古籍装具用纸板的安全性分析

 　　文章作者：龙堃 先生 馆员，古籍保护科技文化和旅游部重点实验室科研人员；主要从事文献保护相关工作，在纸质文献保护、文献装具分析等方面成就突出。

 

　　在古籍的保存和保护中，装具是接触古籍的首要屏障，不仅能够起到保护古籍的作用，同时其庄重典雅的造型也成为古籍附加值的重要体现。制作精良的古籍装具不仅能够有效降低颗粒物、有害气体和紫外光对古籍的侵蚀，也能有效防止和降低虫害风险。

 

　　制作古籍装具的材料一般有纸张、纸板、纺织品、木材、黏结剂以及部分塑料或骨质材料等。目前的古籍装具中，一类形制是传统的函套、轴套和木函等，这类装具一般沿用旧的装具形式，属于仿古设计，需要使用多种材料进行复合加工制作而成，从而可以保持文献装具的传统风格；另一类是新型的装具形制，主要以瓦楞纸板或纯棉纸板制作的书盒、书套为代表，其特点是使用的材料简单、轻便、易于加工，有些成品甚至只含纸制品和少量的黏结剂，在材质把控上较为容易。

 

　　不论是传统风格的函套，或是新型材料制作的书盒，很多时候都会用到具有一定厚度和强度的纸板作为基础支撑物。因此，作为制作装具的主要原材料之一，纸板的质量是决定函套、书盒等装具质量的重要参数，只有物理化学指标满足文献保护要求的纸板才能对古籍起到保护作用，而劣质的纸板不仅不会保护古籍，还会对古籍产生危害。例如，酸性的纸板不仅不会保护古籍，反而会加速纸张的酸性降解，从而危害藏品的整体保存环境；碱储量过低或无碱储量的纸板无法中和古籍纸张在老化过程中挥发出的酸性气体，也无法中和环境中的外源性酸，起不到保护古籍免受酸性物质侵害的作用；卡伯值过高的纸板木素含量高、强度低，在存放过程中容易发生加速老化现象，耐久性较差，且老化后易挥发出有害气体，有进一步加速其中藏品老化的风险等。

 

　　本文对不同厂家制作装具用的纸板的化学指标进行考察，测定其pH值、碱储量和卡伯值，并与相关的国家标准和国际标准进行对比，以此为基础探讨这类纸板的耐久性和安全性，以期为今后的古籍保护工作提供一定的参考。

 

　　1  实验部分

 

　　1.1样品来源

 

　　购买和收集了近几年部分文物保护装具生产厂商用于制作函套、档案盒和其他书盒类装具的纸板样品，挑选其中14个比较具有代表性的纸板样品，按年代和种类进行整理，然后对其各种物理化学指标进行测定。纸板样品主要包括灰纸板、白纸板和瓦楞纸板等，具体样品信息均为厂商提供，见表1。

　　1.2主要仪器和试剂

 

　　主要实验仪器包括：PP-15-P11型酸碱度计，德国Sartorius公司；METTLER T5型自动电位滴定仪，瑞士METTLER TOLEDO公司；GBJ-A型纤维标准解离器，中国长春永新实验仪器有限公司；EH20A plus型可调温电加热板，美国Lab Tech公司；帕恩特超纯水机，中国北京湘顺源科技有限公司；ME 614-S电子天平，德国Sartorius公司。

 

　　主要实验试剂包括：0.1mol/l盐酸标准溶液；0.1mol/l氢氧化钠标准滴定液；0.1mol/l高锰酸钾标准溶液；0.2mol/l硫代硫酸钠标准滴定溶液；1mol/l碘化钾溶液；2.0mol/l硫酸溶液等，均按照GB/T 601《化学试剂 标准滴定溶液的制备》进行配制。实验中所用其他试剂均为分析纯，实验用水均为超纯水。

 

　　1.3纸板性能的测定

　　
(1）所有纸板样品进行测定前，均按照GB/T 10739-2002《纸、纸板和纸浆试样处理和实习生验的标准大气条件》进行样品预处理。实验中所用温湿处理条件为温度（23±1）℃，相对湿度(50±2)%，样品在此环境中预处理24h以上。

 

