锐立bookkeeper纸质脱酸

碳化、脆化文献脱酸加固问题研究

时间:2020-09-10 09:52:32来源:《图书馆建设》

来源:《图书馆建设》

作者:曹宇
 
  摘要酸是阻碍纸质文献长久保存的主要因素,若任由纸质文献酸化则会导致文献实体和信息的损坏。对脆化纸质文献进行脱酸加固后,碳化文献基本呈现可用状态,脆化文献的性能也有所提高。脆化文献在脱酸时应注意不能脱酸过度,否则会引发文献碱性物质超标而导致性能的降低。
 
  关键词:碳化文献,脆化文献,脱酸,加固
 
文献纸张酸化
图片来源于网络
 
  1 引言
 
  酸是阻碍纸质文献长久保存的主要因素——酸性物质吸收水分后与纸张中的纤维素会产生化学反应,使纤维素中的氢键断裂,从而导致纸张失去强度,逐渐变成碎片。从已有的研究中可知,纸张酸化的主要原因可归结为4类:机械纸中木质素的大量残留,纸浆漂白时氯元素的沉积,为提高纸张印刷性能所施酸性胶料,文献霉变产生的有机酸性物质。随着机械纸的大量应用,图书馆中酸化文献的数量也逐步攀升,部分文献已出现脆化,甚至碳化现象。国家图书馆于2004年发布的《馆藏纸质文献酸性和保存现状的调查与分析》研究报告指出,民国文献的平均pH值为4.4,酸化情况已非常严重。南京图书馆于2012年的抽样调查显示,其保存的民国图书的pH均值为3.954。文献部门需及时抢救修复,以防文献实体以及信息的损坏和丢失。若放任纸质文献酸化的持续,那么“纸张的各项性能会随着酸度的增加而迅速降低。pH值降至6.0以下时,75年后耐久性就会降低一半以上;pH降至5.0以下时,75年后几乎完全脆化变质”。
 
  本文中的碳化文献是指,文献已严重老化脆断,抗张强度①和耐折度②基本丧失,无法保持整篇页面原状,pH值小于3,颜色呈黑褐色,一碰即碎的文献;脆化文献是指,文献仍能保持整篇页面原状,pH值为3~5,颜色发黄,有一定的抗张力,但抗张力不强的文献。
 
  近十年关于纸质文献的脱酸研究主要集中在对脱酸方式的选择,脱酸剂的选择与效果及对不同时期文献的脱酸研究。在此之前从未有过对碳化文献去酸加固的研究。碳化文献属于特残文献,修复时因为糟朽、严重脆化,会遇到难以拼对、去酸时需要垫衬、托裱或修补时掉片渣等现象,尤其是针对两面有字迹的文献,纸张的修复和加固难度会更高。本文以碳化纸样为例,探讨对碳化文献抢救的3种脱酸加固方式及其效果;以脆化纸样为例进行脱酸前后的抗张力和白度③的对比测试,分别总结手工脆化纸和机械脆化纸脱酸前后的性能变化。
 
  2 实验过程
 
  2.1 实验材料和仪器
 
  实验材料:碳化文献,民国时期脆化手工纸,民国时期脆化机械纸,HANNA固体半固体预处理液,典具帖(日高日本纸制作有限公司生产,规格为5g/m2),丝网(江苏立鼎数码科技有限公司生产),纸,以氧化镁为有效成分的甲基庚烷脱酸液,无添加剂面粉。
 
  实验仪器:DN-B型白度仪(杭州高新自动化仪器仪表公司生产),TTM-300型电脑抗张实验机(杭州轻通博科自动化技术有限公司生产),ExStik系列pH100+防水型多功能测量仪(上海三信仪表厂生产),电熨斗(红心牌调温电熨斗YK3-50D),定距切纸刀D2D-15(长春永新试验仪器有限公司生产),脱酸用喷壶,镊子,排笔,勾线笔,薄竹片,厚毛毡。
 
