文物無酸包裝的設計與制作

□劉彥琪

配置專用包裝是文物保管的重要工作，除了利于文物安全存放，更是在資源及經費有限的情況下，所能采取的主動且有效的調控文物保存微環境的措施，以便達到文物預防性保護的目的，使文物處于一個“潔凈”“穩定”的安全保存環境，達到延緩文物劣化的目的①見WW／T 0066—2015，《館藏文物預防性保護方案編寫規范》。。

然而，文物無酸包裝往往委托專門的包裝公司制作，因其通常采取標準化生產工藝，且對文物自身保存狀態及文物工作者使用習慣不熟悉，往往不能根據特定文物的個性訂制最合理的包裝。尤其是一些腐蝕嚴重的器物，一方面需要匹配度高的訂制包裝為文物提供全方位保護；另一方面又因文物保管工作的限制，而避免它與非文物保護專業的包裝制作人員長時間接觸。故此，作為直接接觸且最了解文物保存狀態的文物保護工作人員，需掌握一定的包裝設計制作技能，以便在符合文物保護要求的前提下，親自為文物制作包裝，解決不同文物所面臨的不同的包裝設計制作需求，從而更好地保護文物安全。

基于上述需求，筆者以一件漢代銅鍋的文物包裝制作過程為例，闡述文物包裝設計制作的原理與工藝。本文所述包裝屬文物使用包裝，也稱內包裝。它是直接在館藏文物保存環境中使用的，用于盛裝調濕材料且具有透氣性和一定強度的包裝容器，文物直接盛放其內②③見WW／T 0068—2015，《館藏文物保存環境控制 調濕材料》定義3.3。。

一、包裝材料的選擇

關于內包裝材料選擇，國家標準規定如下：當文物重量≤30kg，用瓦楞紙箱做內包裝盒。應符合GB／T 6543—2008的要求，單瓦楞紙板應使用BS－1.4類或以上等級④見GB／T 23862—2009，《文物運輸包裝規范》，技術要求4.3。；包裝容器內部應采用無污染的包裝材料，不能排放出對文物有害的物質⑤見GB／T 23862—2009，《文物運輸包裝規范》，技術要求4.2。。

綜上，筆者選材如下：

1.包裝盒體：采用日本產淺灰色文物包裝專用無酸瓦楞紙。B700-02規格為B楞，幅面1200mm×1200mm， 厚 3mm，700g／㎡；B700-03規格為B楞，幅面850mm×1300mm，厚3mm，700g／㎡。

2.緩沖材料：使用EPE環保泡棉，又稱珍珠棉，是新型環保包裝材料。它由低密度聚乙烯酯經物理發泡產生無數獨立氣泡構成。無毒、無臭、隔水防潮、防震、保溫、防結露、防霉抗菌、耐高溫、阻燃、韌性強、抗撞力強、化學穩定性好且加工性能優良，適合作為緩沖、填充和支撐材料。

3.輔材：標簽使用無酸簽字筆在特衛強標簽上書寫編號，包裝結構說明書采用無酸打印紙，包裝盒內標記線采用無酸簽字筆繪制。

圖一 折線與瓦楞方向平行的紙樣彎折實驗

二、包裝的設計理念

1.成型工藝。 不同于商業用途的包裝為設計和加工簡便而使用黏合工藝，文物用無酸包裝應避免黏合劑可能將有害于文物安全的物質帶入文物保存的微環境。使用插接工藝可解決上述問題，也使包裝適合存放較重器物，避免黏結材料老化失效而造成日久后包裝強度降低。

2.結構設計。瓦楞紙強度有限，可通過紙盒護翼、插舌等結構的合理設計，提高包裝強度。緩沖層應盡量與文物造型吻合，使文物重量及運輸過程中因震蕩產生的沖力不被文物上某一局部所承受，使文物上單位面積內所受到的壓力、剪切力最大限度地減弱，有利于文物的安全存放與運輸。

3.符合文物提取規范。按照文物工作規范，拿取文物應雙手托底使其受力均勻，以防損壞。故包裝盒體不能設計成常見的四面封閉立壁結構，避免從盒中提拉文物耳部、口沿而將文物取出，盒體應有一側可開放立壁。