　　(2）纸板的干热加速老化按照GB/T 464-2008《纸和纸板的干热加速老化》中的方法C进行，即样品在（105±2）℃下恒温处理（72±1）h。处理后的纸板均放入暗室存放，以避免光照条件引入的影响。

 

　　(3）测定pH值、碱储量和卡伯值的方法依据分别为GB/T 1545-2008《纸、纸板和纸浆水抽提液酸度或碱度的测定》、GB/T 24998-2010《纸和纸板 碱储量的测定》和GB/T 1546-2004《纸浆 卡伯值的测定》。

 

　　2  结果与讨论

 

　　2.1纸板的pH值

 

　　酸碱度是影响纸张耐久性的主要因素之一。有研究表明，纸张的pH值为3.0～5.0时，破损较为严重，pH值在6.0以上时，破损则较轻[5]。古籍等纸质文献的主要载体就是纸张，因此，周围环境的酸碱度对这类文献的影响是较为显著的，例如有研究表明，乙酸的存在会显著降低暴露于其中的纸质文献的耐久性和保存寿命[6]。若使用酸性纸板制作的装具，其本身就具有一定的酸度，对包裹其中的藏品不仅无法起到保护作用，反而会加速其老化进程，对文献形成一种外源的“保护性伤害”，这是古籍保护工作中绝对不允许的。国家标准GB/T 30227-2013《图书馆古籍书库基本要求》中规定书盒、函套的制作材料和文献包纸应采用无酸纸板和无酸纸张制作，其pH值应在7.5～10.0之间[7]。ISO 16245：2009E《信息与文献 由纤维素树脂制成的、用于储存纸质和羊皮纸文稿的文件盒、文件夹及其他附件》[8]和GB/T 35662-2017《古籍函套技术要求》[9]也规定耐久性纸板的pH值应在7.5～10.0之间，只有满足无酸要求的纸板才被允许用于制作装具。实验中对收集的所有纸板样品进行干热老化，测样品在老化前后的水抽提液pH值，并进行对比分析，检测结果见图1。

　　由图1可见，实验中测定的14个纸板样品均为无酸纸板，除B-13号样品外，其他13个样品在干热老化前和老化后的pH值均满足7.5～10.0的要求，且老化后pH值与老化前相比较变化很小，说明在pH值这一参数上，这些样品的耐老化能力较好。因此，大部分纸板都可以达到文献保护中的酸碱度限值。同时，B-13号样品为中性硬纸板，这类纸板虽然对古籍等纸质文献的保护能力较弱，但是可以用于保存那些对碱性环境敏感的藏品，如部分老照片藏品和缩微胶片等。由此可见，在pH值这一参数上，目前用于制作装具的纸板整体表现良好，均能满足无酸要求。

 

　　2.2纸板的碱储量

 

　　纸板的碱储量是指添加在纸板内的碱性缓冲物质的含量，这类物质主要包括氧化钙和氧化镁等。在满足无酸的前提条件下，用于制作古籍装具的纸板应具有一定的碱储量，这些碱性物质主要用于中和藏品本身和周围环境中产生的酸性物质，可以延缓藏品的酸化老化，最终延长其保存寿命。GB/T 35662和ISO 16245都规定了纸板中添加的碱储量应该满足不低于相当于0.4mol/kg酸的限值，换算为碳酸钙即为至少应具有2%质量分数的碳酸钙含量。对试验中的14个纸板样品的碱储量进行测定，并对比分析，结果见图2。

　　由图2可见，14个样品的碱储量均满足不低于0.4mol/kg的限值，达到了国家标准和国际标准的要求，说明所有样品均具有中和环境中产生的酸性物质的能力。在碱储量这一参数上，所有纸板的表现依旧良好。但是也要看到，不同厂家的产品碱储量也有明显区别，碱储量最高者可以达到接近2mol/kg，说明这类纸板具有较强的缓冲能力，能够中和较多的酸性物质，而有些样品的碱储量则刚刚达标，缓冲能力一般，这类纸板制作的装具应在使用一段时间后，定期抽检其pH值，如果发现已经趋于中性或酸性，则应及时进行更换。这是因为随着周围环境中酸性物质的产生，装具纸板中的碱性物质也会随之消耗，这是一个持续的反应过程。

