藏书报|纸张寿命与pH值的关系

武汉大学信息管理学院教授、古籍保护专家

 

　　受自然陈化或外界恶劣环境的影响，组成纸张的纤维会被破坏，从而导致纸张的酸度上升、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：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。

 

　　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，无酸纸寿命可达200年。酸性纸的寿命只有无酸纸的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，但强碱性并不利于延长纸张的寿命。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，强酸性、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。比如：

 

　　1.《耐久信息与文献 文献用纸耐久性要求》（ GB/T 24423-2009）

 

　　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；

 

　　2.台湾地区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）

 

　　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。非涂布纸，通常泛指表面未经涂布处理的书写印刷用纸，它应符合下列条件：pH值在7.5—10.0之间（参照CNS11397：纸的表面pH值实验法）；撕裂指数应达到5.25mN·m2/g；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）。此外，规定非涂布纸的碱藏应为非涂布纸烘干后重量之2﹪。碱藏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）。

 

　　涂布纸是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、接着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。涂布纸应符合下列规定：涂布纸不含涂布层，其原纸的pH值为7.0-10之间；撕裂指数达到3.50 mN·m2/g；碱藏中碳酸钙的最低含量应为涂布纸烘干后总量的2%；纸中木素含量不超过1%，即其卡巴（Kappa）值必须小于或等于7。

 

　　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。

 

　　非涂布纸的酸性纸pH值为3.5—5.0，中性纸pH值为6.0—7.0；涂布纸的pH值要求高于非涂布纸，因为施加到纸张表面的涂料为酸性，其涂料的pH值约为9.0—11.0。因而，涂布纸的酸性纸pH值为6.5—7.0，而中性纸的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。

 

　　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。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。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。