文物保护中树脂的去除方法
周双林      时间:2013-04-11    字体:      

前言

在文物保护工作中,各种有机树脂有着广泛的用途,例如文物的加固、粘接、修补等步骤中都要使用,另外在提取,修复、复制等工作中也有应用。

有机材料包括天然有机材料和人工合成材料。天然有机材料包括以淀粉、蛋白质等材料为原料制备的胶和加固材料;有机材料是近一百多年来尤其是近几十年来开始在文物保护中应用的,但是种类很多,包括醋酸纤维素、尼龙、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、环氧树脂、聚酯树脂等材料。

文物作为一种文化的载体,人们总期望它能够久远地保存下去,但是由于原有材料的老化,修复技术问题的存在,因此,文物的修复就有再次重复进行的可能。树脂应用前及应用后都要考虑到树脂的去除问题。

具体到树脂去除的具体原因,有以下几种:

①老化材料的去除。许多的文物都需要保护,在保护中要使用很多的有机材料,例如粘接剂、加固剂、表面涂层等,这些材料都有一定的老化期,在这些材料老化后,为了不妨碍新材料的使用,需要去除这些老化材料。

②不当修复的纠正。在修复中使用了不合适的材料和方法,需要去除。

③临时性材料的去除。在文物保护中,为了达到一定目的,要使用一些有机材料,在目的达到后,需要将这些临时性的材料去除,例如壁画揭取过程中的画面层与衬垫材料的打开。

二、树脂的去除方法

1.机械去除

机械去除的方法是采用各种材料的手工工具如刀等剔除,也可采用一些其它的方法如喷沙的方法。

2.化学方法去除

对于热塑性的树脂,可采用适当的溶剂溶解去除,但是应该考虑到有些热塑性树脂经过各种环境条件长时间的作用,会有不同程度的老化,因而变得不可溶解。对于热固性的树脂,去除较热塑性树脂困难,通常的情况下可用溶剂溶胀加以去除,如果一种溶剂效果不好,也可以采用几种溶剂混合的方法。

机械方法和化学方法有时是相辅相成的,可以在一个工作中采用两种手段。

三、化学去除方法及溶剂

采用化学去除的方法,主要是采用溶剂对树脂进行溶解或溶胀,这是一种物理的作用,在过程中没有化学的变化。

1.溶剂的选择

当聚合物一定的情况下,对溶剂的选择就成为一个很重要的方面。在选择溶剂时,应该考虑溶剂的以下性质,对需要去除材料的溶解能力、化学性质、纯度、蒸发速度、毒性、易燃性等。同时注意不可采用能溶解或溶涨文物中任何组成部分的溶剂。任何溶剂在使用前必须进行试验,证明可用。

2.常用溶剂的种类与用途

用于加固剂、胶粘剂脱除用的种类较多。

(l)烃类溶剂

a.石油溶剂:白节油(white spirit)、石脑油(solvent naphtha)、汽油(petroleum spirit)等,是油、油脂、脂肪、蜡、焦油、某些树脂的溶剂。

b.甲苯和二甲苯(Toluene and xylene),用于溶解油、油脂、脂肪、蜡、焦油等,溶解PVA、PVAL、rubber、某些天然树脂,作为脲醛树脂和聚氨酯树脂的溶剂。

(2)氯代烃类

包括氯仿、四氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氟二氯乙烷等。

特点:脱脂能力强,不易燃,挥发快,虽然去除某些材料非常有效,但因毒性而被限制,使用应谨慎。

做脱漆剂、旧聚合物体系的溶涨材料。

二氯甲烷,用于去除多种的聚合物。可配置水洗性脱漆剂。使用时可置于密闭的容器中,用气体溶涨聚合物(如环氧树脂和聚酯)。

(3)醇

分子式为CnH2n+lOH,n值越大,极性越小。可用于溶解某些树脂。

乙醇或甲基化乙醇(methylated spirits),后者也叫变性酒精。

含有9.5%的甲醇,对打开紫胶的胶结有独特的作用。

异丙醇,是聚乙烯醇缩丁醛的优良溶剂。

(4)酮

丙酮,用于清除油脂、蜡、虫胶、纤维素衍生物、丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯等;用于清除油脂污垢,软化树脂。

作为许多树脂的溶剂,注意挥发速度。

(5)醚

包括乙醚、丙醚等,是脂肪、油、蜡、油脂和某些树脂的溶剂。

溶纤剂有二异氧基乙醇,用于去除橡胶胶粘剂,甲基丙烯酸树脂等。

(6)酯

乙酸甲酯(methyl acetate)、乙酸戊酯(amyl acetate),用于溶解硝酸纤维素,聚醋酸乙烯酯。后者被用于溶解溶剂清洗后造成的白色痕迹,也可用于局部去除金属表面的锈蚀,去除壁画背面的胶粘剂。

