莫云杰, 曹春娥, 韓光大, 鄭乃章
1. 景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)考古文博學(xué)院, 江西 景德鎮(zhèn) 333403
2. 國家日用及建筑陶瓷工程技術(shù)研究中心, 江西 景德鎮(zhèn) 333001
在我國歷代名窯中, 景德鎮(zhèn)成就最大, 影響最深, 在中國陶瓷史上占有舉足輕重的地位。 據(jù)研究表明, 南宋以前, 景德鎮(zhèn)窯工制胎采用“一元”配方, 即僅用一種或多種瓷石為原料, 這種坯料在1 200 ℃左右即可燒制成瓷; 元代以后, 窯工開始采用“二元”配方, 即用瓷石(50%~90%)加適量的高嶺土(10%~50%)為原料配合制胎, 其要在1 300 ℃的溫度下才可燒制成瓷[1-4]。 這種轉(zhuǎn)變不免讓人疑惑: 既然在五代至南宋期間“一元”配方已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用, 技術(shù)也已趨于成熟, 甚至使景德鎮(zhèn)白瓷可以和現(xiàn)代細(xì)瓷相媲美, 為何進(jìn)入元代后還要將景德鎮(zhèn)地區(qū)儲存量不多的高嶺土引入坯料? 而且“二元”配方需要更高的燒成溫度、 更大的技術(shù)難度以及隨之而來的更高燒成成本? 引入高嶺土是偶然還是必然? 為了解決這一問題, 本文通過模擬實(shí)驗(yàn)以及查閱大量資料并結(jié)合當(dāng)時(shí)的社會、 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素, 分析“二元”配方的優(yōu)勢及引入高嶺土的歷史必然性原因。
忽必烈于公元1271年建立元王朝, 之后將南宋滅亡統(tǒng)一了中國。 他不僅采用漢人方法治理漢地, 而且保留了很多蒙古族舊制, 使蒙漢各族文明之間相互交融滲透, 同時(shí)也存在著民族壓迫與反抗。 在這種大背景下, 整個社會政治、 文化、 經(jīng)濟(jì)、 科學(xué)技術(shù)等方面都發(fā)生了巨大的變化, 這為景德鎮(zhèn)“二元”配方的誕生創(chuàng)造了社會條件, 具體原因如下:
首先, 在蒙古統(tǒng)治者攻占中國北方及推翻南宋政權(quán)的戰(zhàn)爭中, 北方許多制瓷作坊遭到嚴(yán)重破壞。 而景德鎮(zhèn)窯因位置偏僻, 非軍事重鎮(zhèn), 吸引大批來自全國各地瓷窯的能工巧匠為了生存流亡至此, 帶來了人才、 技術(shù)及創(chuàng)新精神, 再加之北方窯工對粘土性能已有了解, 應(yīng)用亦有經(jīng)驗(yàn), 這為景德鎮(zhèn)高嶺土的發(fā)現(xiàn)和引入提供了可能。
其次, 元代統(tǒng)治者非常注重官府手工業(yè)生產(chǎn), 對工匠頗為重視。 不僅實(shí)行“屠城為匠者免”政策, 而且安排工匠在官辦作坊內(nèi)勞動, 免除一切差科, 允許其地位世襲。 此外, 元代政府大膽改革瓷業(yè)管理體制, 除將歷代宮廷器物制作的掌管機(jī)構(gòu)“將作監(jiān)”升格為“將作院”外, 還于公元1278年在景德鎮(zhèn)設(shè)立了“浮梁瓷局”這個唯一官方瓷業(yè)管理機(jī)構(gòu), 專門掌管燒造瓷器。 該機(jī)構(gòu)將制瓷工匠從各地俘虜集中到景德鎮(zhèn), 伴隨而來的是全國各地制瓷工藝技術(shù)的匯聚。 工匠之間經(jīng)驗(yàn)交流增多, 使景德鎮(zhèn)窯有機(jī)會融各地之優(yōu), 集眾家之長, 工藝水平進(jìn)一步提高。
