一种石质文物的超声波振动刷清洗方法与流程

本发明属于石质文物清洗技术领域，具体为一种石质文物的超声波振动刷清洗方法。

技术背景

石器时代是人类历史文明的第一个时代，人类利用和开采岩石的历史过程，几乎与人类发展进程同步。岩石材料因其良好的耐候性，被广泛应用在建筑物、构筑物和艺术品上，如石塔、石窟、石碑等。这些不同形式的石质文物具有珍贵的历史、科学和艺术价值，是一笔宝贵的历史遗产。但近年来，酸雨、雾霾等大气污染问题，导致文物表面生成灰黑色的石膏结壳，文物表面寄生的苔藓、霉菌等生物，祭拜烟熏及涂鸦等人为污染诸多原因导致了石质表面污染现象日趋严重，影响文物美观的同时也对文物的长期保存造成不良影响。

目前石质文物常用的清洗方式有激光清洗、蒸汽清洗、喷射清洗和化学清洗，从原理上可分为物理清洗和化学清洗。物理清洗方法对环境影响小、可控性好，近年来发展迅速。但物理清洗方法普遍清洗效率低、对石质文物有潜在的损伤，激光清洗容易导致岩石颜色改变甚至褪色，喷射清洗容易对石质文物表面造成微损伤。现有的化学清洗技术，如贴敷法+清洗剂、棉签擦拭+清洗剂等只适合常规的病害清洗，对于像结壳似的顽固污垢清洗效果差。

超声波法清洗效率高、速度快、污染少，应用广泛。在文物保护领域，超声波清洗技术曾用于纺织品文物的清洗，对织物表面粘接的污物有良好的清洗效果，且未对织物本身造成任何损伤。因超声波清洗机无法对户外不可移动石质文物表面清洗，查阅文献尚未发现超声波法对石质文物表面清洗的相关研究报告。现使用一种便携式超声波振动刷代替超声波清洗机，模拟石质文物清洗试验，具体技术路线如图1所示。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种石材和石质文物的表面清洗技术，克服现有的石质文物表面清洗方法的缺点，提供一种对石质文物无损的环境友好型清洗方法。本发明的技术方案如下：

超声波法清洗效率高、除污速度快，是一种无损的清洗方式。本发明使用一种新型便携式超声波振动刷，克服了超声波清洗机无法对户外不可移动石质文物表面清洗的缺陷。

本发明采用超声波振动刷与化学清洗剂，物理与化学清洗方法相结合的方式。具体清洗操作步骤：超声波振动刷蘸取适量化学清洗剂，在石材和石质文物的表面或表面的病害上，均匀振动清洗数分钟，再用盛有去离子水的喷雾喷洗清洗区域，除去残留溶剂。

超声波振频率和化学清洗剂可根据病害进行选择。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1本发明采用超声波振动刷清洗方法，是一种无损的清洗方式，不会对石质文物及周围环境造成损伤。

2本发明使用物理与化学清洗剂组合方式，提高了原有物理方法的清洗效率。

3本发明所需清洗时间短，远提高原有化学方法的清洗速率。

附图说明

图1为本发明清洗技术方案路线图。

图2为实施例1超声波振动刷清洗前后对比图；

图3为实施例2超声波振动刷清洗前后对比图。

具体实施方式：

下面通过实例对本发明进行进一步阐述，但并不构成对本发明的限制。

实施例1

制备模拟石膏结壳试样：先用蒸馏水清洗新鲜青白石试样(尺寸100mm×50mm×10mm)后，在温度为105℃的烘箱中干燥24h。将石膏粉与去离子水1:3(m:m)均匀混合(石膏粉固化速度快，现用现配)，参照JC/T 973-2005(建筑装饰用天然石材防护剂)在试样表面均匀地涂刷三遍，室温下自然干燥7d。

以新鲜青白石的色度值为基准，测定清洗区域内试样清洗前后的色度值。计算石膏涂覆前后色差变化、清洗前后色差变化以及清洗后与新鲜试样色差变化。记录清洗过程照片。

室温下制备5％EDTA二钠盐溶液，使用超声波振动刷蘸取适量EDTA二钠盐溶液，在模拟石膏结壳试样的清洗区域均匀振动清洗2分钟后，用盛有去离子水的小喷雾喷洗清洗区域，除去残留溶剂。观察清洗效果。

表1超声波振动刷清洗模拟石膏结壳试样前后色差变化

由表1、图2可见，使用超声波振动刷清洗完成后，清洗区域几乎无石膏残留，基本露出原本青白石表面，试样清洗前后色差变化ΔE₂＝21.5，而使用贴敷法清洗后，清洗区域石膏基本完整覆盖。这说明超声波振动法+5％EDTA二钠盐的清洗效果比贴敷法+5％EDTA二钠盐好。清洗后与新鲜试样的色差变化ΔE₃＝2.2，说明清洗会对表面造成轻微的颜色变化，满足不改变石质文物表面形貌的要求。

实施例2

墨渍试样：先用蒸馏水清洗新鲜青白石试样(尺寸100mm×50mm×10mm)后，在温度为105℃的烘箱中干燥24h。用记号笔在2个试样表面写上“1”字样。

使用Anyty V500IR/UV便携式数码显微镜观察模拟墨渍试样清洗前后表面微观形貌。记录清洗过程照片。

用超声波振动刷蘸适量丙酮(分析纯)溶剂，放在待清洗试样表面，打开开关，在清洗区域均匀振动2分钟后，用去离子水小喷壶轻轻喷洗表面，洗掉表面残留溶剂，观察清洗效果。

由图3可以观察到，使用超声波振动刷+丙酮清洗完成后，几乎看不到试样上的墨迹。使用放大60倍下视频显微镜观察，清洗效果十分明显，清洗后，仅有少量的墨迹残留。同样使用视频显微镜观察棉签擦拭后试样的清洗效果，发现墨迹残留比超声波振动法多。这说明超声波振动刷清洗墨渍比棉签擦拭效果好。