4.后期維護。 因包裝設計制作者不能跟隨文物，包裝應結構簡單，能使文物管理者輕易掌握正確用法，易于操作。為防止包裝錯誤組裝而損壞文物，包裝內需配備包裝結構和使用說明書。

三、無酸瓦楞紙盒設計及計算原理

1.材料對于紙盒設計的限制

首先，受無酸瓦楞紙幅面限制，瓦楞排列方向單一，關乎紙盒結構穩定的腳扣、插舌，需考慮瓦楞排列方向。在瓦楞紙上繪版時需考慮上述因素。其次，筆者手頭現有泡棉有兩種規格，厚度分別為2厘米和5厘米。泡棉塊疊加厚度為2厘米或5厘米的倍數或兩者之和，即 4厘米（2厘米×2）、10厘米（5厘米×2）、7 厘米（5 厘米＋2 厘米）、12 厘米（5 厘米×2+2厘米）等。需根據器物高度選擇適合厚度的泡棉塊組合。我們計劃緩沖材料的厚度為7厘米，使用5厘米和2厘米兩種厚度的泡棉塊加工緩沖層。由于加工工具與工藝限制，我們可以隨意裁切泡棉塊長寬，但無法改變其厚度，因此我們做好的紙盒內腔必須有準確的高度恰好容納7厘米厚的泡棉塊。高度少于7厘米則使泡棉塊受到擠壓且傳遞給文物壓力而造成損壞；大于7厘米空間則使泡棉塊內的文物易于顛簸晃動而損壞。在設計紙盒時，需參照紙樣折彎實驗所得數據，保證紙盒精度。

2.紙盒樣版尺寸設計的依據——紙樣彎折實驗

瓦楞紙的厚度使其折彎后形成尺寸誤差，故在紙盒樣版設計時需準確扣除誤差，紙樣彎折實驗可以提供計算依據。如圖一－1、圖二－1所示，在準備用于紙盒制作的長方形紙樣上標記三條間距5厘米的平行折線且與紙樣邊緣垂直。需制備兩種紙樣：折線與瓦楞方向平行和折線與瓦楞方向垂直。如圖一-1、2、3及圖二-1、2、3，從紙樣彎折實驗可以看出，無論折線與瓦楞垂直或平行，彎折后兩互相平行的豎直立壁間距皆為4.7厘米，平面紙版的設計尺寸為5厘米，折彎后損失了0.3厘米。每次折彎都使瓦楞紙在水平方向的尺寸損失了瓦楞紙的半個壁厚，即0.15厘米。如圖一-4，當瓦楞方向與折線方向平行時，瓦楞紙折彎90°后，瓦楞紙在豎直面上的高度損失了0.3厘米。如圖二-4，當瓦楞方向與折線方向垂直時，瓦楞紙折彎90°后，瓦楞紙在豎直面上的高度損失了0.2厘米。

圖二 折線與瓦楞方向垂直的紙樣彎折實驗器物的信息采集

圖三 文物測繪

圖四 文物病害圖

如圖三所示，在三維坐標系統內測繪文物，設計尺寸最合理的包裝。此器高6厘米，體量小且輕，包裝越大，可容納緩沖層越厚，文物越安全，但耗材越多，后期存放占用空間越大，運輸過程中配套的外包裝也越大，引起一系列成本提高。因此，在確保文物安全的前提下，盡量縮小文物包裝尺寸。小而輕文物的包裝，最薄處至少有2厘米緩沖層，以防無酸紙盒受沖擊后的作用力直接傳遞到文物而造成損壞。對于較大較重文物，上述間距至少需5厘米①見GB／T 23862—2009，《文物運輸包裝規范》，技術要求4.3。。如圖四所示，通過讀取文物病害圖了解文物保存狀態，以便進行合理的包裝結構和受力設計。器物的侈口直徑為15.6厘米，兩耳頂端為器物最寬處，長17.8厘米。為使包裝在確保文物安全的前提下尺寸最小化，需將雙耳沿方形包裝剖面的對角線放置。