  2.2 实验步骤
 
  2.2.1 碳化文献实验步骤
 
  (1)对碳化文献进行编号。将碳化文献放置在pH值为7左右的宣纸上,并在宣纸上用铅笔对碳化文献进行编号。本实验共取样3份碳化文献,分别编号碳化1、碳化2和碳化3。
 
  (2)碳化文献的拼接。将碳化文献碎片在宣纸上拼接成完整状态。拼接文献时要力求“密其隙缝,端其经纬,就其形制,拾其遗脱,厚薄均调,润洁平稳”。由于碳化文献处于一碰即成粉末的状态,因而需要用薄竹片轻轻托起后放置进行拼接。若碳化碎片之下有拖纸,则可直接在拖纸上进行拼接。
 
图1 碳化文献拼接前后对比图
碳化文献拼接前后对比图
 
  (3)碳化文献的pH值测定。对碳化文献的的pH值测定采用平头电极无损测定。首先用毛细滴管取少量预处理液滴在碳化文献中间和边缘各2滴,待预处理液完全渗透于文献之中,用平头电极测定pH值,碳化脱酸前平均pH值为2.50,碳化2脱酸前平均pH值为2.47,碳化3脱酸前平均pH值为2.29。
 
  由图1和上述数据可看出,所选取碳化文献样本的pH值均在3.0以下,已非常脆弱,文献呈黑棕色,碰触即碎,可认定为碳化文献。
 
  (4)碳化文献的脱酸加固。笔者对碳化文献的脱酸加固采用了3种加固方法:宣纸加固、典具帖加固和丝网加固。
 
  宜纸加固(选取碳化1作为样本),将无添加剂的面粉、水和脱酸液以1:4:1的比例均匀搅拌,倒入80℃以上的开水中,使其呈半透明状。将宣纸平铺于干净的台面上,粘合剂均匀地涂抹于宣纸上,用薄竹片托起碳化文献将其粘合在宣纸上。待每片碳化文献对齐拼接完整后,喷洒脱酸液,1分钟后待脱酸液干透,测定pH值,若低于7,再次均匀喷洒脱酸液,直至pH值升至7以上,对碳化文献1的喷涂共进行了4次。此后,少量喷涂水,在台面上盖宣纸压平干燥。
 
  典具帖加固(选取碳化2作为样本),采用与宣纸加固相同的方式,直至pH值升至7以上,对碳化文献2的喷涂共进行了4次。
 
  丝网加固(选取碳化3作为样本),将丝网平铺于干净的厚毛毡上,用薄竹片托起碳化文献拼接于丝网上,再覆盖一层丝网,用电熨斗选择丝模式(或低温模式),熨烫压平。随即喷涂脱酸液,每喷涂一次测量一次pH值,直至pH值升至7以上,对碳化文献3的喷涂共进行了4次。
 
  2.2.2 脆化纸样实验步骤
 
  (1)pH值测定。选取民国手工纸(竹纸)和民国机械纸各8张,取少量预处理液滴在未脱酸脆化纸样中间和边缘各滴2滴,待预处理液完全渗透于文献之中,用平头电极测定pH值。由于民国纸样为A3幅面大小,且中间有折痕,沿用其折痕,将8张纸样进行对折裁切,一半定为未脱酸纸样,一半定为脱酸纸样。对脱酸纸样进行脱酸液喷涂,直到pH值达到7后停止喷涂。
 
  (2)白度测定。将脱酸和未脱酸纸样各8张分别放在白度仪下,在每一张选取3个点测定白度,各测定未脱酸民国手工纸5张、脱酸民国手工纸5张、未脱酸民国机械纸5张和脱酸民国机械纸5张的白度数据。
 
  (3)抗张强度测试。对折裁切后的纸样纵向满足200mm夹头间距,横向不满足夹头间距。因而对民国手工纸和民国机械纸均采取纵向抗张强度测试。将脱酸前后的民国手工纸和机械纸纸样裁切成200×15mm的细条各15条,使用电脑抗张实验机对脱酸前后纸样的抗张性能进行测定。
 
  3 结果分析
 
  3.1 碳化文献脱酸加固前后性能对比
 
  碳化1脱酸前平均pH值为2.50,脱酸后平均pH值为8.48;碳化2脱酸前平均pH值为2.47,脱酸后平均pH值为8.26;碳化3脱酸前平均pH值为2.29,脱酸后平均pH值为7.79。
 
