可逆性加固劑在彩繪陶器覆土清理中的應(yīng)用

1、西北大學(xué)本科畢業(yè)論文可逆性加固劑在彩繪陶器覆土清理中的應(yīng)用99級文物保護(hù)技術(shù) 張歡 徐盟罡摘要為了解決彩繪陶器表面覆土清理中的顏料脫落問題，我們采用了先加固，后清土的工序，即先用溶液型加固劑對彩繪陶器彩繪層及覆土做整體加固，再利用加固材料的可逆性，用溶劑逐層溶解松土，以配合機(jī)械法清理覆土。我們還在此理論基礎(chǔ)上，進(jìn)行了加固劑的篩選試驗(yàn)。結(jié)果表明聚乙烯醇縮丁醛在應(yīng)用中能達(dá)到清理覆土而保護(hù)彩繪層的目的。關(guān)鍵詞可逆性 加固劑 彩繪 清理前言 在中華民族的文明史上，陶器是先民們遺留下來的最寶貴的財(cái)富之一。陶器的制作經(jīng)過長期的發(fā)展，不同時(shí)期不同地域的器物無論造型、裝飾等，都具有各自的特點(diǎn)。彩繪陶器的出現(xiàn)則

2、把陶的裝飾工藝推到了一個(gè)新的高度1。彩繪陶器不同于新石器時(shí)代的彩陶，也不同于彩釉陶，它是在燒制好的陶器上繪制各種色彩的。彩繪陶器表面的色彩大多是用無機(jī)顏料，調(diào)以適當(dāng)?shù)囊姿獾膭游锘蛑参锬z，繪在燒制好的陶體上，因此不太牢固。 出土彩繪陶器，由于長期埋于地下，受各種環(huán)境因素的影響，彩繪顏料中的天然膠結(jié)物已經(jīng)老化而失去作用，彩繪層變的十分脆弱，在覆土清理過程中，易出現(xiàn)彩繪脫落現(xiàn)象，因此有必要對覆土清理過程中彩繪保護(hù)的問題進(jìn)行研究。 目前，國內(nèi)的文物保護(hù)工作者在彩繪陶質(zhì)文物的保護(hù)中大多采用先清理，后加固的工序。具體清理方法有：機(jī)械清理、水洗、化學(xué)試劑去除等，結(jié)果均不理想2。近年來，有更多的文物保護(hù)工作

3、者采用機(jī)械試劑并用法，即先利用試劑的松土作用松土，然后用竹簽剔除表層泥土345，這種方法雖然取得了一些成功，但仍存在著一些難以解決的問題，或者說應(yīng)用有一定的局限性。對于彩繪層附著較牢固，并且其表面覆土較為松軟的陶質(zhì)文物，這種方法不失為一種方便可行的方法，但是大部分彩繪陶質(zhì)文物的彩繪層內(nèi)部膠結(jié)物老化嚴(yán)重，其內(nèi)聚力，附著力已大大降低，并且往往泥土與彩繪層表面粘合牢固，其粘合力大于彩繪層與陶表面的粘合力，在這種情況下清理表面覆土過程中，稍不注意就會造成顏色層掉粉、掉色、甚至脫落，即使小心仔細(xì)的清理，也不能完全防止這種問題。為了更好地解決這個(gè)問題，我們提出了與以往保護(hù)過程不同的工藝，即先對覆土彩繪層進(jìn)

