不同污染类型丝织品文物的清洗研究

张 硕，周 旸，赵 丰，彭志勤，胡智文

(1.浙江理工大学 a.材料与纺织学院；b.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州 310018；2.中国丝绸博物馆 纺织品文物保护国家文物局重点科研基地，杭州 310002)

不同污染类型丝织品文物的清洗研究

张 硕1a，周 旸2，赵 丰2，彭志勤1b，胡智文1b

(1.浙江理工大学 a.材料与纺织学院；b.先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，杭州 310018；2.中国丝绸博物馆 纺织品文物保护国家文物局重点科研基地，杭州 310002)

针对丝织品文物的有机物污染、无机物污染和霉斑污染3种污染形式，本研究通过茶皂素以及其他各种助剂复配，针对上述污染类型选用3种老化污布模拟丝织品文物，分别设计不同清洗配方进行清洗处理。通过数码图像、色差分析、扫描电镜和能谱分析发现，针对各类污染物的清洗工作，本方法可行、污染物去除效果显著；通过测试分析发现，在清洗的过程中并未出现织物起毛起球以及洗涤剂残留等问题，上述清洗方法并未对丝织品造成不良影响，本研究所提出的清洗工艺可以应用于文物保护工作中。

茶皂素；环保洗涤剂；丝织品文物；清洗

丝织品文物是古代中国带给世界的瑰宝，它极易受到虫、霉、光、温湿度和人为因素的破坏而损毁，能够保存至今弥足宝贵。古代丝织品在长期埋藏的过程中受到各种环境因素的影响，会遭受各种类型及不同程度的污染[1]。例如尸体腐烂产生的蛋白质脂肪等有机物造成的污染，泥土、矿物质、铁器等造成的无机物污染，储藏过程中受到的霉斑污染。这些污染物若不进行及时清洗处理，不仅影响丝织品文物的展览和研究，而且有可能会引起进一步的虫蛀霉烂，从而影响丝织品文物的加固、修复等后续保护工作[2]。

茶皂素是一种从山茶科植物的种子中提取的天然非离子型表面活性剂，具有良好的乳化、分散、发泡等功能，广泛应用于洗涤、毛纺、针织、医药等行业[3]。本研究通过茶皂素及其他各种助剂复配，针对上述污染类型选用3种老化污布模拟丝织品文物，分别设计不同清洗配方进行清洗处理。同时，可根据清洗前后的色差变化和表观形态变化等对清洗工作做出相关评价。最终推测是否可以将洗涤配方应用于丝织品文物的清洗工作。

1 试 验

1.1 材料和仪器

试验材料：真丝电力纺(四川南充六合集团有限公司)，5 cm×15 cm。

试验药品：茶皂素(有效含量8 %～25 %，上海阿拉丁化学试剂有限公司)，纤维素酶(USP级，上海阿拉丁化学试剂有限公司)，过硼酸钠(≥94 %，国药集团化学试剂有限公司)，柠檬酸三钠(杭州高晶精细化工有限公司)，柠檬酸(天津市永大化学试剂有限公司)，EDTA二钠(分析纯)，抗坏血酸(分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)，钠基蒙脱土(CCR)，羧甲基纤维素钠(上海中光食用化学品有限公司)。

试验仪器：色差仪(柯尼卡美能达(中国)投资有限公司)，JSM-5610LV扫描电镜、能谱仪(日本电子株式会社)，pH计(上海理达仪器厂)，电子分析天平(上海精密科学仪器有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 文物替代样制备

1.2.1.1 有机物污染文物替代样的制备

将猪肉、猪肝、脂肪和水以1∶1∶1∶5的比例混合制成有机污染物，保存备用。将真丝电力纺放入上述污染物中浸泡7 d，然后将试样从污液中取出，平摊在阴暗处阴干24 h。最后，采用紫外加臭氧双重老化方式将所污染的样品老化72 h备用，其中试验区总辐射强度为4 000～4 600 μW/cm2，多功能活氧机的臭氧输出量为400 mg/h。

1.2.1.2 无机物污染文物替代样的制备

将真丝电力纺包覆于严重生锈的铁(块、钉、丝)上，期间每隔6 h喷洒去离子水，加快铁锈向丝织品表面的转移。7 d后取下污布。为了模拟所得污布更贴近丝织品文物，将含铁锈的丝织品污布埋入户外泥土中并压实。7 d后取出，并采用上述老化方法将样品老化。

1.2.1.3 微生物霉斑污染文物替代样的制备

首先对裁剪好的电力纺试样采用上述方法老化处理72 h，之后将其取出平铺在培养皿上，喷洒液体培养液于表面做营养物质，放置于潮湿阴暗的环境中10 d。菌种培养繁殖期间，每隔12 h喷洒去离子水，保证丝织品表面足够的潮湿并适时添加液体培养基补充繁殖所需的营养物质[4]。形成较好的菌落后，将样品从培养皿中取出，平摊置于阴暗处阴干24 h备用。

1.2.2 清洗处理

针对有机物污染文物替代样，经过大量清洗试验最终确定洗涤配方为：茶皂素、钠基蒙脱土、胰酶的固液比分别为2.0 %、0.5 %、1.0 %，用柠檬酸钠与柠檬酸调节pH值为7。将有机物污染污布浸入上述溶液中于40 ℃下浸泡30 min。之后用去离子水浸泡，将洗涤液去除，样品自然晾干，等待之后各项检测。

