CN113878863B - 考古文物保护层、制备方法以及使用方法 - Google Patents

考古文物保护层、制备方法以及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种考古文物保护层，包括相互紧贴的内保护层和外保护层，所述内保护层采用柔性材料制成，外保护层采用刚性热塑性材料制成；本发明还提出了一种考古文物保护层的制备方法，包括三维扫描、模型建立、3D打印、内保护层制作、外保护层制作等步骤；还提出了一种考古文物保护层的使用方法，将内保护层缓慢敷贴于拟提取器物表面，使其与拟提取器物之间不留空隙、紧密贴合，然后将外保护层套于内保护层表面，整体固定后即可进行提取；发明中的内保护层与拟提取器物贴合紧密，能对拟提取器物实行原位加固与固型，有效避免提取和转移过程中保护层蠕动对文物表面纹饰和装饰产生损伤。

Description

考古文物保护层、制备方法以及使用方法
技术领域
本发明涉及考古文物保护技术领域，尤其涉及考古文物保护层、制备方法以及使用方法。
背景技术
埋藏于地下的文化遗产是人类社会文明发展的重要见证，也是不可再生的珍贵文化资源。有些文物在埋藏环境中长期受各种介质与挤压力作用，其本体质地和结构变得特别脆弱或是文物物载信息仅残留痕，极易受损。如三星堆遗址祭祀出土象牙，其有机质几乎完全分解，微孔与裂隙发育，几乎没有力学强度，仅靠水的表面张力和缝隙中的泥浆黏结保持原有形状；有些青铜器受外力损伤，开裂、残损和变形严重，有些青铜器基体几乎矿化，仅是锈蚀物留在原地保持器物形状。这些发掘出土脆弱文物与遗迹，常因出土后保存环境突变而受损。快速、安全提取以及妥善保护是抢救保护脆弱性文物的首要任务，文物提取前的原位加固定型是至关重要的保护措施。
目前脆弱文物加固定型主要方法为：先用宣纸、薄膜在器物表面做隔离层，然后用石膏或聚氨酯泡沫固化定型，或是采用棉絮、泡沫等软柔术性材料直接包裹后套箱提取。采用石膏或聚氨酯加固定型的方法，由于现场操作空间有限，易造材料流淌污染周边遗存。同时石膏固化体强度高，后期拆除处理难度也较大。而用棉絮、泡沫等软柔术性材料直接包裹套箱提取，在提取与吊运过程中，可能因外力作用造成包裹层与器物之间产生相对蠕动而损伤器物表面纹饰或雕刻。近年来，学界对脆弱文物的现场固型与提取做了大量的研究。最新研究结果表明，液态薄荷醇类材料因其无毒和可逆性的特点，在脆弱文物定型与提取中得到了广泛的应用。但文物提取后需要长时间裸露使薄荷醇升华，在此过程中，脆弱文物特别是潮湿地区出土的糟朽象牙极易因失水而收缩开裂或酥粉破。
脆弱质文物具有胎体强度低、材料脆弱易损的特点，提取前的原位加固定型材料需要具有内部柔软、贴合紧密，外部有一定力学强度、不污染文物、揭取快捷的特点。但是目前的提取方法中使用的各种材料难以同时满足这两点要求，或者是不便于操作，因此需要一种可以快速、安全提取以及妥善保护脆弱质文物的保护设备。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种考古文物保护层、制备方法以及使用方法，其解决了现有技术中存在的文物保护方法或是容易损伤文物、或是不便于操作的问题。
根据本发明的实施例，一种考古文物保护层，包括相互紧贴的内保护层和外保护层，所述内保护层采用柔性材料制成，外保护层采用刚性热塑性材料制成。
优选的，所述柔性材料为硅橡胶。
优选的，所述刚性热塑性材料为聚碳酸酯、聚丙交酯、聚酰胺或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。
另一方面，本发明还提出了一种考古文物保护层的制备方法，包括如下步骤：
(1)三维扫描：使用三维扫描仪对考古现场拟提取器物的露出部位进行全方位三维扫描；
(2)模型建立：根据步骤(1)中扫描得到的三维点云数据，建立拟提取器物露出部分的三维模型；
(3)3D打印：根据步骤(2)中建立的三维模型，以热塑性材料为基材，用3D打印技术获得拟提取器物的实物模型；
(4)内保护层制作：采用翻模的方式，使用柔性材料在步骤(3)中得到的实物模型表面制作出内保护层；
(5)外保护层制作：根据步骤(2)中建立的三维模型，以刚性热塑性材料为基材，扩大尺寸后再3D打印出扩大部分的模型，得到外保护层。
