紫外线辐照在传统漆工艺中的应用研究

2020-01-14赵敏

上海工艺美术 2020年4期

赵敏

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.

中国使用自然大漆的历史可以追溯到六、七千年前新石器时代的河姆渡。浙江省余姚河姆渡遗址第三文化层中发现一件朱漆碗，是中国目前考古发现最早的漆器实物。就从朱漆碗的工艺来讲，中国使用大漆的历史在这之前已经历了很长的一段时间。因为，从直接使用漆树汁液涂饰器物，到在漆液中加入色料制成色漆，这样完备的制作流程必定是经过了很长时间的探索。从这个角度来讲，从新石器时代的工匠开始就体现出对工艺技术的探索精神，这就更激励我们当代工匠要用科学态度去继承和发展传统工艺。如果传统工艺只停留在已成的工艺桎梏中，不发展不前进就会让传统工艺丢失了它的魅力。我们所处的时代给我们提供的知识已经大大超越了原有的认知。从大漆的化学组成、新型色料的产生，以及各类相关领域的探索已有了很大改变，如大漆的改性炼制等等工艺进步。特别是要用当代的科学知识去发掘传统工艺中原来模糊的经验方法，去找到原有制作方法中的关键因素，用科学的方法去解释与再利用。本文研究方法就是从传统工艺中发掘整理，并找到共同的关键因素用现代科技手段来改进原有制作方法。

在使用传统大漆制作漆器、漆画过程中一直困扰创作者的一个问题是——传统大漆本来的色泽过于暗深。由于当代漆器与漆画创作不能只停留在传统的单一色彩之上，需要有更多的色彩来表达，所以，我们需要一种可行的方法让传统大漆有更多的色彩表现力。通过研究几种不同的传统制漆工艺，如沈周《石田杂记·笼罩漆方》：“用广德好真桐油，入密陀僧、无名异，煎老。每熟油一两，和入金山漆生者一两，要绞十分净，漆在器物上，于日色中晒干。须是四月至七月日色方好，其余不宜。要漆两遭，初遭略以沙叶打过，使漆。”；又如清代祝凤喈《与古斋琴谱》有关制退光漆的方法：“晒光漆法：先滤净好生漆，置盘中，日晒，少倾，以竹片搅翻至盘底，色白，有水气，时时晒搅，至数日，则漆中水气晒尽，其色如酱而发光亮。……”；再如沈福文氏在《漆工资料》中也有关于晒制半透明漆的炼制方法“半透明漆的制造方法，将生漆滤干净后，盛入木盆内在太阳下晒，同时由人用木棒在漆内拌搅，缓缓使其所含水分蒸发，约须除去所含水分的30%。……”。

在众多炼制熟漆的工艺中都提到了用日晒的方法，特别是要在夏天晴好的时候炼制，从文献上关于日晒的这个制漆方法更多认为的是减少生漆水分，让生漆产生更好的透明感。又从“笼罩漆”的制作工艺上来分析，它必须用日光来展色，“……须是四月至七月日色方好……”也就是日光除了能让生漆除去水分之外，它还有把颜色展现出来的功能。熟漆的棕红色会使色彩暗陈，在制作过程中有一个“开色”或称为“褪清”阶段，就是用时间来让颜色展现出来。《如何使生漆漆膜有更好的透明度》一文中提到“要选择适宜的施工季节。寒冬冷春季节施工的漆膜黑垢难褪，漆色变暗；高温季节施工的漆膜色素黑垢容易褪清，能开出最佳的漆水”有时这个过程需要很长的时间，甚至半年至一年不等的“褪清”过程。

实际上“褪清”是大漆原有的棕红色褪色的过程，就是利用氧化和光辐射的物理和化学的褪色，在这过程中，光辐射起到了很重要的作用。在炼漆时虽然我们关注到了阳光中红外线加热的效果，由于红外线对漆液温度的控制很有效果，特别是红外线加热能使漆液升温均匀，不会像电加热等其它方式使漆液加温不均匀。但同时在光谱的另一端——紫外线，我们关注得比较少，只有国内少数关注生漆UV固化方面的研究。还有在《生漆脱水辟蹊径漆膜快干有新招——介绍两篇日本公开专利》一文中提到的用UV加快固化的方法，都是把UV作为固化或加快漆膜形成的一种方法，但有关紫外线在漆膜褪清过程中所起作用的研究非常缺乏。本文所关注的就是紫外线在褪清过程中的作用，以及可应用于实际操作过程中的可行方案。

紫外线是阳光中波长为400nm～10nm（纳米）的光线。（缩写为UV）。紫外线的频率高于阳光中的可见光线。可以分为UVA[紫外线A，波长400nm～320nm（真空中），低频长波]、UVB[波长320nm～280nm（真空中），中频中波]、UVC[波长280nm～100nm（真空中），高频短波]、EUV[100nm～10nm（真空中），超高频]4种。实验中使用几种不同的光源，包括紫外线高压汞灯、UVC波长荧光灯、紫外线LED。经过实验发现用于大漆褪清有效果的是UVA这一频段，其他几个频段对于大漆褪清没有明显的效果。特别是用于杀菌的UVC波段紫外线在对大漆表面照射后会破坏漆膜表面的光泽，不适合用于大漆褪清。在使用紫外线高压汞灯时，由于汞灯照射时会让被照射的器物温度急剧升高，近距离照射时器物表面温度超过50℃，所以在紫外线辐射褪清应用中不适合使用高压汞灯来作为紫外线光源。在光源选择时紫外线发光二极管（UV-LED）能够比较好地控制被辐射器物的升温，同时，由于UV-LED频谱相对集中，在同样能耗时紫外线辐射能级相对较高。经过验证UV-LED作为大漆褪清的紫外线光源是最合适的选择，从紫外线能级、功耗、器物升温、波段选择这几个方面考虑，实验中选擇了总功率为100w，波段为365nm～370nm的UV-LED作为紫外线光源。

