新型絲織品文物清洗材料的研制

邱巧麗，羅曦蕓，丁 清，包燕麗，徐 程，張文清

(1. 華東理工大學(xué)，上海 200237； 2. 上海博物館，上海 200003； 3. 上海偉康天銳生物科技有限公司，上海 201707)

新型絲織品文物清洗材料的研制

邱巧麗1，羅曦蕓2，丁 清3，包燕麗2，徐 程1，張文清1

(1. 華東理工大學(xué)，上海 200237； 2. 上海博物館，上海 200003； 3. 上海偉康天銳生物科技有限公司，上海 201707)

由于出土絲織品文物組成結(jié)構(gòu)和老化程度都有差異，且其染料成分和植物來源也不盡相同，這就需要有針對性地選擇清洗材料和清洗技術(shù)。為此，根據(jù)出土絲織品表面附著物成分(油污、脂肪酸固結(jié)物，泥土和血跡等)，通過正交試驗(yàn)進(jìn)行組分配比優(yōu)化組合，配制了以烷基糖苷為表面活性劑的絲織品清洗材料。考察了清洗材料去污效果，對有色絲織品材質(zhì)、顏色以及存放穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，所配制清洗材料對常見污物去污率達(dá)98%；對絲織品抗拉強(qiáng)度變化和表面顏色影響小，是一種高效清洗材料。研究結(jié)果為出土絲織品文物清洗保護(hù)提供了新的思路。

絲織品文物；清洗劑配方；染料顏色；正交試驗(yàn)；去污率

0 引 言

絲織品文物是人類寶貴的文化財富。出土絲織品文物若因老化、被腐蝕而一旦消失，其所攜帶的歷史文化信息也將隨之消失，因而絲織品保護(hù)有其現(xiàn)實(shí)的社會文化意義。同時，絲織品包含原料構(gòu)成、織造加工、印染工藝等信息對古代絲織品修護(hù)、復(fù)制或開發(fā)同類產(chǎn)品也具有極大的參考價值。因此，出土絲織品保護(hù)已成為新時代研究的熱點(diǎn)[1]。

目前國內(nèi)外在絲織品清洗方面開展了多項研究。一是清洗劑的篩選，何俊[2]概述了植物活性成分、動物提取物、礦物質(zhì)和微生物四大天然材料的作用；二是清洗劑中表面活性劑、絡(luò)合劑等助劑的使用，王磊[3]初步剖析絲毛洗滌劑中表面活性劑的使用，孔旭[1]研究了含有表面活性劑和絡(luò)合劑的清洗劑的清洗效果。三是清洗技術(shù)的改進(jìn)和完善，如王永禮等[4]進(jìn)行絲織品超聲波清洗技術(shù)的研究。市售清洗劑產(chǎn)品雖然可應(yīng)用于絲毛類物質(zhì)，但其污漬針對對象多為油脂類、粉塵類的日常污漬，對混有金屬無機(jī)鹽、動植物尸體腐蝕殘留物等并沒有良好的去污性能，堿性較強(qiáng)，不太適合絲織品。由于絲織品文物組成結(jié)構(gòu)和老化程度都有差異，且其染料成分和植物來源也不盡相同，這就需要有針對性地選擇清洗材料和清洗技術(shù)。因此，雖然有較多清洗劑的研究報道，但是針對絲織文物的具有理想的清洗效果的清洗劑和適用的清洗方法尚需進(jìn)一步研究。

本實(shí)驗(yàn)針對出土絲織品上污物的種類，篩選合適的清洗劑配方成分；實(shí)驗(yàn)制備混合有金屬元素的泥土、樹膠和動植物尸體腐蝕物等蛋白類物質(zhì)的模擬污染出土絲織品；結(jié)合超聲清洗操作，通過檢測清洗效果、色差影響以及拉伸強(qiáng)度影響，確定最佳清洗劑配方。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

清洗劑主要成分之一表面活性劑同時具有疏水基和親水基，疏水基不溶于水，容易吸附在污垢上，通過親水基的作用力，將污垢與被清洗表面分離從而達(dá)到清洗的目的。烷基糖苷是一種溫和型非離子表面活性劑，由天然可再生資源脂肪醇和葡萄糖在酸性催化劑下脫水生成，具有良好的生物降解性和泡沫豐富細(xì)膩、穩(wěn)泡性能好、較強(qiáng)的配伍性、廣譜抗菌活性等諸多優(yōu)點(diǎn)[5]。選用檸檬酸銨作為助劑，與金屬離子形成絡(luò)合物，將出土的絲織品上附著的鐵等金屬除去。蛋白酶是水解蛋白質(zhì)肽鍵的一類酶的總稱，具有高效分解蛋白質(zhì)類大分子有機(jī)物的特性，可以幫助去除絲織文物上的動植物尸體腐蝕物、血漬等蛋白類污漬[6，7]。污垢是在表面活性劑、助劑和酶的協(xié)助下用機(jī)械作用來清除。表面活性劑降低界面處的表面張力并加強(qiáng)原來的污垢和經(jīng)過酶降解的污垢以及織物之間的排斥力。助劑的作用是使鈣鎂鹽類螯合、沉淀或離子交換，防止污垢再沉積，提供緩沖能力以及抑制腐蝕[8-10]。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