图2 碳化文献脱酸加固前后对比图
碳化文献脱酸加固前后对比图
 
  如图2所示,对于碳化文献的托裱加固,为了不影响文献信息的辨识,用宣纸加固单面有字的文献,用典具帖和丝网加固双面有字的文献。宣纸是中国图书档案部门常用的托裱用纸,典具帖是日本一种施加高分子粘合剂的手工纸,丝网是目前较为常用的针对双面字迹的文献加固用品。选择宣纸、典具帖和丝网作为加固托裱纸测试三者在碳化文献修裱中的性能表现如下。
 
  3.1.1基本性能有所恢复
 
  从图2可以看出,碳化文献脱酸后,其白度变化不明显,仍然呈黑棕色,且仍然是碳化状态。加固后,可以较容易地将碳化文献整张托起,其性能有一定程度的恢复。
 
  3.1.2 丝网加固效果较好
 
  碳化文献因为极易粉碎成末,在与托裱纸粘合过程中极易发生脆化断裂,变成更细小的碎片,增加托裱难度,因而在进行托裱的过程中需极其小心。采用丝网加固,仅需将其拼接在丝网上,用电熨斗熨烫使其平整牢固,效果较宣纸和典具帖加固更好。
 
  3.1.3 碳化文献脱酸后的字迹问题
 
  碳化文献脱酸后,仍呈原色,白度变化不明显,文献上的字迹也很难显现出来。因而对碳化文献脱酸后字迹的重新显现问题仍有待进一步探讨。
 
图3 民国机械纸脱酸前后白度对比图
民国机械纸脱酸前后白度对比图
 
图4 民国手工纸脱酸前后白度对比图
民国手工纸脱酸前后白度对比图
 
  3.2 脆化纸样脱酸前后性能比较
 
  3.2.1 脆化纸样白度上升
 
  由图3和图4可以看出,无论是民国手工纸还是民国机械纸,在脱酸后白度有一定程度的提升民国机械纸脱酸前白度均值为20.9,脱酸后均值为26.3,提升了26.3%;民国手工纸脱酸前白度均值为30.7,脱酸后白度均值为35.6,提升了15.9%。其中民国机械纸的白度提升率要高于民国手工纸的白度提升率。
 
  3.2.2 民国手工纸脱酸后抗张力变化不明显
 
  由图5可看出,民国手工纸在脱酸后其抗张强度变化并不明显。对民国手工纸进行一-次喷涂,脱酸前pH值均值为4.97,脱酸后pH值均值为7.53,由图5可看出,脱酸后其抗张性能上升了1.6%,总体变化不明显。
 
图5 民国手工纸脱酸前后抗张强度变化 1
民国手工纸脱酸前后抗张强度变化 1
 
图6 民国手工纸脱酸前后抗张强度变化 2
民国手工纸脱酸前后抗张强度变化 2
 
  对民国手工纸进行两次喷涂,其pH值升高明显由脱酸前的pH值均值4.81升至脱酸后的pH值均值9.14,从图6可以看出,脱酸后抗张强度不升反而下降了49.3%,手工纸脱酸时pH值超过9则会降低其抗张力强度。因而对手工纸文献脱酸时应严格控制脱酸液的用量,将pH值严格控制在7.5~9.0之间。
 
  3.2.3 民国机械纸脱酸后抗张力变化显著
 
  相较于民国手工纸,民国机械纸在脱酸后抗张强度明显增强,且受pH值影响较小。民国机械纸在喷涂两次后,其pH值由4.34升至7.22,如图7所示,其机械性能提升141%
 
图7 民国机械纸脱酸前后抗张强度变化 1
民国机械纸脱酸前后抗张强度变化 1
 
  对民国机械纸喷涂三次脱酸液后,其pH值由4.34升至9.09,如图8所示,机械性能提升201%,机械文献的抗张强度在脱酸后随着pH值的升高而有所升高。相比较应严格控制手工纸的脱酸液用量而言,机械纸的脱酸液用量较为宽松。
 
图8 民国机械纸脱前后抗张强度变化 2
民国机械纸脱前后抗张强度变化 2
 
  3.2.4 碱性有机溶液脱酸字迹不晕染
 
  此次采用的脱酸液是以氧化镁为有效成分的甲基庚烷脱酸液,如图9所示,使用该脱酸液对民国手工纸文献和机械纸文献喷涂后,字迹不晕染,且迅速风干,不留水印。而民国手工纸文献在碱性水溶液中字迹晕染严重,尤其是红色墨水部分,且风干较慢,易留水印
 