为了控制其他因素影响实验结果，用购得的透明漆做为主要的参照对象。所有的色漆采用同一种透明漆通过混合色料辗磨而成作为色漆对照组，涂布在标准玻璃载玻片上（便于检测透明漆的通透度），并且采用相同的漆膜干燥环境和干燥时间（温度：25℃；湿度：75%；时间：24小时）。365nm～370nm波长的UV-LED作为紫外线光源，同时辐照距离都控制在40CM。然后通过相同的扫描仪及参数设置进行图像采集分析。

经过图像软件检测分析，以及观察涂片表面。发现经过365nm～370nm特定紫外线辐照处理的漆膜涂片，漆膜表面光泽没有改变，漆膜没有剥落开裂。同时，发现经过24至48小时辐照处理的漆膜透明度明显提高，透明漆原有棕红色转变为淡黄色（透明漆经过辐照后的透明度对比见图1）。饱和度平均降低了5%，亮度平均提高了25%（见图2—A组），已接近或超过了含油的罩金漆（罩金漆因含油量高透明度比透明漆要高，通常应用于金箔罩染，但由于含油高干燥时间相对较长，同时漆膜硬度比较差）。

其它几种色漆中特别是白色漆（见图2—B组），传统漆中由于很难达到亮白色的效果，就如杨明注释《髹饰录》时讲到“……，而白唯非油无应矣。”就是我们古代为了达到鲜亮的颜色只能通过油饰的方法来制作而不能使用漆，所以在很多作品中为了达到亮白色的效果使用了蛋壳等替代物，目前还没有很好的解决途径，但本次实验中通过紫外线辐照的物理方法使困扰创作过程的老问题有了新的解决方案。本次白色色料使用的是杜邦R-103钛白粉（Ti-PureR-103），R-103的特殊蓝色相可以减低大漆本色造成的颜色变化，能提高白色漆的色彩表现。同时，R-103优良的分散性和抗褪色性对保持颜色稳定有很大的帮助。实验中通过紫外线辐照后白色漆能非常好地提高亮度和减低大漆对白色的影响，48小时辐照后白色漆平均亮度提高了11%，大漆本色（饱和度）降低了近19%，基本上解决了困扰创作中使用白色大漆的问题。其它几种色漆都有比较明显的色彩饱和度和亮度提高。如桃红色饱和度调高了7%，亮度提高了12%（见图2—D组）；橘色饱和度提高了10%，亮度提高了10%（见图2—C组）。所以，实验验证了大漆通过365nm～370nm特定紫外线辐照处理能够提高大漆色彩的饱和度、亮度以及大漆的透明度。

针对实际应用中的问题，比如紫外线辐照与大漆干燥所用的荫房单独设置的话会增加工作量，但实验过程中使用紫外线辐照箱和荫房（箱）相结合的方法就可以用自动化控制系统来控制大漆干燥所需要的温湿度，同时又可以按照程序来完成紫外线辐照褪清的过程。（作者已开发出用于传统大漆荫房使用的“全闭环自动环境控制系统”）针对漆画这样的大面积作品可以通过在荫房内的隔层之间用UV-LED平均分布，就可以在传统大漆荫房中结合本文方案完成大漆制作的现代化改造。同时，UV-LED的辐照能量和辐照时间是反相关，就是辐照能量越大，辐照褪清时间越短。所以通过控制UV-LED的能量输出就可以控制褪清时间，并且，紫外线辐照效果还体现在加快大漆成膜速度。这个研究在日本的几个专利中有说明，但此专利中使用的是200nm～670nm的高压汞灯，照射时间为30秒。如果采用这个方法只能短时间处理不能起到褪清的效果。一是由于高压汞灯的工作温度非常的高，让器物或画面急剧升温反而会让大漆难以干燥，又由于存在UVB和UVC的频段紫外线会造成漆膜表面丢失光泽的问题。而本实验所选择的光源类型、光源频段都可以很好的解决上述问题。

上述内容是作者对紫外线辐照的初步研究成果，后续会深入发掘紫外线在生漆炼制过程中的作用，进一步推动我国传统漆艺材料方面的研究。同时，从本次研究的成果来看，我们要重视从传统工艺上吸取前人的经验，通过对传统工艺方法的再发现，并利用当代的科技手段來解释与分析传统工艺中的关键因素，使原本晦涩的经验记载转化为可以明确作用原理并具有实际利用价值的科学方法。就如制漆过程中加入猪胆汁、冰片这些生物质的作用及其背后的原理等等此类问题，有待我们去解决、去发掘、去再利用。传统工艺除了要保护和传承之外，更需要我们当代工艺师去结合传统工艺与当代科学技术，推动传统工艺往前发展，这是我们的责任与使命。