大同市博物馆馆藏金代壁画表层胶料过度聚集的去除研究

裴继芬

【摘 要】大同市博物馆馆藏云大金代墓壁画的现存状况存在一些问题，须对其表面胶膜的揭取进行研究，寻找较好的解决办法。云大金代墓壁画于1988年1月被揭取，当时施工紧急，北方地区正处于最寒冷阶段。该批壁画在后期出现严重的空鼓、起翘、酥粉现象。该批壁画已经过保护修复，但仍有大量的胶膜残留在表面，既影响其艺术美感又存在较大的负面影响，所以须寻找一种较好的办法将其去除。

【关键词】壁画 胶膜 揭取

一、表层胶膜的物质分析

（一）胶膜成分鉴定：

我们对其进行局部实验，选用丙酮、乙醇、丙酮+乙醇（1：1）、热水四种溶剂对其软化。几分钟后观察显示：热水浸湿处胶膜发生了溶胀现象，其他均未发生任何变化。

认定该壁画的表层胶膜可能含有聚乙烯醇。壁画的揭取多采用ParaloridB-72加固，桃胶贴布，在20世纪80年代采用聚乙烯醇缩丁醛进行加固、聚乙烯醇贴布较盛行。由于聚乙烯醇几乎不溶于有机溶剂，但溶于水且水温越高溶解度越大，所以经热水浸湿后，只会发生溶胀而不会被溶解。而桃胶经过热水浸湿后，完全溶解，最后经红外光谱进行确认。

（二）聚乙烯醇（PVA）

1932年，欧洲的G·L·STOUT和R·J·GETTENS等人就开始将PVA应用于壁画、塑像等艺术品的保护当中[1]，直至20世纪50年代至60年代将其应用于壁画保护方面已取得了很多的成果。印度、希腊、波兰等国，考古和保护学家们在对现存和发掘出的大量各类壁画的加固、修复中，广泛使用了这两类高分子材料，对其保护效果也有很多积极的评价，但消极的评价也一直存在[2]。

1.聚乙烯醇（PVA）的物理、化学性质

聚乙烯醇（PVA）分子式：

PVA 溶液具有较好的成膜性，溶剂挥发后形成的膜无色透明、强度高，质地柔软、耐磨性好。由于聚乙烯醇的单体不稳定，可通过聚醋酸乙烯水解得到。水解后残存醋酸根大于5%能溶解于常温水中，少于5%不能溶解于冷水中，但溶于65℃～70℃的热水中；当残存醋酸根小于0. 5%时，只能溶于90℃的热水中且PVA 水溶液不易受菌类、霉类的破坏[3]，有良好的渗透性、耐老化性、稳定性、耐光性，不与壁画材料发生任何反应，对壁画无污染，不改变文物外观且具有好的相容性。

2.聚乙烯醇（PVA）的溶解方法

将PVA与适量蒸馏水混合，浸泡至在水中完全分散开，再放入80℃恒温水浴中不断搅拌至完全溶解[4]。

二、实验部分

实验仪器：JJ-1精密定时电动搅拌器、 TA2003电子天平、HHS-2S电子恒温不锈钢水浴锅、型号SW-CJ-1F单人双面净化工作台、101型电热鼓风干燥箱、ZB-A色度仪、实验室高端超纯水制造系统、秒表。

实验试剂、工具、材料：聚乙烯醇、蒸馏水、桃胶、聚乙烯醇缩丁醛、草酸、镊子、手术刀、烧杯、玻璃棒、毛刷；无机颜料、脱脂棉、宣纸、纱布、棉毛巾、薄膜。

（一）胶膜壁画模拟试块的制作：

1.模拟壁画的制作

将泥土、沙子、麻刀混合，抹平，晾干；将石灰、水、麻刀和少量胶混合，抹在泥层表面为白灰层，晾干；将颜料、植物胶（桃胶）水混合，刷在白灰层表面作为颜料层。

2.胶液的制备

称取PVA6g，缓慢加入含有194ml超纯水的烧杯，浸泡2小时，且间隔搅拌，待PVA颗粒在水中充分分散、溶胀后，放入80℃恒温水浴锅且不断搅拌1. 5小时，完全溶解。将制备的溶液放入锥形瓶中静置脱泡。

3.胶膜壁画实验模块的制作

将聚乙烯醇缩丁醛溶液浓度由低到高分别均匀喷涂在壁画模块上，待胶液完全渗透再进行下次操作，再将聚乙烯醇溶液均匀喷涂。室内温度-2℃～-6℃，湿度80%左右，胶液在颜料层表面较多聚集。