再者, 元代是我國歷史上的大統(tǒng)一時(shí)期, 社會相對安定, 為陶瓷業(yè)的發(fā)展提供了良好的外部環(huán)境。 結(jié)合元代政策, 使制瓷業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部組織更嚴(yán)密, 分工更細(xì)致, 專業(yè)化更高, 行幫、 行業(yè)協(xié)作能力更強(qiáng)。 因此, 陶工有充足的時(shí)間和精力, 進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐創(chuàng)新。
最后, 元代是蒙古族統(tǒng)治的帝國, 性格豪放, 喜好大件物品。 另外元代疆域遼闊、 邊界開放, 實(shí)行宗教信仰和商業(yè)貿(mào)易自由的政策, 與穆斯林地區(qū)貿(mào)易發(fā)達(dá), 各地域各民族生活習(xí)慣和喜好不盡相同, 對瓷器風(fēng)格需求不一。 這些社會習(xí)俗的變化導(dǎo)致制瓷工匠創(chuàng)造出了獨(dú)具元代特征的瓷器造型, 如器物形制普遍較大、 胎體厚重等。 眾所周知, 器形越大越厚重, 制品越容易變形和開裂, 對工藝要求越高, 為了適應(yīng)大型器皿的燒制和改善瓷器的變形缺陷, 陶工們開始尋找新的制瓷原料。
綜上所述, 由于元代朝廷的政治外交、 軍事戰(zhàn)爭、 對外貿(mào)易以及為了適應(yīng)蒙古、 穆斯林和漢民族的不同的生活習(xí)俗和宗教信仰的需要, 制瓷工匠開始在“一元”配方的基礎(chǔ)上添加適量的粘土(高嶺土), 以克服此前瓷器燒成溫度低、 易變形的缺點(diǎn)。
瓷石是一種由絹云母、 石英組成, 并含有少量長石、 高嶺石等堅(jiān)硬或半堅(jiān)硬的巖石狀礦物。 它的形成一般與中生代燕山期的中酸性火成巖有密切關(guān)系, 在成礦作用的影響下, 多呈致密塊狀產(chǎn)出, 莫氏硬度4~7。 由于瓷石為石質(zhì)原料, 所以不能直接用來制瓷, 必須反復(fù)舂打粉碎成粉淘洗以后才能和水作坯。 高嶺土, 是一種主要由高嶺石(或埃洛石)組成并風(fēng)化的粘土, 多呈致密細(xì)粒狀、 疏松鱗片和土狀集合體。 莫氏硬度很低, 接近于1, 用指甲即可劃破, 用手即易捏成粉。 從礦物學(xué)角度看, 高嶺土有原生和次生之分。 次生高嶺土以膏泥狀態(tài)存在, 而原生高嶺土則多為沙土狀, 混雜在石英顆粒中, 只有通過淘洗法淘去沙石才能獲得凈泥。 根據(jù)劉新園先生的《高嶺土史考》文中記載, 景德鎮(zhèn)陶工早期使用的高嶺土被當(dāng)?shù)厝朔Q為“猴油土”, 出土率達(dá)90%以上, 可能是由天然水搬運(yùn)淘洗而藏于裂隙中的粘土, 因而純度很高, 而晚期主要是以砂土狀高嶺為主, 淘洗率10%~30%不等[2]。 從上面敘述可以得出: 不論是次生還是原生高嶺、 早期還是晚期高嶺, 在使用之前均不需要對其進(jìn)行粉碎, 只需淘洗就可以使用, 這與需要進(jìn)行多次舂碎淘洗的瓷石對比, 在原料處理方面無疑存在極大的優(yōu)越性。
陶瓷的發(fā)展與窯爐的改進(jìn)和燒成制度密切相關(guān), 窯爐的結(jié)構(gòu)不同, 燒制出的瓷器質(zhì)量也會不同。 如何得心應(yīng)手地掌控窯爐的火候是瓷器燒成的關(guān)鍵因素。 根據(jù)現(xiàn)有已發(fā)表考古發(fā)掘報(bào)告總結(jié)唐至元景德鎮(zhèn)地區(qū)龍窯結(jié)構(gòu)見表1。
表1 唐至元時(shí)期景德鎮(zhèn)地區(qū)龍窯結(jié)構(gòu)的變化
