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HORIBA 用于測試丙烯酸漆膜和紙質支撐物以及配制水性清潔溶液的pH值和電導率

已開發出一種用于紙質支撐物上的丙烯酸涂料膜的新型水性清潔系統。與從瓊脂糖凝膠顆粒中獲得的丙烯酸涂料膜和紙質支撐物的 pH 值和電導率讀數相匹配的等滲水性清潔溶液已被證明可有效減少或去除污垢、灰塵、活躍的霉菌生長和相關污漬、潮汐線污漬和變色。

介紹
丙烯酸涂料是一種快干涂料，由懸浮在丙烯酸聚合物乳液中的顏料制成。不同品牌的成分不同，甚至不同顏料的成分也不同。濕丙烯酸乳液的典型成分是水（約 65% 體積）、丙烯酸聚合物、顏料、表面活性劑、分散劑、殺菌劑、增稠劑和無機成分，以及藝術家添加的其他材料。丙烯酸涂料是水溶性的，但干燥后會變得防水。在老化和清潔過程中，各種丙烯酸涂料膜的顏色反應不同。
紙質丙烯酸藝術品對水性清潔方法很敏感。兩個主要風險是漆膜膨脹和表面活性劑或顏料破壞。2011 年丙烯酸涂料表面清潔 (CAPS) 研討會上展示了使用 LAQUAtwin pH 和電導率袖珍儀表來減輕上述風險的新型水性清潔系統。LAQUAtwin pH 和電導率儀表用于測試丙烯酸涂料表面并配制定制的水性清潔溶液。
在 CAPS 水性清潔系統中，先制備瓊脂糖凝膠顆粒并將其應用于評估丙烯酸漆膜和紙質支撐物的表面 pH 值和電導率。然后根據讀數配制等滲水性清潔溶液，并根據丙烯酸漆膜和紙質支撐物的近似 pH 值和電導率進行調整。  
LAQUAtwin pH 和電導率計具有平面傳感器，可在幾秒鐘內分析微量樣品。這些防水袖珍儀表具有自動緩沖液識別功能，可自動校準，并具有自動溫度補償 (ATC) 功能，可實現精確測量。這兩種儀表都有三種不同型號，每種都配有兩種標準校準溶液。
方法
A. 制備 2% (w/v) 瓊脂糖顆粒
原料：
100 毫升蒸餾水或去離子水
2.0 g VII 型瓊脂糖，低膠凝溫度
2 滴 Germaben II，延長保質期的防腐劑（可選）
將 100 毫升去離子水加熱至 198oF (92oC)。
關火并加入 2.0 克瓊脂糖粉并攪拌。
攪拌 5-10 分鐘，直至無結塊。根據需要將其放回加熱板上，以保持溫度恒定。
冷卻至大約 140oF (60oC)，然后加入 2 滴 Germaben II 攪拌。
立即將混合物倒入 4 個已消毒的培養皿中。
讓培養皿冷卻直至凝膠化完成，大約需要 20 分鐘。
使用 3 毫米活檢穿刺器從冷卻的凝膠中提取圓柱形顆粒。
對于紙質支撐物上的潮汐線污漬，增加瓊脂糖的重量以制成 4% 或 5% (w/v) 凝膠，并使用預先混合的 pH 和電導率調節的水溶液，而不是去離子水。高濃度凝膠以顯著降低的速率輸送水分，從而減輕或消除測試區域周圍潮汐線的形成。通過適當的水調節增加污漬處的離子活性，可以限制紙張膨脹并控制吸水率。
B. 丙烯酸漆膜或紙質支撐物的取樣
在室溫下，將單個瓊脂糖顆粒涂抹在丙烯酸漆膜或紙質支撐物上（見圖 1）。

圖 1：瓊脂糖顆粒位于丙烯酸漆膜的表面上。

對于取樣漆膜，請選擇代表 80% 純色和顏色混合的顏色。讓顆粒在表面上停留 45 到 60 秒。對于取樣帶有潮汐線染色的紙質支撐物，涂抹 3 個具有不同電導率的顆粒并停留 2-10 分鐘。

