壁画的再次保护修复技术及材料应用的探讨

□梁书台   2016-12-15 11:17:30

□梁书台

环氧树脂加固

开裂

空臌、酥粉

起甲起翘在众多的文化遗产宝库中,中国壁画艺术具有悠久的历史,它反映了各个朝代的发展历程,再现了不同时期的风土人情、服饰特点,是古代劳动人民智慧的结晶,在博大精深的绘画艺术传承中具有不可替代的作用。

由于壁画多绘制于墓室和寺庙、道观的墙壁之上,因受保存的环境所限,极易受到各种因素的影响破坏,尤以墓葬壁画为甚,这就给壁画的保存带来了很大的难度。由于墓葬壁画都在地表以下,常年受地下水的侵害,所以除小部分不易揭取回填保护外,有大部分壁画被揭取下来移至库房内保存。揭取后的壁画怎样保存,有效防止壁画进一步损坏就成了文物保护工作者多年探索的难题。经过几十年的实践和探索,采用传统壁画保护修复技术与现代新技术新工艺相结合对壁画进行有效的修复,使揭取后的壁画得以长久保存。

早期采取的修复保护措施

按照《中国文物古迹保护准则》规定,文物必须原址保护。但因种种原因壁画在原始环境中无法很好地保存下去时,为防止壁画进一步遭受损害,就要对壁画进行揭取保护。壁画的揭取保护就是把壁画从原支撑体上揭取下来,再粘贴到新制作的支撑体上。我国自20世纪五六十年代开始揭取保护壁画,在壁画揭取保护工作实践中,文物保护工作者对黏结材料和技术不断进行改进,使之成为壁画保护行之有效的手段。

1.用石膏对揭取壁画进行保护

在20世纪五六十年代,由于技术条件所限,使保护工作者选择材料的余地缩小,再就是由于壁画保护的特殊要求,在当时的条件下,保护工作者选用了石膏做黏结材料,把壁画固定在用木材制作的支撑体上。

2.采用环氧树脂对揭取壁画进行保护

随着科学技术的不断发展,高分子材料不断出现,在20世纪80年代中后期,文物修复保护工作者开始使用环氧树脂和三甲树脂对壁画进行保护,以替代采用石膏作为主要黏结材料的保护方法,克服了壁画与支撑体黏结不牢的缺点。壁画表面采用三甲树脂作为封护材料,对壁画进行封护保护,起到加固壁画和隔绝有害气体对壁画的侵害的作用(图1)。

棉纸贴敷去封护层

拆除木质支撑体

去除环氧层保护后壁画出现的病害情况

经过揭取保护后的壁画在社会效益和科学研究方面都发挥了较高的历史、艺术和科学价值。但由于壁画脱离了原来的保存环境,虽经过加固、画面封护等科学保护,经过几十年的改变原环境的保存,壁画又出现酥粉、起甲、开裂、霉菌、变形、褪色、扭曲变形等病害(图2)。而随着自然环境的不断恶化,如不从根本上得到及时解决和加以有效抑制,各种病害还会不断加剧。

壁画病害原因分析

经过对壁画病害的观察分析研究,认为造成壁画病害的原因是多方面因素导致的。

一是保存环境的改变,打破了原有独特的平衡封闭的状态,现保存条件不能达到墓葬中稳定的温湿度、酸碱度、微生物种类等适合壁画保存环境。二是受潮湿、氧化、光照、物理、化学及人为等因素影响,使壁画受到损害。三是保护材料的特性及老化也会使壁画容易受到再次损坏,如表面封护材料的强度过大易造成保护层崩裂卷曲,使颜料层一同和保护层卷起;保护层涂刷不匀造成砂眼和孔隙,水汽侵入后不易挥发出去,易使壁画酥碱生霉;支撑壁画的木框长期受潮变形扭曲,因壁画固定在木框上,壁画会随着木框一同扭曲变形使壁画断裂。

壁画再保护问题

由于揭取保护后壁画又出现不同程度病害,就迫使我们文物保护工作者对已揭取壁画的保护材料及保护修复工艺进行研究,找出问题所在,对保护所用的材料、工艺等进行改进和提高,找到更利于壁画长久保存的加固、黏结、封护材料和替代的支撑体。对已处理过的壁画的再保护,面临更复杂的工艺程序和更多意想不到的困难与难题,要想使壁画得到更好的保护,需解决以下问题:

1.壁画封护材料的去除问题

以前壁画表面的封护材料多是用三甲树脂涂刷封护的,再次保护需对原封护层进行清除,三甲树脂理论上讲是可以用试剂溶解去除的,但是作为封护材料涂刷到壁画表面时,此材料会渗透到颜料层和地仗层中,试剂能把三甲树脂溶解下来势必也会把颜料带下来,要想把壁画表面和渗透到颜料层与地仗层中的树脂去除干净又不伤及壁画颜料层,这是个很棘手的问题,但又是必须解决的问题。

2.壁画支撑体去除

承托壁画的支撑体是用方木制作的,再次修复保护就要把变形的木龙骨拆除,怎样既拆除变形的木龙骨,又不使壁画受到损伤,这也是需要考虑的问题。

3.加固环氧层去除问题

壁画后背的环氧树脂层是高分子材料黏度大,黏结力强,硬度高、柔韧性好、耐化学药品、固化后不溶于丙酮、乙二醇等特性,正是由于环氧树脂有以上这些优点,给环氧层的去除带来更大的困难,去除方法运用不当就会对壁画造成伤害,所以如何有效地去除环氧层,又不损坏壁画,这也是我们需要研究解决的重要难题。

4.材料选择问题

(1)壁画加固材料,应选择无色、透明、无毒、渗透性好、强度高、抗腐蚀、耐老化、施工工艺简便、有很好加固作用的材料。

(2)壁画与支撑体之间的黏结材料,应具有无毒、无味、黏结性好、易去除、再次保护时不对壁画造成损伤等特点。

(3)壁画支撑体材料,代替原支撑体的材料应阻燃、耐潮湿、抗弯性高、重量轻、耐腐蚀、隔热和高强度。

保护材料的筛选

根据以上壁画保护材料的要求,针对以往使用的材料中存在的不足与缺陷,选出对壁画影响最小、加固封护效果更好的材料,所以对壁画加固、封护材料,壁画的黏结材料,壁画替代支撑体材料分别进行试验对比,筛选出了更利于壁画保护的材料。

1.壁画封护加固的筛选

封护加固材料选择了常用的聚乙烯醇缩丁醛、三甲树脂、paraloid B72三种无色透明材料。配比浓度同为3%,采用刷涂的加固工艺,加固次数相同。

通过对三种加固剂的加固性能和效果对比,最终选择paraloid B72作为加固、表面封护材料。Paraloid B72(PB72)是现今世界文物保护领域中使用最广泛的一种聚合物材料, 该材料是一种无色、透明的热塑性树脂,可以用作文物保护加固剂、文物保护黏结剂、文物保护封护剂等。此材料其他性能都能达到保护的要求,只是发现它的耐老化性能并不太理想,在光老化过程中分子结构发生了一系列变化,出现了较为明显的涂膜变硬、重量损失及可逆性降低现象,如保护后的壁画长期暴露在光线之下,可在Paraloid B72溶剂中加入光稳定剂,就可解决以上问题。

2.壁画与支撑体黏结材料的筛选

壁画与支撑体的黏结材料选择了环氧树脂(E44)和德国产PrimalAC33两种材料进行性能对比。环氧树脂黏度大,黏结力强,硬度高、柔韧性好、耐化学药品。缺点是流动性强、固化慢、不易操作,颜色较深呈琥珀色,影响外观,固化后不溶于丙酮、乙二醇等,去除较困难;PrimalAC33耐老化性能好,颜色变化小,黏结强度和硬度高,加入增稠剂后呈白色膏状,无流动性,利于操作,固化后溶于丙酮极易去除。缺点是固化时间长。

通过对这两种黏结材料性能的对比,它们都具有很高的黏结强度和硬度、耐老化等性能。但在颜色、固态、操作、溶解去除等方面PrimalAC33要优于环氧树脂。所以选取了PrimalAC33作为壁画和支撑体之间的黏结材料。