由表1可知, 從唐至元景德鎮(zhèn)地區(qū)龍窯的結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化。 在長期反復(fù)探索革新之后龍窯的坡度更加合理、 寬度逐漸增寬、 長度呈先縮短再增長的趨勢, 在合適的范圍內(nèi), 使燒成溫度提高、 氣氛更容易掌握。 元代以前窯爐縮短變寬除了與社會需求、 燃料質(zhì)量的進(jìn)步、 投柴孔的設(shè)置等有關(guān)外, 很重要的原因便是“一元”配方因Al2O3含量低, 燒成范圍窄, 不易控制造成的。 這一缺點(diǎn)迫使窯工在未找到合適的配方之前只能依賴于窯爐結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。 到了元代隨著社會對陶瓷產(chǎn)品需求量的進(jìn)一步增加, 窯工們必須在不斷探索中繼續(xù)改進(jìn)窯爐的結(jié)構(gòu), 其追求的目標(biāo)變?yōu)楦叩膯胃G質(zhì)量, 即窯爐長度增加, 寬度變寬, 但是卻帶來窯內(nèi)溫差的加大。 此外, 上層優(yōu)質(zhì)瓷石資源日漸枯竭, 因此, “一元”配方坯料不穩(wěn)定、 燒成收縮范圍窄等不利就更加明顯, 迫使陶工必須尋求燒成收縮穩(wěn)定、 范圍更寬的坯料配方。
另外, 元代為了提高產(chǎn)品質(zhì)量以及適應(yīng)大件物品的燒造需求對窯爐進(jìn)行了改進(jìn), 從宋代的平地斜式平焰窯改為平地斜坡分間式的半倒焰窯。 半倒焰窯的火焰流向發(fā)生了改變, 火路縮短, 克服了平焰窯因火路過長而造成的火候難以控制和窯溫不足的缺點(diǎn)。 此外, 其他更為靈活和自由的窯爐形式也陸續(xù)出現(xiàn)。 如: 為了適應(yīng)元代制瓷工藝飛速發(fā)展的要求, 在傳統(tǒng)龍窯的基礎(chǔ)上, 景德鎮(zhèn)窯工吸收了可以燒制高溫瓷器的饅頭窯的優(yōu)點(diǎn), 創(chuàng)制了葫蘆型窯。 葫蘆窯是一種半倒焰式的窯爐, 其優(yōu)點(diǎn)是: 因煙囪的抽力作用, 窯爐內(nèi)部基本處于零壓或負(fù)壓狀態(tài), 使窯內(nèi)溫度和氣氛比較容易控制和掌握。 缺點(diǎn)是: 窯體較小, 單窯質(zhì)量少, 且前后溫差較大[5-8]。
綜上所述, 為了適應(yīng)窯爐前后溫差大、 燒成溫度升高且不易控制的缺點(diǎn), 經(jīng)過不斷的探索, 陶工們將高嶺土引入, 使得瓷坯的燒成溫度提高, 燒成范圍顯著增大, 從而使燒成過程容易掌握和控制, 成品率增加。
2.3.1 古瓷片坯料性能對比結(jié)果分析和討論
為了更好地解釋高嶺土引入瓷胎的內(nèi)在技術(shù)原因, 對景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)古陶瓷研究所提供的北宋青白瓷片(BS)和清代乾隆青花瓷片(QQL)兩個樣品進(jìn)行科技分析, 比較二者性能差異。 樣品外觀形貌見圖1。
圖1 樣品外觀形貌
實(shí)驗(yàn)采用荷蘭帕納科公司生產(chǎn)的型號為Axios mAX的波長色散型X射線熒光光譜儀對樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析; 采用德國布魯克公司生產(chǎn)的型號為D8的X射線衍射儀對樣品進(jìn)行物相定性分析, 并運(yùn)用TOPAS-Rietevld精修計(jì)算得出物相半定量組成; 采用日本電子(株)式會社生產(chǎn)的型號為JSM6700F的冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡對樣品進(jìn)行形貌分析; 采用美國英斯特朗公司生產(chǎn)的型號為5566的萬能材料試驗(yàn)機(jī)對樣品進(jìn)行抗折強(qiáng)度測試。 測試結(jié)果詳見表2—表4、 圖2和圖3。