4、行加固，再進(jìn)行覆土清理，現(xiàn)將此方法介紹如下：2 工藝原理2.1彩繪損壞的原因2.1.1彩繪制作工藝彩繪陶器表面之色彩一般是用無機(jī)顏料，調(diào)以適當(dāng)?shù)囊姿獾膭?、植物膠，繪在燒制好的陶器上，因此，一般不太牢固。顏料直接繪在陶體表面，彩繪顏料中顆粒細(xì)小涂層較薄的，易于滲入陶體表面空隙，附著較好，但一些顆粒較大，涂層較厚的，或先以白土、膠質(zhì)作底子后繪彩的，往往成片脫落。2.1.2環(huán)境因素彩繪陶器出土前，地下水所攜帶的可溶鹽反復(fù)溶解和結(jié)晶，以及微生物的滋生繁衍都會使彩繪層受侵蝕，使顏料顆粒間的空隙增大，內(nèi)聚力減小，結(jié)構(gòu)變的松散，潮濕狀態(tài)下，泥土具有一定的粘附性，加上填土壓力的作用，使彩繪與表層土的附著力可

5、能大于它與陶體本身的粘附力。彩繪陶器出土后，由于環(huán)境的驟變，原來的平衡被打破，溫度、濕度、光照的急劇變化，以及空氣中有害氣體的侵蝕，加速了彩繪的損害。另外，彩繪陶器在存放，運(yùn)輸中也難免造成一些人為的損壞。保存環(huán)境中，濕度變化較大的影響。當(dāng)濕度大時(shí)，顏料顆粒和膠結(jié)物吸水膨脹，當(dāng)濕度減少時(shí), 顏料顆粒和膠結(jié)物失水收縮，由于顏料顆粒收縮力小于膠結(jié)物的收縮力，使顏料層在陶體表面的粘接性降低，容易脫落6。綜上所述，由于彩繪陶器的材質(zhì)、制作工藝的特點(diǎn)，以及各種環(huán)境因素的影響，便造成出土彩繪陶器彩繪層十分脆弱，易隨覆土一起與陶體剝離，造成對彩繪的損壞。因此，我們有必要對彩繪陶器的覆土清理進(jìn)行探討。2.2原理

6、解釋 鑒于以前研究存在的問題，我們認(rèn)為機(jī)械法清土目前仍是最安全的方法，為了解決機(jī)械法中存在的問題，本研究提出先加固，后清土的工藝過程。即先用可逆性的加固劑，對彩繪陶器彩繪層和覆土層進(jìn)行加固，覆土層不是我們希望加固的，這時(shí)，我們利用加固材料的可逆性，溶解覆土層中的加固劑，對土層進(jìn)行清理。這里我們不但利用溶劑對加固劑的溶解作用，還利用溶劑的松土作用。覆土層加固劑在溶解作用下“逐層”溶解是保證顏料不隨泥土脫落的關(guān)鍵，由于加固劑的重新溶解，即可逆過程，在理論上的可能性并不代表實(shí)際過程的快慢，而一般情況下，這種再溶解的過程都比較慢，這種緩慢性使我們的“逐層”溶解成為可能。盡管如此，我們?nèi)匀粚庸虅┑脑偃?/p>

7、解速度進(jìn)行一定的試驗(yàn)，選擇具有合適溶解速度的加固劑。3 加固劑的選擇3.1加固劑的要求a.無色透明，不影響彩繪外觀。b.滲透性好，至少應(yīng)滲入彩繪層以下。因?yàn)楸驹囼?yàn)主要是保護(hù)陶器的彩繪層。c.具有一定加固強(qiáng)度，達(dá)到提高彩繪層內(nèi)聚力的作用。d.可逆性要求。加固材料固化或成膜后能在溶劑中重新溶解，并要求有一定的溶解速度。3.2備選材料1.聚乙烯醇 西安化玻站化學(xué)廠 技術(shù)條件 聚合度:1750±50 雜質(zhì)最高含量(以%計(jì)) 水溶解試驗(yàn)：合格 乙酸鹽(以CH3COONa計(jì))2.0 灼燒殘?jiān)?.5 ph值582.聚乙烯醇縮丁醛(航空級) 上海化學(xué)試劑公司 技術(shù)條件 丁醛基4549% 水份2% 粘

