近现代纸类文物的保护性脱酸处理

来源：《魅力中国》2015年第49期

作者：靳风娥

 

　　摘要：本文叙述了近现代类纸类文物酸化的原因，并介绍了当前常见的三类纸类文物脱酸处理方法的优缺点，对于普及文物保护知识具有积极意义。

 

　　关键词：纸类文物；保护；酸化；脱酸

 

 

　　大量实验和事实已经证明，近现代纸类文物如果不经过特殊处理，其寿命只有50到60年。而导致近代纸类文物毁坏的内在原因中酸化是最重要的一个。下面就纸类文物的酸化问题及保护性脱酸处理进行介绍。

 

　　一、纸类文物的酸化原因

 

　　（一）纸张寿命的决定因素

 

　　造纸采用的原料主要是植物纤维。植物纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素以及木质素。半纤维素含量适当，造纸时能缩短打浆时间，还能增加纸的强度，但如果含量过高反而会降低纸张寿命。木质素化学性质较为活跃，容易被氧化。因此，木质素含量较多的纸张容易发黄变脆。

 

　　纤维素的化学性质比半纤维素和木质素稳定。纸张的质量取决于纤维素的含量，在纤维素含量相同的情况下取决于纤维素的聚合度。正常纸张中的纤维素的聚合度正常在700以上。当纤维素聚合度小于700以后，纸张的韧性、耐拉等机械性能会随之下降。当纤维素的聚合度降低到200以下时，纸张就会化成粉末，一触即碎。因此纸张中纤维素的含量越高，纸张的强度和耐久性就越好。

 

　　二十世纪初，各大图书馆、档案馆中使用机械纸的图书、档案、报纸等遭到了不同程度的“自毁”，有的甚至像酥糖一样，轻轻一碰就变成粉末了。科学家们研究发现，导致纸张“自毁”的罪魁祸首主要来自纸张本身，即纸张的酸化。原来纤维素在酸介质中能水解成葡萄糖，其中硝酸可以使纤维素氧化、水解，生成结构松散的硝酸纤维素。

 

　　（二）纸张酸化的原因

 

　　不考虑保存的原因，就纸类文物自身的因素来说，有以下四种情况：

 

　　1.造纸过程中所用的明矾、动物胶和淀粉等填料水解后生成硫酸；

 

　　2.书写或印刷所用的墨水和颜料本身呈酸性；

 

　　3.使用化学试剂对造纸原料提纯后残留的氯化物和明矾发生反应生成了氯化铝，氯化铝水解生成盐酸；

 

　　4.机械纸以木材、稻草、麦秸为原料，这些原料在氧化、水解时产生酸性物质；

 

　　以上四种因素不是单独发生的，而是相互促进、相互作用的。

 

　　值得注意的是我国古代的纸类文物比如宣纸寿命很长，在于古代的手工业造纸流程使纸张整体处于弱碱性，有效的抵御了纸张的酸化。另外手工纸的纤维素含量极高，纤维较长即纤维度的聚合度很高，所以保存时间可以达千年之久。而近现代工业中机械制造的纸张由于上述四点原因（尤其是第三点和第四点）致使纸张容易酸化，导致寿命只有五六十年。

 

　　二、纸类文物的脱酸处理

 

　　为了保护纸类文物，延长纸类文物的寿命，对其脱酸处理是非常有必要的。纸张的脱酸原理简单来说就是清洗、稀释纸中的酸或用碱对纸中的酸进行中和，降低纸中氢离子的浓度，并在纸张纤维间残留一定的碱，用来中和纸张以后可能产生的酸，从而达到延长纸类文物寿命的目的。按照脱酸时采用的不同介质，可以分为干法、湿法和气相法。下面逐一说明：

 

　　（一）湿法又称水溶液法

 

　　以最具有代表性石灰水脱酸法为例，其具体应用如下：将放在塑料或铜丝网上的纸张，浸泡在石灰水（氢氧化钙溶液浓度约0.15%）饱和溶液中约20分钟，使纸张内部的酸与氢氧化钙中和，然后再把纸张转移到碳酸钙溶液（0.15%）中浸洗20分钟，碳酸氢钙会去除纸中的氢氧化钙，同时纸张上沉积的微量碳酸钙成为抗酸缓冲剂。脱酸后PH纸可能超过8，最高可以达到9.2。

 

