幾種調(diào)濕劑在文物展示中應(yīng)用觀察

□ 苗春景

幾種調(diào)濕劑在文物展示中應(yīng)用觀察

□ 苗春景

環(huán)境溫濕度是文物預(yù)防性保護的基礎(chǔ)內(nèi)容，調(diào)濕劑的發(fā)展與應(yīng)用為小空間濕度的調(diào)節(jié)提供了便利。本文就使用模擬展示盒，將三種調(diào)濕劑置于展覽環(huán)境不同工況下獲得的數(shù)據(jù)進行分析，就展柜氣密性、調(diào)濕劑性能、濕度穩(wěn)定性等進行了討論，目的是為調(diào)濕劑的應(yīng)用提供非實驗室環(huán)境下的經(jīng)驗借鑒。

文物 預(yù)防性保護 調(diào)濕劑 相對濕度 氣密性

自上世紀(jì)30年代提出文物預(yù)防性保護概念以來，其理念及研究已從文物保存環(huán)境控制領(lǐng)域擴展到博物館建設(shè)與運行管理、文物保存與展覽、文物提取工具與包裝等文物活動的全過程，而大量的文物保護工作是通過對文物保存環(huán)境的控制和改善，達到長久保護和保存的目的[1]。但從操作層面來看，由于受到館舍條件、資金、技術(shù)、人員素養(yǎng)等因素的影響，最基本的溫濕度保護措施的落實在館際間存在較大的差異。就溫濕度而言，相對濕度管控更為重要[2]，一是因為相對濕度隨著溫度的變化而變動，實現(xiàn)恒濕比恒溫更困難；二是不同質(zhì)地的文物對溫度的要求可采用同一標(biāo)準(zhǔn)[3]，而對相對濕度的要求差別很大，比如對紙質(zhì)文物適宜的相對濕度可能對青銅器造成危害。調(diào)濕劑的開發(fā)與應(yīng)用使得同一空間內(nèi)形成不同相對濕度小空間變得極為方便[4]，這為不同質(zhì)地文物的適宜相對濕度管控提供了便利。本文就溫度變化比較?。ㄈ諆?nèi)波動在1℃以內(nèi)），幾種調(diào)濕劑在展覽實況條件下的應(yīng)用情況進行總結(jié)，目的是為條件相似博物館開展調(diào)濕劑應(yīng)用提供借鑒。

一、觀察條件的確定

（一）環(huán)境特征與觀察位置選擇

太原地處黃土高原，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高溫潮濕，氣候特征典型。當(dāng)場館配置舒適性空調(diào)設(shè)備后，其場館環(huán)境特征是溫度適宜（18～25℃）、夏秋潮濕、冬春干燥，這是北方大多數(shù)博物館的溫濕度環(huán)境現(xiàn)狀。我院是新建館舍，設(shè)置有分區(qū)域溫濕度調(diào)節(jié)控制設(shè)備，但由于受到設(shè)備能力、建筑物結(jié)露等因素制約，濕度無法常年穩(wěn)定在文物適宜的范圍內(nèi)，盛夏濕度偏高，隆冬濕度偏低。這種環(huán)境下若使用調(diào)濕劑保持濕度，調(diào)濕劑處于持續(xù)放濕或持續(xù)吸濕的工況。

采用模擬展示盒（柜）觀察調(diào)濕劑在展示環(huán)境實況下應(yīng)用結(jié)果，展示盒的放置位置除考慮環(huán)境溫濕度外，還應(yīng)該考慮空氣的流動性，當(dāng)展柜放置調(diào)濕劑后，勢必在展柜內(nèi)外形成濕度差，這種差異所產(chǎn)生的水蒸汽分壓差異，形成水分子的對流，流動的空氣加速了這種對流。我們選擇三層西北展廳北側(cè)背通道回風(fēng)口處放置展示盒進行觀察，有以下優(yōu)點：不影響展廳布置，便于長期觀察；溫濕度與展廳趨勢一致，具有環(huán)境真實性；空氣流動速度大于展廳，觀察結(jié)果更具可靠性。

（二）調(diào)濕劑的選用

國外的調(diào)濕劑研究起步較早，實例應(yīng)用效果也比較多。近幾年國內(nèi)從事調(diào)濕劑研究的機構(gòu)比較多，紛紛推出各自的調(diào)濕劑。依據(jù)相關(guān)學(xué)者的經(jīng)驗，結(jié)合相關(guān)資訊，我們選擇了三種調(diào)濕劑進行觀察，他們是上海衡元高分子材料有限公司提供的樣品、時代象天科貿(mào)有限公司提供的德國ProSorb樣品、日本富士硅化學(xué)株式會社提供的ART SORB樣品，為方便論述，下文分別簡稱為樣品A、樣品B、樣品C。各樣品的特征見表1。