8、度1535秒 酸值(mgKOH/g)0.2 性狀：白色或淺黃色顆粒粉末，能溶于醇3.3性能測試3.3.1成膜性試驗(yàn) 將一定濃度的加固劑涂于載玻片上，待其固化后，觀察成膜情況。結(jié)果如表1。 表1成膜性試驗(yàn)編號加固材料溶劑膜情況1 聚乙烯醇縮丁醛乙醇:甲苯(6:4)膜無色透明,均勻光滑2聚乙烯醇縮丁醛乙醇膜較厚處發(fā)白3聚乙烯醇水膜無色透明,均勻光滑由表1比較可知：在成膜性試驗(yàn)中，1號、3號加固劑材料成膜性較好，可用作文物的加固材料；2 號加固材料膜表面泛白，不符合文物加固材料的要求。造成這種膜表面泛白的原因可能是溶劑（乙醇）揮發(fā)過快未及成膜，加固材料與空氣中的水蒸汽接觸（聚乙烯醇縮丁醛不溶于水，遇

9、水發(fā)白），便出現(xiàn)了泛白現(xiàn)象。3.3.2可逆性 將一定濃度的加固劑涂于載玻片上，固化后置于一定的溶劑中溶解，10分鐘后取出觀察，若一次溶解效果不理想，可進(jìn)行第二次，可逆性試驗(yàn)結(jié)果如表2。 表2 可逆性試驗(yàn)編號加固材料溶劑（溶膜劑）10min20min1聚乙烯醇縮丁醛乙醇甲苯溶液乙醇：甲苯（6:4）幾乎沒有加固劑全部溶解2聚乙烯醇縮丁醛乙醇甲苯溶液乙醇剩余少量加固劑幾乎沒有加固劑3聚乙烯醇縮丁醛乙醇溶液乙醇剩余少量加固劑幾乎沒有加固劑4聚乙烯醇水溶液水膜脫落，但有大量加固劑未溶解仍有大量加固劑未溶解由表2比較可知： 單獨(dú)使用某種溶劑的效果不是太理想，而混合溶劑有較強(qiáng)的溶解能力，1號、2號、3號加固

10、材料可逆性較好,均可達(dá)到要求，可用于彩繪陶器覆土清除的加固中。4號加固材料可逆性不理想，不符和要求。3.3.3滲透性 用濃度為1的加固劑涂刷覆土彩繪陶片樣品3次，加固劑滲入處在溶劑未揮發(fā)之前顏色較深，通過顯微鏡觀察陶片斷面的顏色變化可檢驗(yàn)滲透深度，試驗(yàn)結(jié)果見圖1，圖2。 圖1 圖2由試驗(yàn)可知：1聚乙烯醇縮丁醛的乙醇甲苯溶液可滲入覆土彩繪層以下深度，因此符合本次試驗(yàn)對滲透性的要求。3.3.4加固強(qiáng)度由于本次試驗(yàn)的條件所限，加固強(qiáng)度試驗(yàn)無法完成。但加固強(qiáng)度是加固材料的一個(gè)重要指標(biāo)，是篩選文物加固材料必須的試驗(yàn)。綜上試驗(yàn)可知，聚乙烯醇縮丁醛成膜性、可逆性、滲透性等均可達(dá)到本次試驗(yàn)的要求。因此，我們擬

11、采用聚乙烯醇縮丁醛材料對彩繪陶進(jìn)行覆土清理。試驗(yàn)中，我們采用聚乙烯醇縮丁醛乙醇甲醛溶液進(jìn)行加固，在清除表面薄層覆土?xí)r，考慮到清理過程較緩慢，再次大量使用乙醇甲苯溶劑，甲苯的毒性易對操作人員造成傷害。所以我們擬使用乙醇作為溶劑進(jìn)行溶解松土。4 處理實(shí)施.1文物樣品介紹1號彩繪陶器：唐代彩繪仕女俑，彩繪保留不完全，表面有覆土。見圖3，圖4。2號彩繪陶器：西漢晚期彩繪陶罐，彩繪表面有覆土。見圖5，圖6。 4.2樣品的初步清理用竹簽剔除彩繪表面較厚泥土，保留12mm的土層不清理。4.3滲透加固 4.3.1加固的目的 既能粘接顏料顆粒，使脫膠的顏料顆粒重建內(nèi)部連接，緊密結(jié)合，又能粘接彩繪層于陶體，從而提