优选的，所述步骤(3)和步骤(5)中的3D打印技术为熔积成型法3D打印技术。
进一步的，所述步骤(3)中的实物模型是按照步骤(2)中所建立三维模型1：1比例打印。
优选的，所述步骤(4)中内保护层的厚度为3～5mm。
优选的，所述步骤(5)中所得外保护层内部尺寸比三维模型大3～5mm。
另外，本发明还提出了一种考古文物保护层的使用方法，该方法为：
安装：先将内保护层缓慢敷贴于拟提取器物表面，使其与拟提取器物之间不留空隙、紧密贴合，若器物形状特殊，将内保护层切割成若干块分块铺贴；然后将外保护层套于内保护层表面，整体固定后即可进行提取；
拆卸：解除外部固定后，先将外保护层沿套入方向反向拉出，然后缓慢的将内保护层从拟提取物表面剥落。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中的内保护层与拟提取器物贴合紧密，能对拟提取器物实行原位加固与固型，有效避免提取和转移过程中保护层蠕动对文物表面纹饰和装饰产生损伤；
2、本发明中保护层的使用方法简单便捷，在恶劣条件下可快速对文物的进加固保护和支撑；
3、本发明中的保护层为两块固体材料，不具有流体等其他辅助性材料，从而避免原有方法使用固化材料渗出对周边遗存产物影响的弊端；
4、本发明的保护层拆卸方便，拆卸不需要切割或敲击，确保文物安全。
附图说明
图1为实施例1中器物提取前原位示意图。
图2为实施例1中利用器物原位三维扫描点云数据建立的三维模型。
图3为实施例1中采用熔积成型法3D打印技术打印出的1：1实物模型。
图4为实施例1中制作出的内保护层和外保护层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
本发明提出了一种考古文物保护层，包括相互紧贴的内保护层和外保护层，所述内保护层采用柔性材料制成，外保护层采用刚性热塑性材料制成。柔性材料为硅橡胶；刚性热塑性材料为聚碳酸酯、聚丙交酯、聚酰胺或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。
本发明公开了一种考古文物保护层的制备方法，其步骤如下：
1、考古发掘人员清理器物或遗存，使待提取器物或遗存出露体积超过本体一半以上，器物或遗存底部尽可能清空；
2、使用手持式三维扫描仪对拟提取器物或遗存的出露部分进行三维扫描，获得其三维点云数据；
3、利用三维扫描得到的三维点云数据，建立拟提取器物或遗存的露出部分的三维模型；
4、以刚性热塑性材料为基材，采用熔积成型法利用3D打印机按三维模型1:1打印拟提取器物的实物模型；
4、用硅橡胶在器物实物模型表面涂刷形成厚为3～5mm的硅橡胶柔性保护层，待固化后揭取，作为内保护层。
5、以刚性热塑性材料为基材，以建立的三维模型为基础，扩大尺寸整体打印得到外保护层，三维模型扩大尺寸为3～5mm。
本发明还公开了一种考古文物保护层的使用方法，具体步骤如下：
将内保护层铺贴于待提取器物表面，要求铺贴均匀，不留空隙，紧密贴合，若器物形状特殊，将内保护层切割成若干块分块铺贴。将外保护层轻轻套于内保护层表面，整体固定后即可进行提取。
需要说明的是，在实际实施过程中，面对表面具有易脱落性颗粒的文物时，先使用宣纸、保鲜膜等吸附粘贴性较强的材料作为隔离层，将隔离层缓慢铺贴在文物表面，并将文物表面颗粒性凸起都固定完毕后，再将柔性层缓慢、轻轻铺贴于隔离层表面，从而更好地保持文物的完整性。
下面提出了两种针对具体文物的实施方式，来对本发明进行更详细的说明：
实施例1：
按照本发明的内容和实施步骤，以某商代晚期遗址出土的一个口沿破损、变形严重大口尊为实例，将其原位加固定型后完整提取。实施方法如下：
1、考古发掘人员尽可能清理文物周边，大口尊露出其本体的五分之三，器物底部也尽可能清空，且边清理边支撑，在不影响器物支撑称重的前提下尽可能的暴露出更多的部分，以便三维扫描和后续的包裹保护；
2、使用手持式三维扫描仪对大口尊露出部位进行三维扫描，获得三维点云数据，然后将采集到的数据传输给数据处理服务器；
3、通过数据处理服务器，利用三维点云数据，建立大口尊露出部位的三维模型；
4、以聚碳酸酯为材料，采用熔积成型法3D打印技术按三维模型1:1打印大口尊的实物模型；