C. 儀表校準
根據制造商的說明，使用套件中包含的各自標準溶液校準 LAQUAtwin pH 和電導率計。
D. 瓊脂糖顆粒的電導率分析
使用鈍鑷子將 3 毫米瓊脂糖顆粒放入電導率傳感器的孔中。必須小心地將顆粒推到儀表背面，以便與兩種鈦/鉑黑色金屬直接接觸。鑷子不得接觸金屬，以免損壞它們。電導率讀數穩定后記錄下來。在測試另一個顆粒之前，用去離子水沖洗傳感器。
E. 瓊脂糖顆粒的 pH 分析
電導率分析后，用鈍鑷子將相同的 3 毫米瓊脂糖顆粒放在 pH 傳感器上。用一兩滴去離子水潤濕顆粒，以將可溶性成分釋放到平板玻璃傳感器中。確保整個平板玻璃傳感器都覆蓋有瓊脂糖凝膠和去離子水的混合物。在 1 分鐘的平衡時間后記錄穩定的 pH 讀數。在測試另一個顆粒之前，用去離子水沖洗傳感器。
F. 水性清潔溶液的配制
按照以下步驟制備與丙烯酸漆膜或紙質支撐物上的 pH 值和電導率讀數相匹配的水性清潔溶液。每種溶液的 pH 值和電導率讀數應在十分之幾以內，電導率讀數應在約 500 µS 以內。
表 1 和表 2 分別列出了 pH 值調整為 1000µS/cm 和 6000µS/cm 的水的成分。如果要制備這些表中的溶液，請按照步驟 1 和步驟 2 中所示的體積使用乙酸、去離子水和氫氧化銨。

原料：
蒸餾水或去離子水 冰醋酸 氫氧化銨
將幾滴乙酸 (CH3CO2H) 加入去離子水中并混合。
加入 10% 氫氧化銨 (NH4OH) 調整 pH 值。混合溶液。
將制備好的溶液滴到 pH 和電導率傳感器上，以測試 pH 和電導率。確保電導率樣品槽和平面 pH 玻璃傳感器被溶液覆蓋。
如果需要，可逐滴添加 0.5 毫升 10% NH4OH 以提高 pH 值，或用去離子水稀釋以降低電導率。稀釋示例：要將電導率降低一半，而 pH 值沒有明顯變化，請以 1:1 的比例用去離子水稀釋最終溶液。

為了保存水性清潔溶液，請在每批中添加一滴 Germaben II，并將其存放在冰箱內經過消毒的密封容器中。出現霉菌時，請丟棄溶液。
要清潔漆膜，請用水性清潔溶液輕輕潤濕手卷棉簽，然后涂抹 3-4 次。紙質支撐層需要涂抹少于 3 次，以防止表面膨脹。
結果和效益
在取樣過程中，瓊脂糖顆粒通過擴散和毛細作用吸收漆膜或紙質支撐物表面的可溶性成分。這會導致瓊脂糖顆粒的 pH 值和電導率更接近漆膜或紙質支撐物的 pH 值和電導率。雖然使用去離子水滴進行取樣速度更快，但這種方法通常會導致測試部位局部腫脹。瓊脂糖顆粒的作用可能較慢，但它們可以控制水分并防止腫脹。
水性清潔溶液的制備方法是首先將乙酸（弱酸）添加到去離子水中，然后添加氫氧化銨（弱堿）。后者與前者反應生成鹽，從而確定電導率。進一步添加氫氧化銨會提高溶液的堿度，從而提高溶液的 pH 值。

使用電導率和 pH 值與丙烯酸漆膜顏色和所涂紙質支撐表面的水性清潔溶液，可減少顏料轉移和膨脹，同時提高清潔效率。這些溶液與漆膜或紙質支撐相協調，在表面達到近乎化學平衡的狀態。