3.支撑体材料的筛选

壁画替代支撑体的选用直接影响壁画的保护效果,选择一种理想的支撑体替代材料,要从方便施工、重量轻、强度高、耐腐蚀、隔热、阻燃、抗弯度高、耐潮湿等综合性能考虑,使保护后的壁画能最大限度地长久保存。这次壁画支撑体替代材料的选择从传统的木质材料与方钢加钢板、航空蜂窝铝板中进行筛选,从中筛选出各项性能更好的材料。

航空蜂窝铝板是成形板材,它不但施工方便,还有以下性能。阻燃:航空蜂窝板自身为金属,有很好的防火性能。隔热:由于两层面板之间的空气层被蜂窝分隔成众多的封闭孔隙,阻止了空气流动,使声波和热量的传播受到极大限制,因此起到了隔热的效果。重量轻:由于采用合金铝箔蜂窝,其重量极轻,同等规格下,只有不锈钢重量的1/3。高强度:由许多相互牵引的密集蜂窝构成,可分散承受来自面板方向的压力,使板材受力均匀,保证了其承受压力的强度及面板在较大面积时能保持很好的平整度。环保: 该材料不会散发任何有害人体的气体物质,易清洁,可回收重新利用。防潮:该材料不吸水,表面采用覆膜工艺,长久不变色,在潮湿环境中无霉变变形等状况。防腐:经检验在2%Hcl溶液中浸泡24H无变化,在饱和Ca(OH)2溶液中浸泡24H无变化。良好的减震性能:由于有许多互相牵制的密集蜂巢,犹如许多小工字梁可分散承担来自各方的压力。因此具备较强的抗震能力。经过对这三种材料各项性能的对比分析,航空蜂窝铝板是最理想的壁画替代支撑体材料。

壁画保护技术方法及工艺

1.壁画表面封护层及污物的去除

壁画表面的三甲树脂封护层已渗透到地仗层,去除有一定的困难,经试验用棉球蘸丙酮擦除力度不好掌握,容易把颜色擦掉,并且棉花的纤维易贴附到壁画上。为解决力度不好掌握和掉色问题,采用了棉纸贴敷的方法,由于丙酮溶解度较强,配制了无水乙醇和丙酮的复合溶液,此溶剂溶解度较温和,又严格控制贴敷的时间,解决了三甲树脂薄膜层的去除和掉色难题(图3);污物主要是凝结物和泥土,揭取壁画的保护过程中,由于种种原因,壁画表面的泥土和凝结物没有去除干净,之后用三甲树脂对壁画表面进行封护时其表面残留的泥土和凝结物便被封护在了壁画表面,影响了壁画外观,这次保护修复一并把泥土和凝结物去除,先用无水乙醇软化,再用牙钻、竹刀等工具小心剔除,较硬的凝结物采用此方法反复几次,直至彻底去除干净。修复前

修复后2.壁画表面贴敷纱布保护

由于要剔除背部环氧树脂、石膏和木支撑体,为避免振动移位而造成画面损伤,采取贴高丽纸、纱布等办法进行临时性的画面加固,壁画表面的三甲树脂封护层与污物清除干净后,在壁画表面贴敷两层纱布作为保护层,这一道工序非常重要,贴敷的质量直接影响到壁画保护的整体效果。其工艺是:在壁画表面刷涂一遍桃胶,刷胶时一定要均匀,每一部位都要刷到,之后在其上满铺一层纱布(纱布要大于画面3~5厘米,以固定壁画之用),用毛刷敦实使之与画面贴实粘牢。之后再刷一层桃胶,粘贴第二层纱布。

3.壁画木质支撑体的去除

为了拆除木质支撑体时不使壁画受到损坏,制作铺有泡沫板和海绵的木质托板,使有海绵的一面紧贴画面放好,固定后把壁画翻转,使壁画地仗层朝上,以便拆除支撑体。考虑到壁画文物的脆弱性,为了壁画的安全制订了先拆除外框,再拆除内框的拆除方案,先把外框和内十字框接榫处的木龙骨锯开,拆除外框,再用刀、锯、铲把壁画与木龙骨连接的树脂玻璃布断开,分段把木龙骨取下,通过采用科学合理的方法,解决了既拆除了变形的木龙骨,又不伤害壁画的难题(图4)。

