲、霉、光、溫濕度和人為因素的破壞而損毀，能夠保存至今彌足寶貴。古代絲織品在長期埋藏的過程中受到各種環(huán)境因素的影響，會(huì)遭受各種類型及不同程度的污染[1]。例如尸體腐爛產(chǎn)生的蛋白質(zhì)脂肪等有機(jī)物造成的污染，泥土、礦物質(zhì)、鐵器等造成的無機(jī)物污染，儲(chǔ)藏過程中受到的霉斑污染。這些污染物若不進(jìn)行及時(shí)清洗處理，不僅影響絲織品文物的展覽和研究，而且有可能會(huì)引起進(jìn)一步的蟲蛀霉?fàn)€，從而影響絲織品文物的加固、修復(fù)等后續(xù)保護(hù)工作[2]。

茶皂素是一種從山茶科植物的種子中提取的天然非離子型表面活性劑，具有良好的乳化、分散、發(fā)泡等功能，廣泛應(yīng)用于洗滌、毛紡、針織、醫(yī)藥等行業(yè)[3]。本研究通過茶皂素及其他各種助劑復(fù)配，針對(duì)上述污染類型選用3種老化污布模擬絲織品文物，分別設(shè)計(jì)不同清洗配方進(jìn)行清洗處理。同時(shí)，可根據(jù)清洗前后的色差變化和表觀形態(tài)變化等對(duì)清洗工作做出相關(guān)評(píng)價(jià)。最終推測是否可以將洗滌配方應(yīng)用于絲織品文物的清洗工作。

1 試 驗(yàn)

1.1 材料和儀器

試驗(yàn)材料：真絲電力紡(四川南充六合集團(tuán)有限公司)，5 cm×15 cm。

試驗(yàn)藥品：茶皂素(有效含量8 %～25 %，上海阿拉丁化學(xué)試劑有限公司)，纖維素酶(USP級(jí)，上海阿拉丁化學(xué)試劑有限公司)，過硼酸鈉(≥94 %，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，檸檬酸三鈉(杭州高晶精細(xì)化工有限公司)，檸檬酸(天津市永大化學(xué)試劑有限公司)，EDTA二鈉(分析純)，抗壞血酸(分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，鈉基蒙脫土(CCR)，羧甲基纖維素鈉(上海中光食用化學(xué)品有限公司)。

試驗(yàn)儀器：色差儀(柯尼卡美能達(dá)(中國)投資有限公司)，JSM-5610LV掃描電鏡、能譜儀(日本電子株式會(huì)社)，pH計(jì)(上海理達(dá)儀器廠)，電子分析天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 文物替代樣制備

1.2.1.1 有機(jī)物污染文物替代樣的制備

將豬肉、豬肝、脂肪和水以1∶1∶1∶5的比例混合制成有機(jī)污染物，保存?zhèn)溆?。將真絲電力紡放入上述污染物中浸泡7 d，然后將試樣從污液中取出，平攤在陰暗處陰干24 h。最后，采用紫外加臭氧雙重老化方式將所污染的樣品老化72 h備用，其中試驗(yàn)區(qū)總輻射強(qiáng)度為4 000～4 600 μW/cm2，多功能活氧機(jī)的臭氧輸出量為400 mg/h。

1.2.1.2 無機(jī)物污染文物替代樣的制備

將真絲電力紡包覆于嚴(yán)重生銹的鐵(塊、釘、絲)上，期間每隔6 h噴灑去離子水，加快鐵銹向絲織品表面的轉(zhuǎn)移。7 d后取下污布。為了模擬所得污布更貼近絲織品文物，將含鐵銹的絲織品污布埋入戶外泥土中并壓實(shí)。7 d后取出，并采用上述老化方法將樣品老化。

1.2.1.3 微生物霉斑污染文物替代樣的制備

首先對(duì)裁剪好的電力紡試樣采用上述方法老化處理72 h，之后將其取出平鋪在培養(yǎng)皿上，噴灑液體培養(yǎng)液于表面做營養(yǎng)物質(zhì)，放置于潮濕陰暗的環(huán)境中10 d。菌種培養(yǎng)繁殖期間，每隔12 h噴灑去離子水，保證絲織品表面足夠的潮濕并適時(shí)添加液體培養(yǎng)基補(bǔ)充繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)[4]。形成較好的菌落后，將樣品從培養(yǎng)皿中取出，平攤置于陰暗處陰干24 h備用。

1.2.2 清洗處理

針對(duì)有機(jī)物污染文物替代樣，經(jīng)過大量清洗試驗(yàn)最終確定洗滌配方為：茶皂素、鈉基蒙脫土、胰酶的固液比分別為2.0 %、0.5 %、1.0 %，用檸檬酸鈉與檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為7。將有機(jī)物污染污布浸入上述溶液中于40 ℃下浸泡30 min。之后用去離子水浸泡，將洗滌液去除，樣品自然晾干，等待之后各項(xiàng)檢測。

針對(duì)無機(jī)物污染文物替代樣，最終確定的洗滌配方為：茶皂素、抗壞血酸、EDTA-2Na和羧甲基纖維素鈉的固液比分別為1.0 %，2.5 %，1.0 %，1.0 %，洗滌溫度為40 ℃，時(shí)間為20 min，用檸檬酸鈉與檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為2～5。按照上述方法清洗污布。由于溶液偏酸性，為了盡可能降低對(duì)絲織品的破壞，應(yīng)盡量縮短洗滌時(shí)間。

針對(duì)微生物霉斑污染文物替代樣，最終確定的洗滌配方為：茶皂素、過硼酸鈉、纖維素酶的固液比分別為2.0 %，1.5 %，1.5 %，用檸檬酸鈉與檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為5.5，洗滌溫度設(shè)定為40 ℃，按照上述方法清洗30 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 直接觀測