（二）胶膜溶胀度的测定

1.胶膜的制备

取一定量上述制备好的胶液，均匀倒在干净的玻璃板一端，用刮刀刮成一定厚度，晾干，再放入35℃的恒温干燥箱内3小时，再晾干。

2.溶胀度的测定

溶胀度是指聚合物分子吸附溶剂分子达到溶胀平衡时，溶胀后的体积与未溶胀前的体积的比值。

将PVA膜裁剪适当大小若干，用分析天平称量膜的重量为M，浸入超纯水一定时间取出，将表面残留的蒸馏水迅速擦拭称重为M0。[5]溶胀度如下式所示：Dg=（M0-M）/M×100%

图1为不同温度下，膜的溶胀度随浸泡时间的变化关系。可以看出：随着浸泡时间的延长，温度的升高，溶胀度逐渐增大，只是增大的程度明显不同。温度升高，聚合物链结间的活动性增强，自由体积增大，渗透物分子的活动性也增强，最终导致膜的溶胀度增大。随着时间的延长，膜中吸附溶解的水液量逐渐增大，最终达到溶胀平衡。由于温度、水分对壁画都存在一定的负面影响，所以我们通过对胶膜的溶胀度进行测试寻找出胶膜发生溶胀的较适宜温度和时间条件，能够在接触较短的时间、水温较低的条件下尽可能使胶膜发生溶胀，利于胶膜揭取，同时对壁画自身的负面影响尽量降至最低。再结合壁画保存的最适宜条件，选择水温在45℃左右，浸泡3～6分钟为最适宜条件。

3.胶膜红外数据测试

由图2所示：图中A为原始壁画揭取的胶膜，B为紫外光老化后模拟壁画揭取的胶膜，C代表胶液制成的胶膜。A、B比较，某些区段A出现了峰值，因为壁画在保护修复中使用Primal SF-016加固，可能为丙烯酸树脂的某些基团峰值。B、C比较，吸收峰位置没有明显变化，表明紫外光老化对其化学结构没有发生明显改变。

4.色差测试

色差是从微观上表示颜色的变化程度，即色调、饱和度和亮度三者综合的差异。计算公式如下：△E=[（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2]1/2，△E值越大，色差值越大。在按照△E值来判断颜色的变化时可将△E分为5个等级[6]：

1级为大变化，△E≧12；

2级为明显变化，6≦△E<12；

3级为可感变化，3≦△E<6；

4级为微小变化，1≦△E<3；

5级为极微变化，△E<1；

对壁画模拟实验块与模拟表层聚集胶膜的壁画实验块的色度数据进行比较，即进行色差测试来观察胶膜的形成对壁画颜料层颜色的改变。分别测量了8个实验块的色度数据，每个实验块选取一个点，每个点测量三次，三次数据的平均值确定点的色度数据[7]，色度测量结果与色差值显示如下（见表1） ：

结果显示：颜料层表面胶膜形成前后的8组实验块的色度数据显示，△L、△a、△b三个数值为负，即表现为颜色整体偏暗、少红、少黄。胶膜主要成分为聚乙烯醇，含有少量加固过程中未完全渗透的聚乙烯醇缩丁醛，两者成膜后无色透明，但颜料层亮度仍明显变低，色差平均值是3.41即3级可感变化，表明胶膜（注：整个图谱峰值偏低可能因透过率较低导致）的存在对颜料层有一定的影响。

胶膜形成后在15W紫外灯下距离20cm光照一个月，进行紫外光老化，明显看出颜色发暗且胶膜局部起泡即颜料层部分分离，肉眼已明显看出。胶膜的存在严重影响壁画的艺术美感和欣赏价值。

5.附着力测试

漆膜附着力是指漆膜与被附着物体表面通过物理和化学作用结合在一起的监牢程度[8]。按《漆膜附着力测定法》（GB1720-79（89））测试漆膜附着力，附着力分为6个等级，如图所示：

。

0级 1级 2级 3级 4级 5级

表层聚集胶膜的壁画模拟试块先紫外光照老化两周后测试，再继续老化四周后测试。光老化后对壁画的支撑体进行弱酸腐蚀老化以便降低支撑体强度，先用超纯水渗透再加3%的草酸一次后晾干，测试，再重复上述操作一次。附着力等级越高表明老化强度越大，颜料层与地仗层间的粘接力越小，与原壁画的状况越接近。