圖2 BS和QQL樣品胎XRD圖
表2 BS和QQL胎化學(xué)組成(wt%)
從表2可以看出: 北宋青白瓷殘片(BS)中SiO2含量較高, 達(dá)到78.02%, Al2O3含量較低, 為17.18%, 熔劑性含量(K2O+Na2O+MgO+CaO)總和為3.98%。 根據(jù)李家治先生在《中國科學(xué)技術(shù)史·陶瓷卷》中得出的結(jié)論: 以胎中Al2O3含量是否達(dá)到20%作為景德鎮(zhèn)瓷窯是否采用“二元”配方制胎工藝的標(biāo)準(zhǔn), 確定北宋青白瓷殘片(BS)胎體配方應(yīng)為“一元”配方。 而清代乾隆青花瓷殘片(QQL)SiO2含量較低, 為67.16%, Al2O3含量較高, 為25.87%, 熔劑性含量(K2O+Na2O+MgO+CaO)總和為5.65%, 根據(jù)李家治先生的結(jié)論, Al2O3含量大于20%的瓷胎, 必須引入高嶺土制胎, 單用瓷石一種原料是無法達(dá)到的[9], 因此確定其胎體配方為“二元”配方。
從圖2分析得出: 兩樣品的衍射峰都與莫來石和石英的標(biāo)準(zhǔn)卡片號(15-0776和75-0443)衍射峰位對應(yīng)一致, 確定兩樣品瓷胎的主要晶相都為莫來石和石英。 但對比來看, 清乾隆青花瓷殘片(QQL)胎中莫來石晶相衍射峰三強(qiáng)線要比北宋青白瓷殘片(BS)強(qiáng)度高且峰形更加尖銳, 而石英晶相衍射峰三強(qiáng)線強(qiáng)度低且峰形不夠尖銳。 說明清乾隆青花瓷殘片(QQL)較北宋青白瓷殘片胎中莫來石含量高且發(fā)育更加完全, 而石英晶相則含量低。 結(jié)合表3物相半定量分析結(jié)果可以證實(shí), 清乾隆青花瓷殘片(QQL)胎中莫來石含量比北宋青白瓷殘片高近兩倍, 石英含量低, 而玻璃相含量高。 分析原因應(yīng)為清代乾隆青花殘片中Al2O3含量增加, 熔劑性成分含量隨之增多, SiO2含量相對降低, 在較高的燒成溫度下, 玻璃相含量增多, 莫來石晶體更易析出, 生成量增多; 而石英晶體則隨著燒成溫度的提高和玻璃相的增多而更易熔解進(jìn)入玻璃相, 導(dǎo)致石英晶體含量的降低。
表3 BS和QQL胎相組成及相對含量
從圖3中可以看出: 兩樣品胎中都分布有大量短柱狀和長棒狀莫來石晶體、 少量塊狀石英晶體和氣孔。 但比較來看, 清乾隆青花瓷片胎中莫來石晶體含量明顯較北宋青白瓷殘片多, 幾乎布滿整個瓷胎, 且莫來石晶體顆粒較小, 但發(fā)育更趨完全。 這亦與兩樣品胎的XRD圖譜和半定量分析結(jié)果相吻合。
從表4可以看出, 清乾隆青花瓷片(QQL)較北宋青白瓷片(BS)強(qiáng)度高, 前者強(qiáng)度值是后者的將近兩倍。 說明采用“二元”配方制胎較“一元”配方胎體強(qiáng)度高。 究其原因綜合前文分析可知, 清乾隆青花瓷片胎體配方中因引入了適量的高嶺土, 化學(xué)組成中相應(yīng)SiO2含量降低、 Al2O3含量增加, 且熔劑性成分隨之增加。 在較高的燒成溫度下, 玻璃相含量增多, 石英晶體更易熔解進(jìn)入玻璃相, 使石英晶相含量降低; 而莫來石晶體則更易從熔體中析出, 生成量增多且發(fā)育趨于完全, 最終增強(qiáng)坯體在高溫下抵抗變形的能力, 使瓷胎強(qiáng)度值增加, 熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性提高。
表4 BS和QQL胎體抗折強(qiáng)度結(jié)果
2.3.2 模擬實(shí)驗(yàn)坯料性能對比結(jié)果分析和討論
