金屬和非金屬文物長效保護法的製作方法
2023-10-25 05:13:27 8
專利名稱：金屬和非金屬文物長效保護法的製作方法
金屬和非金屬文物長效保護法
技術領域：
:本項技術在於應用彭道儒發明的「PA型文物保護劑」和「PX噬銅菌殺滅劑」解決我國出土文物和館藏文物中有色金屬文物:如銅、銀、金、首飾和擺件、鍾、鼎等文物、以及非金屬類，如竹簡、甲骨文、動物骨頭、象牙、化石、半陶製品兵馬俑等文物的防腐蝕問題。以及應用彭道儒發明的「PB型文物保護劑」，保護我國出土的和館藏的黑色金屬文物，如刀、劍、弓、鎧甲、鍾、鼎等鋼鐵鑄造的文物進行保護。使所有文物不再鏽蝕、不受自然環境中的氧氣、水分以及工業大氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、鹽霧、黴菌和人的手汗所侵蝕，使之長遠保存、美觀、不變質、不變色、不風化、不脆裂、不黴爛，達到永遠流傳於子孫後代的目的。
二、技術背景:近幾十年來出現的考古熱，許多考古方面的專家學者，從地下挖掘出來大量文物，但據有關文獻報導及大量的事例表明，目前在我國將出土的文物，要永久性完美保存下來，尚缺乏持久有效的方法。一些發達國家的博物館中，雖然對文物的保存相對好一些，也只是館藏條件如恆溼、恆溫、防塵、防潮、防黴變等方面作得好一些，要達到長久不變，也缺乏良方。早在十多年以前，一位法國的專家熱心幫助我國保護敦煌壁畫，他將一種高分子材料(清漆類)塗敷到敦煌壁畫上，幸好塗敷不多，被塗敷的壁畫沒想到僅一兩年之久，便因為高分子材料自身的老化開裂，隨後起皮脫落，結果使壁畫被粘結的部分一塊又一塊的脫落，壁畫不僅沒得到保護，反遭嚴重破壞。後來也有國內專家將高分子材料塗敷到武昌黃鶴樓前的黃銅鶴上，結果不到兩年黃鶴全變成了黑鶴。還有十多年前在北京故宮泰和殿前的青銅鶴上，文物管理人員利用機械上用的黑色防鏽油脂塗敷，外觀顯得特別難看，而且易粘汙觀眾的衣物，且保護效果很差，由於在露天擺放，幾場風雨下來，即告失效。還有北京古鐘博物館收藏的號稱該館第二號鐘王(第一號鐘王為永樂大鐘，世界四大古鐘之一)，乾隆朝鐘，也是該館中最為精美的鐘王，鐘體上鑄有九條龍，還刻畫了許多精美的圖案，可就是其中一條龍的龍頭上長滿了灰色的腐蝕產物，成了一頭賴頭龍，十分難看，該龍頭上的灰白色產物，並非一般大氣腐蝕所造成，而是由於一種噬銅菌侵蝕銅的結果，而且像牛皮癬一樣有很強的傳染性，很容易傳染到鐘的其他部位，以及周圍擺放的鐘上，且是科技界從未有人能解決的問題。當時該館已有另一口大鐘已長滿了噬銅菌，滿身是灰白色斑塊，已被管理人員拋棄到一個土坑中，準備深埋。三年前一位年尊的考古學家(北京大學的老教授)來我所訪問，敘說她曾多次在現場看到從埋藏兩三千年以前古墓中挖掘出來的竹簡，剛剛出土時字跡尚清晰可見，可幾分鐘後便迅速風化成黑色粉末碎片，很感痛心，瞬間便失去了研究考察的機會。還有四川考古人員去年從地下挖出大量遠古時期的象牙，因為找不到保護的方法，又只好再埋入地下，據說等待從國外尋求到保護技術時再作處理。