（三）溫濕度測量記錄儀器

采用宇問公司生產(chǎn)的DWL-20型溫濕度記錄儀，測量范圍：-35℃至 80℃；0%至 100%RH精 度 ：0.1℃ ；0.1%RH 誤 差 ：±0.3℃ ；±3%RH采樣周期：10min 實際觀察記錄儀間的偏差：＜1℃；＜2%RH。

表1 調(diào)濕劑各樣品參數(shù)

二、模擬展示盒的確定

文物的濕度保持須進行空間隔離，這與展示時保護文物的做法一致，但增加了氣密性要求，模擬展柜就是基于這一要求制作。

（一）模擬展示盒的制作與氣密性保證

依據(jù)文物展示的通透性和制作的可加工性，我們選擇透明亞克力作為模擬展示盒的制作材料，形狀為活動上底六面體，尺寸為400㎜×300㎜×250㎜。固定五面采用專用膠水粘接，上端四周外接50㎜寬的整體邊緣，用于固定活動上底。

保持與外界不同的濕度，展示盒必須有良好的密封性，以阻隔與外界的水分子交換。通常展示柜的氣密性檢測采用示蹤氣體法[5]，由于條件所限，加之模擬展示盒體積比較小，我們采用滿水試驗方法來確定盒體的密封性，上蓋與盒體間的密封性與展示盒間的氣密一致性一同考慮。

（二）模擬展示盒間氣密一致性確保

在非實驗室條件下進行比較性觀察，工況一致性極為重要。為此，我們在展示盒的制作上采取了以下措施∶（1）在盒體上端增加一體邊緣用于密封，避免由于四個立面高度差異產(chǎn)生的密封性差異；（2）密封結(jié)合面寬度增加至50㎜，用面密封提高密封性能；（3）在盒體與上蓋間襯墊一體硅膠密封墊，改善亞克力板材間的密封性；（4）每邊設(shè)置3條緊固螺栓，用相同扭矩緊固螺栓，確保緊固程度一致。

（三）高密封條件下氣密一致性驗證

將等量同一調(diào)濕劑放置在三個展示盒內(nèi)，放置硅膠密封墊，螺栓按6N·m的扭矩緊固，在相同外部環(huán)境下記錄相對濕度變動曲線圖（表2-1）。由表2-1可見，經(jīng)過20天觀察，三個展示盒的濕度曲線幾乎重合，說明氣密一致性良好。

（四）低密封條件下氣密一致性驗證

將上述展示盒去掉密封墊，螺栓扭矩降低到4N·m的條件下再次進行5天的氣密一致性測試，相對濕度變動曲線見表2-2，可見三條曲線走勢一致，同一時點濕度差異在2%RH以內(nèi)，表明展示盒間氣密一致性良好。

三、觀察結(jié)果

調(diào)濕劑的用量不同品牌有不同的推薦，為便于計量、觀察比較，三種樣品每次各取100g放入展示盒，同時放入記錄儀進行觀察。

（一）調(diào)濕劑放濕情況

在45%RH環(huán)境下放置調(diào)濕劑并封閉展示盒48小時濕度變化情況（表3）。由于展示盒封閉時的環(huán)境濕度低于調(diào)濕劑的標(biāo)稱濕度，封閉后，調(diào)濕劑釋放水分，相對濕度上升，這體現(xiàn)了調(diào)濕劑的快速放濕性能。由圖可見，前1小時三者濕度快速上升，樣品A在52%RH附近出現(xiàn)顯著拐點，此后緩慢上升約24小時達55.5%RH平衡狀態(tài)；樣品B在50%RH附近出現(xiàn)顯著拐點此后緩慢上升約22小時達54.0%RH平衡狀態(tài)；樣品C曲線斜率逐步降低，拐點并不顯著，經(jīng)約29小時達59.5%RH的平衡狀態(tài)。

