纸质档案去酸技术的应用探讨

来源：《新上海档案》

作者：陆敏  上海市档案馆

 

　　纸质档案的泛黄脆化，是当前档案保护重点要解决的问题之一。为了弄清这个问题，笔者在工作中作了一些调查，尤其是对一些年代较久泛黄严重、韧性差的纸质档案进行有针对性的采样分析。实验证明，引起纸质档案老化固然有多种因素，而酸性物质是影响纸张耐久性、促使纸张老化加剧的主要原因之一。

 

 

　　一、国内外的状况分析及去酸的必要性

 

　　档案纸张由于受纸张材料本身与外来酸性介质的影响，纸张的PH值会随着时间的推移逐渐下降，这就意味着纸张的酸性程度会不断地加深、加剧，从而使纸质档案保存的寿命受到影响。有资料显示，国内外有不少档案馆、图书馆、文献资料馆正面临大批的档案、图书、文件的纸张酸化，相当部分已出现了不同程度的脆化、破损、毁坏。如瑞士图书馆里1700万册的图书中的90%正在变质；美国国家档案馆1987年曾宣布，该馆保存的二次大战时期的档案文件，也是因纸张含酸量过高，大多已“严重变质”。有些文字图像模糊不清，更有甚者，有的纸质档案脆弱得“不堪一掀”。至于我国，据国家档案局科研所研究人员调查：情况同样不容乐观，档案馆、博物馆、图书馆收藏的早期纸质材料目前也有80%以上呈不同程度的酸化。如果这种现象任其发展下去，在近几十年内，我国也将会有数目惊人的纸质档案遭到老化破损以至变脆。

 

　　就上海市档案馆而言，截止到2004年上半年，馆藏量已达到了240万卷，其中有不少珍贵的历史档案，这些档案中，就存在着比一般形成时间较短的纸质档案酸度偏高的问题。我们对不同的年代、不同类别的纸张进行测试，在被测试的9840张档案中，PH值达4.5左右的为8386张，约占被测总数的85.22%:PH值为5.5左右有665张，约占被测总数的6.76%:PH值为7左右有789张，约占被测总数的7.97%(pH值为7,表示被测纸的酸碱值为中性)。调查结果显示：第一，从被测总数百分比来看，纸张含酸量高的远远大于偏酸性和中性纸张，第二，年代愈久的纸张PH值愈低，纸张酸度愈明显；第三，从测试的纸张类型来看，机制纸中的印刷纸和文稿纸的酸化程度明显大于手工纸。

 

　　由于酸在化学变化中起催化剂作用，对纸张的破坏作用机理主要是促进纸张中纤维素的酸性水解，使纸张变脆泛黄，机械强度下降，最终造成纸张老化失去韧性而无法使用。鉴于此，对纸质档案进行去酸处理迫在眉睫。

　　去酸技术的应用主要分气相和液相两种。但气相去酸技术的应用研究，从目前来说还处在不成熟阶段。而液相去酸技术的应用，在国外特别是欧洲地区，应用开发得较早，并得到了迅速的发展。限于目前上海市档案馆的实验条件，本文仅就单页纸张液相去酸在档案保护上的应用，作一些探讨。

 

　　二、纸质档案去酸技术的应用选择

 

　　1.去酸材料及设备选择

 

　　①选择有代表性的酸性纸质档案，包括机制纸和手工纸。

 

　　②试剂：Ca(OH)₂分析纯，碱式MgCO₃分析纯，CaCO₃分析纯，纯度为99.99%的CO₂气体，耐生公司的去酸溶液。

 

　　③酸性测试笔(由国家档案局研制)。

 

　　④摆锤式纸张抗张力试验机(型号YQ-Z-7)。

 

　　⑤耐折仪(型号：ZZD-025C)。

 

　　⑥数显白度仪(SDDY-1)。

 

　　2.试样制作

 

　　根据测试项目的要求选择早期档案中的机制纸：新闻纸、书写纸；手工纸：宣纸。分别制作试验纸样。

 

　　①测定纸张去酸后PH值的变化及稳定性裁切成规格为20×100mm的试验纸样若干。

 

　　②测定纸张去酸后抗张强度的变化规律。裁切规格为15×250mm。

 