12、高彩繪層的內(nèi)聚力，以及彩繪層與陶體的附著力。4.3.2加固原理 樹脂溶液流入多孔材料的空隙中，形成聚合物覆蓋在松軟顆粒的表面，或在顆粒連接處析出聚合物形成新的連接點(diǎn)，從而在松散材料內(nèi)部恢復(fù)并建立了新的連接，提高了文物的穩(wěn)定性及強(qiáng)度7。彩繪層中原有膠結(jié)物的老化，使顏料顆粒變的松散多孔，以及陶器本身的多孔性為我們的滲透加固提供了可行性。4.3.3選用的加固劑基于加固劑的篩選試驗(yàn)，在此擬采用的加固材料為聚乙烯醇縮丁醛,處理實(shí)施中使用的加固劑，溶劑及溶液濃度見表3。表3加固劑加固材料溶劑濃度聚乙烯醇縮丁醛乙醇:甲苯(6:4)1%4.3.4加固方法 由于彩繪表面十分脆弱，并且表面覆土分布不連續(xù)，為了避免

13、對彩繪顏料的損傷以及泥土的交叉污染，我們采用棉簽涂擦法。對于表面粉化嚴(yán)重的彩繪陶器，也可采用噴霧法，選用霧化好的噴槍或噴壺操作8。為了增加加固劑的滲透能力，我們在加固之前，先選用一種溶劑對涂層進(jìn)行淋潤，在淋潤劑未干時(shí)進(jìn)行加固9，試驗(yàn)表明：加固劑在經(jīng)過淋潤的涂層上的滲透能力顯著增強(qiáng)。4.3.5加固過程首先是加固劑液體進(jìn)入被加固文物的過程。在這個(gè)過程中，加固劑液體在多孔文物毛細(xì)作用下通過孔隙內(nèi)滲透(當(dāng)加固劑從上部滴注時(shí))；加固的另一個(gè)過程是溶劑揮發(fā)過程，在這個(gè)過程中，將有機(jī)樹脂滲解并帶入多孔文物內(nèi)部的有機(jī)溶劑通過空隙揮發(fā)而向外部移動，并最終全部揮發(fā)，留下有機(jī)樹脂在多孔的物質(zhì)內(nèi)部，起到連接作用而對文

14、物進(jìn)行加固10。為了防止加固過程反遷現(xiàn)象造成文物加固劑在表面層積聚，將飽和加固劑的文物封在僅有很小開口的塑料薄膜內(nèi)，這樣做可以減緩溶劑的揮發(fā)速度，從而減小加固劑的反遷。4.4覆土清理這一階段的清理工作與初步清理有很大的不同，需要試劑松土和機(jī)械剔土的密切配合，最終要浮現(xiàn)彩繪層，因此，要更仔細(xì)，謹(jǐn)慎進(jìn)行。4.4.1清理工具 a.剔土工具：竹簽、竹片。b.清土工具：吸耳球。用吸耳球吹去已剔除的浮土，避免清掃工具對彩繪的直接接觸。 4.4.2松土試劑 乙醇松土試劑松土機(jī)理：當(dāng)松土試劑滴涂到薄層泥土表面時(shí)，立即被干燥的泥土所吸收。第一,泥土中的加固材料在溶劑作用下，逐漸溶解，泥土中的粘接力趨于減小，達(dá)到