 

　　2.3纸板的卡伯值

 

　　制作装具用的纸板一般有灰纸板、白纸板、瓦楞纸板和其他类型的纸板等。由于纸板的生产标准不一、工艺不同，导致其某些性能差异较大，尤其是在木素含量上，不同纸板的脱木素程度明显不同。对于文献保护工作而言，脱木素较为彻底的纸板一般被认为耐久性较好。而木素含量高的纸板，在使用时更易发生木素的降解反应，进而产生酸性或氧化性物质，对藏品尤其是纸质藏品的保存不利。纸板中木素含量的高低一般由纸板的卡伯值来表征，卡伯值越低则木素含量越少，纸板的耐久性越好，反之则耐久性越差。GB/T 35662和ISO 16245中规定，用于藏品保存装具的纸板卡伯值最好不高于5.0，以降低木素含量较高的纸板带来的风险。实验中对所有纸板样品的卡伯值进行测定，并对比分析，结果见图3。

　　由图3可见，14个纸板样品的卡伯值具有较大的差异。其中B-01、B-02、B-05、B-13和B-14号纸板样品的卡伯值低于5.0，说明这5个样品的木素含量很低，能够满足国家标准和国际标准中对古籍装具用材质的要求，且这5个样品均为纯棉材质纸板。另外9个卡伯值较高的纸板均为灰纸板，这主要是因为灰纸板的原材料来源较为复杂，废纸、半漂浆、半化学浆均可用于制作灰纸板，脱木素不完全的纸浆就会导致卡伯值偏高。其中6个灰纸板样品的卡伯值在20.0～50.0之间，虽然不宜用于古籍等珍贵藏品的保存，但是目前依然可以作为普通文献装具的制作材料。另外3个灰纸板样品的卡伯值高于50.0，属于木素含量很高的纸板，其抗老化能力很差，不能起到保护文献的作用，反而可能对文献的长期存储产生严重伤害，因此不建议用于制作文献保护装具。由此可见，在卡伯值这一参数的表现上，只有约三成的样品满足古籍保护的要求。可以说，脱木素程度是目前制约古籍保存装具用纸板质量的重要因素。

 

　　综合以上各种纸板样品的实验数据来看，所有14个样品的pH值和碱储量表现基本良好，能够满足纸质文献保存的要求，但是卡伯值的表现不尽如人意。所有样品中完全达到古籍保护要求的纸板只有4个，分别为B-01、B-02、B-05和B-14号样品，仅占所有样品数量的28.6%，而其他纸板未完全达到古籍保护要求的主要制约因素正是纸板的卡伯值。

 

　　3  结论

 

　　通过考察收集的14个纸板样品的pH值、碱储量和卡伯值，并参考相关国家标准和国际标准进行分析，可以得到如下结论：

 

　　(1）目前，制作古籍装具的纸板pH值基本可以满足无酸要求，且pH值在7.5～10.0之间者居多，符合相关国家标准和国际标准的参数要求。因此，仅从pH值这一项来看，现在用于制作装具的大部分纸板都能满足保护古籍等纸质藏品的要求。

 

　　(2）制作古籍装具的纸板的碱储量基本都满足不低于0.4mol/kg的限值，说明其中含有的碱性物质可以起到缓冲作用，能够中和藏品本身以及周围环境中产生的酸，从而延缓藏品的酸化老化，有利于古籍的保存。但是需要注意，随着周围环境中酸性物质的产生，纸板中的碱性物质也会随之消耗，因此，对合格的装具也要进行定期的检测，当pH值或碱储量降低到限值附近时，应及时进行装具的更换，以防止文献保存环境的恶化。

 

　　(3）卡伯值是制约纸板耐老化能力的重要因素，在pH值和碱储量都达标的情况下，纸板中的木素含量进一步决定了其耐久性。木素含量过高的纸板对于古籍等藏品具有潜在的危害，可能加速包裹于其中的纸质文献的降解，这种情况是我们不愿看到的。因此，在文物保护经费充足的情况下，最好选用木素含量较低的纸板作为古籍装具的制作材料，以增强保护古籍等纸质文献的能力。