来源：《档案学通讯》
作者：戴红旗钱一群等
提高纸的耐久性历来为图书馆、档案界所追求，对此的研究和探讨也由来已久。在档案、绘画等特殊的领域，纸作为一种广为运用的信息载体，需具有长期保存信息和方便使用的性能，特别是纸的耐折度和颜色，这就是纸的耐久性问题。影响纸耐久性的原因不外乎内因和外因，内因主要指纸的抄造工艺、原料成份等等，外因主要指纸的贮藏条件，如温度、湿度、光照、大气中的污染等。现人们往往习惯于重视外因，花大量的财力和物力改善纸的外部条件，如在档案库房管理上，要求配置空调、除湿机，避免太阳光直射等等。而对纸质恶化的内因研究不多。鉴于此，笔者对纸质恶化的内因及其脱酸处理的方法进行了探索，试图作一些深层次的思考。从内因上讲，在纸的抄造过程中，其各成份及相互间的反应变化已确定，如纸纤维的种类和质量、胶料、涂料、酸和金属化合物等。造成纸质恶化的主要因素是来自造纸过程中松香施胶时使用明矾，明矾水解导致纸中产生游离的硫酸。纸纤维在强酸作用下变得僵硬，造成纤维素大分子基本单元之间的氧桥水解断裂，醌类发色基团还原，使纸张返*发脆，逐渐丧失使用性质。研究认为，纸的水抽出液pH值在6～8范围性能最稳定，高于9.5或低于6纸质退化速度加快。这就是提倡使用中性纸的原因。而现通用的纸多为偏酸性。纸的脱酸处理是用弱碱盐渗入纸页内部，中和掉已产生的游离酸，并在脱酸后的纸页中保留一定的储备碱度，恢复一定的柔软性，抑制纤维进一步水解和大气中酸性气体的侵蚀，延缓纸质恶化速度。本文仅对碳酸钙、氢氧化钙—碳酸氢钙和乙醇镁三种脱酸处理方法进行探讨。
1实验材料及方法
1.1实验材料
旧图书纸(年版)、酸性纸(手抄片)、碱性纸(手抄片)
1.2化学药品
0.2%CaCO3水溶液、0.15%Ca(OH)2水溶液、0.15%Ca(HCO3)水溶液、饱和乙醇镁—乙醇溶液。
1.3实验方法
抗张强度测定按GB—89标准进行。
耐折度测定按GB—89标准进行。
白度测定按GB.1—88标准进行。
老化试验方法按GB.1—89方法进行。
pH值测定：称1.0g剪碎的风干纸样，放入ml锥形瓶中，加入20ml蒸馏水，用平头玻棒搅拌浸渍纸样，直至纸样完全浸湿为止，再补加50ml蒸馏水，在锥形瓶上装上玻璃空气冷凝器，并置于95～℃的恒温水浴中，经常摇振锥形瓶，一小时后将试样瓶取出冷至20～30℃，然后测定试样蒸煮混合液的pH值。
脱酸方法：①CaCO3脱酸处理：将试样浸泡到0.2%CaCO3溶液中，处理20分钟后取出凉干48小时，待测。②Ca(OH)2—Ca(HCO3)2脱酸处理：将试样先在清水中浸泡，润湿后再将试样在0.15%Ca(OH)2溶液中处理20分钟，然后取出并在清水中漂洗，再放入0.15%Ca(HCO3)2溶液中浸泡20分钟，取出凉干48小时，待测。③乙醇镁—乙醇脱酸处理：将试样干燥后，放入装有饱和乙醇镁—乙醇脱酸剂的密闭容器中5分钟，然后取出凉干，乙醇蒸发掉后即可待测。
2实验结果与讨论
2.1纸样的部分物理性能
纸的物理指标有物理性能、光学性能和印刷性能等，本研究仅针对纸的耐久性方面进行比较。因旧图书纸取自年版化学化工词汇手册，纸页正反面都印有文字，故脱酸处理后纸的白度指标未作要求。
从图1中看到，旧图书纸快速老化后，耐折度降低了50%,同样酸性纸也下降了50%,而碱性纸的耐折次数下降很缓慢，不到10%。说明中性或弱碱性纸的耐久性要比酸性纸好，纸质恶化速度缓慢。
2.2三种脱酸处理方法
三种不同纸样经72小时℃烘箱快速老化后(相当于25年)的耐折度变化趋势。
图1三种纸样72小时快速老化后耐折趋势
2.2.1CaCO3水相脱酸处理
超细CaCO3是一种弱碱盐，平均粒径范围0.5～0.9μm,pH值8.5～9.0,白度90%以上。用超细Ca2CO3处理有保存价值的图书档案资料，不仅可利用自身的碱度中和纸中的酸性物质，而且通过纸面毛细孔渗入纸页内部的CaCO3也是一种有效的碱度储备，可以抑制植物纤维的进一步酸性水解，抵制空气中酸性气体的侵蚀，延缓纸的老化速度，提高图书档案资料的使用寿命。图2是旧图书纸经0.2%CaCO3水相脱酸处理后经72小时快速老化的强度、耐折度变化。
图2CaCO3水相脱酸处理后的快速老化趋势