图9 民国手工纸文献碱性有机溶液和碱性水溶液脱酸后晕染对比图
民国手工纸文献碱性有机溶液和碱性水溶液脱酸后晕染对比图
 
  4 结论
 
  4.1 关于碳化文献
 
  在图书馆、档案馆保存有许多碳化文献。这些碳化文献已经成为文献保护的难题——无法进行移动、数字化和利用,必须将其脱酸加固后才能进行数字化,并令文献实体得以持续保存。由于碳化文献脱酸加固都存在着一定的困难和风险,因而这一问题困扰着许多图书馆和档案馆。从上述实验和论述中可看出,碳化文献在经过脱酸加固处理后,其性能有所提升,有利于数字化等工作的进一步开展。纸张pH值的提高有利于今后的长期保存,大大延长碳化文献的寿命。以上3种方法加固都可使原来无法利用的文献再次利用,对于单面有字迹的文献可使用宣纸进行加固,操作容易,修复用纸来源广泛;对于双面有字的文献,可以采用典具贴和丝网加固,因碳化文献背景深,字迹的清晰度差,如用典具贴加固明显降低字迹的辨识度丝网加固后基本不影响文献信息的识读。
 
  为了延长碳化档案寿命并能提供利用,需要对其进行去酸和加固,因为碳化档案严重糟朽,最好尽可能降低其修复次数。本研究通过先去酸,再加固,达到了较好的效果,因此选择去酸方法时要充分考虑去酸液和去酸方法对纸张的影响,保证在此操作过程中不对碳化档案带来任何不良影响。
 
  4.2 关于脆化文献
 
  脆化文献在图书馆、档案馆中已非常常见。“一般认为脱酸处理的最佳应用时刻,应是在图书尚未酸化变脆之前,当书已酸化脆裂时,再做脱酸处理,仅能维持图书不再继续酸化,而却无法恢复图书原来强度”但从上述数据结果可以看出,民国脆化机械纸在脱酸后,其抗张性能提升明显;民国脆化手工纸在脱酸后,其抗张性能提升不明显,由此说明改变酸性后机制纸性能的改变比手工纸更大。
 
  4.3 实验中的难点与注意事项
 
  4.3.1 实验难点
 
  由于文献碳化严重,许多碳化文献已破碎呈渣状,修复人员很难了解哪片残渣属于哪一份文献。因而对碳化文献的拼接是实验中的难点。在拼接碳化文献时要秉承“颜色相近、字迹完整、图片对应”的原则——当文献部分没有字迹和图片时,应以文献本身材质的相近颜色为基础,将其对应拼接;当文献有字迹和图片时,则应保证拼接完整后字迹的完整和图片的对应。在拼接文献时切不可用手直接接触碳化文献,以防其碎化成末,应以薄竹片托起碳化文献,仔细拼接对照。
 
  4.3.2 实验注意事项
 
  从上文数据可看出,脆化的民国手工纸在脱酸时若其pH值超过9,则其抗张强度不升反降。因而对手工纸脱酸时一定要严格控制脱酸剂的用量,不能为达到脱酸目的而大量使用脱酸液。在脱酸过程中要每喷涂一次脱酸液即测量一次pH值,虽然耗时较多,但为了使纸张的性能达到最优,此方法最为科学。
 
  西方国家在使用此类有机溶液脱酸剂时常采用将整本图书浸泡在脱酸液中15分钟并真空干燥90分钟的方式。这种方法对我国大量的机械纸图书也可参照使用,但对于手工纸是否适用尚无明确结论,因而手工纸文献脱酸时应尽量采用逐页喷涂的方法,并严格控制脱酸液的用量。
 
  注释:
 
  ①抗张强度(tensile strength),即抗拉强度又称拉伸强度,扯断强度,表示单位面积的破碎力,即材料或构件受拉力时抵抗破坏的能力。
  ②耐折度(folding strength),是指标准宽度的试样,在一定条件下进行往复折叠至断裂所需的双折叠次数的对数。
  ③白度(whiteness),表示物质表面白色的程度,以白色含有量的百分率表示。
 
  参考文献:(略)

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