3.紙盒平面樣版

如圖五所示紙盒樣版，側壁H沿折線折彎90°，邊鎖插舌沿折線折彎90°，插入沿折線折彎的I與M之間，腳扣K插入插孔R完成自鎖而固定三面立壁。腳扣K是確保盒體穩定的重要結構，需要受力良好，要求插接方向與瓦楞排列方向一致。盒蓋C、護翼D及插舌A皆折彎90°后，通過頂扣插舌與頂扣插孔S的插接使整個紙盒鎖定。A與L采用摩擦式插舌，只有當插接方向與瓦楞排列方向一致，才可以多次開合而不損傷。插舌肩寬是盒蓋開啟受阻的部分，肩部尺寸越大，摩擦力越大，鎖定后的紙盒越穩定。防塵翼可防灰塵進入盒體加速文物劣化。紙盒組裝完成后，每個側壁都有至少兩層瓦楞紙，包裝的抗壓能力加倍。為使多個包裝疊放時的壓力能均勻地向下傳遞而不形成水平方向分力，需確保紙盒立壁平整且與平面成90°角，這就要求P、Q、X、Y、Z等部位的尺寸縮進量設計準確。如果不能達到上述要求，紙盒側壁就會向外鼓出，紙盒受到自上而下傳遞的壓力時，與水平面平行方向的瓦楞就極易彎折而破壞整個包裝的受力結構。制作完成且盒蓋處于打開狀態的紙盒見圖九-1。

圖五 紙盒的結構設計與尺寸計算

四、泡棉緩沖內襯的制作

1.泡棉塊的尺寸與裁切

圖六 泡棉塊的精確切割

盒制好后，測其內腔寬度為20厘米，減去盒蓋插舌厚度0.3厘米及防塵翼厚度0.3厘米，為19.4厘米。盒內長度19.6厘米，減盒蓋兩側插舌厚度0.6厘米，為19厘米。盒內腔高度7厘米。故需首先制備19.4厘米×19厘米×5厘米和19.4厘米×19厘米×2厘米的泡棉塊。為確保裁切精度，我們使用圖六所示方法，將泡棉塊夾在兩三角板間，快易夾使三者相對位置固定，用壁紙刀沿兩塊三角板長邊裁切。刀刃要始終與兩三角板邊緣同時接觸。獲得一個標準裁切面后，再以其為基準，重復上述操作，可得四壁平整、角度尺寸準確的泡棉塊。

2.文物容納空間的旋切

圖七-1，將方形相對頂點兩兩相連，連線交點即中心，以其為圓心，分別以4.4厘米、6.9厘米、7.8厘米為半徑作三個同心圓⊙1、⊙2、⊙3，用壁紙刀沿⊙1裁切，壁紙刀沿豎直方向運動，借助木工連接件安裝測量模板不斷矯正壁紙刀方向。壁紙刀運動方向如圖七-a中紅線K所示。裁切后泡棉塊中央有一圓柱形空間。

如圖七-2與圖七-b，圓柱形空間與泡棉底面交線⊙1′，壁紙刀切入泡棉塊，刀刃同時沿⊙1′與⊙2旋切。如圖七-c，環切后先得倒立圓臺形空間，為使泡棉空間與文物貼合度更高，可用壁紙刀沿紅線K所示弧度保持彈性形變并環切，也可用電熱切割工具，將電熱絲彎成紅線K弧度，通電加熱切割泡棉。

如圖七-3與圖七-d，壁紙刀伸出長度h刀刃，沿⊙3豎直環切。

如圖七-4與圖七-e，壁紙刀沿水平方向，距離泡棉塊頂面h高度處環切，刀尖不可超出圖七-d中K所示裁切痕跡。最終得到圖七-f剖面結構的泡棉塊。

將文物嵌入上述泡棉塊，用壁紙刀裁出容納耳部的空間。再依上法裁切19.4厘米×19厘米×2厘米的泡棉塊。為確保使用時不會將上述泡棉塊按錯誤位置疊放，需將泡棉塊放置于正確的相對位置后，切去一條豎直方向的棱，作為指示泡棉塊放置方向的記號。泡棉緩沖內襯制作完成后的剖面結構如圖八所示。