15、完全溶解時(shí)，便可剔除。第二,試劑滲入后在黏土顆粒之間侵占一定的空間形成連續(xù)的液膜，黏土顆粒被液膜相互隔離，由于溶劑具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，所以在浸潤的同時(shí)也開始揮發(fā)，讓出空間，黏土顆粒又重新聚攏，從而形成微弱松動，相比較于水，松土劑的表面張力和粘度都要低的多，所以水能賦于黏土以可塑性與黏附性，而松土劑則不能11，經(jīng)松土劑浸潤過的薄層泥土，再用竹簽剔除，即成為半干半濕的疏松浮土，可以用吸耳球吹掉。這些就是松土劑對表面附著的薄層干硬泥土起到膨脹疏松作用的原因。4.4.3清理覆土以上工具，材料備齊之后，即可開始細(xì)部清理工作。清理時(shí)，應(yīng)先在待清理的部位用棉簽涂擦松土劑，待其將表面薄層干硬泥土浸潤滲透，并稍有

16、揮發(fā)，即半干半濕時(shí)就可用竹片清理，剔土的過程中，松土劑不停揮發(fā)，所以應(yīng)視清理進(jìn)度隨時(shí)補(bǔ)充松土劑，使剔土的進(jìn)度與松土劑揮發(fā)的速度相適宜。細(xì)部清理是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，需要細(xì)心和耐心，并且不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步掌握和提高。5 結(jié)果和討論1.加固劑的使用大大地增強(qiáng)了彩繪層的內(nèi)聚力，以及與陶體的附著力，從而有效地避免了表面覆土清理過程中彩繪掉粉、剝落的現(xiàn)象。清理效果見圖7,圖8，圖9，圖10。2.關(guān)于加固劑的選擇。加固劑的可逆性（ 在本試驗(yàn)中）即加固材料固化后的重新溶解，應(yīng)該具有合適的速度不宜太快或太慢。太慢不利于溶解松土和機(jī)械松土的配合；太快就容易使彩繪層的加固材料也很快溶解。理想情況是加固材料的再溶

17、解速度與溶劑的滲入、揮發(fā)速度及機(jī)械剔土速度相適宜，最終達(dá)到松土而不傷彩繪的目的。這需要對加固材料的可逆性進(jìn)行更深入的研究，和嚴(yán)格篩選，也需要在處理實(shí)施中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。3.對于加固劑的滲透加固深度，經(jīng)分析，樹脂的滲透與遷移主要受分子量大小，濃度與溶劑的影響；其中溶劑是關(guān)鍵，包括溶劑的黏度，表面張力，揮發(fā)速度等12。在本試驗(yàn)中用乙醇甲苯混合溶劑在一定程度降低了乙醇的揮發(fā)性，有利于滲透。關(guān)于滲透效果的檢驗(yàn)，我們試驗(yàn)中所用方法效果并不十分理想，建議使用掃描電鏡（SEM）對加固劑的滲透深度及分布情況進(jìn)行研究。4.關(guān)于松土劑。本試驗(yàn)選擇松土劑的必要條件是：所用試劑應(yīng)該是加固材料的良好溶劑。這使松土劑選擇受

18、到一定的限制，為了避免甲苯毒性對操作人員的傷害，我們選用乙醇作為松土劑來代替乙醇甲苯混合溶劑，乙醇在應(yīng)用過程中起到溶解、松土的作用，但存在揮發(fā)性太快的問題。總之，表面清理工作是出土彩繪陶質(zhì)文物保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，而目前的處理方法存在一些問題，我們欲通過本次試驗(yàn)，為彩繪文物的清理工作進(jìn)行一些積極的探索，然而這只是初步的探索，要想得到更廣泛的應(yīng)用，還需要進(jìn)一步的研究予以完善。 圖3 圖4 圖5 圖6 圖7 圖8 圖9 圖10參考文獻(xiàn)1李書謙，催松林三門峽彩繪陶器保護(hù)淺析華夏考古，2000，2：1091122郭嵐西漢彩繪陶俑色彩保護(hù)研究陜西歷史博物館館刊，2001，第8輯：4374393鄭利平，王麗琴等漢陽陵彩繪陶俑顏料成