紫外線輻照在傳統(tǒng)漆工藝中的應(yīng)用研究

趙敏

This article introduces research findings by exploring and summarizing traditional crafts and finding the common key factors to improve the original production method through modern technology.

中國使用自然大漆的歷史可以追溯到六、七千年前新石器時(shí)代的河姆渡。浙江省余姚河姆渡遺址第三文化層中發(fā)現(xiàn)一件朱漆碗，是中國目前考古發(fā)現(xiàn)最早的漆器實(shí)物。就從朱漆碗的工藝來講，中國使用大漆的歷史在這之前已經(jīng)歷了很長的一段時(shí)間。因?yàn)?，從直接使用漆樹汁液涂飾器物，到在漆液中加入色料制成色漆，這樣完備的制作流程必定是經(jīng)過了很長時(shí)間的探索。從這個(gè)角度來講，從新石器時(shí)代的工匠開始就體現(xiàn)出對工藝技術(shù)的探索精神，這就更激勵(lì)我們當(dāng)代工匠要用科學(xué)態(tài)度去繼承和發(fā)展傳統(tǒng)工藝。如果傳統(tǒng)工藝只停留在已成的工藝桎梏中，不發(fā)展不前進(jìn)就會讓傳統(tǒng)工藝丟失了它的魅力。我們所處的時(shí)代給我們提供的知識已經(jīng)大大超越了原有的認(rèn)知。從大漆的化學(xué)組成、新型色料的產(chǎn)生，以及各類相關(guān)領(lǐng)域的探索已有了很大改變，如大漆的改性煉制等等工藝進(jìn)步。特別是要用當(dāng)代的科學(xué)知識去發(fā)掘傳統(tǒng)工藝中原來模糊的經(jīng)驗(yàn)方法，去找到原有制作方法中的關(guān)鍵因素，用科學(xué)的方法去解釋與再利用。本文研究方法就是從傳統(tǒng)工藝中發(fā)掘整理，并找到共同的關(guān)鍵因素用現(xiàn)代科技手段來改進(jìn)原有制作方法。

在使用傳統(tǒng)大漆制作漆器、漆畫過程中一直困擾創(chuàng)作者的一個(gè)問題是——傳統(tǒng)大漆本來的色澤過于暗深。由于當(dāng)代漆器與漆畫創(chuàng)作不能只停留在傳統(tǒng)的單一色彩之上，需要有更多的色彩來表達(dá)，所以，我們需要一種可行的方法讓傳統(tǒng)大漆有更多的色彩表現(xiàn)力。通過研究幾種不同的傳統(tǒng)制漆工藝，如沈周《石田雜記·籠罩漆方》：“用廣德好真桐油，入密陀僧、無名異，煎老。每熟油一兩，和入金山漆生者一兩，要絞十分凈，漆在器物上，于日色中曬干。須是四月至七月日色方好，其余不宜。要漆兩遭，初遭略以沙葉打過，使漆?！?；又如清代祝鳳喈《與古齋琴譜》有關(guān)制退光漆的方法：“曬光漆法：先濾凈好生漆，置盤中，日曬，少傾，以竹片攪翻至盤底，色白，有水氣，時(shí)時(shí)曬攪，至數(shù)日，則漆中水氣曬盡，其色如醬而發(fā)光亮。……”；再如沈福文氏在《漆工資料》中也有關(guān)于曬制半透明漆的煉制方法“半透明漆的制造方法，將生漆濾干凈后，盛入木盆內(nèi)在太陽下曬，同時(shí)由人用木棒在漆內(nèi)拌攪，緩緩使其所含水分蒸發(fā)，約須除去所含水分的30%?！薄?/p>

在眾多煉制熟漆的工藝中都提到了用日曬的方法，特別是要在夏天晴好的時(shí)候煉制，從文獻(xiàn)上關(guān)于日曬的這個(gè)制漆方法更多認(rèn)為的是減少生漆水分，讓生漆產(chǎn)生更好的透明感。又從“籠罩漆”的制作工藝上來分析，它必須用日光來展色，“……須是四月至七月日色方好……”也就是日光除了能讓生漆除去水分之外，它還有把顏色展現(xiàn)出來的功能。熟漆的棕紅色會使色彩暗陳，在制作過程中有一個(gè)“開色”或稱為“褪清”階段，就是用時(shí)間來讓顏色展現(xiàn)出來?！度绾问股崞崮び懈玫耐该鞫取芬晃闹刑岬健耙x擇適宜的施工季節(jié)。寒冬冷春季節(jié)施工的漆膜黑垢難褪，漆色變暗；高溫季節(jié)施工的漆膜色素黑垢容易褪清，能開出最佳的漆水”有時(shí)這個(gè)過程需要很長的時(shí)間，甚至半年至一年不等的“褪清”過程。