3.各种树脂去除的溶剂

(1)虫胶

老化的虫胶会变得越来越不易溶解,但是它在加热的情况下能够软化,因此可采用手术刀去除。也可以用化学方法去除,如用氨水和甲基化乙醇1比1的混合液,或用二氯甲烷去除,但是要留下色斑。还可以采用吡啶去除。(2)可溶性尼龙

老化的尼龙不可去除,尤其是渗入文物内部的,易导致文物的破坏。

(3)甲醛树脂

包括脲醛树脂、三聚氰胺一甲醛树脂、酚醛树脂等;均是高度交联的网状结构聚合物。老化后变得逐渐不溶,能被二氯甲烷或丙酮分解。

聚醋酸乙烯酯,这种树脂在热水的作用下软化。可采用丙酮、乙醇、甲苯或者含有二氯甲烷的脱漆剂去除。

(4)聚乙烯醇

可采用热水溶解的方法去除。

(5)聚乙烯醇缩丁醛

溶于乙醇、乙酸乙酯、溶纤剂,丙酮、异丙醇、甲基化乙醇和氯代烃的溶剂,可以采用这些溶剂去除。

(6)丙烯酸树脂

热塑性丙烯酸树脂如Paraloid B一72和国产的三甲树脂,溶于丙酮、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、丁酮等溶剂,可以采用这些溶剂去除。

氰基丙烯酸树脂类材料,如常用的502胶粘剂等,在聚合后的一段时间内,可溶于丙酮,或经过长时间的浸泡,还溶于硝基甲烷、二甲基甲酰胺等。

(7)纤维素衍生物

这类材料即使经过很长的时间,也可用丙酮软化而去除。

(8)聚酯树脂

老化的聚酯由于交联变得不溶,只能溶涨,使用合适的脱漆剂或树脂分解剂。

(9)环氧树脂

用二氯甲烷,或二氯甲烷为主的脱漆剂。注意膨胀易造成应力。

(10)聚氨酯树脂

老化的树脂会变得不可溶解,但可被二氯甲烷为主的脱漆剂或树脂分解剂(resin disin-tegrator)溶涨而去除。

4.化学方法的使用手段

(l)浸泡

这种方法就是将粘附有树脂的文物或碎片浸泡在有机溶剂中,使树脂溶解或溶胀,可溶解的树脂以分子状态进入溶剂中,通过多次的浸泡,就可以将粘附的树脂清除,这是需要注意的是,应该尽量减小树脂进入文物内部的可能性,例如采用一种与溶剂不混溶的溶剂将文物或碎片的孔隙饱和,然后再进行浸泡。对于只能溶胀的树脂,这种方法比较合适,它可以保证充足的溶剂供应。这种方法适用于体积小的文物及碎片的树脂去除。缺点是如果溶剂可引起文物的膨胀,就会影响文物本身的安全,尤其是易碎的文物。

(2)帖敷

这种方法是将溶剂用一种多孔的载体承载,然后贴敷在文物及碎片带有树脂部分的表面,使溶剂对树脂进行溶解或溶胀,然后去除。为了减小溶剂的挥发,可以采用塑料不被溶剂溶解或溶胀的薄膜将贴敷的部分覆盖起来。贴敷的方法适用于大件文物局部的树脂去除,也可用于竖直侧面树脂的去除。优点是减小了溶剂对文物本身的作用。

(3)采用索氏提取器

这种方法是采用一种从混合物提取材料的常用装置一索氏提取器(化学化工中用于提取物质的一种仪器)将文物碎片中的树脂从文物中提取出来。方法是采用树脂的溶剂做提取液,加热使溶剂挥发,到达冷凝器后冷却,变为液体,滴在文物的碎片上,溶解树脂。形成的溶液向下移动,最后进入低部的圆底瓶,冷凝下来的总是纯的溶剂,而流进圆底瓶的是溶液。这样,树脂最终被移进圆底瓶,结果是从文物碎片中提取了出来。这种方法的优点是使用溶剂少,提取比较彻底,但是由于需要一套设备,并且容积不大,因此,只能对小的文物或碎片进行树脂去除工作。

四、老化树脂去除过程中应该注意的问题

1.在对树脂进行去除的工作中,要考虑文物本身的材质、老化程度等,能否经受去除工作的各个处理过程,要以不损伤文物,不破坏文物的原貌等为前提。

2.对不同的树脂去除,应该先了解树脂的成分和性质,尤其是树脂老化后,性质并不与原有树脂的性质完全一致。

3.树脂的去除,应该采用多种方法配合,以取得最好的效果。

4.任何的方法,在应用前都应该在文物上做初步试验,证明可用后再实施。

5.任何树脂都不是完全可逆的,即采用最好的方法也不可能将树脂完全去除,尤其是渗入文物内部的树脂材料。

江汉考古
 
 
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