锐立bookkeeper纸质脱酸

纸,酸化与对策⑤|纸张寿命与纸张pH值的关系

时间:2019-11-07 09:14:44来源:国家古籍保护中心

 作者│武汉大学信息管理学院博士生导师、教授 刘家真

 
  纸张无论是自然陈化还是外界恶劣环境对它的影响,组成纸张的纤维都会被破坏,破坏的结果是纸张的酸度上升,pH值下降。留在纸内的酸还会继续对纸张纤维进行伤害,直到纸张成为碎片和纸灰。有文献指出:事实已经证明,纸张的pH值是影响纸张最终强度损失和黄化的最重要因素。这主要是由于纸张的pH值与纸张耐折度损失之间存在一定的相关性。有研究证明,因酸性水解而导致的部分纤维素长链断裂,可以使纸张聚合度从初始的高值直降至300~700,尽管每类纸的临界聚合度不一定相同,但当纸内纤维素链的聚合度降低到700以下时,其抗拉强度和耐折性将显著下降。若纸内纤维素链的聚合度降到了400以下,纸张一折即破。纸的pH值是纸张预期寿命的风向标,以下数据可以进一步说明该问题。
 
纸张PH值检测
 
  报纸pH值是较低的,预期寿命可达20年,若加上光照和污染的空气,它可能只能维持几周。无酸意味着纸张的pH值为7.0(中性)或更高(碱性),在正常使用和储存条件下,无酸纸寿命将持续长达200年。
 
  酸性纸的寿命只有中性纸的50%。对纸张而言。 pH值应在7~8.5之间,也就是偏弱碱性的纸张最耐久。
 
  虽然碱性有利于抵御酸的侵袭,但强碱性并不利于提高纸张的寿命。因为纤维素在碱性较高(pH>10)的条件下,其氧化降解速度也会大大加快。对于文献用纸来说,强酸、强碱性对于文献的耐久性都有很大的破坏作用。鉴于此,许多国家与国际组织都将纸张的pH值,以及纸中是否残留适当的碱以抵御酸对纸张的损坏等,作为评价纸张耐久性的主要指标。
 
  以下列出一些相关标准,进一步说明纸张寿命与pH值的关系。
 
  1.《信息与文献 文献用纸耐久性要求》( GB/T 24423-2009)
 
  我国《信息与文献 文献用纸耐久性要求》( GB/T 24423-2009)尽管没有具体指明耐久纸可能保存的预计年限,但对需长期保存的纸质文献的纸张要求如下:
 
  ①碱保留量:每千克纸中碳酸钙含量不小于20g;
 
  ②纸张的卡伯值(Kappa Number)应小于5.0 ;
 
  ③pH值7.5~10.0。
 
信息与文献 文献用纸耐久性要求
 
  2. (台湾)图书馆与档案室典藏出版品与文件之纸质保存性标准(CNS 13776)
 
  台湾对印制图书馆与档案馆所典藏的出版物及文件用纸制定了《图书馆与档案室典藏出版品与文件之纸质保存性标准(CNS 13776)》,其目的是要求这类纸必须达到高保存性(Permanence),即标准规定的纸张在图书馆与档案室的正常使用与保持状况下,至少能够维持数百年之久而不至于产生明显损坏的性质(CNS 13776),纸张有长期维持化学及物理稳定性的能力(ISO9700)。该标准将纸张分为涂布纸与非涂布纸,并分别提出了使其具有高保存性的指标要求。
 
  (1)非涂布纸之最低标准
 
  非涂布纸(Uncoated Paper),通常泛指表面未经涂布处理的书写印刷用纸(CNS 13776)。非涂布纸应符合下列规定:
 
  ①酸碱值:非涂布纸的pH值7.5~10.0之间(参照CNS11397:纸的表面pH值实验法)
 
  ② 撕裂强度:利用仪器进行纵向撕裂强度最小平均值的测量,撕裂指数应达到5.25mN m2/g,
 
  ③碱藏:碱藏(Alkaline Reserve)是指添加到纸张中的化合物,如碳酸钙,以中和因自然老化或空气污染而产生的酸碱藏中碳酸钙最低含量(CNS 13776)。非涂布纸的碱藏应为非涂布纸烘干后重量之2%。
 
  ④纸中木质素含量
 
  纸中木质素含量不超过1%,即其卡巴(Kappa)值必须小于或等于7(参照CNS5470纸浆卡巴值实验法)。
 
  (2)涂布纸之最低标准
 
  涂布纸(Coated Paper),经过涂布处理的纸张,即纸张表面经过涂料加工,所谓涂料系以白土、碳酸钙、颜料、接著剂与分散剂之混合品。经过涂布和超压光机加工后,可改善纸张之印刷适性、光滑度、不透明度和其他表面特征(CNS 13776)。涂布纸应符合下列规定:
 
  ①酸碱值:涂布纸不含涂布层,其原纸的pH值为7.0~10之间(参照CNS11397);
 
  ②撕裂强度:利用仪器进行纵向撕裂强度最小平均值的测量,撕裂指数应达到3.50 mN m2/g。参照CNS 1355。
 
  ③碱藏:碱藏中碳酸钙的最低含量应为涂布纸烘干后总量的2%,
 
  ④纸中木质素含量:纸中木素含量不超过1%,即其卡巴(Kappa)值必须小于或等于7(参照CNS5470)
 
  涂布纸生产过程
 
涂布纸生产过程
 
  3.日本的相关规定
 
  笔者并没有找到日本类似的标准,但有关文献上给出了日本对涂布纸和非涂布纸的pH值要求,其pH值是指对其纸张表面检测的要求。
 
  非涂布纸:非涂布纸的酸性纸的pH值为3.5~5.0,其中性纸的pH值为6.0~7.0。
 
  涂布纸的pH值要求高于未涂布纸的pH值,因为施加到纸张表面的涂料为酸性,其涂料的pH值约为9~11。因而,涂布纸的酸性纸的纸张pH值为6.5~7.0,而其中性纸的pH值为6.5~7.5。
 
  4. 美国材料测试学会(ASTM)相关规定
 
  美国材料测试学会(ASTM: American Society for Testing and Materials)将纸张保存性分为LE-1000、LE-100及LE-50三个等级。
 
  ① LE-1000
 
  LE-1000是指纸具有数百年到1000年的寿命,这可能是纸的最高预期寿命。它要求纸张使用碱性填料,例如用碳酸钙制造的中性或碱性纸,萃取纸张的pH值应在 7.5~10.0之间。
 
  ② LE-100
 
  LE-100是指纸的最高预期寿命可达100年左右,它要求纸张为中性纸或碱性纸,萃取纸张的pH值在6.5~7.5之间。
 
  ③ LE-50
 
  LE-50是指纸张预期能保存50年,寿命中等,萃取纸张的pH值不得低于5.5。
 
 
 
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刘家真《古籍保护原理与方法》
  更多原理与方法,可详阅国家图书馆出版社刘家真著《古籍保护原理与方法》