学术成果

出土漆木器保护研究现状概述

王子尧

内容提要:漆木器是我国古代人民的一项重要的发明,是中国极具特色的文化遗物,对漆木器的保护与研究任重而道远。本文概述了漆木器腐朽的主要原因、目前漆木器脱水保护的主要方法,以及我国漆器保护修复工作中存在的问题,并对漆器保护的最新方法进行了介绍和展望。

关键词:漆器   脱水  保护

我国使用漆器的历史源远流长,其历史可以上溯到距今约7000多年的新石器时代(1978年,在浙江河姆渡遗址中,出土了距今7000多年前的大量木器和带有朱红色涂料的木胎漆碗,此碗是中国漆器的最早雏形[1]),下限一直延续至今。经历了战国至秦汉的辉煌、宋元的鼎盛和明清的绚丽,留下了大量时代可考、工艺精湛、造型奇特的髹饰珍品。漆器作为我国古代人民的一项重要的发明,是中国极具特色的文化遗物,是文物中一个重要的大类,对研究中国历史有着极其重要的作用与价值。

但是,由于漆器文物自身保存困难,长期以来,对其保护技术虽不断发展,但尚不成熟,使得我国古代漆木器的保护研究相对薄弱。

一.漆器文物的脱水加固

考古发掘出土的古代漆器,其生漆膜层多是完好的,并未失去它的灿烂光辉。但漆器的胎体多已腐朽,含水率一般为100~400%,甚至高达700%,因此,对饱水漆木器文物进行脱水加固是对其进行修复保护的最关键步骤。

绝大部分漆器类文物,其胎体的主要材质都是由纤维素、半纤维素及木质素组成的有机物质。由于木质纤维素的分子链上有大量的羟基,更容易吸附水分子组成氢键,故水分蒸发时,水呈整体胶着状态,氢键力传导至细胞壁,在细胞腔内产生一个负压,细胞壁和细胞壁在空气压力下相互靠拢。如果细胞壁结构完好的时候,水的氢键力小于细胞壁的结构结合力时,水分的蒸发对木材的形态影响较小;而当饱水漆木器的木质结构被破坏时,负压是使其破坏的主要原因,当自由水蒸发时器物就开始收缩[2]。因此,对漆木器脱水保护方法主要从两个方面着手:一是水的作用;一是内胎木材结构的变化。相应的脱水加固方法也分为两个方面:其一,设法使漆木器胎体的过量水份除掉,同时要不改变器物原有的形状;其二,要选择适当的材料,充填加固器物,以提高漆器的强度,易于保存和供陈列、研究使用[3]。文物保护工作者经过多方努力探索,目前已研究出了多种饱水漆木器的脱水定形方法,主要可分为物理法和化学法两大类。

1. 物理法

(1)自然干燥法

自然干燥法是漆木器最常用、最经济的一种脱水方法。一般是通过控制漆木器保存环境中的相对湿度,调节环境中水的蒸汽压,来控制饱水漆木器中水分迁出速率。这样,在适当的条件下,饱水漆木器中的水分会缓慢地散失,从而减少了因水分散失而引起的文物器形变化[4]。如将器物放在防空洞地下室、包在潮湿粗麻布放于塑料袋中、一些大型独木船埋于沙坑里等都属于自然干燥法。1996年,巢湖市放王岗汉墓漆耳杯经过沙埋法脱水效果较好。随县擂鼓墩一号墓出土的殉葬彩绘漆棺,利用甘油、聚乙二醇、聚乙烯醇等喷涂在漆木器表面,控制器物表面湿度,使表面水以极慢的速度蒸发干燥,亦较为成功[5]。

自然干燥法是一种传统、简便而又经济的方法,脱水后的漆木器色泽和机械强度良好,各地都可使用。但是,自然干燥法也存在一定的问题:首先就是处理周期过长;其二,此方法仅适用于保存状况较好的漆器,对含水量较高,受腐蚀程度较高的漆器不适用;其三,处理完成后对保存条件要求较高,否则会继续损坏[6]。 