分別稱取10g烷基糖苷，8g檸檬酸銨，量取50mL的0.1g/mL蛋白酶溶液和10mL乙醇溶液，混合后加入24g二次蒸餾水常溫攪拌形成透明溶液備用。稱取40g泥土用150mL水混合均勻后與20%阿拉伯樹膠溶液常溫下充分混合至呈乳濁液狀態(tài)，加50mL雞蛋液攪拌均勻[1]。

將白色100% 真絲放入制備好的污液中攪拌浸泡24h，使織物完全潤濕，陰干備用。將污布浸漬于50g清洗劑中，浸漬超聲2h后取出晾干。選取烷基糖苷(A)、檸檬酸銨(B)、蛋白酶(C)和乙醇(D)為主要因素，取三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，各因素水平分別為A:5%，10%，15%；B:2%，5%，8%；C:5%，10%，15%；D:5%，10%，15%。

1.3 評價方法

我幼年開始每天早起，多年下來養(yǎng)成了早晨5點(diǎn)半左右起床的習(xí)慣，也就每天早晨“多出了”兩個小時讀書寫作、思考工作。晚上睡前也會盡可能擠出時間閱讀。長期以往養(yǎng)成了習(xí)慣，不讀書就會若有所失，甚至?xí)小白飷焊小薄Ｈ绻欢螘r間讀書少了，我就會盡可能安排相對多一些的時間集中閱讀，求得平衡。

通過展開以下檢測以了解清洗劑去污能力和對絲織品材質(zhì)和表面顏色的影響。

1.3.1 去污效果 方法1：選取白絲布(10cm×10cm)，將該絲布按實(shí)驗(yàn)“1.2”步驟制備污布，分別裁剪成2cm×2cm，用D65光源檢測9塊污染絲布清洗前后色度差值。

方法2：選取白絲布(10cm×10cm)，烘干稱重，記錄質(zhì)量m。將該絲布按實(shí)驗(yàn)“1.2”步驟制備成污布，烘干稱重，記錄質(zhì)量n，清洗晾干再次稱量,記錄質(zhì)量q，計算去污率F[11,12]。

F=(n-q)/(n-m)×100%

(1)

1.3.2 顏色影響 采樣Coloreye XTH手提式色差儀(寧波歐億檢測儀器有限公司)，用D65(標(biāo)準(zhǔn)日光，色溫為6500K)光源, Lab色彩模式分別檢測染色絲布清洗前(t1)和清洗后(t2)色度差值， 并記錄反映色彩范圍的三通道參數(shù)：L(明度)、a(從紅色到深綠)、b(從藍(lán)色到黃色)值，計算ΔE的差值[13]。

1.3.3 抗拉強(qiáng)度影響 抗拉強(qiáng)度分析能反應(yīng)絲織品受損程度或老化程度，能直觀地評價清洗劑對絲織品力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)采用QJ212多功能拉力試驗(yàn)機(jī)(上海傾技儀器儀表科技有限公司)，分別檢測染色絲織品(1cm×10cm)抗拉強(qiáng)度變化(拉伸速度10cm/min)[14-16]。

1.3.4 pH值和穩(wěn)定性 采用PHS-3C pH計(上海雷磁儀電科學(xué)儀器股份有限公司)測定清洗劑pH,清洗劑在室溫下放置30d，每隔5d觀察其顏色和溶液澄清度變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)

按 “1.3.1”方法1，采用正交試驗(yàn)，比較清洗劑各組分對絲布清洗前后色差變化的影響，結(jié)果見表1。

表1 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表1中Ki值指每個因素對應(yīng)水平為i的色差值之和；ki是Ki的各水平平均值；R指每個因素水平ki的最大值與最小值之差，即極差值。極差越大，說明該因素水平對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響越大，對應(yīng)那一列因素是最主要因素。表1可知，影響絲織品清洗效果的各因素的主次順序?yàn)闄幟仕徜@(B)、烷基糖苷(A)和乙醇(D)、蛋白酶(C)的用量。本實(shí)驗(yàn)中，色差值越大說明污漬去除越多，絲布恢復(fù)白皙程度越大，清洗效果越佳。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出清洗劑最優(yōu)配方為：10%烷基糖苷、8%檸檬酸銨、5%蛋白酶、10%乙醇和二次蒸餾水。

2.2 損傷(色差、耐拉強(qiáng)度)考察實(shí)驗(yàn)2.2.1 色差影響 按“1.3.2”檢測清洗劑分別對5種不同染料染色絲布表面顏色的影響。結(jié)果如表2。