如圖1所示，A、B分別為有機(jī)物污染文物替代樣清洗前后的數(shù)碼圖片，C、D為無機(jī)物污染文物替代樣清洗前后的數(shù)碼圖片，E、F為霉斑污染文物替代樣清洗前后的數(shù)碼圖片，通過圖片可以初步判定絲織品表面的有機(jī)物質(zhì)、無機(jī)物質(zhì)及霉斑已初步去除[5]。

圖1 各文物替代樣清洗前后比較Fig.1 Comparison of each polluted historical silk samples before and after removal treatment

2.2 色差檢測結(jié)果與討論

用色差儀對(duì)樣品清洗前后的色差進(jìn)行測定，色差變化越大，說明污漬去除得越干凈。以污染前樣品為標(biāo)準(zhǔn)值，每個(gè)清洗后的樣品選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測定，每個(gè)點(diǎn)測定3次，記錄平均值。

如表1所示，有機(jī)物污染、無機(jī)物污染和霉斑污染的文物替代樣經(jīng)過清洗后與原污布的色差分別達(dá)到了24.36，36.22和35.03，清洗效果十分顯著。

表1 三類污染污布色差Tab.1 The chromatic aberration value of the three types of the polluted silk samples

2.3 電子顯微鏡檢測結(jié)果與討論

圖2為各樣品的掃描電子顯微鏡圖片，其中 A、B、C、D、E、F分別對(duì)應(yīng)圖1中的6個(gè)樣品。由圖2A和B可以觀測到，有機(jī)物污染文物替代樣清洗前，絲織品的表面及纖維之間都附著了大量的污染物，清洗后污染物已經(jīng)清除干凈；由圖2C和D可以觀測到，無機(jī)物污染文物替代樣清洗前表面及內(nèi)部受到了鐵銹和礦物質(zhì)等污染，清洗后無機(jī)污染物幾乎清除干凈；由圖2E和F可以觀測到，霉斑污染文物替代樣清洗前表面附著了大量霉斑，清洗后霉斑多數(shù)清除干凈。

另外，通過清洗結(jié)果的電鏡圖片可以判斷，清洗過程對(duì)絲織品的破壞較小，洗后纖維仍然完整，起毛斷裂等現(xiàn)象較少，所以安全性能較好。

2.4 能譜檢測結(jié)果與討論

圖2 各文物替代樣清洗前后掃描電鏡圖片F(xiàn)ig.2 SEM images of each polluted historical silk samples that before and after removal treatment

圖3 各文物替代樣清洗前后能譜分析Fig.3 Energy spectrum analysis of each polluted historical silk samples before and after removal treatment

表2 各樣品的元素含量對(duì)照Tab.2 Comparison of the content of element of the samples %

圖3為6幅能譜分析圖，分別對(duì)應(yīng)了之前掃描電鏡的6個(gè)樣品。其元素含量總結(jié)于表2中。由表2可以看出，有機(jī)物污染中，各類雜質(zhì)已被清除干凈，Ca、K、Na、Si、Cl、Al等元素已經(jīng)消失；無機(jī)物污染中，除少量鐵銹未能完全清除，其他雜質(zhì)的元素都徹底清除干凈；霉斑污染中，K和Cl元素已經(jīng)被徹底清除，Ca元素還有部分殘留。

從總體分析來看，多數(shù)雜質(zhì)在清洗過程中都被清除，而且清洗后沒有引入新的元素，由此可以斷定，該清洗方法效果顯著，安全性高。

3 結(jié) 論

1) 通過數(shù)碼圖像、色差分析、SEM和EDS分析發(fā)現(xiàn)，針對(duì)各類污染物的清洗工作，方法可行、污染物去除效果顯著；

2) 通過測試分析發(fā)現(xiàn)，在清洗的過程中并未出現(xiàn)織物起毛起球及洗滌劑殘留等問題，即上述清洗方法并未對(duì)絲織品造成不良影響；

3)初步判斷該清洗工藝可以應(yīng)用于文物保護(hù)中。

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Study on removal treatments of the historical silk which suffer from various pollutions

ZHANG Shuo1a, ZHOU Yang2, ZHAO Feng2, PENG Zhi-qin1b, HU Zhi-wen1b

(1a. Key Laboratory of Advanced Textile Materials and Manufacturing Technology, Ministry of Education; 1b.College of Materials and Textiles,Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2. Key Scienti fi c Research Base of Textile Conservation, State Administration for Cultural Heritage, China National Silk Museum, Hangzhou 310002, China)

in terms of three forms of pollution including pollutions of organic matter, inorganic matter and mildew of historical silk, this study designs different removal formulas for removal treatment according to tea saponin and other additives by selecting three kinds of aged polluted silk to simulate historical silk according to above pollution types. It is found through digital images, chromatic difference analysis, SEM and energy spectrum analysis that, for various removal treatments of pollutants, this method is feasible and has significant removal effects of pollutants; it is found through test analysis that, during removal treatment, there is not fabric raising and detergent residue etc, and the above removal treatments have not adverse affects on silk fabrics.Removal process proposed in this study could be applied to historical relic protection.

Tea saponin; Environmental detergent; Historical silk; Cleaning

TS194.2

A

1001-7003(2012)11-0028-04

2012-09-09

浙江省文物保護(hù)專項(xiàng)項(xiàng)目(2011-202)

張碩(1989－ )，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榧徔椘肺奈锉Ｗo(hù)。通訊作者：胡智文，教授，huzhiwen@163.com。