莫云杰, 曹春娥, 韓光大, 鄭乃章

1. 景德鎮(zhèn)陶瓷大學考古文博學院, 江西 景德鎮(zhèn) 333403

2. 國家日用及建筑陶瓷工程技術研究中心, 江西 景德鎮(zhèn) 333001

引 言

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]。 這種轉變不免讓人疑惑: 既然在五代至南宋期間“一元”配方已經得到了廣泛的應用, 技術也已趨于成熟, 甚至使景德鎮(zhèn)白瓷可以和現(xiàn)代細瓷相媲美, 為何進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, 本文通過模擬實驗以及查閱大量資料并結合當時的社會、 技術和經濟因素, 分析“二元”配方的優(yōu)勢及引入高嶺土的歷史必然性原因。

1 社會因素的影響

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、 經濟、 科學技術等方面都發(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的戰(zhàn)爭中, 北方許多制瓷作坊遭到嚴重破壞。 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、 技術及創(chuàng)新精神, 再加之北方窯工對粘土性能已有了解, 應用亦有經驗, 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, 對工匠頗為重視。 不僅實行“屠城為匠者免”政策, 而且安排工匠在官辦作坊內勞動, 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構“將作監(jiān)”升格為“將作院”外, 還于公元1278年在景德鎮(zhèn)設立了“浮梁瓷局”這個唯一官方瓷業(yè)管理機構, 專門掌管燒造瓷器。 該機構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的匯聚。 工匠之間經驗交流增多, 使景德鎮(zhèn)窯有機會融各地之優(yōu), 集眾家之長, 工藝水平進一步提高。

再者, 元代是我國歷史上的大統(tǒng)一時期, 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。 結合元代政策, 使制瓷業(yè)生產內部組織更嚴密, 分工更細致, 專業(yè)化更高, 行幫、 行業(yè)協(xié)作能力更強。 因此, 陶工有充足的時間和精力, 進行生產實踐創(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, 實行宗教信仰和商業(yè)貿易自由的政策, 與穆斯林地區(qū)貿易發(fā)達, 各地域各民族生活習慣和喜好不盡相同, 對瓷器風格需求不一。 這些社會習俗的變化導致制瓷工匠創(chuàng)造出了獨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、 對外貿易以及為了適應蒙古、 穆斯林和漢民族的不同的生活習俗和宗教信仰的需要, 制瓷工匠開始在“一元”配方的基礎上添加適量的粘土(高嶺土), 以克服此前瓷器燒成溫度低、 易變形的缺點。

2 技術因素的影響

2.1 原礦處理方法

瓷石是一種由絹云母、 石英組成, 并含有少量長石、 高嶺石等堅硬或半堅硬的巖石狀礦物。 它的形成一般與中生代燕山期的中酸性火成巖有密切關系, 在成礦作用的影響下, 多呈致密塊狀產出, 莫氏硬度4～7。 由于瓷石為石質原料, 所以不能直接用來制瓷, 必須反復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)組成并風化的粘土, 多呈致密細粒狀、 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?shù)厝朔Q為“猴油土”, 出土率達90%以上, 可能是由天然水搬運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行粉碎, 只需淘洗就可以使用, 這與需要進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。

2.2 窯爐結構的變化

陶瓷的發(fā)展與窯爐的改進和燒成制度密切相關, 窯爐的結構不同, 燒制出的瓷器質量也會不同。 如何得心應手地掌控窯爐的火候是瓷器燒成的關鍵因素。 根據現(xiàn)有已發(fā)表考古發(fā)掘報告總結唐至元景德鎮(zhèn)地區(qū)龍窯結構見表1。

表1 唐至元時期景德鎮(zhèn)地區(qū)龍窯結構的變化

由表1可知, 從唐至元景德鎮(zhèn)地區(qū)龍窯的結構發(fā)生了較大變化。 在長期反復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, 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、 燃料質量的進步、 投柴孔的設置等有關外, 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。 這一缺點迫使窯工在未找到合適的配方之前只能依賴于窯爐結構的改進。 到了元代隨著社會對陶瓷產品需求量的進一步增加, 窯工們必須在不斷探索中繼續(xù)改進窯爐的結構, 其追求的目標變?yōu)楦叩膯胃G質量, 即窯爐長度增加, 寬度變寬, 但是卻帶來窯內溫差的加大。 此外, 上層優(yōu)質瓷石資源日漸枯竭, 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, 元代為了提高產品質量以及適應大件物品的燒造需求對窯爐進行了改進, 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。 此外, 其他更為靈活和自由的窯爐形式也陸續(xù)出現(xiàn)。 如: 為了適應元代制瓷工藝飛速發(fā)展的要求, 在傳統(tǒng)龍窯的基礎上, 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, 創(chuàng)制了葫蘆型窯。 葫蘆窯是一種半倒焰式的窯爐, 其優(yōu)點是: 因煙囪的抽力作用, 窯爐內部基本處于零壓或負壓狀態(tài), 使窯內溫度和氣氛比較容易控制和掌握。 缺點是: 窯體較小, 單窯質量少, 且前后溫差較大[5-8]。