表2 染色絲布清洗前后色差變化

從表2數(shù)據(jù)結(jié)果可見，除黃柏染色絲布外，其他染色絲布色差變化值均在肉眼可辨范圍內(nèi)，表明清洗劑對絲織品褪色影響微小。而該清洗劑對黃柏染色的絲織品顏色影響較大，肉眼可辨，因此對染有黃柏絲織品，則需謹(jǐn)慎使用該清洗劑，或者少量使用。

2.2.2 抗拉強(qiáng)度影響 按“1.3.3”評價實(shí)驗(yàn)方法，通過抗拉強(qiáng)度測試評價清洗劑效果結(jié)果如表3。

表3 染色絲布清洗前后抗拉強(qiáng)度的影響

表3結(jié)果表明清洗前后絲布抗拉強(qiáng)度差值均小于5N。說明該清洗劑對絲織品纖維損傷微小，這對脆弱易損的絲織品文物有很高的適用性。

2.3 清洗劑去污性能

考察清洗劑去污時間，選取白絲布裁剪成10cm×1cm的5小片，烘干分別稱重，記錄質(zhì)量m1～m5，接著將絲布按實(shí)驗(yàn)“1.2”步驟制備污布，烘干稱重，記錄質(zhì)量n1～n5，然后浸漬于50g清洗劑中，依次超聲清洗 10，20，30，40，50，60和120min后取出烘干，再次稱取質(zhì)量q1～q5，取平均值，記錄數(shù)據(jù)得到去污率隨時間變化的數(shù)據(jù)結(jié)果見圖1。

清洗劑的去污性能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，選取白絲布(10cm×10cm)，按實(shí)驗(yàn)“1.2”步驟制備污布，分別用清洗劑(A1)和二次蒸餾水(B2)進(jìn)行清洗，分別記錄過程質(zhì)量變化，結(jié)果如表4。

圖1 去污率隨時間變化趨勢

序號白絲布質(zhì)量/g污布質(zhì)量/g超聲清洗2h后質(zhì)量/g超聲清洗2hF/%A11．3432．2121．45187．59B21．3231．9271．75628．26

從圖1直觀可見，0～30min，去污率隨著清洗時間的增加而提高，說明清洗時間的適當(dāng)延長可提高清洗效果。清洗2h去污率略有提高，但對于脆弱易損的絲織品文物，在實(shí)際清洗過程中可選擇30min的最佳清洗時間。從表4結(jié)果可見，清洗劑較二次蒸餾水有明顯的去污效果，說明能有效去除絲織品表面污物如泥土、金屬鹽、動植物腐蝕物等，有良好去污性能。

2.4 清洗劑pH值和存放穩(wěn)定性

按“1.3.4”方法對稀釋倍數(shù)1.5～5的清洗劑溶液檢測，pH在7.27～7.65范圍。存放穩(wěn)定性試驗(yàn)過程為，將清洗劑分別在(30±2)℃和(-5±2)℃的保溫箱中放置 24h后在室溫下放置30d，無特殊氣味、無分層、無渾濁。雖然配方中有蛋白酶，但是其含量較少，與其他配方成分可以穩(wěn)定存在，不會使清洗劑發(fā)生質(zhì)變。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)針對出土絲織品上污物的種類：油污、脂肪酸固結(jié)物，含有金屬元素的泥土、動物微生物尸體和血跡等，通過正交試驗(yàn)研究配制一種對絲織品性能和表面顏色影響小的高效清洗劑，即以烷基糖苷為表面活性劑的絲織品清洗材料。研究結(jié)果為出土絲織品文物清洗保護(hù)提供了新的思路。

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(責(zé)任編輯 馬江麗)

Development of new cleaning materials for silk relics

QIU Qiao-li1，LUO Xi-yun2, DING Qing3, BAO Yan-li2, XU Cheng1, ZHANG Wen-qing1

(1.EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China； 2.ShanghaiMuseum,Shanghai200003,China； 3.ShanghaiWeiKangTianruiBiologicalTechnologyCompany,Shanghai201707,China)

The composition and degree of degradation of unearthed silk relics vary, as do the dyes that color them. Therefore, it is necessary to choose the right cleaning materials and techniques, case by case. The surface contamination of the relics was classified into the categories (oil, solid fats, soil and blood) and experiments were designed to optimize the composition of cleaning agents. Finally the natural surfactant, Alkyl Polyglycoside (APG), was selected as the basic recipe and a mild and efficient water-based cleaning agent for cleaning the surface of silk artifacts was successfully developed. The rate of decontamination of the newly developed cleaning reagent is very high-as high as 98% in some cases. Changes in silk tensile strength and the degree of fading are evaluated before and after cleaning. The results suggested there was little difference. The research provides a new way of thinking about the preparation of agents to clean unearthed silk relics.

Silk artifacts; Detergent formulations; Dye color; Orthogonal experiment; Detergency

2015-09-29；

2016-02-04

邱巧麗(1990—)，女，2016年碩士畢業(yè)于華東理工大學(xué)，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物的分離分析，E-mail： titimi111@163.com

張文清，博士，教授，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物的研究與應(yīng)用，E-mail： zhwqing@ecust.edu.cn

1005-1538(2017)01-0014-04

K875.9

A