【原標(biāo)題】無水納米脫酸技術(shù)在民國酸化紙脫酸中的應(yīng)用與效果評估研究。
紙張酸化會導(dǎo)致紙張機械強度降低,發(fā)黃發(fā)脆,縮短使用壽命,增加其二次破損風(fēng)險,已成為當(dāng)前威脅檔案實體安全的重要因素。特別是民國時期形成的大量機制紙檔案,酸化程度尤為嚴(yán)重,亟待脫酸搶救。非水相脫酸法融合納米技術(shù)因其有機溶劑安全、對字跡破壞小、對紙張纖維結(jié)構(gòu)影響小等優(yōu)勢,已在國外廣泛運用幾十年。無水納米脫酸技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用起步于4~5年前,雖市場上涌現(xiàn)出眾多脫酸產(chǎn)品和配套技術(shù),為實際脫酸搶救工作提供了多種選擇,但也帶來了些難題:一方面,國內(nèi)外紙張成分、工藝和性能均存在差異,國外技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)能否取得滿意的效果,還有待實踐的驗證;另一方面,不同品牌的脫酸劑表現(xiàn)是否有顯著差異,應(yīng)挑選何種脫酸劑進(jìn)行大規(guī)模脫酸搶救實踐,還有待進(jìn)一步研究。
本研究選擇三種市場口碑較好的脫酸劑,實施兩種手動脫酸工藝,通過自然老化和人工加速老化處理,跟蹤了民國手工紙脫酸后酸度、白度、機械強度等性能隨時間的變化,以評估無水納米脫酸技術(shù)的脫酸效果,為后續(xù)大規(guī)模脫酸搶救工作提供參考。
1 實驗材料和步驟
1.1 實驗材料
《于湖居士文集》1-6冊(民國時期出版)、市售無水納米脫酸劑(選用三個品牌,命名為脫酸劑A、脫酸劑B、脫酸劑C)、精密噴壺、便攜式酸度測試儀(哈納 HI99171)、拉力測試儀(英特耐森 IMT-Tensile 02)、耐折度測試儀(英特耐森 IMT-205A)、全自動色度儀(紙邦 ZB-A)。
1.2 實驗步驟
手動噴淋脫酸:以精密噴壺為工具,加壓后勻速均勻噴淋,保證紙張潤濕。
手動浸泡脫酸:將適量脫酸劑傾倒于方形容器內(nèi),將待脫酸紙張平鋪浸沒于脫酸劑之中,紙張立刻被浸透,靜置3秒撈出紙張,平鋪晾干。
干熱老化:在105℃條件下老化72小時,參照GB/T 464-2008《紙和紙板的干熱加速老化》。
濕熱老化:在80℃、65%相對濕度條件下老化72小時,參照GB/T 22894-2008《紙和紙板加速老化濕潤老化》。
2 實驗結(jié)果與討論
2.1 酸度
當(dāng)脫酸劑接觸到紙張時,氧化鎂顆粒滲透進(jìn)入紙內(nèi)孔洞并通過靜電力緊緊地吸附,與空氣中的水份結(jié)合形成氫氧化鎂,在空氣中二氧化碳的作用下,氫氧化鎂轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徭V,碳酸鎂中和紙內(nèi)的酸,發(fā)揮脫酸作用。
本階段紙張酸度跟蹤測試結(jié)果如圖1所示:脫酸前紙張pH為4.8,是老化酸性紙,脫酸后紙張pH達(dá)到7.0~8.0,呈弱堿性,三種脫酸劑均能使紙張維持12個月弱堿性或中性。隨時間推移,氧化鎂不斷消耗,紙張pH值下降,即發(fā)生返酸現(xiàn)象。比較兩種脫酸工藝發(fā)現(xiàn):浸泡脫酸更為均勻,紙張抗酸能力更強,返酸較緩慢,而噴淋脫酸效果不均勻,返酸相對較快,但實施便捷。浸泡脫酸時,脫酸劑A抗返酸能力最強,pH保持較穩(wěn)定;脫酸劑C抗返酸能力次之;脫酸劑B抗返酸能力最差。噴淋脫酸中,脫酸劑C抗返酸能力最強;脫酸劑A 與脫酸劑B抗返酸能力相當(dāng)。
2.2 白度
白度是反映紙張表面顏色的重要指標(biāo),也是衡量脫酸劑是否安全的重要評判標(biāo)準(zhǔn),安全可靠的脫酸劑不應(yīng)對紙的白度造成過大影響。本次測試的民國書籍用紙老化程度大,表面呈暗黃色,初始白度為34.44%。如表1所示,經(jīng)浸泡脫酸和加速老化后,紙張均出現(xiàn)了不同程度的白度下降即返黃現(xiàn)象,返黃程度可以用返黃值表示,從高到低為:脫酸劑B > 脫酸劑A > 脫酸劑C,脫酸劑B與脫酸劑A返黃肉眼可見,脫酸劑C變色程度肉眼較難分辨。鄭麗新、陳炳銓等人也報道了同樣的現(xiàn)象,主要是由于紙張中木質(zhì)素和半纖維素發(fā)色基團與 OH- 反應(yīng),分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重排、異構(gòu)化、共軛鏈延長等生成新發(fā)色基團。