4.壁画后背环氧层的去除

环氧层的去除难度较大,为了不使壁画受到损伤,制订了三套去除方案:一是用牙科钻切割环氧层为3厘米宽的长条形,再用扁铲、刀具剥离法;二是角磨机打磨法;三是用热风机加热软化法。

采用第一种方案去除时,环氧和地仗黏结处出现拉丝现象(何原因不详),且黏度很高,地仗稍疏松就被带下,对地仗有一定损坏(图5、6),为此放弃了第一套去除方案。第二套方案,因角磨机转速高,打磨时不好掌握出现振动情况,长时间振动会对壁画造成损伤,为了减小振动采用低速打磨,但打磨速度太慢效果不理想。采用加热软化法,当时考虑高温会对壁画颜料层有损害,不到万不得已不用此法,我们先去除一小块,查看去除效果和地仗温度,评估对壁画的伤害程度,试验后用手触及地仗层温度和人体温度一样,温度变化不大,因为过渡层和地仗层都是导热极差的导体,加热时手法准确、加快剥离速度这样传到壁画的温度会更低,不会对壁画造成伤害。经过试验热风机距壁画30厘米左右为宜,边加热边用钳子拉起环氧层,一人用扁铲紧贴地仗层向前铲起环氧层,此方法的作用一是扁铲紧压地仗层避免地仗被一起带起,二是使环氧层尽快脱离地仗层,减少发热的环氧层在地仗层停留的时间,就不会对壁画造成损伤(图7)。经过这次的环氧去除工艺实践,我们认为采用加热软化法去除环氧层是目前对壁画损伤最小、效果最好的方法。

5.过渡层、地仗层的处理

过渡层是在地仗层外用石膏做的一层找平层,需清除重做,采用机械方法对其进行去除。去除过渡层后露出了有错位叠压凹凸不平的地仗层,适当剔平地仗层凸出过高的部位,便于平整回贴到支撑板上。

6.地仗层的渗透加固

为使酥松的地仗增加强度,用浓度为3%~6%的 Paraloid B72溶液,渗透加固达到硬度、强度适当。

7.制作壁画过渡层

在找平加固好的地仗上,涂抹一层丙烯酸乳液加石粉加增稠剂调制成糊状复合物,使之有一定的厚度(图8),并粘贴化纤网纱形成一层介于壁画与支撑之间的缓冲过渡层(图9),丙烯酸乳液具有可溶解性且柔韧性好的特征,既有效衔接了壁画文物与支撑体,又便于文物的再处理。

8.壁画回贴轻型蜂窝板支撑体

选择表面经过静电粉末喷涂处理的蜂窝板材,作为壁画支撑体,先把粘贴化纤网纱的壁画,移至支撑蜂窝板材上,标记黏结部位。配制丙烯酸黏结材料,均匀涂刷在准备好的蜂窝板材表面,把壁画移至蜂窝板材上黏结定位,为使壁画与支撑体粘贴牢固,在壁画上压上沙袋,直至黏结牢固。

9.修整画面、补缺、全色、做旧处理

仔细清理表面的污染物等,并对缺损部位用麻刀灰进行填补。待修整画面完成后,用毛笔调矿物色把修复残缺的部位随色和做旧处理。在完成修复工作后,用B-72进行全面封护。

结语

通过对磁县湾漳北朝壁画的二次保护修复(图10、11),采用新材料航空蜂窝铝板作支撑体,解决了木质支撑体易变形的难题;丙烯酸类黏结剂的应用,增强了与壁画的兼容性和协调性;增加壁画文物的过渡层,使之具有可再处理性,为后人的再修复留有空间;地仗层的加固增强了画面及地仗层的抗干扰性,使之达到壁画保护的强度要求;经过以上科学的修复保护使各种病害得到了有效治理,恢复了原貌,达到了延长其寿命的目的。经过近十年的考验没有出现任何问题,证明修复保护材料、技术工艺切实有效。通过这次科学的保护修复解决了壁画再次保护中的几项难题,为今后修复保护同类型壁画积累了宝贵的经验。

(作者简介:梁书台,河北省文物保护中心科技保护部副主任,专业从事文物修复保护,中国文物学会会员、中国文物学会修复委员会会员)

修复前

修复后

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