漆膜附着力测试结果如表2-3 所示：

三、材料的选择

（一）材料的制作

选用吸水性较好的以下几种材料进行对比。

纸浆的制作：将准备好的宣纸手撕成碎片，越小越好，然后倒入蒸馏水将碎纸片完全淹没，浸泡一段时间，用长刀刃的抹刀进行搅拌，将碎纸片搅拌至浆糊状为止，自然晾干备用。

纯棉毛巾、脱脂棉、棉纱布：裁剪成3. 5×5cm大小，厚度约0. 5cm的块状备用。

（二）材料的吸水量

将材料裁剪成3×3cm等大小的块状，干燥时称量质量为M，用镊子夹取材料放入盛水的烧杯中，至饱和状态，迅速取出，在烧杯边轻磕至不滴水状态，称量为M0。每种材料重复操作三次，计算三次测量结果的平均值，如表4所示。比较每克材料中的吸水量X。计算公式X =（M0-M）/M×100%

由表4可以看出脱脂棉的吸水量是其他三种材料吸水量值的近4倍，同时材料达到饱和状态的时间为脱脂棉的最短。所以选择脱脂棉作为吸水材料较理想。

（三）操作方法

用镊子夹取备用材料，浸入45℃的超纯水，水分不宜过多，手指轻捏至不滴水状态，将该材料平铺在需揭取胶膜的壁画模块处，盖上塑料薄膜，放置3分钟，保持胶膜与温水发生充分溶胀，移去薄膜和材料，观察胶膜的变化，表层胶膜不宜过湿，水分残存过多可用棉签轻轻擦拭。

操作中一定要小心、谨慎，用尖头镊子寻找一处作为始入点，左手的手术刀柄部倾斜，刀刃不与颜料层接触，刀片与颜料层表面夹角成40°左右，适当用力压住需揭取处，右手用镊子夹紧胶膜，以拇指和食指发力操作，轻轻后拉揭取。操作过程中以腕部定位，手指灵活敏捷，用力均匀、适度，利用刀刃切入颜料层与胶膜之间，从一侧往另一侧一刀挨着一刀循序渐进，重复操作。该操作一定要有耐心，动作一定要轻、慢，力度适当。该过程一定要灵活掌握，随时调整力度和方向。同时受其它各种条件的限制，每次操作只能小面积进行。

以上四种材料采用以上方法分别进行操作，脱脂棉效果最好，最为理想。

四、总结和讨论

壁画表层胶料聚集同时经过多年的自然老化，导致壁画大部分胶膜与颜料层间的粘接强度远大于颜料层与地仗层间的粘接强度所以此种状况下我们采用先加固后揭取的步骤进行表面胶膜揭取。

1.胶膜成分PVA只会在水中发生溶胀而不能溶解。溶解需要高温下不断搅拌。通过改变温度和浸泡时间对胶膜的溶胀度测试选择较适宜的条件。

2.温度和水分（湿度）对壁画的负面影响毋庸置疑。温湿度变化直接引发多种病害，其最明显的有壁画颜料变色、酥碱、起翘和胶料老化等。壁画保存温度18℃～24℃，湿度50%～60%，揭取水温选择在45℃左右，浸泡3～6分钟为最适宜条件，材料选用医用脱脂棉。

3.通过色差测试得出胶膜的存在为可感变化，再经长久老化后非常明显，表明严重影响其艺术美感和欣赏价值。同时受温湿度的影响会对壁画有较大的负面作用。

4.操作过程一定要小心谨慎，动作轻且慢，找准切入点逐步进行，要有耐心，用力适当最为关键。

参考文献：

[1]G.L.STOUT.R.J.GETTENS.Transport des fresques orientales sur de nouveaux support [J]. Mouseion，1932，17-18.

[2]Marxen-Wolska，E.Polyvinyl acetate in the conservation of the wall paintings[C].Science，technology and European cultural heritage：proceedings of the European symposium.Bologna， Italy，13-16 June ，1989.

[3]李芬兰.水溶性粘合剂的研究[J].河南科技，1987，（7）.

[4]李正西.聚乙烯醇的性质及应用[M].1990，（1）：42-42.

[5]李春利，萨沙.戊二醛交联聚乙烯醇膜在醇/水介质中溶胀性能的研究[J].河北工业大学学报，2005，（6）：35-38.

[6]徐方圆，解玉林，吴来明.文物保存环境中温湿度研究[J]文物保护与考古科学，2009.

[7]马赞峰，青木繁夫，犬竹和.敦煌莫高窟壁画地仗修补材料筛选[J].敦煌研究，2007，（5）：22-27.

[8]郑国娟.漆膜附着力及其测试标准[J].标准评介，2003，（5）：23-24.