湿度对古建油饰彩画的影响_何秋菊

西北大学学报(自然科学版)

2009年10月,第39卷第5期,O ct.,2009,V o.l39,N o.5

Journal o fN o rt hwest U niversity(N atural Science Ed iti on)

收稿日期:2008-12-04

基金项目:国家科技部/十一五0支撑计划重点基金资助项目(2006BAK31B01)

作者简介:何秋菊,女,陕西白水人,从事文物保护研究。

通讯作者:王丽琴,女,吉林通榆人,西北大学教授,博士,从事文物保护与文物分析研究。

#化学与化学工程#

湿度对古建油饰彩画的影响

何秋菊,王丽琴,严静

(西北大学文博学院,陕西西安710069)

摘要:目的研究湿度对古建油饰彩画的影响。方法选取中国古建油饰彩画常用的传统材料、遵循传统工艺,制作油饰彩画样板。检测33%~97%相对湿度范围内,油饰彩画样板的颜色、光泽度、老化产物。结果保存古建油饰彩画的最佳湿度55%~66%。樟丹、群青、铅白等颜料对湿度比较敏感;在66%~85%的较潮湿条件下,樟丹表面变白,生成碱式碳酸铅。对光油紫外光谱分析表明,高湿可促使桐油分子中共轭双键的氧化降解。结论在最佳湿度条件下保存油饰彩画有利于其寿命的延长。

关键词:古代建筑;油饰彩画;湿度;风化

中图分类号:K854.3文献标识码:A文章编号:1000-274Ú(2009)05-0769-04

湿度对古建油饰彩画的损害,有因其参与化学

反应而引起的化学变化,也有因急剧变化而导致的

物理变化,更有由此导致的二次损害,如微生物滋

生。霉菌生长要求相对湿度在75%以上,相对湿度

上升时,霉菌生长繁殖加快。霉菌的滋生严重污染

古建彩画,其代谢产物也对彩绘有很大危害。

通过资料检索可知,关于环境因素对彩绘类文

物影响的研究多集中在壁画、彩绘陶器、岩画等文物

上[1,2]。截至目前,湿度对古建油饰彩画影响的研

究鲜有报道。本实验选取常用的古建油饰彩画传统

材料、遵循传统工艺,制作油饰彩画样板。通过对

33%~97%相对湿度范围内,油饰彩画样板的颜色、

光泽度、老化产物的检测来研究湿度对油饰彩画的

影响,并确定出古代建筑油饰彩画保存的最佳湿度。

该工作对古建油饰彩画风化机制的探讨、对油饰彩

画的科学化研究及后续保护具有重要意义。

1实验部分

111实验材料及仪器

1.1.1实验材料白松木;生桐油;土籽粒(土籽

灰);黄丹;生石灰;面粉;猪血;砖灰;麻布(11~12

根/c m);银朱;朱砂;樟丹;石黄;群青;石绿;铅白

(以上7种颜料均来自北京金碧斋美术颜料厂);骨

胶;纯净水;M gC l2#6H2O(AR,西安化学试剂厂);

K2C O3(天津市科密欧化学试剂开发中心);

Na2C r2O7#2H2O(AR,天津市耀华化工厂);N a NO2

(河南焦作市化工三厂);N a C l(天津市化学试剂三

厂);KC l(湖南试剂厂);K2SO4(西安化学试剂厂)。

1.1.2实验仪器AB-140N电子天平(METTLER-

TOLEDO,德国);C M-2600D分光光度仪(M I N OL-

TA,日本);JKGZ-1便携式光泽度仪(天津市精科材

料实验机厂);U-2001型紫外-可见分光光度计

(H I T AC H I,日本)。

112实验方法

遵循传统的制作工艺制作油饰彩画样板[3]。

于室温条件下,放置样板在玻璃箱或干燥器中。平

行设计7个不同的湿度体系,湿度分别设置为

33%,44%,55%,66%,7517%,85%,97%。共有8

组样板,均在实验室(温度范围为13~32e)、自然

光条件下进行不同湿度的老化实验。7组样板各置

于上述7个不同湿度中;第8组进行高低湿交替老

化,即:将样板分别置于33%,55%,85%湿度下老化48h,6d为一个循环周期。定期考察8组样品的颜色、光泽度、霉菌生长等状况,从而研究湿度对建筑油饰彩画的影响。