(2)真空冷冻干燥法和室外冷冻脱水法

真空冷冻干燥法使水在低温下与木材细胞冻成一个整体,当木材内部冰的饱和蒸气压大于外界气压时,表层冰直接升华挥发掉,从而使水的表面张力不再产生有损木质素的作用,它有许多优点:首先,冷冻时水与木胎细胞冻成一个整体,使木胎的塑性变形度降到最低或完全消除;其次,冷冻升华时,表层的自由水和吸着水同时升华,在蒸气压差的作用下,逐层深入升华脱水到木胎内部,使木胎的干燥均匀分布在整个脱水过程中,干缩应力也仅限于一薄层冰上并大大减小,从而有效地避免了木胎的干缩开裂;此外,冷冻干燥法操作工艺简单,应用方便,节省费用;同时,处理后文物有较好的外表以及稳定性。

由于直接冰冻的方法总会使器物发生一定程度的开裂,因此,为了防止在冰冻过程中使器物出现破裂的现象,往往用一些能减少胀力的材料预浸渍,如用叔丁醇替换出木头中的水后,再来冻干时,效果则要好得多[7]。近年来,人们又发现用低分子量聚乙二醇(如聚乙二醇400)溶液浸泡木头后再进行冻干,效果较好。

辽宁省博物馆文物保护实验室利用真空冷冻干燥法对辽宁建平出土的一件漆耳杯进行过脱水处理,整个过程历经27天。较一般自然干燥法,处理时间大大减少。弦向平均收缩率保持在5%左右,取得了比较满意的脱水效果[8]。在我国北方地区,可以利用冬天天气寒冷而直接室外冷冻脱水处理较大型的木材,已得到考古界认可。

但是,冷冻干燥法亦存在一定的问题:其一,处理后木质文物常有细小裂纹,有泛白现象,干燥不彻底等问题;其二,真空冷冻设备价格昂贵,且常常由于器型、大小等因素限制无法使用;其三,处理过程中容易产生霉变,对漆器产生破坏。

2 化学法

(1)溶剂-树脂联浸法

水的表面张力大是导致木材在脱水时干缩的一个主要原因,溶剂法脱水就是利用某些溶剂的表面张力小的优点,采用乙醇、乙醚等有机溶剂逐步浸泡,有机溶剂就能把漆木器中的水全部替换出来。其中以醇-醚联用法最具代表性,此法最早是由B.B.Christenesen发明,其原理是:乙醚的表面张力很小,挥发速度极快,当它从木材细胞组织中挥发出来时,不致引起细胞壁的崩溃,因而也就不会使器物变形了,但乙醚难溶于水,所以用乙醇作为中间介质,替代木材细胞组织中的水,而后再用乙醚替换出乙醇[9]。如果木材降解得很严重,可在最后浸渍的乙醚中加入一定量的树脂,如松香或乳香胶等,待乙醚挥发完毕,树脂就留存在器物内,起到加固的作用。

溶剂法脱水处理漆木器是一种经典的方法,此法能达到快速的目的,对小型和精美的器物效果较佳。但其脱水的成功率不高,其原因是乙醚对漆皮的损伤较为严重,漆皮的溶胀和木材的开裂有时很难避免。

(2)单体浸渍聚合法

使用单体浸渍漆木器,待单体浸入完全以后,在一定条件下使单体聚合成大分子聚合物,以起到支撑胎体的作用,常见的方法有乙二醛法、甲基丙烯酸甲酯法等,以乙二醛法最具代表性。

乙二醛是最简单的二醛,在水溶液中,乙二醛以水合物形式存在,其化学性质非常活泼,即使在少许灰尘的影响下,都可以引起它的聚合。漆木器的主要成分为分子链上有大量羟基(-OH)的纤维素,加固液中的聚乙二醛水合物上也存在大量的羟基,由于氢键的作用,使加固液很容易进入木胎内,置换其中的水分子,而且在干燥时,聚乙二醛水合物上的羟基与木质纤维素上的羟基将发生分子间缔合,形成网状结构,从而对木胎起加固定形作用。同时,乙二醛聚合体在给定条件下能溶解在水中,具有可逆性。此方法对各类墓葬、各个时代、各种形状的器物都能适用,成功率高,并且能用保存环境的RH自动调节至平衡,对气候条件的适应性强[10]。

