一种饱水考古木材的定形保护方法与流程

本发明属于文物保护，尤其是涉及一种饱水考古木材的定形保护方法。背景技术：1、出土出水考古木材在埋藏环境中受环境因素的影响，木材细胞壁基质的多糖类化合物因化学键断裂而发生水解，造成纤维素、半纤维素和木质素等木材基质主要组分的含量、化学结构以及木材细胞壁的孔隙结构等发生了较大改变，木材组织出现基本密度减小，力学强度下降，孔隙率、最大水分含量增加等问题，结构和性能上的变化不利于考古木材出土出水后的保存。饱水考古木材出土出水后在失水干燥过程中将可能发生收缩变形、翘曲开裂，严重的甚至会完全崩塌损毁，而且由于考古木材在降解后的羟基可及性增大，干燥后的考古木材的吸湿性也明显增加。为了能够稳定保存考古木材，需要在其出土出水后进行定形保护。2、饱水考古木材的定形保护过程包括许多步骤，其中填充加固和脱水干燥是最关键的两个步骤，因此有关定形加固材料和脱水干燥方法的研究也是饱水考古木材定形保护领域的重点和难点。3、饱水考古木材定形加固材料可以有多种选择。聚乙二醇(peg)具有良好的水溶性和尺寸稳定能力，是一种优良的饱水考古木材定形加固材料，在20世纪60年代开始用于瑞典vasa沉船的保护，此后又被广泛地应用于丹麦viking等大型沉船的保护。peg作为定形加固材料，其水溶性、渗透性、定形加固能力和在高湿环境下的稳定性与分子量密切相关，在使用peg处理饱水考古木材时，通常先用低分子量的peg渗透置换饱水考古木材中的水分，然后再用高分子量的peg置换低分子量的peg。4、除peg外，一些新型材料如水解羽毛角蛋白、各种糖类化合物、有机硅化合物、埃洛石复合材料、木质素酚、异丁香酚聚合物、多功能超分子聚合物以及其他一些材料或复配材料也被用于饱水考古木材的定形加固。这些定形保护材料中应用比较广泛的是peg，但peg与其他材料一样，具有良好定形加固能力的同时，也存着材料降解、色泽加深以及吸湿性较高等问题，需要不断尝试开发新的定形加固材料。5、考古木材在埋藏环境中发生降解，木材细胞壁的孔隙结构发生较大改变，造成木材细胞组织孔隙率和最大水分含量均明显增加。考古木材在出土出水后，木材组织细胞腔等空隙中的水分逐渐流失，考古木材逐渐脱水干燥。考古木材脱水干燥方法主要包括以下几种：6、(1)烘干法7、烘干法是采用加热的方式促使饱水考古木材中的水分流失的一种脱水干燥方法，主要用于饱水考古木材最大水分含量(绝对含水率或者相对含水率)的测定。测定饱水考古木材最大水分含量前，先将考古木材称重，然后于105℃±3℃干燥至恒重，这种条件下，考古木材通常发生严重的收缩和变形。8、对于一些降解程度不严重、保存状况较好的考古木材，用定形加固材料填充后也可以采用烘干法脱水干燥，但干燥时的温度要低一些。9、(2)自然干燥法10、自然干燥法也称气干法，是饱水考古木材在自然环境下缓慢失水达到脱水干燥的一种方法，这种方法适合于降解程度较低，保存状态较好的考古木材如大型棺椁等的脱水干燥。饱水考古木材在自然干燥初期试样质量下降较快，干燥后期试样质量平稳变化。这种方法一般没有设备和场地的要求，根据保护对象的不同，在干燥过程中可以采用沙埋或者包覆的方式进行，也可以采用逐渐降低环境相对湿度的方式进行。11、对于降解严重的考古木材，未用定形加固材料渗透填充的试样在自然干燥后也将发生严重的收缩和变形开裂，用定形加固材料如水解羽毛角蛋白等进行渗透填充后再自然干燥的饱水考古木材，也能获得良好的定形保护效果。12、(3)冷冻干燥法13、冷冻干燥法是指饱水考古木材中的水分在低温环境中发生冻结然后以升华的方式逸出考古木材的脱水干燥的方法。根据低温环境的提供方式可以分为被动式冷冻干燥法和主动式冷冻干燥法。被动式冷冻干燥法主要是利用高纬度地区冬季的气温特点，将考古木材在室外低温环境下进行冻结然后进行升华脱水的方法，被动式冷冻干燥法利用的是自然环境特点，因此受地域、季节和气候的影响较大。