　　水溶液法的优点是在脱酸的同时可以去污，但缺点是处理周期长、只能单页处理，且字迹容易扩散、处理后的纸张体积膨胀还容易起皱；另外对于某些纸张水在稀释纸中的酸的同时也冲洗了纸张中的纤维素，反而缩短了纸张的寿命。

 

　　（二）干法又称有机溶液法

 

　　因为湿法在实际使用中受到种种限制。为了去除水溶液法的各种不足，用有机溶剂代替水溶液的干法脱酸就出现了。以韦托法（甲基碳酸镁法）为例，其反应原理是：采用5%的甲基碳酸镁作为去酸剂，再混合10%的甲醇和85%的氟利昂，将溶液喷洒在纸面上。甲基碳酸镁转化为氢氧化镁后，最终变为碳酸镁沉淀在纸上。此法去酸效果明显，处理后的纸张PH值在8.5～9.5之间。老化试验表明，处理后的纸张稳定性和耐久性都有了明显的提高。具体工艺流程也不复杂。将纸类文物放入高压箱内，通过干燥或制冷将书中水分排除，然后引入脱酸溶液，加热后，再排干脱酸液，使书干燥即可。

 

　　有机脱酸法对纸类文物的选择性较强。对水溶性字迹没有影响，但是对油墨类字迹影响较大，会使这类文物褪色，另外去酸也不太均匀、纸张还会有褪色现象并且残留有气味，对人体健康存在安全隐患。

 

　　（三）气相法

 

　　气相脱酸法是利用能气化或挥发的碱性气体用来脱酸。此法在真空环境下可以使气体充分渗入到古籍资料中。此法规模化批量处理，无需分页脱酸，效率很高速度快，并且效果稳定。这是目前较为有效的纸类文物脱酸方法。在此介绍三种常见的气相脱酸法。

 

　　1.碳酸环己烷法。碳酸环己烷呈酸性，但在气化过程中分解成碱性环己烷。 利用环己烷的渗透来达到脱酸的目的。但是环己烷有毒能致癌，并且会降低纸张的光泽，此法应用不广。

 

　　2.二乙基锌法。二乙基锌与纸中的酸相遇，在中和掉纸中的游离氢离子的同时，还能与纤维素发生反应，抑制纤维素的水解。生成的氧化锌留在纸的表面，可以起到抗酸缓冲剂的作用。处理后的纸张PH值在7～8之间，对纸上的书写或印刷的字体、颜料基本上无影响，纸张也不发生形变。还兼具杀虫、消毒的效果，但有着气相法的共同缺点，投资费用较高。

 

　　3.吗琳法。吗琳在常温下是液体，但在真空中和水混合可变成气体，与纸张中的氢离子结合，可以达到脱酸的目的。具体工艺流程是，把需要脱酸的纸类文物放入真空箱，然后抽成真空，再把吗琳和水汽（4：6）混合气体通入处理箱约十分钟，最后把空气注入处理箱冲洗剩余吗琳气体即可。吗琳脱酸法的缺点在于对纸张颜色有影响，能使新闻纸发黄。

 

　　前三种脱酸法都是优点与缺点并存，如果能吸取气、液脱酸法的优点，又避免其缺点的就好了。经科学家们的研究，目前已经可以做到优点兼顾、避免缺点。其脱酸溶液是这样配置的：将甲醇镁溶在甲醇中形成8～10的溶液，然后用二氯二氟甲烷稀释为浓度0.5～1.0%的溶液，再通入二氧化碳气体直至饱和。其工艺处理是，将真空干燥处理后的书籍放入脱酸溶液浸泡，在减压将溶液抽干即可。此法吸收了传统液态和气态脱酸方法的精华，还可以带入加固剂，使纸张耐久性大大改善，对纸张损害小，干燥迅速，处理量大，周期短，费用低，是一种值得推广的纸类文物保护性脱酸方法。

 

　　经过老化试验，经过脱酸处理后的纸类文物寿命可以达到500年之久。因此，对近现代纸类文物进行脱酸处理，是提高近现代纸类文物寿命的重要方法。

 

　　参考文献：

 

　　[1]田周玲.文献用纸脱酸方法之分析[J].图书馆工作与研究，2009（09）：72-74

　　[2]周崇润.谈谈图书馆纸质文献的酸化与脱酸[J].图书馆界，2004（04）：55-56+62