乙二醛法由湖北省博物馆于20世纪80年代发明并使用,目前该馆已对数千件饱水漆木器使用此法进行了脱水加固处理,经红外光谱、木材鉴定、抗拉、显微照相等检测手段,确证乙二醛聚合体已充盈木胎的木质结构中,并与纤维素分子产生一定的交联作用,使木胎定型加固。处理后的漆木器色泽同出土时一致,木质感好,其收缩率为零或接近零。

(3)浸、喷、涂高分子材料法

将高分子材料,如:聚乙二醇、蔗糖、高级醇[11]、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、水溶性丙烯酸树脂[12]等,通过浸、喷、涂等方法渗透到木材内部以脱去其中的水分,该方法是目前最为流行的一种方法和发展趋势。

最常用的材料是聚乙二醇(PEG)。PEG易溶于水和有机溶剂,具有保湿和脱水两大功能,无毒、无害、无环境污染,对热稳定,不易发生化学变化,是一种较稳定的水溶性高分子材料。将漆木器浸泡在PEG水溶液中,PEG即沿木材纤维胞腔渗透,而木材中的水分子沿着纤维边缘向木料表面膜层穿透,进入PEG水溶液中,此后PEG再沿膜层空隙渗入木材细胞。如此反复,木材纤维细胞中的水分子被PEG置换,水分蒸发后,PEG残留在细胞壁上,维持细胞结构,对细胞壁起到了很好的加固作用,从而得到保护漆木器的作用。

使用PEG方法处理木器、漆皮脱落或漆皮开裂的器物时,有很明显的作用,但对于漆膜完整的含水漆器来说,浸渗作用缓慢且困难,是目前仍在研究的难题之一。湖北省博物馆采用PEG复合液,对九连墩出土的200件残损饱水漆木器进行脱水加固与修复,取得了良好的效果,并且器物的可塑性很好,科实现整形与干燥同步进行[13]。

蔗糖法也是应用比较成熟的脱水方法之一,由于纤维素与蔗糖有类似的结构组成,而蔗糖在水中的溶解性很大,所以比较容易进入饱水的木材中,当水分失去后,由于蔗糖的浓缩结晶,就可以起到原来水分的支持作用,保持住饱水木材的外形不再收缩。河南古建保护研究所采用蔗糖溶液浸渗加固信阳长台关出土的饱水漆、木器,克服了其它方法,不易渗透或渗透或对漆皮损伤的缺陷,取得可喜成果[14]。

二.我国漆木器保护修复工作中存在的问题

对漆器文物进行保护修复的基本方法,经过一代又一代文保科技工作者的不断实践与改进,对保护修复我国宝贵的漆木器文物起到了极其重要的作用,取得了众多成功保护修复的案例。

但是,由于影响饱水漆木器本身的可变参数很多,比如器物地下和出土环境不同,质地构造不同,生物降解程度不同,漆器制作工艺不同,受损不同,处理方法、处理工艺不同等等,凡此种种,都会直接影响处理效果,因此,尚没有一种办法能够尽善尽美。现有保护方法中主要仍有一些问题未能很好解决:

1、漆木器的分析检测手段落后

随着先进分析仪器的应用,漆木器的分析检测手段正在不断提高,但是由于漆木器本身的性质特征,许多先进的分析仪器与方法并不适合漆木器的分析检测,并且先进分析仪器的普及率与使用率还比较低。

2、饱水漆木器处理完后的保护问题

由于处理方法中所使用材料的本身性质,使得处理完后的漆木器对保存环境有较高要求,如使用聚乙二醇处理的漆木器,由于聚乙二醇的吸湿性,会在潮湿环境中产生潮解;明矾法处理的漆器在潮湿环境中会产生腐蚀;蔗糖法处理的漆器在潮湿环境中发粘、受细菌侵蚀。这些问题导致所处理的漆木器对环境的包容性不够,容易发生二次破坏。