按照《景德鎮(zhèn)傳統(tǒng)陶瓷坯體“一元”配方研究》和《景德鎮(zhèn)瓷坯料組成與性能的研究》兩篇論文中“一元”和“二元”配方中性能最佳的樣品(1#配方: 余干瓷石50%+南港瓷石25%+三寶瓷石25%; 2#配方: 星子高嶺20%+大洲高嶺40%+三寶瓷石40%)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)[10-11], 并分別對不同溫度下煅燒后的試樣進(jìn)行了XRD分析和收縮率、 吸水率、 氣孔率、 體積密度測試(煮沸法)。 坯料化學(xué)組成見表5, 測試結(jié)果見圖4和圖5。
圖4 1#(a)和2#(b)配方試樣不同溫度煅燒后XRD圖
圖5 1#和2#配方不同溫度下各性能趨勢圖
表5 坯料的化學(xué)組成
從圖4(a)可以看出: “一元”配方樣品無論溫度在1 180 ℃還是1 250 ℃時(shí), 瓷坯主要晶相均為石英和莫來石, 但莫來石的特征峰d=3.38 ?很小且峰型不尖銳, 證明瓷坯系統(tǒng)中莫來石量少且發(fā)育較差。 而從圖4(b)可以看出: “二元”配方樣品, 當(dāng)煅燒溫度在1 180 ℃時(shí), 瓷坯主要晶相為莫來石和石英, 莫來石的特征峰已趨尖銳。 隨著燒成溫度的提高, 不僅出現(xiàn)了d=3.38 ?、d=5.37 ?的莫來石特征峰, 而且還出現(xiàn)了莫來石的其他衍射峰, 并隨著溫度的升高, 峰強(qiáng)增加峰形更趨尖銳。 這證明隨著溫度的提高, 莫來石量增加且發(fā)育趨于完全。
從圖5可以看出: 當(dāng)溫渡小于1 180 ℃時(shí), “一元”配方胎體其線收縮率、 吸水率、 氣孔率和體積密度的變化規(guī)律具有相互對應(yīng)的關(guān)系。 但當(dāng)溫度超過1 180至1 250 ℃時(shí), 由于溫度過高, 坯體會產(chǎn)生過燒膨脹, 從而引起閉口氣孔增多, 吸水率增加, 收縮率降低, 體積密度降低。 即“一元”配方坯體燒成溫度較低, 在1 180 ℃成瓷良好, 但在1 250 ℃即已過燒, 其燒成溫度范圍較窄, 遠(yuǎn)小于70 ℃, 使燒成難以控制和掌握, 易使制品生燒或過燒, 形成變形、 開裂等缺陷。
將高嶺土引入坯料配方之后, 坯體燒成溫度提高, 當(dāng)以適當(dāng)比例進(jìn)行配料時(shí), 可以在1 180~1 310 ℃下的溫度范圍內(nèi)成瓷而不至于過燒或變形, 收縮率和體積密度都較大, 表明瓷化區(qū)域范圍擴(kuò)大。 這在生產(chǎn)上具有重大的技術(shù)意義, 當(dāng)坯料配方和窯內(nèi)溫差有小范圍波動時(shí), 均對產(chǎn)品瓷化性能影響較小, 陶工的可操作范圍變寬。 結(jié)合化學(xué)組成和XRD結(jié)果分析, 其原因可能為: “一元”配方瓷胎由于Al2O3含量較少, 熔劑含量較高, 燒成溫度低, 使莫來石的生成量少且發(fā)育較差, 液相粘度低, 因而高溫下抵抗變形的能力弱, 燒成溫度范圍窄。 “二元”配方瓷胎引入適量高嶺土后, Al2O3含量顯著增多, 使燒成溫度提高, 莫來石的生成量增多且發(fā)育完全, 且部分粘土分解產(chǎn)物熔解于液相使其粘度增大, 高溫下抵抗變形的能力增強(qiáng), 瓷胎燒成范圍拓寬, 生產(chǎn)上易于控制和掌握, 瓷胎不易變形, 強(qiáng)度高, 熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較好。
綜合上述分析可以得出: 無論從產(chǎn)品性能還是實(shí)際操作控制方面看, “二元”配方制瓷都具有比“一元”配方更多的技術(shù)優(yōu)勢。