（二）高密封潮濕環(huán)境下調(diào)濕劑應(yīng)用情況

表4-1是三種樣品在6月12日至9月7日間為期88天的相對濕度變化記錄曲線，表4-2是同期展示盒外的溫濕度變化曲線。由兩表可見，在環(huán)境溫度大體不變，相對濕度在43%～73%RH幅度內(nèi)波動時，三個展示盒內(nèi)的相對濕度都沒有相應(yīng)的波動，這表明三種調(diào)濕劑都起到明顯的作用。表中可見三種調(diào)濕劑的差別主要有：（1）與標(biāo)稱濕度的差異：樣品A-2.6%～-4.8%；樣品B-4.5%～-7.0%；樣品C+0.8%～-1.5%。（2）波動幅度：樣品A2.2%；樣品B2.5%；樣品C2.3%。

（三）低密封干燥環(huán)境下調(diào)濕劑應(yīng)用情況

表5-1是10月13日至11月30日47天觀察期外部環(huán)境的溫濕度情況記錄，表5-2是三種調(diào)濕劑樣品展示盒內(nèi)相對濕度情況記錄。由表5-1可見，環(huán)境溫度由22℃逐步降低得到17℃，相對濕度最高53%RH，最低27.8%RH，呈波動式下降趨勢。展示盒內(nèi)相對濕度雖有波動，但與環(huán)境相對濕度波動沒有相關(guān)性，再次證明三種調(diào)濕劑皆可靠有效。由表5-2可見三種調(diào)濕劑的差別為：（1）樣品A波動范圍56.8%～50.7%%RH；樣品B波動范圍53.8%～46.4%RH，呈下降趨勢；樣品C波動范圍57.2%～59.7%RH，呈下降趨勢。（2）以標(biāo)稱濕度偏差5%RH為標(biāo)準(zhǔn)保持時間，樣品A17天；樣品B0天；樣品C47天。（3）以各樣品最高值偏差5%RH為標(biāo)準(zhǔn)保持時間，樣品A37天；樣品B40天；樣品C47天。

四、比較與討論

（一）氣密性

在本次觀察中，高密封條件下三種調(diào)濕劑使用近三個月，濕度波動不大于2.5%，而在低密封條件下，一個半月就有兩種調(diào)濕劑濕度波動大于5%，可見密封性對調(diào)濕劑使用的重要性。用示蹤氣體法等方法定量測試展柜的換氣次數(shù)，定量描述氣密性是表示展柜氣密性的有效指標(biāo)，但受條件所限，本文未能就實驗觀察的密封性進行定量描述。下列措施有助于提高展柜的密封性能：（1）選擇易加工材料：玻璃（含改性玻璃）由于其性能優(yōu)越被廣泛應(yīng)用于展示柜，但不易加工，制作高密封性展柜比較困難；亞克力易加工，但存在易劃痕、易老化變濁等缺點。本次觀察采用亞克力材料制作模擬展示盒取得了比較好的密封性、氣密一致性，如果通過覆膜改善易劃痕性，通過添加劑改善其透明度穩(wěn)定性，在中小尺寸展柜應(yīng)用是極具潛能的。（2）采用面密封：加大接觸面積，形成有效面密封，是改善密封性能的簡單易行的方法。（3）減少密封面的拼接縫：拼接產(chǎn)生的不平整是密封性不良的重要原因，即使彈性密封墊的拼接也會造成密封性降低。

（二）調(diào)濕劑平衡時間、平衡濕度及放置條件

調(diào)濕劑使用初期1小時內(nèi)濕度會明顯向標(biāo)稱濕度回歸，這體現(xiàn)了調(diào)濕劑的快速吸放濕能力，約24小時后濕度基本穩(wěn)定，可稱之為平衡時間，此時相應(yīng)的相對濕度可稱之為平衡濕度。本次觀察中三種調(diào)濕劑快速放濕能力雖有不同，但刻意追求并沒有實際意義，一來快速放濕時間與濕度保持時間相比前者很短暫，二來實際應(yīng)用中濕度變化是漸變的過程。三種調(diào)濕劑的平衡時間雖有幾個小時的差別，考慮到越接近平衡時間相對濕度變化越小的情況以及實際工作中的便利性，我們可以將24小時確定為調(diào)濕劑平衡濕度觀察點，用于調(diào)濕劑性能的初步確認(rèn)。調(diào)濕劑使用說明都要求將調(diào)濕空間相對濕度調(diào)節(jié)到標(biāo)稱濕度再放置調(diào)濕劑，但在現(xiàn)實應(yīng)用中頗有困難，特別是環(huán)境濕度高于標(biāo)稱濕度時。本次觀察中，在低于標(biāo)稱值15%RH和接近標(biāo)稱濕度的條件下放入調(diào)濕劑，除平衡時間不同外，其他差異并不明顯。本次觀察調(diào)濕劑用量數(shù)倍于推薦用量，可以認(rèn)為增加調(diào)濕劑用量有助于將偏離平衡濕度較大的濕度調(diào)節(jié)到平衡濕度，但能否達到標(biāo)稱濕度仍取決調(diào)濕劑的特性。