5、在大口尊实物模型表面涂刷硅橡胶，形成厚为5mm的硅橡胶柔性内保护层，待硅橡胶固化后，揭取内保护层；
6、以建立的三维模型为基准，以聚酰胺为基材，扩大尺寸后使用熔积成型法3D打印技术整体打印外保护层，使得外保护层内部尺寸比三维模型大5mm；
7、将内保护层紧贴于隔离层表面，铺贴均匀，不留空隙，紧密贴合。由图4可知，因本实施例中文物表面形状过于不规则，因此难以使用一整块硅橡胶形成内保护层，本实施例中将保护层切割为两块，在实施过程中分别贴敷在文物表面，避开一些不规则的凸起结构，从而更好的将内保护层与文物表面紧贴在一起。
8、将聚酰胺材质的外保护层套于内保护层表面，整体捆扎固定后，即可实现器物的提取。
实施例2：
按照本发明的内容和实施方法，以某商代晚期遗址出土的一段泥化、多裂隙、高含水象牙为例，将其有效完整保护提取。实施方法如下：
1、考古发掘人员清理象牙，使得象牙出露体积达到四分之三以上；
2、使用手持式三维扫描仪对象牙出露位进行三维扫描，获得象牙的三维点云数据，并传输给数据处理服务器；
3、通过数据处理服务器，利用三维点云数据建立象牙出露部位的三维模型；
4、以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物为材料，采用熔积成型法3D打印技术按三维模型1:1打印象牙的露出部位的实物模型。
5、在象牙实物模型表面涂刷形成厚3mm的硅橡胶层，待硅橡胶固化后，揭取作为内保护层。
6、以建立的三维模型为基准，以聚丙交酯为材料，扩大尺寸后采用熔积成型法3D打印技术整体打印外保护层，使得外保护层内部尺寸比三维模型扩大3mm。
7、将内保护层紧贴于象牙表面，铺贴均匀，不留空隙，紧密贴合。
8、将聚丙交酯材质的外保护层套于内保护层表面，用布带穿过象牙底部(每隔5cm穿一条布带)，将象牙与外保护层整体捆扎固定后，即可实现器物的提取。本实施例中，考虑到象牙整体为条形结构，最后采用布带分别环绕捆扎固定，针对不同形状的文物可分别用不同的绳索采用不同的方式捆扎。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种考古文物保护层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)三维扫描：使用三维扫描仪对考古现场拟提取器物的露出部位进行全方位三维扫描；
(2)模型建立：根据步骤(1)中扫描得到的三维点云数据，建立拟提取器物露出部分的三维模型；
(3)3D打印：根据步骤(2)中建立的三维模型，以热塑性材料为基材，用3D打印技术获得拟提取器物的实物模型；
(4)内保护层制作：采用翻模的方式，使用柔性材料在步骤(3)中得到的实物模型表面制作出内保护层；
(5)外保护层制作：根据步骤(2)中建立的三维模型，以刚性热塑性材料为基材，扩大尺寸后再3D打印出扩大部分的模型，得到外保护层。
2.如权利要求1所述的一种考古文物保护层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)和步骤(5)中的3D打印技术为熔积成型法3D打印技术。
3.如权利要求1所述的一种考古文物保护层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的实物模型是按照步骤(2)中所建立三维模型1：1比例打印。
4.如权利要求1所述的一种考古文物保护层的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中内保护层的厚度为3～5mm。
5.如权利要求1所述的一种考古文物保护层的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中所得外保护层内部尺寸比三维模型大3～5mm。
6.如权利要求1所述的一种考古文物保护层的制备方法，其特征在于：所述柔性材料为硅橡胶。
7.如权利要求1所述的一种考古文物保护层的制备方法，其特征在于：所述刚性热塑性材料为聚碳酸酯、聚丙交酯、聚酰胺或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。
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