竹簡、甲骨文、動物骨頭、象牙、化石、半陶製品(如秦兵馬俑等)深埋地下，隔絕了空氣，如地下土壤比較乾燥，不含酸鹼性礦物，則埋藏物可達數千年無大變。一旦被挖掘出土，由於條件大變，首先是空氣中的氧氣分子和水分子的侵入，陽光中紫外線的輻射，空氣中腐蝕氣氛(0)2、502402、&5等)的侵蝕，細菌的侵入、人的手汗的侵蝕等等，它們幾乎是同時間一擁而上，導致出土文物迅速風化、變色、變質、裂解，最終變成粉末碎片而消失殆盡。許多館藏文物在花費大量人力物力的管理下，情況雖好得很多，但如果缺乏有效的防腐蝕措施，久之館藏文物也難免不被腐蝕破壞。
發明內容
「金屬和非金屬文物長效保護法」的技術原理與化學反應機制(一)有色金屬文物(銅、銀、金、首飾和擺件、鍾、鼎等)進行保護的原理與化學反應機制:有色金屬中金、銀、銅本身屬於惰性金屬，化學性質通常比較穩定，不易被腐蝕，也不變色，尤其是純金在大氣 或土壤中均不被腐蝕，也不變色，但金製品若不純，內中含有少量銀或銅雜質時，金製品久之也會變黑，其原因是銀和銅這兩種金屬，它們雖能耐住空氣中的氧分子與水分子的侵蝕，但對空氣中的二氧化硫(SO2)與硫化氫(H2S)極為敏感，空氣中只要有極微量的幾億分之一的硫化氫或二氧化硫，它們就會相互發生如下的化學反應，生成黑色的硫化銅(CuS)和黑色的硫化銀(Ag2S)使銅和銀的表面變黑。2Cu+2H2S+02 = 2CuS+2H204Ag+2H2S+02 = 2Ag2S+2H30金、銀、銅首飾與金、銀、銅擺件作為隨葬品被埋入墓室中，也會因為受屍體腐爛所產生的硫化氫氣體的作用而變黑。埋藏在地下的青銅鐘和青銅鼎等大型文物，若所埋藏的地下土壤中比較潮溼時，還會滋長噬銅菌對鍾、鼎的侵蝕，使得鍾或鼎的表面形成一片一片的灰白色斑塊和灰白色粉末，若將灰白色粉末擦拭掉，則可見鍾或鼎的表面被侵蝕造成的點點陷坑。從墓穴中和其他土壤中挖掘出來的屬於金、銀、銅(古代多為青銅)製品，一般將表面泥土與髒物清理乾淨並整修後，即可塗敷「PA型文物保護劑」，對金、銀、銅擺件，如需要除去表面黑色或灰白色產物，恢復金、銀、銅原有本色，我所還可提供以舊翻新的技術。如鍾、鼎等大型文物表面存在噬銅菌腐蝕斑塊，則首先應用「PX噬銅菌殺滅劑」將噬銅菌殺滅掉，並清洗乾淨灰白色腐蝕產物，然後再塗敷「PA型文物保護劑」即成。「PA型文物保護劑」是彭道儒發明的一種人工合成的有機新材料，具有一種很特殊的複雜結構的分子，它能與金、銀、銅表面的原子相結合，形成極為緊密的一微米左右厚度的固體薄膜，這層極薄的膜不僅人的眼睛看不見，在普通顯微鏡下也難於分辨，所以對文物的外觀無絲毫影響，這層極薄的膜塗敷在文物的表面十分牢固緻密，它能抵禦大氣中氧氣、水分子、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、黴菌、鹽霧及人的手汗的侵蝕，「PA型文物保護劑」本身不揮發、不升華、不老化、不汙染環境、化學性質十分穩定，一次塗敷能確保二十至三十年有效，本人於1986年應北京古鐘博物館的請求，在「乾隆朝鐘」鐘體上被噬銅菌嚴重侵蝕的龍頭上應用，迄今已二十六年之久，鐘體完美如新，便是有力的證明。( 二)黑色金屬鋼鐵類文物(刀、劍、鍾、鼎等)進行保護的原理與化學反應機制鐵屬於活潑金屬，它在自然環境中十分不穩定，遇到空氣中的氧氣和水分子，便立即發生如下化學反應4Fe+202+2H20 = 2Fe203+4H2