實(shí)際上“褪清”是大漆原有的棕紅色褪色的過程，就是利用氧化和光輻射的物理和化學(xué)的褪色，在這過程中，光輻射起到了很重要的作用。在煉漆時(shí)雖然我們關(guān)注到了陽光中紅外線加熱的效果，由于紅外線對漆液溫度的控制很有效果，特別是紅外線加熱能使漆液升溫均勻，不會像電加熱等其它方式使漆液加溫不均勻。但同時(shí)在光譜的另一端——紫外線，我們關(guān)注得比較少，只有國內(nèi)少數(shù)關(guān)注生漆UV固化方面的研究。還有在《生漆脫水辟蹊徑漆膜快干有新招——介紹兩篇日本公開專利》一文中提到的用UV加快固化的方法，都是把UV作為固化或加快漆膜形成的一種方法，但有關(guān)紫外線在漆膜褪清過程中所起作用的研究非常缺乏。本文所關(guān)注的就是紫外線在褪清過程中的作用，以及可應(yīng)用于實(shí)際操作過程中的可行方案。

紫外線是陽光中波長為400nm～10nm（納米）的光線。（縮寫為UV）。紫外線的頻率高于陽光中的可見光線?？梢苑譃閁VA[紫外線A，波長400nm～320nm（真空中），低頻長波]、UVB[波長320nm～280nm（真空中），中頻中波]、UVC[波長280nm～100nm（真空中），高頻短波]、EUV[100nm～10nm（真空中），超高頻]4種。實(shí)驗(yàn)中使用幾種不同的光源，包括紫外線高壓汞燈、UVC波長熒光燈、紫外線LED。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用于大漆褪清有效果的是UVA這一頻段，其他幾個(gè)頻段對于大漆褪清沒有明顯的效果。特別是用于殺菌的UVC波段紫外線在對大漆表面照射后會破壞漆膜表面的光澤，不適合用于大漆褪清。在使用紫外線高壓汞燈時(shí)，由于汞燈照射時(shí)會讓被照射的器物溫度急劇升高，近距離照射時(shí)器物表面溫度超過50℃，所以在紫外線輻射褪清應(yīng)用中不適合使用高壓汞燈來作為紫外線光源。在光源選擇時(shí)紫外線發(fā)光二極管（UV-LED）能夠比較好地控制被輻射器物的升溫，同時(shí)，由于UV-LED頻譜相對集中，在同樣能耗時(shí)紫外線輻射能級相對較高。經(jīng)過驗(yàn)證UV-LED作為大漆褪清的紫外線光源是最合適的選擇，從紫外線能級、功耗、器物升溫、波段選擇這幾個(gè)方面考慮，實(shí)驗(yàn)中選擇了總功率為100w，波段為365nm～370nm的UV-LED作為紫外線光源。

為了控制其他因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用購得的透明漆做為主要的參照對象。所有的色漆采用同一種透明漆通過混合色料輾磨而成作為色漆對照組，涂布在標(biāo)準(zhǔn)玻璃載玻片上（便于檢測透明漆的通透度），并且采用相同的漆膜干燥環(huán)境和干燥時(shí)間（溫度：25℃；濕度：75%；時(shí)間：24小時(shí)）。365nm～370nm波長的UV-LED作為紫外線光源，同時(shí)輻照距離都控制在40CM。然后通過相同的掃描儀及參數(shù)設(shè)置進(jìn)行圖像采集分析。

經(jīng)過圖像軟件檢測分析，以及觀察涂片表面。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過365nm～370nm特定紫外線輻照處理的漆膜涂片，漆膜表面光澤沒有改變，漆膜沒有剝落開裂。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過24至48小時(shí)輻照處理的漆膜透明度明顯提高，透明漆原有棕紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榈S色（透明漆經(jīng)過輻照后的透明度對比見圖1）。飽和度平均降低了5%，亮度平均提高了25%（見圖2—A組），已接近或超過了含油的罩金漆（罩金漆因含油量高透明度比透明漆要高，通常應(yīng)用于金箔罩染，但由于含油高干燥時(shí)間相對較長，同時(shí)漆膜硬度比較差）。