以图2曲线看，没有脱酸处理的旧图书纸抗张强度随老化时间下降很快，而脱酸处理过的纸样在快速老化开始24小时内和最后24小时抗张强度下降缓慢；而老化24～48小时之间，强度下降很快，只是开始24小时内纸的碱度几乎维持不变，纤维经弱碱盐Ca2CO3处理后，柔软性有所恢复，这从耐折度次数的提高幅度上反映出来。老化24～48小时之间，抗张强度、耐折度都有明显下降趋势，说明纸中的碱度在明显下降，而48小时后纸的抗张强度、耐折度又相对平稳，这是纸中CaCO3储备碱度在发挥作用。总之，CaCO3脱酸处理后，旧图书纸抗张强度没有明显变化，但纸的耐折度提高了20%,经72小时快速老化后，抗张强度仅下降15.9%耐折度下降25%;而未经处理的同样纸样抗张强度下降了31.3%,耐折度降低了50%。表明处理后的纸比未处理的纸，纸质恶化速度要慢一倍，可见，处理后的纸延长了图书档案的使用寿命。
2.2.2Ca(OH)2-Ca(HCO3)2水相脱酸处理
以前文化用纸施胶几乎都为松香—硫酸铝系统，填料为滑石粉，系统pH值常在4.0～5.0范围，硫酸铝作松香施胶剂的助留剂，随松香胶粒一起沉积在纤维上，纸页干燥印刷装订成书或书写纸时就包含有酸性物质在内。在一定湿度下，空气中的水份进入纸页内部，酸性物质水解，产生游离酸。本脱酸方法首先将Ca(OH)2浸泡，中和纸中已产生的游离酸，多余的Ca(OH)2用清水漂洗，以免纸的碱性过高。因为Ca(OH)2碱性偏强，同时不具备缓冲能力。过高的碱性引起的纤维碱性同样影响纸的强度。为使纸具有一定的储备碱度和缓冲能力。用Ca(HCO3)2浸泡20分钟。图3是纸页经Ca(OH)2-Ca(HCO3)2两段脱酸处理后72小时快速老化曲线。
图3Ca(OH)2—Ca(HCO3)2水相脱酸处理后的快速老化趋势
从图3中曲线趋势看，旧图书纸经此方法脱酸处理后，抗张强度略有下降，但耐折度提高了50%,72小时快速老化抗张强度趋势与CaCO3脱酸处理相类似。
2.2.3乙醇镁—乙醇脱酸处理
CaCO3、Ca(OH)2-Ca(HCO3)2两种脱酸方法都是在水相中进行的，经脱酸处理后，纸页吸收了相当数量的水，需要干燥处理。这两种方法虽然脱酸成本低，但干燥较为困难。乙醇镁是一种有机碱，镁可与纸中的游离酸生成盐，起中和作用，同时还与纤维上的羧基作用生成羧酸镁，乙氧基被还原生成乙醇而挥发。残留在纸页中的乙醇镁和生成的羧酸镁拥有一定的碱度储备，延缓纸页恶化的速度。图4是乙醇镁脱酸处理后旧图书纸72小时快速老化曲线。
图4Mg(OC2H5)2乙醇溶液脱酸处理后的快速老化趋势
从图4中曲线可见，旧图书纸经乙醇镁脱酸处理后，纸的抗张强度与Ca(OH)2-Ca(HCO3)2脱酸处理的相近，比未经脱酸处理纸的略有下降，耐折度提高幅度与CaCO3脱酸处理一样，提高约25%。从72小时快速老化趋势看，前48小时抗张强度变化不大，但48小时后下降趋势较为明显，耐折度变化基本上与CaCO3脱酸处理相一致。
2.3三种不同脱酸处理方法比较
判断脱酸处理方法的好坏应从以下几方面看：(1)脱酸处理后纸质恶化速度，也就是快速老化曲线是否缓慢下降；(2)脱酸处理后对纸的初始耐久性和72小时快速老化处理后强度保留值大小；(3)脱酸处理工艺的复杂程度和能否批量处理；(4)脱酸处理对原有文字、图案是否有影响等。从上述三种脱酸处理效果看，Ca(OH)2—Ca(HCO3)2水相脱酸处理对旧图书纸的耐折度改善最大，纸质柔软性有较大幅度的提高，72小时老化后耐折度保留值最大。从需批量处理，甚至整本图书、整卷档案处理来看，乙醇镁—乙醇脱酸处理有优势，处理过程可以在真空箱中进行，乙醇蒸发并冷凝回收。但乙醇镁脱酸处理也存在不足之处，如处理纸样上有圆珠笔记录文字等，则脱酸处理后文字基本上被乙醇溶解消失，但对油墨文字、钢笔记录字体没有影响。因此，对有圆珠笔字迹的文件处理应慎重，选择合适的处理方法。
3结论
3.1酸性纸中硫酸铝水解，产生游离酸使纸页中植物纤维收缩缰硬，纤维素大分子葡萄糖环之间氧桥水解断裂，造成纸页返*发脆，逐渐丧失使用性能。
3.2中性或弱碱性纸具有比酸性纸更好的耐久性，纸质退化速度缓慢。
3.3三种脱酸方法对纸的耐久性都有较大提高，且以Ca(OH)2-Ca(HCO3)2脱酸处理后纸的柔软性恢复最好，耐久性最佳。
3.4乙醇镁有机碱脱酸处理，不需要对处理后的纸二次干燥，且可以整册整卷处理，方法简单、操作方便。
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