　　③测定纸张去酸后耐折度的变化规律，裁切规格为15×150mm。

 

　　④测定纸张去酸后白度变化情况，裁切规格为50×70mm。

 

　　(注：为保证原始样和试样的可比性，本试验的原始样和试样在同一纸上，而且是相连的。)

 

　　3.去酸试验方法

 

　　结合上海市档案馆的实际条件，我们确定首先对单页纸张的去酸进行研究。主要选择了三种碱性水溶液：

 

　　①氢氧化钙碳酸氢钙[Ca(OH)₂-Ca(HCO₃)₂]去酸溶液。

 

　　②碳酸氢镁和碳酸氢钙[Mg(HCO₃)₂-Ca(HCO₃)₂]去酸溶液。以下简称混合溶液。

 

　　③耐生公司(Neschen)的去酸溶液，以下简称为耐生溶液。

 

　　4.去酸试验过程

 

　　①Ca(OH)2-Ca(HCO₃)₂溶液去酸法：先将被测试样在清水中浸泡到湿润。取出放入0.15%Ca(OH)₂溶液中处理20分钟。然后再取出放在清水中轻微漂洗。再放入0.15%Ca(HCO₃)₂溶液中浸泡20分钟，最后取出晾干、压平待测。

 

　　由于Ca(OH)2-Ca(HCO₃)₂去酸液中的Ca(OH)₂的碱性过强，会使纸张纤维的氧化反应加剧，对档案纸张产生不利影响，所以该去酸溶液没有被采纳。

 

　　②混合液。将被测试样放入该去酸溶液中浸泡15、20、25、30、35分钟之后，取出在空气中自然晾干待测。

 

　　③耐生溶液(Neschen):先将被测试样放入去酸溶液中(由于该溶液为悬浮液，放入的被测试样浮于液面),浸泡3分钟之后，然后再将试样翻面，继续浸泡3分钟。之后取出放在空气中晾干待测。

 

　　待测试样制备之后，根据试验需要分别测定PH值、抗张强度、耐折度、白度以及老化试验。观察和分析处理后试样的性能变化和去酸效果。

 

　　三、去酸试验的结果与分析

 

　　对纸张进行去酸处理，制止纸张的继续酸化，是为达到减缓纸张老化、有利档案长期保存的目的所在，但去酸以后的实际效果如何，则必须用衡量纸张物理性能的主要指标如：纸张的抗张强度、耐折度、白度等来观察其效果，并作分析与探讨。

 

　　1.纸张PH值变化及其稳定性

 

　　我们通常用PH值的大小来表示溶液或介质

 

　　的酸碱性，当溶液或介质的PH值为7的时候，则表示中性，当PH<7,表示被测物体呈酸性，且酸性愈强PH值愈小，反之，当PH值>7,表示被测物体呈碱性，碱性愈强PH值愈大。从有利保护纸张的角度来说，PH值的范围在中性和偏弱碱性之间为最佳。

 

　　我们将被测试样在两种去酸溶液中进行脱酸处理。在整个试验过程中，采用了阶段性测试其PH值的方法，观察应用两种去酸溶液的效果以及稳定性。

 

　　被测试样的原始PH值均≦4,说明纸张的酸性较强。经过去酸处理后，在历时九个月的五次测定中，从数据中明显地看出PH值从≧8逐渐递减，以最后一次测定的PH值数据为依据，比原始样的PH值只略微提高0.5~1.5的幅度，相当接近。说明该溶液的去酸效果不理想。从每次PH值测定的递减速度的角度去分析，说明混合溶液去酸效果的稳定性也不理想。相比之下，耐生去酸溶液处理后的效果则明显不同于混合溶液，无论从效果、稳定性来看都比较理想。采用同样的条件和测试方法，历时九个月的五次测定数据，被测试样均由处理前的PH≦4上升到PH值为8,且在整个阶段性测试过程中所测得数据几乎没有产生波动，均在PH=8的偏碱性范围内。因此，从去酸效果来看耐生去酸溶液的效果明显地优于混合溶液，同时也可以看出耐生去酸溶液的去酸效果具有良好的稳定性。

 

　　2.纸张机械强度的变化情况

 

　　(1)抗张强度变化情况

 