如鐵器埋藏在地下的土壤中很潮溼，還含有酸性或鹼性礦物質能形成電解質溶液的情況下，會產生電化學腐蝕，使被埋藏的鐵器腐蝕殆盡，當被挖掘出土時，所見到的是鬆軟易脆的鐵的殘餘物。如鐵器埋藏在乾燥且含礦物質少的土壤中，則相對保存時間要長很多，若出土時鐵器的外觀、強度和硬度還變化不嚴重，則在清除表面泥土與汙物後，塗敷「PB型文物保護劑」，一次塗敷也可確保十年以上不再被腐蝕。「PB型文物保護劑」是彭道儒針對鋼鐵防腐蝕而發明的一種新型不揮發的「大氣緩蝕劑」，它塗敷在鋼鐵表面能形成2 4微米厚的極為緊密牢固的保護膜，這層薄膜能十分有效地阻止大氣中氧氣分子、水分子、工業大氣、鹽霧及手汗等對鋼鐵的侵蝕，且一次塗敷能確保十年以上不被腐蝕。另外塗敷的保護膜，因為只有2 4微米厚，也屬看不見的固體薄膜，因而絲毫不影響文物的外觀。(三)非金屬文物(竹簡、甲骨文、動物骨頭、象牙、化石等)進行保護的原理甲骨、象牙、動物骨頭等的化學成分為磷、鈣、氧為主要成分，其中鈣、磷和氧結合成為磷酸鈣(Ca3(PO4)2),構成人和動物骨頭的骨架，碳、氫、氧、氮、硫則構成人和動物骨頭中的脂肪和蛋白質，骨架相當於混凝土中的鋼筋，脂肪和蛋白質則相當於混凝土中的水泥和沙石，當其人和動物的屍體埋入地下，屍骨中的脂肪和蛋白質會被細菌消噬殆盡，剩下骨頭中細菌所消噬不了的磷酸鈣結構，雖然外形仍在，但內部已形成多孔性鬆軟的蜂窩狀結構，就像失去了水泥和沙石的混凝土，強度和硬度已大大降低，一捏便易脆裂。應用「PA型文物保護劑」對甲骨、象牙、動物骨頭等進行保護，不僅由於這種高效保護劑能與象牙及動物骨頭的表面形成物理吸附的緻密保護膜，有效阻止空氣中氧氣分子、水分子、工業大氣、鹽霧等的侵蝕。「PA型文物保護劑」是一種納米材料，它能滲入到失去脂肪和蛋白質骨頭內部的孔隙中，起到填充作用，而且「PA型文物保護劑」又是一種優良防黴齊U，防黴效果可達O I級，因此進入並填充到骨頭內部，細菌不能消蝕，比原有脂肪和蛋白質的支撐能力更好了，幾乎能使骨質恢復原狀。1986年在出土的古野馬骨頭上試驗，取兩塊出土的古野馬骨頭，一塊塗敷「PA型文物保護劑」，另一塊不塗作空白對比，試驗結果被塗敷「PA型文物保護劑」的古野馬骨頭`不僅絲毫無損，表面光澤度變得更好，像具有活性的骨頭一樣，而未經保護的古野馬骨頭表面嚴重風化，取出乾燥後成一層層碎片脫落，因此有力證明「PA型文物保護劑」對甲骨、動物骨頭、象牙等有切實可靠的保護效果。由於非金屬的化學性質比金屬的化學性質較穩定一些，也從古野馬骨頭的試驗證實，一次塗敷可確保三十至五十年有效。具體實施工藝:出土的或館藏的非金屬文物、甲骨、象牙、化石等首先應將表面的灰塵、泥土、髒物清理乾淨，然後浸塗、刷塗或噴塗「PA型文物保護劑」，在常溫下晾乾一小時左右，帶溶劑揮發後即告完成。