3、漆膜和胎体之间收缩率不一致

由于漆膜在长期的自然环境中老化,已经明显弹性降低,若不对漆膜进行软化处理,则漆膜就可能要开裂,常用软化处理是让漆皮在有机物如丙三醇、乙醇、水溶液中溶胀变软[15],那么漆膜就会扩张,而胎体在处理过程中,材料只是填充木纤维间空隙,在脱水过程或凝固过程中要收缩,使得处理完后的漆膜就发生褶皱,不再贴服在胎体上或者漆膜脱离胎体的现象,影响漆器美观,使后期处理变复杂。

4、文物保护修复水平优劣评价的量化标准欠缺

我国的一代代文物保护工作者的知识与技能的传授多是通过师徒式的面对面传授,缺少系统的总结与归纳。对文物保护修复效果的优劣评价通常是依据主观经验进行判断,缺乏量化标准,从而使得我国文物保护的结果缺乏准确性、客观性与规范性,严重制约了我国文物保护修复水平的提高。

5、保护和修复技术普及度不够

目前,我国对于文物保护和修复技术普及度不够,在保护理念上还存在一定的误区,往往重发掘轻保护,文物保护和修复的科研和技术人员无论在数量还是质量上,与文物保护的发达国家还存在较大的差距。

三.漆木器保护修复技术展望

1、生物法的应用

在漆木器老化过程中,细胞壁基质的降解和纤维素分子的解聚作用,导致漆木器强度不断下降、完整性逐渐损失。当饱水漆木器文物被脱水干燥时,引起收缩、纹缝、破裂。对于漆木器文物修复的传统方法是用一种聚合物或多聚合物通过封护加固衰变木质使其恢复强度,而另一种方法则是从生物学角度修复细胞基质和细胞聚合物, 使其达到与原始状态相类似的状况。

生物法主要是通过对微生物菌种进行筛选与驯化,并使其在合适的培养基中按修复的要求,合成纤维素和黄原胶等细胞成分。随着分子生物学的发展,使得通过对菌种的特定基因进行定向改造,从而对合成的纤维素和黄原胶等细胞成分进行修饰或接枝成为可能,使细菌生产的纤维素在填充文物后凝结不变形,并达到一定的强度,且能达到阻燃、防水等特性。

荆州文物保护中心已将生物法应用到同为有机质文物的丝织品的保护中去,包括筛选培育防霉剂纳他霉素,对天然丝织品进行防霉抑菌处理[16];使用乳酸菌发酵液对古代丝织品进行清洗[17]等,均取得较好的效果。

2. 纳米技术的应用

纳米粒子的粒径在1~100nm之间,纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊性质,导致纳米材料的光、热、电和磁等物理性质与宏观材料相差甚远。纳米材料的这些特殊性质近年来不断被研究和应用到文物保护中去,在漆木器的保护修复方面,纳米技术必将大有作为。

首先,紫外线是文物光致老化和腐蚀的主要诱因,透明纳米覆膜材料可较以往材料更好的吸收紫外线,实现对紫外线的屏蔽,进而在不影响文物表现的条件下保护文物免遭紫外线的照射。

其次,空气中不合适的湿度条件、有害气体与尘埃等都会对漆木器文物造成损害,因此,想要对文物进行更长久的保存则希望文物少受这些不利因素的影响。现有的技术可以生成纳米尺寸几何形状互补的表面材料,这种材料可使吸附的气体分子稳定存在,从宏观上看,相当于有一层稳定的气体薄膜,使得水分和尘埃等无法与文物表面直接接触。

第三,生漆是修复漆器的重要材料,利用纳米技术可以对传统生漆进行升级改造,从而提高生漆的品质,增加修复文物的可靠性与成功率。例如,我国已有企业利用纳米技术对中国天然生漆进行了改良,既保持了天然生漆的优良性能,更增强了其抗紫外线性能与防腐蚀性,且对人无过敏反应。