3.盒與泡棉內襯的裝配

由于紙盒底面及泡棉塊橫截面非正方形，為使包裝每次裝配都能按照最初的設計正確使用，需在紙盒內立壁一角用無酸筆標注記號線。泡棉塊被切去的一棱對準記號線即可，如圖九-1、圖九-2。將器物雙耳沿包裝對角線方向嵌入泡棉，將內膽置入器物腹部，如圖九-3。內膽與包裝內的頂部泡棉塊配合，一方面可以避免文物顛簸與晃動；另一方面便于在內膽內存儲調濕材料，控制包裝內的微環境。據國家標準，應在文物包裝箱內放置合適的調濕、吸附、防霉材料①見GB／T 23862—2009，《文物運輸包裝規范》，文物包裝內部環境控制5.3。。

調濕材料指不借助任何人工能源和機械設備，通過自身吸放濕性能，感應所調空間空氣濕度變化，自動調節空氣相對濕度的一類功能材料②見WW／T 0068—2015，《館藏文物保存環境控制 調濕材料》定義3.2。。

圖七 泡棉塊上文物存放空間的旋切流程

圖八 緩沖材料結構

館藏文物保護環境控制對調濕材料的基本要求有：（1）用于館藏文物保存環境調控的調濕材料應由專業質量監督檢驗機構檢驗確認合格；（2）調濕材料使用過程中不應產生液態凝結水；（3）調濕材料使用時應避免與文物直接接觸；（4）使用包裝表面不允許有異物析出；（5）調濕材料應指明調控的目標濕度、單位質量及推薦用量；（6）調濕材料宜在具有良好密閉性的環境中使用①見WW／T 0068—2015，《館藏文物保存環境控制 調濕材料》技術要求4.1。。據上述諸條及青銅器對保存環境的要求，我們使用具有單向調節作用的變色硅膠，該產品在相對濕度20%以下或干燥時呈天藍色至藍色，相對濕度大于50%時呈粉紅色。如圖9-5所示，將藍色的干燥狀態的變色硅膠放入泡棉內膽。圖9-6，為避免變色硅膠泄漏而與文物直接接觸，泡棉內膽需配蓋并加工成篩網狀，保證變色硅膠的吸濕效果。圖9-7，安裝頂部泡棉塊。圖9-8，為確保包裝正確使用，其內配置結構圖和使用說明書。具體內容見圖十。圖九-9，將插舌插入泡棉塊與盒壁之間的間隙，將頂扣插舌插入插孔完成包裝。

五、包裝使用與維護

當包裝脫離其設計和使用者時，為了保證其他使用者能夠正確打開和使用包裝，包裝外壁應貼附圖十一所示包裝盒結構圖以及打開方式提示。包裝需定期打開查看，當變色硅膠呈粉紅色，需更換干燥的變色硅膠吸濕，使包裝內的微環境濕度低于20%，利于青銅器的安全長久保存。已變為粉色的變色硅膠置于通風朝陽處，散失水分，恢復藍色便可再用。為確保包裝微環境控制，應將包裝置于密封性較好的儲藏柜或聚乙烯密封盒，柜內或密封盒內可放入定期更換的有害氣體吸附劑，防止揮發物損壞包裝內的文物。

圖九 包裝裝配流程

圖十 緩沖結構說明書

圖十一 紙盒結構說明書

本文以一件漢代銅盆的包裝設計制作為例，闡述了文物無酸包裝設計原理與制作工藝，所用工具與材料簡單易得，對于保存條件有限且短期內難以改善的文物庫房，為了達到文物預防性保護的基本條件，可以利用類似做法改善文物保存的微環境。對于表面酥粉的文物，還可用諾梅克斯柔軟布（人造纖維，學名聚間苯二甲酰間苯二胺，化學穩定性好，pH值 6.8—7.0，透氣耐火，防灰塵滲透，抗霉菌，用于包裝箱襯墊保存易碎物品）、超細纖維布等材料襯于泡棉表面，減少泡棉與文物摩擦。