其它幾種色漆中特別是白色漆（見圖2—B組），傳統(tǒng)漆中由于很難達(dá)到亮白色的效果，就如楊明注釋《髹飾錄》時(shí)講到“……，而白唯非油無應(yīng)矣?！本褪俏覀児糯鸀榱诉_(dá)到鮮亮的顏色只能通過油飾的方法來制作而不能使用漆，所以在很多作品中為了達(dá)到亮白色的效果使用了蛋殼等替代物，目前還沒有很好的解決途徑，但本次實(shí)驗(yàn)中通過紫外線輻照的物理方法使困擾創(chuàng)作過程的老問題有了新的解決方案。本次白色色料使用的是杜邦R-103鈦白粉（Ti-PureR-103），R-103的特殊藍(lán)色相可以減低大漆本色造成的顏色變化，能提高白色漆的色彩表現(xiàn)。同時(shí)，R-103優(yōu)良的分散性和抗褪色性對保持顏色穩(wěn)定有很大的幫助。實(shí)驗(yàn)中通過紫外線輻照后白色漆能非常好地提高亮度和減低大漆對白色的影響，48小時(shí)輻照后白色漆平均亮度提高了11%，大漆本色（飽和度）降低了近19%，基本上解決了困擾創(chuàng)作中使用白色大漆的問題。其它幾種色漆都有比較明顯的色彩飽和度和亮度提高。如桃紅色飽和度調(diào)高了7%，亮度提高了12%（見圖2—D組）；橘色飽和度提高了10%，亮度提高了10%（見圖2—C組）。所以，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了大漆通過365nm～370nm特定紫外線輻照處理能夠提高大漆色彩的飽和度、亮度以及大漆的透明度。

針對實(shí)際應(yīng)用中的問題，比如紫外線輻照與大漆干燥所用的蔭房單獨(dú)設(shè)置的話會增加工作量，但實(shí)驗(yàn)過程中使用紫外線輻照箱和蔭房（箱）相結(jié)合的方法就可以用自動(dòng)化控制系統(tǒng)來控制大漆干燥所需要的溫濕度，同時(shí)又可以按照程序來完成紫外線輻照褪清的過程。（作者已開發(fā)出用于傳統(tǒng)大漆蔭房使用的“全閉環(huán)自動(dòng)環(huán)境控制系統(tǒng)”）針對漆畫這樣的大面積作品可以通過在蔭房內(nèi)的隔層之間用UV-LED平均分布，就可以在傳統(tǒng)大漆蔭房中結(jié)合本文方案完成大漆制作的現(xiàn)代化改造。同時(shí)，UV-LED的輻照能量和輻照時(shí)間是反相關(guān)，就是輻照能量越大，輻照褪清時(shí)間越短。所以通過控制UV-LED的能量輸出就可以控制褪清時(shí)間，并且，紫外線輻照效果還體現(xiàn)在加快大漆成膜速度。這個(gè)研究在日本的幾個(gè)專利中有說明，但此專利中使用的是200nm～670nm的高壓汞燈，照射時(shí)間為30秒。如果采用這個(gè)方法只能短時(shí)間處理不能起到褪清的效果。一是由于高壓汞燈的工作溫度非常的高，讓器物或畫面急劇升溫反而會讓大漆難以干燥，又由于存在UVB和UVC的頻段紫外線會造成漆膜表面丟失光澤的問題。而本實(shí)驗(yàn)所選擇的光源類型、光源頻段都可以很好的解決上述問題。

上述內(nèi)容是作者對紫外線輻照的初步研究成果，后續(xù)會深入發(fā)掘紫外線在生漆煉制過程中的作用，進(jìn)一步推動(dòng)我國傳統(tǒng)漆藝材料方面的研究。同時(shí)，從本次研究的成果來看，我們要重視從傳統(tǒng)工藝上吸取前人的經(jīng)驗(yàn)，通過對傳統(tǒng)工藝方法的再發(fā)現(xiàn)，并利用當(dāng)代的科技手段來解釋與分析傳統(tǒng)工藝中的關(guān)鍵因素，使原本晦澀的經(jīng)驗(yàn)記載轉(zhuǎn)化為可以明確作用原理并具有實(shí)際利用價(jià)值的科學(xué)方法。就如制漆過程中加入豬膽汁、冰片這些生物質(zhì)的作用及其背后的原理等等此類問題，有待我們?nèi)ソ鉀Q、去發(fā)掘、去再利用。傳統(tǒng)工藝除了要保護(hù)和傳承之外，更需要我們當(dāng)代工藝師去結(jié)合傳統(tǒng)工藝與當(dāng)代科學(xué)技術(shù)，推動(dòng)傳統(tǒng)工藝往前發(fā)展，這是我們的責(zé)任與使命。

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