主动式冷冻干燥法是通过研制冷冻干燥设备进行人工主动制冷然后进行脱水干燥的方法。主动式冷冻干燥法通常配合使用真空形成真空冷冻干燥法。采用真空冷冻干燥法对考古木材进行脱水干燥需要历经预冻、减压、加热、升华等几个步骤。另有研究者采用风冷冷冻干燥法处理严重糟朽木质文物残块，也取得较好尺寸稳定效果。此种方法有望通过风冷设备的设计研发，解决冷冻干燥法对文物体量的限制。14、(4)超临界流体干燥法15、超临界流体是指处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。超临界流体具有气体和液体的双重特性。超临界流体的密度和液体相近，粘度与气体相近，扩散系数远远大于液体。利用超临界流体进行饱水考古木材脱水干燥的方法就是超临界流体干燥法。常用的超临界落体是二氧化碳。利用超临界流体干燥技术进行饱水考古木材脱水处理有消除干燥应力、提高脱水效率、缩短干燥周期等方面的优势，但这种方法设备容积小，投资大，适用于珍贵的小件文物。技术实现思路1、本发明的目的在于，针对目前定形保护绝大多数是先定形加固，然后再脱水干燥，或者先脱水干燥，然后定形加固的分步骤实施现状，提供一种新型的针对饱水考古木材的定形保护方法，以此将定形加固和脱水干燥同时进行。2、为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：3、一种饱水考古木材的定形保护方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：4、s1、清除饱水考古木材表面附着物，然后用去离子水进行淋洗，淋洗完毕后吸除考古木材表面的水分；5、s2、在容器内将赤藓糖醇加热融化成为液态，然后将步骤s1中经处理后的考古木材浸入至液态赤藓糖醇中，并保温一段时间；6、s3、将考古木材从液态赤藓糖醇中取出，静置至室温，清除考古木材表面残留的赤藓糖醇，完成定形保护。7、赤藓糖醇(erythritol)是一种四元醇，具有多羟基的结构单元，如下结构式所示。8、9、在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：10、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s1中，附着物包括泥土、淤泥。11、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s1中，以吸水纸或者吸水棉吸除考古木材表面的水分。12、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s2中，保温的温度为118℃～120℃。13、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s2中，保温的时间选择为考古木材表面无气泡逸出时为止。14、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，以温水清除考古木材表面残留的赤藓糖醇。15、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，优选为：用吸水棉蘸取50℃温水擦拭考古木材表面，以清除考古木材表面残留的赤藓糖醇。16、本发明提供一种饱水考古木材的定形保护方法，在熔点下，赤藓糖醇为透明的流动性液体，饱水考古木材沉没在液态赤藓糖醇中，水分从饱水考古木材扩散至液态赤藓糖醇中，再以微小气泡形式从液态赤藓糖醇中逸出；同时液态赤藓糖醇具有良好流动性和渗透性，随着水分从考古木材中扩散逸出，赤藓糖醇也逐渐渗透到考古木材内部，在该定形保护过程中，赤藓糖醇既作为定形加固材料，同时也作为脱水干燥材料，将定形加固和脱水干燥两个步骤同时进行也同时结束，在脱水干燥过程中同时完成考古木材的定形加固，大大缩短了饱水考古木材的定形保护周期。