　　对一组试样进行去酸试验前、后的抗张强度的测试结果显示，经过耐生溶液处理的试样，纸张的抗张强度略有改善，而经混合液处理后的抗张强度则略微下降。以上结论的分析是在纸张去酸试验完成数周内测得的，为此得到的分析结论也只能说明了在短期内的去酸效果。那么经过几年，甚至更长的时间，去酸处理后的纸张机械性能的变化会是如何呢?继续试验采用温度为105±2℃,时间72小时的条件下进行干热老化模拟试验，再测定试样的机械强度。

 

　　经过老化处理以后，耐生去酸溶液处理的试样，其抗张强度和伸长量有明显的变化，呈略有增强趋势的规律。但混合溶液处理后，试样无论是抗张强度，还是伸长量没有明显的规律性变化。此结果与未经老化试验所得结果相一致。

 

　　因此，从以上分析来看，经耐生去酸溶液处理后的手工纸(宣纸)和机制纸(新闻纸)试样的效果均比混合溶液理想。

 

　　(2)纸张耐折度的变化情况

 

　　宣纸试样经耐生溶液处理后，再对试样进行老化处理，结果证明耐生溶液对纸张的耐折度没有产生不利影响。相反，溶液对纸张还具有一定的保护作用。但是，宣纸试样经混合溶液处理后，试样的耐折次数比原始样明显减少，说明耐折度有下降的趋势，纸张的机械强度亦受到一定程度的影响。

 

　　(3)纸张白度的变化情况

 

　　在达到去酸目的的同时，白度变化值小，表示越接近纸张原来的色度，即：保持了档案纸张的原貌。从所测的数据可以看到：经过耐生溶液和混合溶液去酸处理后，纸张白度普遍呈下降趋势。但前者去酸处理后的白度变化量最大的为1%,最小值几乎为零。而后者去酸后的白度变化量在4%~3%。这现象主要是因为去酸溶液中的化学成分的迁移，而引起纸张的白度变化。但两者相比较而言，使用耐生去酸溶液处理后试样白度值的变化量明显地小于混合溶液处理后的变化值。而且1%的白度变化值，单凭视觉几乎无法区别。因此，纸张的色度基本保持了它的原貌。经混合溶液处理后产生了4%~3%之间的变化量，目测就能感觉到试样前后的色度存在轻微差异，但可以认为影响不大。因此，该项目的测试结果表明，耐生溶液对纸张的色度没有影响，且优于混合溶液。

 

　　四，结论与建议

 

　　对纸质档案去酸技术的应用，一定要选择具备效果明显，稳定性好的特点，同时对纸张物理性能不会产生不利影响的去酸溶液。综上对去酸处理后纸张物理性能的测试所得的几组数据分析，耐生溶液和混合溶液都是目前应用较为普遍、主要化学成分类同、属碱性水溶液去酸剂，但从效果来看耐生溶液比混合溶液具有明显的优势。

 

　　值得一提的是，在使用此类碱性水溶液去酸剂对纸张碱性脱酸时，一定要注意档案中那些遇水洇化不耐久的字迹材料。我们可以先采用固色剂，对易洇化的字迹进行固色定影，然后再作去酸处理。以避免造成对档案的损毁。

 

　　酸是导致纸张的老化多方面原因中重要的原因之一，对酸化严重的纸质档案进行去酸处理，已是当务之急。为此，笔者建议：

 

　　1、根据上海市档案馆的具体情况，由于馆藏量达240多万卷，现在就进行大规模去酸，无论从资金、设备、人员等方面都还不具备这个条件。但是，在馆藏档案中，我们完全可以根据轻重缓急，有重点、有方向地对某些档案先进行去酸处理，比如珍贵的历史档案、租界档案，这部分档案由于年代久远而老化程度较严重。

 

　　2,另外，根据馆藏档案中，有不少珍贵档案都是单份单件型的，因此采用液相单页的方法实施去酸具有很高的可操作性。

 

　　3,从目前调查得到的情况来看，逐步采用批量去酸的方法已势在必行。因此，今后，在选用去酸设备时要选用效率高、成套性好、经济实用的批量去酸的设备，有条件可引进国外先进的成熟的去酸技术和设备，来加快对档案的去酸的工作，提高档案保护技术的水平。