3. 电子计算机的应用

随着科学技术的发展,电子计算机的功能与应用领域不断扩大,已深入各个行业领域。在漆木器保护修复中若能充分发挥电子计算机的强大功能,则会给我们的保护工作带来事半功倍的效果。

文物保护工作者对保护修复效果的预想对制定最佳修复方案十分重要,以往的预想修复效果,大多是修复者个人头脑中凭借经验形成的一个概念。这样的感性思维不利精确计算,亦不利于相互探讨与交流。借助计算机辅助设计(CAD)能方便、准确的对二维平面和三维立体效果进行模拟处理,可以在修复前模拟出多种预想修复效果,通过对这些直观预览的筛选便可制定出最佳修复方案。

随着计算机软硬件设备的进步,目前已可以利用三维扫描成像技术直接对文物实体进行扫描并生成模型,实现器物碎片模拟拼接和修复前自动测量残碎器物数据等工作,为文物的保护修复工作提供了极大的便利。

此外,超临界流体干燥技术、二氧化硅类超稳定无机材料填充技术等都是未来饱水竹木漆器脱水保护研究的重点领域。

结  语

半个多世纪以来,我国的文物保护工作者一直在孜孜不倦地对文物保护方法与保护材料进行探索研究,使文物保护方法更具科学性、合理性。实践证明有些保护方法已取得较好的效果,但是有些方法也存在一些局限性。文保工作者在未来的保护实践中,一方面应完善已有的保护方法,另一方面,还需要探究一些易于推广、可批量处理、更加科学有效的新方法,使我国宝贵的漆木器文化遗产得到妥善的保护与保存。



参考文献:

[1]周健林 《传统漆器工艺杂谈之一》,《古玩》2006年第7期:56—57

[2]马菁毓、胡继高 《古代饱水木材脱水定型机理探讨》,《文物保护与考古科学》2005年第2期:52—56

[3]张飞龙、张志军、张武桥 《漆物质文化遗产保护技术研究》,《中国生漆》2007年第1期:11—37

[4]张立明、黄文川、何爱平、金普军 《自然干燥法在保护西汉饱水漆耳杯中的应用》,《文物保护与考古科学》2005年第4期:44—47。

[5]陈中行 《古代饱水漆、木器的脱水处理》,《江汉考古》1980年第2期:33—38


[6]黄湛、汪灵 《中国出土漆器文物及其保护研究现状》,《南方文物》2009年第1期:115—118

[7]姜进展 《饱水木器真空冷冻干燥法中的预处理》,《故宫博物院院刊》1998年:88~91;

[8]刘博 《漆木耳杯真空速冻干燥及加固处理》,《北方文物》2005第4期:104—107

[9]徐毓明 《应用醇-醚法使古代饱水的漆器和木器脱水定形的机理探讨》,《化学通报》1982年第6期:46—48。

[10]《考古出土饱水竹、木、漆器脱水保护》,《中国文化遗产》2004年第3期。

[11]韦荃、金普军、冈田文男 《四川省绵阳市永兴双包山西汉墓出土漆、木器文物保护研究》,《文物保护与考古科学》2004年第2期):39—44

[12]陈家昌、郑元锁 《水溶性丙烯酸树脂在出土饱水漆木器脱水定型中的应用研究》,《文物保护与考古科学》2005年第3期:28—34。

[13]程丽臻 《PEG复合液脱水加固定型出土饱水残损漆木器及整形修复》,《中国文物科学研究》2010年第4期:27—30

[14]《蔗糖加固处理——河南信阳长台关出土饱水漆木器定型研究》,《中国文化遗产》2004年第3期

[15]马清林、卢燕玲、胡之德 《中国北方干燥地区出土漆器漆皮回软方法研究》,《文物保护与考古科学》2000第2期:31—35

[16]吴昊、陈辉、胡剑斌 《纳他霉素在丝织品上的抑菌实验研究》,《文物保护与考古科学》2008年第1期:7—11

[17]邱祖明、魏彦飞、吴顺清 《乳酸菌发酵液对古代丝织品清洗效果研究》,《江汉考古》2010年第4期:100—104