超臨界二酸化炭素による工芸品の保存修復に関するモデル的研究

兼田, 諭

2014-03-25

2014-03-25

綿、および絹布帛は紀元前から人と共にあり、様々な生活品、工芸品、美術品に用いられてきた。それらは、当時の仕様や趣味、文化や生活風土など社会的状況を反映している。また、私たちの周りで出版、流通する書物は、書かれた時代の世相から生活背景まで、様々な情報を保持、伝達する。しかし、これらの文化財は、原材料や製作過程、使用用途、保存条件などで大きく劣化、破損する危険があり、このまま放置し喪失してしまえば、上記のような情報を知るすべがなくなり社会にとって大きな損失となる。従来、これらの保存修復には水溶液中で行われるが、親水性繊維は水中で膨潤を引き起こすため非破壊の処理とは言えないのが現状である。また、水による処理は布帛を乾燥させる工程が必要で処理に時間がかかる。更に、処理や水洗などで出る廃液は環境負荷を高める。本論文では、硫酸による酸劣化がすすむ酸性紙に対し、超臨界二酸化炭素を用いた脱酸処理(第2章)及び、酸化鉄によるさび染みが付着した綿、絹布帛に対し、極性の低い有機溶媒を用いたさび染み除去(第3章)、繊維強度劣化の抑制のため超臨界二酸化炭素を用いたさび染み除去(第4章)、それらの結果を踏まえ、天然染料で染色された布帛に及ぼす還元処理の影響の検討(第5章)するなど、超臨界二酸化炭素を用いた非破壊の保存修復処理法の確立を試みた。以下に、各章で得られた知見を要約する。酸性紙の劣化はインク滲み防止のための硫酸アルミが空気中の水と反応して生成される硫酸が原因である。そこで、第2章では、超臨界二酸化炭素中で有機アルカリを用いて酸性紙中の硫酸を中和する方法を検討した。脱酸処理による紙の色の変化や引っ張り強度など紙の物理的性質について、従来の脱酸処理法として用いられている気相法や液相法と比較した結果、有機アミンの中で、炭素鎖が長く超臨界二酸化炭素への溶解性が高いトリエチルアミンは脱酸処理速度に優れ、ヒドロキシル基を多く持ち酸性紙との親和性の高いトリエタノールアミンは脱酸処理の持続性に優れていた。また、この2つのアミンの混合液を用いることで、両方の特徴をあわせ持つ脱酸処理剤として用いることができた。さらに、有機アミンの超臨界二酸化炭素への溶解性を向上させるため添加した共溶媒中でも、酢酸エチルを用いると印字されたインク染みを抑制することができた。第3章では、繊維劣化のない処理を目的とする超臨界二酸化炭素処理の準備実験として、性質の似た常圧ヘキサンを用いた液相法による天然繊維布帛からのさび染み除去を検討した。その結果、カルボキシル基を有し繊維との親和性が高く、チオール類の中でも、ジスルフィド架橋を作りe-を生成する還元剤チオグリコール酸(TGA)を用いると、有機アルカリの添加なしに、繊維の表面だけでなく内部のさび染みまで除去されることが分かった。しかし、従来の水系での還元処理よりは繊維劣化は抑えられるものの、TGA処理により繊維強度が低下することが分かった。第4章では、および第3章の結果を受け、超臨界二酸化炭素と還元剤及び共溶媒を利用することで、繊維を劣化させないで付着したさび染みの除去法の確立を試みた。その上で、還元剤の種類、処理法、共溶媒の種類、超臨界二酸化炭素の条件が、布帛上に人工的に調製したさび染みの除去へおよぼす影響について検討した。結果、第3章と同じく繊維との親和性が高いTGAを用いると、共溶媒に酢酸エチルを使用することで超臨界二酸化炭素中でもおおむねさび染みは除去された。また、バッチ処理後にCO2と共溶媒を流す連続処理を組み合わせるバッチ/洗浄法ではさび染みの再付着を抑えることができた。 更に、鉄さび付着綿布および絹布を、TGAとラウリン酸を含む超臨界二酸化炭素中で処理することで、繊維内部にまで染みこんだ鉄さびを完全に除去することが出来た。この超臨界二酸化炭素を用いる処理法では、従来の浸漬法に比べて少量の還元剤でさび染み除去が可能なため、繊維の強度を低下させることがなかった。第5章では、ここまでの検討を踏まえ、実際に天然染料で染色された布帛に対して、これまで行った還元処理を行うことで、さび染み除去処理が布帛上の染料にどのような影響を及ぼすかを確認し、本研究の目的である工芸染織品の洗浄が可能であるかを確かめた。結果、従来法であるシュウ酸水溶液、亜ジチオン酸ナトリウム水溶液、同じチオール類を用いたTGA／ヘキサン、チオグリコール酸エチル／ヘキサンへの浸漬法と比べ、TGAによるバッチ／洗浄法を行った色差は、すべての染織品でも色の退色は抑えられた。しかし、溶媒を用いる浸漬法よりは程度が小さかったものの、色素も媒染剤として用いられた金属も脱落し、藍染色、鉄および銅媒染による桜樹皮染色以外の染料で染色した布帛では顕著に退色した。強度に置いても処理することで2割足らずほど低下した。この結果から、更なる還元剤の選定が求められる。本研究で得られた、超臨界二酸化炭素中でのアルカリバッファの注入法、水性の汚染であるさび染みの抽出除去法は、新たな非破壊による工芸品の保存修復法の確立の技術基盤と考えられる。また、様々な物質の注入、抽出法の確立においても適用性があり、超臨界二酸化炭素を用いた染色などの様々な分野での応用が期待される。

博士（工学）

京都工芸繊維大学

14303甲第708号

http://hdl.handle.net/10212/2173

ja

ETD

Thesis or Dissertation

Thesis