2结果与讨论

211相对湿度(RH)的控制方法及其范围的选择以饱和盐水溶液控制体系湿度,实验所选择的湿度体系[4]为33%(M gC l2#6H2O),44% (K2CO3),55%(Na2C r2O7#2H2O),66%(Na NO2), 7517%(NaC l),85%(KC l),97%(K2SO4)。以上从33%的干燥环境至97%的潮湿环境,共设置了7个不同的湿度体系,基本包含了大气湿度的变化范围,并且这些盐溶液的相对湿度随温度变化不大。

2.2漫反射光谱分析对样品颜色变化的监测

采用漫反射光谱分析表征物质颜色的变化:

$E=[($L*)2+($a*)2+($b*)2]1/2。

式中:L*,a,*b*分别为物质的亮度值、红绿对比度、黄蓝对比度,导出值E为色差值,其值越大,物质的颜色变化就越明显。当$E大于3时,物质颜色会产生明显的改变。本实验测定了1.2节所设定的8种不同湿度体系中各颜料在老化过程中颜色的变化,表1仅列出55%湿度环境下油饰彩画L*, a*,b*及E的实验结果。图1为干燥条件(33% RH)、中等湿度条件(55%RH,66%RH)、交替老化及高湿条件(85%RH)老化105d后油饰彩画样板的E值。为了便于分析观察,将85%湿度下老化105d后各彩画样板的E值示出(见图2)。分析实验结果可得出以下结论。

1)湿度的影响:对比不同湿度对样板颜色的影响可知,较高湿度体系(85%湿度)及交替湿度体系,各样板颜色变化较大,而干燥及中等湿度环境(33%~66%湿度)各样板颜色变化较小。由于油饰彩画本身保存也需要在一定的湿度环境中,干燥的环境会导致油饰彩画的粉化、脱落。因此,55%~ 66%的湿度环境最有利于油饰彩画的保存。

表155%湿度下样品的L*,a*,b*及$E值随老化时间的变化Tab.1Changes of L*,a*,b*and$E at hu m idity of55%

老化时间/d

样品

银朱朱砂樟丹石黄群青石绿铅白油饰

0L*5011548101561417411839129661428618640152 a*271712514941109-011821122-2212901150187 b*910171433218545139-5311571985142-0142

12L*5011948105551017411639135661078614640162 a*271972513040159-013920182-2212601630173 b*913471283213345166-5216581178112-0125 $E01300125115701300165014021770125

26L*5011347171541567318639128661108614840171 a*281122419840141-016220198-2212401710178 b*911971533214545136-5213781338121-0117 $E01450160210101570182014721870132

38L*5012848120541257410639106661008614540186 a*271942610840106-016620172-2211301730176 b*914771773116445188-5211281228121-0119 $E01530171216801691117015121880142

105L*5019948125561337414439131651308614140149 a*271402416738125-112520118-2018901691103 b*918581513119243199-51115719081300176 $E11231138219911792125118021961119

2)颜料对湿度的敏感程度:随着老化时间的延长,各湿度条件下彩画样板的E值均增加,但各种颜料受湿度的影响程度是不一样的。总之,樟丹、铅白、群青、银朱较不耐湿度老化,特别在高湿条件下颜色变化最为显著,而石黄、朱砂、石绿较耐老化,即便在高湿下变化也并不显著(见图2)。在几个颜色变化比较明显的颜料中,樟丹颜色由原来的橙红色变浅并泛白。图3为85%湿度条件下樟丹的$L*、

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