Develpment of a new cleaning medhod uging cellulose nanofiber for paper artifact with copper corrosion

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K13421
• Research Institution: Independent Administrative Institution National Institutes for Cultural Heritage Tokyo National Research Institute for Cultural Properties
• Principal Investigator: 大原 啓子 (貴田啓子) 独立行政法人国立文化財機構東京文化財研究所, 保存科学研究センター, 客員研究員 (20634918)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: セルロースナノファイバー / 緑青焼け / 紙の保存修復処置

Outline of Annual Research Achievements

紙質文化財の顕著な劣化現象のひとつに、色材由来の金属イオンによる紙の酸化劣化、すなわち紙の「焼け」がある。日本の文化財修復処置現場では、「焼け」に効果的な処置方法が見出されておらず、水による洗浄のみを行う。伝統的な緑色顔料である緑青顔料により、焼けを生じ劣化した紙質文化財においては、紙中に銅イオンが存在し、湿度等の水分の存在により移動しやすいことが予想される。紙の「焼け」による劣化の主要因は銅イオンであるため、洗浄の際には、積極的に除去する必要がある。本研究では、劣化の原因物質である銅イオンを、植物繊維由来のTEMPO酸化セルロースナノファイバー（TOCN）のゲルにより捕獲し、文化財資料に金属イオンを残さない洗浄処理を検討することを目的とする。本年度は、緑青焼け劣化試料を作製した。紙質文化財資料をモデルとし、日本画の技法に従い、媒材には膠を使用し、和紙の楮紙に、緑青顔料を塗布した。80℃、65%rh、の湿熱条件下、16週間の加速劣化を施した。加速劣化4週後から緑青焼けが生じたが劣化の進んだ状態の資料を作製するため、16週間後に取り出し、劣化試料とした。一方、紙資料の洗浄に用いるTOCNの調製を試みた。調製したTOCN中に存在するカルボキシル基が銅イオンをトラップする効果があることを確認するため、TOCN中に存在するカルボキシル基量を測定した。得られたpH-導電率滴定曲線より、試料のカルボキシル基量を計算し、一定量のカルボキシル基が存在することを確認した。したがって、調製したセルロースナノファイバーが銅イオントラップ機能を有することが示唆され、次年度以降、上述の緑青焼け劣化試料にTOCN洗浄を適用し、確認する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

洗浄試験に使用する、加速劣化緑青焼け劣化試料について、和紙を使用しており、十分な緑青焼け劣化を促進させるのに、予定以上の時間がかかった。また、多糖類ゲルの作成と洗浄処置には、2月後半のアルバイトを予定していたが、新型コロナウィルス感染防止策の観点から、アルバイトの試料作製時間を確保できておらず、現在もその状態が続いている。全体的に遅れ気味である。

Strategy for Future Research Activity

初年度で、日本画をモデルとした劣化試料はおおむね作製できた。今後の推進方策としては、TOCNセルロースナノファイバーゲル、およびその他の多糖類ゲル（ゲランガム、キサンタンガム、アガー等）＋キレート剤（EDTA、フィチン酸等）を用いて資料を洗浄し、評価試料に供する。洗浄後の紙試料中に残存する銅イオン量を測定し、通常の水洗浄と比較し、洗浄力を評価する。また「緑青焼け」試料に洗浄処置を施したのちの、使用後のゲル中の銅イオン濃度を測定する。一方で、洗浄処置後の紙試料の安全性評価として、各種の洗浄処置を施した試料を、さらに加速劣化させ、その際の紙の劣化の程度をSEC-MALLSを用いて、評価する。また、紙試料中において、ゲル、キレート剤等の残留物の有無をイオンクロマトグラフィー、蛍光X線分析等で詳細に確認することで、安全性の評価、また残留物がある場合の対応策を検討する。

Causes of Carryover

試料作製にアルバイトを予定していたが、これの実施時期を次年度に回した。これに伴う人件費と謝金、作製に必要な物品費ともに次年度以降に使用することとなった。
新型コロナウィルス感染対応の影響がおさまり次第、試料作製を実施する計画に変更した。