2.3 抗張強度
紙張的老化會加劇紙張的酸化,紙張的機械性能也隨之降低。采用人工加速老化法對紙樣進(jìn)行處理,模擬自然老化過程,用抗張指數(shù)來表征抗張性能變化。
由表2可知,脫酸后抗張指數(shù)會有一定程度下降,但保留率在90%以上,下降程度不大。這與溶劑影響有關(guān),張玉芝等在研究全氟庚烷作為紙張脫酸載體的安全性時也發(fā)現(xiàn)了相同現(xiàn)象。脫酸后紙張經(jīng)人工老化,保留率均在90%以上,即對紙張抗張強度影響不大。
2.4 耐折度
如表3可知,經(jīng)脫酸劑C脫酸后耐折度無變化,經(jīng)人工濕熱、干熱老化后耐折度也無變化。而脫酸劑B與脫酸劑A脫酸后耐折度下降,且經(jīng)人工老化后,耐折度與未脫酸老化樣品相比均下降。
3 結(jié)論
本次測試的民國書籍用紙為手工紙,其紙張厚度均一性較差,酸度為4.8,表面呈暗黃色,老化程度嚴(yán)重。利用無水納米脫酸劑,通過噴淋、浸泡脫酸工藝對民國書籍進(jìn)行脫酸處理,自然條件下和人工老化后的性能跟蹤結(jié)果表明:
(1)自然老化情況下,三種脫酸劑均能使紙張維持12個月弱堿性。
(2)脫酸不影響紙張厚度,但會在一定程度上使紙張表面變暗、泛黃加深,三種脫酸試劑變色情況由強到弱排序為:脫酸劑A、脫酸劑B、脫酸劑C。
(3)三種脫酸劑均會降低紙張抗張強度,但影響不大;脫酸劑C不影響紙張耐折度,而脫酸劑A、脫酸劑B會在一定程度造成耐折度下降。
(4)浸泡脫酸均一性好,紙張抗酸能力更強;噴淋脫酸工藝操作便捷,但脫酸效果的均一性不佳。
綜合來看,利用脫酸劑C結(jié)合浸泡脫酸工藝為現(xiàn)階段最佳脫酸方法,此方法對紙張顏色影響最小,對紙張機械性能影響小,自然老化脫酸效果達(dá)標(biāo),返酸速度慢。
【發(fā)表平臺】四川檔案,2023年第5期〔總第235期〕P38-P40
【參考文獻(xiàn)】
[1] 劉家真. Bookkeeper脫酸應(yīng)用效果評價[J]. 蘭臺世界, 2020(1): 7.
[2] Zumbuhl S, Wuelfert S . CHEMICAL ASPECTS OF THE 脫酸劑 C DEACIDIFICATION OF CELLULOSIC MATERIALS: THE INFLUENCE OF SURFACTANTS[J]. Studies in conservation,2000, 46(3): p.169-180.
[3] 陳玲, 黃曉霞. 非水相MgO脫酸體系在紙質(zhì)檔案脫酸中的老化行為——以書寫紙為例[J]. 檔案學(xué)通訊, 2018(1): 6.
[4] Adam W. Washing,Spraying and Brushing. A Comparison ofpaper deacidification by magnesium hydroxide nanoparticles[J].Restaurator International Journal for the Preservation of Library & Archival Material, 2015, 36(1): 3-23.
[5] 鄭麗新, 陳炳銓. 紙質(zhì)檔案去酸引起紙張色變問題淺析——以浙江省檔案館館藏民國檔案修復(fù)項目紙張樣本為例[J]. 浙江檔案, 2021, 9: 63-65.
[6] 張云鳳. 納米MgO對近現(xiàn)代紙質(zhì)文獻(xiàn)的脫酸保護(hù)研究[D]. 東南大學(xué),2020.
[7] 張玉芝, 徐森, 何子晨, 等. 全氟庚烷作為紙張脫酸載體的安全有效性研究[J]. 中華紙業(yè), 2022(018): 043.