綜上所述, 為了適應窯爐前后溫差大、 燒成溫度升高且不易控制的缺點, 經過不斷的探索, 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 “一元”配方與“二元”配方坯料性能對比

2.3.1 古瓷片坯料性能對比結果分析和討論

為了更好地解釋高嶺土引入瓷胎的內在技術原因, 對景德鎮(zhèn)陶瓷大學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

實驗采用荷蘭帕納科公司生產的型號為Axios mAX的波長色散型X射線熒光光譜儀對樣品進行化學成分分析; 采用德國布魯克公司生產的型號為D8的X射線衍射儀對樣品進行物相定性分析, 并運用TOPAS-Rietevld精修計算得出物相半定量組成; 采用日本電子(株)式會社生產的型號為JSM6700F的冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡對樣品進行形貌分析; 采用美國英斯特朗公司生產的型號為5566的萬能材料試驗機對樣品進行抗折強度測試。 測試結果詳見表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%。 根據李家治先生在《中國科學技術史·陶瓷卷》中得出的結論: 以胎中Al2O3含量是否達到20%作為景德鎮(zhèn)瓷窯是否采用“二元”配方制胎工藝的標準, 確定北宋青白瓷殘片(BS)胎體配方應為“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%, 根據李家治先生的結論, 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準卡片號(15-0776和75-0443)衍射峰位對應一致, 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線要比北宋青白瓷殘片(BS)強度高且峰形更加尖銳, 而石英晶相衍射峰三強線強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。 結合表3物相半定量分析結果可以證實, 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入玻璃相, 導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)強度高, 前者強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, 化學組成中相應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, 最終增強坯體在高溫下抵抗變形的能力, 使瓷胎強度值增加, 熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性提高。

表4 BS和QQL胎體抗折強度結果

2.3.2 模擬實驗坯料性能對比結果分析和討論

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%)進行了模擬實驗[10-11], 并分別對不同溫度下煅燒后的試樣進行了XRD分析和收縮率、 吸水率、 氣孔率、 體積密度測試(煮沸法)。 坯料化學組成見表5, 測試結果見圖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, 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, 當煅燒溫度在1 180 ℃時, 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: 當溫渡小于1 180 ℃時, “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)律具有相互對應的關系。 但當溫度超過1 180至1 250 ℃時, 由于溫度過高, 坯體會產生過燒膨脹, 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, 當以適當比例進行配料時, 可以在1 180～1 310 ℃下的溫度范圍內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)域范圍擴大。 這在生產上具有重大的技術意義, 當坯料配方和窯內溫差有小范圍波動時, 均對產品瓷化性能影響較小, 陶工的可操作范圍變寬。 結合化學組成和XRD結果分析, 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, 且部分粘土分解產物熔解于液相使其粘度增大, 高溫下抵抗變形的能力增強, 瓷胎燒成范圍拓寬, 生產上易于控制和掌握, 瓷胎不易變形, 強度高, 熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性較好。

綜合上述分析可以得出: 無論從產品性能還是實際操作控制方面看, “二元”配方制瓷都具有比“一元”配方更多的技術優(yōu)勢。

3 經濟因素的影響

產業(yè)鏈是通過對物流、 資金流、 信息流的控制, 同時將生產商、 分銷商、 零售商、 售后服務部門以及最終用戶連成一個整體的功能網絡鏈結構模式。 產業(yè)鏈條延伸機理表明, 產業(yè)關聯(lián)度越大, 越可以互相促進, 降低生產成本, 提高市場適應力[12]。

我國陶瓷產業(yè)鏈是從礦山原料開采→原料加工→陶瓷生產→各級銷售商的產業(yè)結構。 封建社會時期景德鎮(zhèn)陶瓷生產主要有民窯和官窯兩種生產類型, 官窯只為皇家生產瓷器, 產業(yè)鏈相對較為簡單, 而民窯生產瓷器面向普通百姓, 其與現(xiàn)代陶瓷產業(yè)鏈較為相似。 如圖6所示。

圖6 瓷器產業(yè)鏈

“二元”配方的出現(xiàn), 使景德鎮(zhèn)瓷器生產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, 生產受上游控制的程度減弱。 從技術經濟角度分析屬于延長了產業(yè)鏈, 使得資源利用范圍更廣、 產品造型設計形式更加多樣, 最終增加產品的市場競爭力, 使企業(yè)更快、 更好地發(fā)展。

4 結 論

通過查閱、 分析文獻資料、 模擬實驗以及現(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、 對外貿易以及為了適應蒙古民族、 穆斯林民族和漢民族的不同的生活習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)技術因素: 高嶺土在使用之前不需要對其進行粉碎, 只需淘洗就可以使用, 這與需要進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, 可以適應當時窯爐前后溫差大、 燒成溫度升高且不易控制的缺點; 與“一元”配方瓷胎相比, “二元”配方瓷胎Al2O3含量更高, 組分數(shù)更多、 粒度更細小, 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, 產品性能好且生產上易于控制和掌握。

(3)經濟因素: “二元”配方的出現(xiàn), 使得景德鎮(zhèn)瓷器生產不再是使用單一瓷石一類原料, 從技術經濟角度分析屬延長了產業(yè)鏈, 從而增加產品的市場競爭力。