注意「PA型文物保護劑」在常溫下為飽和溶液，須預先將玻璃瓶包裝的瓶子在60 70°C的熱水盆中進行加熱5 10分鐘，待溶液變成清亮時再用。(四)非金屬文物中竹簡的保護古代以竹片刻畫成書，成為埋藏地下的竹簡，記述了古代人類活動的史料，有重大考古價值。竹子屬天然植物，它的化學組成為碳、氫、氧、氮四種元素，其中碳和氫構成纖維素，碳、氫、氧、氮構成內部的多糖類物質澱粉和植物蛋白。其中的纖維素細菌很難消噬，多糖類和植物蛋白則是細菌最愛消噬的養料，故古代埋藏地下的竹簡，其中的多糖類物質和蛋白質早已被細菌消噬，只剩下纖維的表皮和內部鬆散的纖維素，因而變得十分脆弱，一旦出土重見天日，連表皮纖維也會因為空氣中的氧氣和水分子的浸蝕，迅速風化瓦解，成為黑色灰燼。因此，從地下挖掘出竹簡時，應在幾分鐘內立即小心清理表面的塵土和髒物後，立即在現場噴塗或輕輕刷塗「PA型文物保護劑」進行現場保護。也和甲骨、動物骨頭、象牙一樣，「PA型文物保護劑」除了在竹簡表面迅速形成緻密的保護膜，阻止氧分子和水分子等對竹簡的侵蝕，同時也滲透到竹簡內部填補被細菌消噬的多糖類物質和植物蛋白所形成的空隙，使竹簡恢復原態， 如此，不僅可防止瞬間的風化瓦解，相反還能提高竹簡的強度與耐久性，但在保護之前，竹簡本身脆弱，必須輕拿輕放，如已變得十分脆弱不易挪動，則須立刻留下照片，同時噴塗「PA型文物保護劑」，否則千載難逢，構成憾事。
權利要求
1.本項發明的特徵:是應用彭道儒發明的「PA型文物保護劑」和「PX噬銅菌殺滅劑」對有色金屬製品(銅、銀、金、首飾和擺件、鍾、鼎等製品)進行保護。對非金屬文物(竹簡、甲骨文、動物骨頭、象牙、化石、半陶製品兵馬俑等)進行保護。應用「PB型文物保護劑」，對黑色金屬鋼鐵製品(刀、劍、弓、鎧甲、鍾、鼎等)進行保護的技術構想所形成的工藝方法，請求保護。
2.「PA型文物保護劑」、「PX噬銅菌殺滅劑」、「PB型文物保護劑」三種新材料的化學成分與配方不容仿造， 請求保護。
全文摘要
「金屬和非金屬文物長效保護法」，在於利用彭道儒發明的「PA型文物保護劑」和「PX噬銅菌殺滅劑」保護出土文物和館藏文物中有色金屬類(銅、銀、金、首飾和擺件、鍾、鼎等製品)和非金屬類(竹簡、甲骨文、動物骨頭、象牙、化石、半陶製品兵馬俑等)進行保護。利用彭道儒發明的「PB型文物保護劑」保護出土文物和館藏文物中鋼鐵(黑色金屬)製品(刀、劍、弓、鎧甲、鍾、鼎等)，不受自然環境中的氧氣、水分以及工業大氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、鹽霧、黴菌和人的手汗所侵蝕，使之長遠保存、美觀、不變質、不變色、不風化、不脆裂，達到永遠流傳於子孫後代的目的。
文檔編號C04B41/45GK103173769SQ201110428800
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者彭道儒 申請人:彭道儒