针对无机物污染文物替代样，最终确定的洗涤配方为：茶皂素、抗坏血酸、EDTA-2Na和羧甲基纤维素钠的固液比分别为1.0 %，2.5 %，1.0 %，1.0 %，洗涤温度为40 ℃，时间为20 min，用柠檬酸钠与柠檬酸调节pH值为2～5。按照上述方法清洗污布。由于溶液偏酸性，为了尽可能降低对丝织品的破坏，应尽量缩短洗涤时间。

针对微生物霉斑污染文物替代样，最终确定的洗涤配方为：茶皂素、过硼酸钠、纤维素酶的固液比分别为2.0 %，1.5 %，1.5 %，用柠檬酸钠与柠檬酸调节pH值为5.5，洗涤温度设定为40 ℃，按照上述方法清洗30 min。

2 结果与讨论

2.1 直接观测

如图1所示，A、B分别为有机物污染文物替代样清洗前后的数码图片，C、D为无机物污染文物替代样清洗前后的数码图片，E、F为霉斑污染文物替代样清洗前后的数码图片，通过图片可以初步判定丝织品表面的有机物质、无机物质及霉斑已初步去除[5]。

图1 各文物替代样清洗前后比较Fig.1 Comparison of each polluted historical silk samples before and after removal treatment

2.2 色差检测结果与讨论

用色差仪对样品清洗前后的色差进行测定，色差变化越大，说明污渍去除得越干净。以污染前样品为标准值，每个清洗后的样品选取3个点进行测定，每个点测定3次，记录平均值。

如表1所示，有机物污染、无机物污染和霉斑污染的文物替代样经过清洗后与原污布的色差分别达到了24.36，36.22和35.03，清洗效果十分显著。

表1 三类污染污布色差Tab.1 The chromatic aberration value of the three types of the polluted silk samples

2.3 电子显微镜检测结果与讨论

图2为各样品的扫描电子显微镜图片，其中 A、B、C、D、E、F分别对应图1中的6个样品。由图2A和B可以观测到，有机物污染文物替代样清洗前，丝织品的表面及纤维之间都附着了大量的污染物，清洗后污染物已经清除干净；由图2C和D可以观测到，无机物污染文物替代样清洗前表面及内部受到了铁锈和矿物质等污染，清洗后无机污染物几乎清除干净；由图2E和F可以观测到，霉斑污染文物替代样清洗前表面附着了大量霉斑，清洗后霉斑多数清除干净。

另外，通过清洗结果的电镜图片可以判断，清洗过程对丝织品的破坏较小，洗后纤维仍然完整，起毛断裂等现象较少，所以安全性能较好。

2.4 能谱检测结果与讨论

图2 各文物替代样清洗前后扫描电镜图片Fig.2 SEM images of each polluted historical silk samples that before and after removal treatment

图3 各文物替代样清洗前后能谱分析Fig.3 Energy spectrum analysis of each polluted historical silk samples before and after removal treatment

表2 各样品的元素含量对照Tab.2 Comparison of the content of element of the samples %

图3为6幅能谱分析图，分别对应了之前扫描电镜的6个样品。其元素含量总结于表2中。由表2可以看出，有机物污染中，各类杂质已被清除干净，Ca、K、Na、Si、Cl、Al等元素已经消失；无机物污染中，除少量铁锈未能完全清除，其他杂质的元素都彻底清除干净；霉斑污染中，K和Cl元素已经被彻底清除，Ca元素还有部分残留。

从总体分析来看，多数杂质在清洗过程中都被清除，而且清洗后没有引入新的元素，由此可以断定，该清洗方法效果显著，安全性高。

3 结 论

1) 通过数码图像、色差分析、SEM和EDS分析发现，针对各类污染物的清洗工作，方法可行、污染物去除效果显著；

2) 通过测试分析发现，在清洗的过程中并未出现织物起毛起球及洗涤剂残留等问题，即上述清洗方法并未对丝织品造成不良影响；

3)初步判断该清洗工艺可以应用于文物保护中。

[1]AHMED H E, KOLISIS F N. An investigation into the removal of starch paste adhesives from historical textiles by using the enzyme α-amylase[J]. Journal of Cultural heritage,2011, 12 (2): 169-179.

[2]孔旭.古代纺织品的保护：丝织品文物清洁及贮藏的研究[D].上海：东华大学，2004.

KONG Xu. The Conservation of Antique Textiles: A Research on Cleaning and Storage of Ancient Silks[D].Shanghai: Donghua University, 2004.

[3]张国运，曹立云，吴建鹏，等.茶皂素提取工艺及其应用研究进展[J].日用化学工业，2006(3)：174-177.

ZHANG Guoyun, CAO Liyun, WU Jianpeng, et al. Research progress on extraction processing and application of tea saponin[J]. China Surfactant Detergent & Cosmetics, 2006(3): 174-177.

[4]陈永强，车汉生.霉菌试验技术分析与探讨[J].环境技术，2006(5)：25-30 .

CHEN Yongqiang, CHE Hansheng. Technical analysis and discussion on fungus test[J]. Environmental Technology,2006 (5): 25-30.

[5]江丽.采用实际污布评价织物洗涤剂去污力评价手段的探讨[J].日用化学品科学，2011(5)：45-53.

JIANG Li. Discussion on the evaluational method of detergency for detergent by actual dirt textile[J]. Detergent& Cosmetics, 2011(5): 45-53.

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

浙江省文物保护专项项目(2011-202)

张硕(1989－ )，男，硕士研究生，研究方向为纺织品文物保护。通讯作者：胡智文，教授，huzhiwen@163.com。