（三）調(diào)濕劑的標(biāo)稱濕度與平衡濕度

以文物適宜的相對濕度值來選擇調(diào)濕劑的標(biāo)稱濕度是通常的做法，而適宜指標(biāo)可根據(jù)文物長期保存環(huán)境中溫濕度的平均值來確定[6]。但標(biāo)稱濕度與平衡濕度往往并不一致，本次觀察中，三種調(diào)濕劑的平衡濕度與標(biāo)稱濕度之間的偏差分別為樣品A-4.5%，樣品B-6.0%，樣品C-0.5%。為此，在購買使用前需與供貨商溝通，有條件時可以進行小樣測試。實際應(yīng)用中不僅要考慮品牌間的差異，還要考慮批次之間的差異。

（四）調(diào)濕劑的穩(wěn)定性、更換周期及用量

在調(diào)濕劑的作用下，相對濕度達到平衡濕度后會圍繞中心值上下波動，波動幅度大小表明調(diào)濕劑的濕度穩(wěn)定能力，可簡稱為濕度穩(wěn)定性。在本次觀察中，三種調(diào)濕劑實現(xiàn)的相對濕度波動幅度差別較小，在2.2%～2.5%之間，可以認(rèn)為三種調(diào)濕劑的濕度穩(wěn)定性基本一致。當(dāng)相對濕度波動的中心值形成明顯的上升或下降趨勢時，表面調(diào)濕劑的調(diào)濕能力有所下降，當(dāng)中心值達偏離5%時，一般認(rèn)為應(yīng)該更換，可稱之為更換周期。更換周期不僅與調(diào)濕劑性能有關(guān)，與調(diào)濕劑用量、空間氣密性等密切相關(guān)，實際中并無確定的更換周期。在本次觀察中，高密封條件下近3個月濕度偏差小于5%；而在低密封條件下，40天就有2種調(diào)濕劑濕度偏差大于5%。增加調(diào)濕劑的用量有利于相對濕度的保持，減少調(diào)濕劑更換帶來的不便，本次觀察采用數(shù)倍于推薦量的調(diào)濕劑，實際中可據(jù)具體條件選擇使用量。

（五）調(diào)濕劑的形狀

本次觀察使用的調(diào)濕劑形狀有顆粒狀、纖維板兩種，而且顆粒度也不相同，這些一般會影響到調(diào)濕性能[7]。在觀察條件下，除體積差異外，未能發(fā)現(xiàn)形狀與特性明確的相關(guān)性。

[1]王方《故宮古建筑內(nèi)溫濕度問題初探》，《文物保護與考古科學(xué)》2014年第3期，85～93頁。

[2]吳來明、徐方圓、黃河《博物館環(huán)境監(jiān)控及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用需求分析》，《文物保護與考古科學(xué)》2011年第3期，96～102頁。

[3]羅曦蕓、吳來明、張文清、夏瑋、曹嘉?！娥^藏文物保存環(huán)境調(diào)濕材料研究進展》，《文物保護與考古科學(xué)》2009年，S1，11～17 頁。

[4]徐方圓、吳來明、解玉林、白寧《文物保存環(huán)境中溫濕度評估方法研究》，《文物保護與考古科學(xué)》2012年，S1，6～12 頁。

[5]陳元生、解玉林《博物館文物保存環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究》，《文物保護與考古科學(xué)》2002年，S1，152～191頁。

[6]徐方圓、解玉林、吳來明《文物保存微環(huán)境用調(diào)濕材料調(diào)濕性能研究》，《文物保護與考古科學(xué)》2009年，S1，18～23 頁。

[7]李治、程小蘇、曾令可、王慧、周黎明、鄧偉彬、韓鑫《影響調(diào)濕材料調(diào)濕性能的主要因素分析》，《中國陶瓷工業(yè)》2014年第1期，28～32頁。

[8]徐方圓、吳來明、解玉林、黃河《用示蹤氣體法檢測文物展柜換氣率技術(shù)研究》，《文物保護與考古科學(xué)》2012年第 2期，1～5頁。

山西博物院資助，項目編號1509）

（作者工作單位：山西博物院）