本發(fā)明屬于石質(zhì)文物清洗技術領域，具體為一種石質(zhì)文物的超聲波振動刷清洗方法。

技術背景

石器時代是人類歷史文明的第一個時代，人類利用和開采巖石的歷史過程，幾乎與人類發(fā)展進程同步。巖石材料因其良好的耐候性，被廣泛應用在建筑物、構筑物和藝術品上，如石塔、石窟、石碑等。這些不同形式的石質(zhì)文物具有珍貴的歷史、科學和藝術價值，是一筆寶貴的歷史遺產(chǎn)。但近年來，酸雨、霧霾等大氣污染問題，導致文物表面生成灰黑色的石膏結殼，文物表面寄生的苔蘚、霉菌等生物，祭拜煙熏及涂鴉等人為污染諸多原因?qū)е铝耸|(zhì)表面污染現(xiàn)象日趨嚴重，影響文物美觀的同時也對文物的長期保存造成不良影響。

目前石質(zhì)文物常用的清洗方式有激光清洗、蒸汽清洗、噴射清洗和化學清洗，從原理上可分為物理清洗和化學清洗。物理清洗方法對環(huán)境影響小、可控性好，近年來發(fā)展迅速。但物理清洗方法普遍清洗效率低、對石質(zhì)文物有潛在的損傷，激光清洗容易導致巖石顏色改變甚至褪色，噴射清洗容易對石質(zhì)文物表面造成微損傷?，F(xiàn)有的化學清洗技術，如貼敷法+清洗劑、棉簽擦拭+清洗劑等只適合常規(guī)的病害清洗，對于像結殼似的頑固污垢清洗效果差。

超聲波法清洗效率高、速度快、污染少，應用廣泛。在文物保護領域，超聲波清洗技術曾用于紡織品文物的清洗，對織物表面粘接的污物有良好的清洗效果，且未對織物本身造成任何損傷。因超聲波清洗機無法對戶外不可移動石質(zhì)文物表面清洗，查閱文獻尚未發(fā)現(xiàn)超聲波法對石質(zhì)文物表面清洗的相關研究報告?，F(xiàn)使用一種便攜式超聲波振動刷代替超聲波清洗機，模擬石質(zhì)文物清洗試驗，具體技術路線如圖1所示。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種石材和石質(zhì)文物的表面清洗技術，克服現(xiàn)有的石質(zhì)文物表面清洗方法的缺點，提供一種對石質(zhì)文物無損的環(huán)境友好型清洗方法。本發(fā)明的技術方案如下：

超聲波法清洗效率高、除污速度快，是一種無損的清洗方式。本發(fā)明使用一種新型便攜式超聲波振動刷，克服了超聲波清洗機無法對戶外不可移動石質(zhì)文物表面清洗的缺陷。

本發(fā)明采用超聲波振動刷與化學清洗劑，物理與化學清洗方法相結合的方式。具體清洗操作步驟：超聲波振動刷蘸取適量化學清洗劑，在石材和石質(zhì)文物的表面或表面的病害上，均勻振動清洗數(shù)分鐘，再用盛有去離子水的噴霧噴洗清洗區(qū)域，除去殘留溶劑。

超聲波振頻率和化學清洗劑可根據(jù)病害進行選擇。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1本發(fā)明采用超聲波振動刷清洗方法，是一種無損的清洗方式，不會對石質(zhì)文物及周圍環(huán)境造成損傷。

2本發(fā)明使用物理與化學清洗劑組合方式，提高了原有物理方法的清洗效率。

3本發(fā)明所需清洗時間短，遠提高原有化學方法的清洗速率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明清洗技術方案路線圖。

圖2為實施例1超聲波振動刷清洗前后對比圖；

圖3為實施例2超聲波振動刷清洗前后對比圖。

具體實施方式：

下面通過實例對本發(fā)明進行進一步闡述，但并不構成對本發(fā)明的限制。

實施例1

制備模擬石膏結殼試樣：先用蒸餾水清洗新鮮青白石試樣(尺寸100mm×50mm×10mm)后，在溫度為105℃的烘箱中干燥24h。將石膏粉與去離子水1:3(m:m)均勻混合(石膏粉固化速度快，現(xiàn)用現(xiàn)配)，參照JC/T 973-2005(建筑裝飾用天然石材防護劑)在試樣表面均勻地涂刷三遍，室溫下自然干燥7d。

以新鮮青白石的色度值為基準，測定清洗區(qū)域內(nèi)試樣清洗前后的色度值。計算石膏涂覆前后色差變化、清洗前后色差變化以及清洗后與新鮮試樣色差變化。記錄清洗過程照片。

室溫下制備5％EDTA二鈉鹽溶液，使用超聲波振動刷蘸取適量EDTA二鈉鹽溶液，在模擬石膏結殼試樣的清洗區(qū)域均勻振動清洗2分鐘后，用盛有去離子水的小噴霧噴洗清洗區(qū)域，除去殘留溶劑。觀察清洗效果。

表1超聲波振動刷清洗模擬石膏結殼試樣前后色差變化

由表1、圖2可見，使用超聲波振動刷清洗完成后，清洗區(qū)域幾乎無石膏殘留，基本露出原本青白石表面，試樣清洗前后色差變化ΔE₂＝21.5，而使用貼敷法清洗后，清洗區(qū)域石膏基本完整覆蓋。這說明超聲波振動法+5％EDTA二鈉鹽的清洗效果比貼敷法+5％EDTA二鈉鹽好。清洗后與新鮮試樣的色差變化ΔE₃＝2.2，說明清洗會對表面造成輕微的顏色變化，滿足不改變石質(zhì)文物表面形貌的要求。

實施例2

墨漬試樣：先用蒸餾水清洗新鮮青白石試樣(尺寸100mm×50mm×10mm)后，在溫度為105℃的烘箱中干燥24h。用記號筆在2個試樣表面寫上“1”字樣。

使用Anyty V500IR/UV便攜式數(shù)碼顯微鏡觀察模擬墨漬試樣清洗前后表面微觀形貌。記錄清洗過程照片。

用超聲波振動刷蘸適量丙酮(分析純)溶劑，放在待清洗試樣表面，打開開關，在清洗區(qū)域均勻振動2分鐘后，用去離子水小噴壺輕輕噴洗表面，洗掉表面殘留溶劑，觀察清洗效果。

由圖3可以觀察到，使用超聲波振動刷+丙酮清洗完成后，幾乎看不到試樣上的墨跡。使用放大60倍下視頻顯微鏡觀察，清洗效果十分明顯，清洗后，僅有少量的墨跡殘留。同樣使用視頻顯微鏡觀察棉簽擦拭后試樣的清洗效果，發(fā)現(xiàn)墨跡殘留比超聲波振動法多。這說明超聲波振動刷清洗墨漬比棉簽擦拭效果好。