產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)峭ㄟ^對物流、 資金流、 信息流的控制, 同時(shí)將生產(chǎn)商、 分銷商、 零售商、 售后服務(wù)部門以及最終用戶連成一個整體的功能網(wǎng)絡(luò)鏈結(jié)構(gòu)模式。 產(chǎn)業(yè)鏈條延伸機(jī)理表明, 產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度越大, 越可以互相促進(jìn), 降低生產(chǎn)成本, 提高市場適應(yīng)力[12]。
我國陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菑牡V山原料開采→原料加工→陶瓷生產(chǎn)→各級銷售商的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 封建社會時(shí)期景德鎮(zhèn)陶瓷生產(chǎn)主要有民窯和官窯兩種生產(chǎn)類型, 官窯只為皇家生產(chǎn)瓷器, 產(chǎn)業(yè)鏈相對較為簡單, 而民窯生產(chǎn)瓷器面向普通百姓, 其與現(xiàn)代陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈較為相似。 如圖6所示。
圖6 瓷器產(chǎn)業(yè)鏈
“二元”配方的出現(xiàn), 使景德鎮(zhèn)瓷器生產(chǎn)不再是使用單一瓷石一類原料, 增加了高嶺土, 使原料的種類更加豐富, 可選擇性增多, 如早期只作釉用原料的下層瓷石可以配合高嶺土作為制胎原料, 生產(chǎn)受上游控制的程度減弱。 從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度分析屬于延長了產(chǎn)業(yè)鏈, 使得資源利用范圍更廣、 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)形式更加多樣, 最終增加產(chǎn)品的市場競爭力, 使企業(yè)更快、 更好地發(fā)展。
通過查閱、 分析文獻(xiàn)資料、 模擬實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)代科技分析可以得出, 南宋以后景德鎮(zhèn)窯工在瓷坯中引入高嶺土制胎是必然的, 原因如下:
(1)社會因素: 元代朝廷的政治外交、 管理體制、 軍事戰(zhàn)爭、 對外貿(mào)易以及為了適應(yīng)蒙古民族、 穆斯林民族和漢民族的不同的生活習(xí)俗和宗教信仰的需要, 都為尋找更好的原料——高嶺土創(chuàng)造了條件。
(2)技術(shù)因素: 高嶺土在使用之前不需要對其進(jìn)行粉碎, 只需淘洗就可以使用, 這與需要進(jìn)行多次舂碎淘洗的瓷石相比, 在原料處理方面無疑存在極大的優(yōu)越性; 將高嶺土引入, 可以適應(yīng)當(dāng)時(shí)窯爐前后溫差大、 燒成溫度升高且不易控制的缺點(diǎn); 與“一元”配方瓷胎相比, “二元”配方瓷胎Al2O3含量更高, 組分?jǐn)?shù)更多、 粒度更細(xì)小, 使莫來石的生成量多且發(fā)育完全, 因而燒成溫度高、 范圍寬、 瓷胎不易變形, 產(chǎn)品性能好且生產(chǎn)上易于控制和掌握。
(3)經(jīng)濟(jì)因素: “二元”配方的出現(xiàn), 使得景德鎮(zhèn)瓷器生產(chǎn)不再是使用單一瓷石一類原料, 從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度分析屬延長了產(chǎn)業(yè)鏈, 從而增加產(chǎn)品的市場競爭力。