■李穎
無(wú)水納米脫酸技術(shù)在紙質(zhì)檔案保護(hù)中的應(yīng)用
■李穎
紙質(zhì)檔案在形成和保管過(guò)程中具有一定酸堿性,其酸堿度變化是影響檔案耐久性的重要因素,檔案酸化會(huì)催化檔案紙張纖維素水解,使紙張機(jī)械強(qiáng)度下降,酸度越大,紙張老化速度越快,紙張PH值每降低一個(gè)數(shù)值,紙張壽命相應(yīng)降低2—5倍,美國(guó)科學(xué)家巴羅通過(guò)大量科學(xué)試驗(yàn)指出:酸是紙張破損的主要原因。我國(guó)各時(shí)期的紙質(zhì)檔案均存在不同程度的酸化現(xiàn)象,特別是紙質(zhì)歷史檔案酸化情況比較嚴(yán)重,如果不盡早采取有效保護(hù)措施,將造成不可彌補(bǔ)的損失,因此,檔案脫酸技術(shù)研究一直是檔案保護(hù)工作面臨的重要課題。
造成紙質(zhì)檔案出現(xiàn)酸化有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。
內(nèi)因:檔案所使用的紙張生產(chǎn)過(guò)程中在內(nèi)部形成了酸性物質(zhì),比如紙張中含有易發(fā)生氧化和光解反應(yīng)形成酸性物質(zhì)的木素、制漿過(guò)程中殘留的酸、漂白過(guò)程中殘留的氯氣、氫氧化鈉、硫酸納、硫酸氫鈣等漂白劑產(chǎn)生酸化物、施膠過(guò)程中加入明礬、礬水膠料、松香等酸性添加物、造紙用水時(shí)帶來(lái)的酸性、采用含酸性色素成分的墨水、油墨進(jìn)行檔案書(shū)寫(xiě)等,造成了檔案形成時(shí)自身就帶有酸性有害物質(zhì)。
外因:檔案在保管和利用過(guò)程中溫濕度、光線、酸、氧化劑、微生物、有害氣體、人體接觸等與紙張發(fā)生反應(yīng),造成紙張酸化,比如空氣中二氧化硫、硫化氫、氯化氫、一氧化氮等有害氣體與紙張中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸、鹽酸等酸性物質(zhì)、環(huán)境中微生物生長(zhǎng)過(guò)程中分泌到紙張上的有機(jī)酸等。
20世紀(jì)30年代起,世界各國(guó)就開(kāi)始了紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)的研究。目前,美國(guó)、德國(guó)、加拿大、法國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家正在大力開(kāi)展脫酸劑、脫酸工藝、脫酸設(shè)備的研制;我國(guó)從20世紀(jì)80年代以來(lái),檔案館、圖書(shū)館、博物館、科研所等部門(mén)不斷開(kāi)展脫酸技術(shù)研究,1987年國(guó)家檔案局檔案科學(xué)技術(shù)研究所完成了甲基碳酸鎂紙質(zhì)檔案去酸技術(shù)課題研究,在國(guó)內(nèi)首次合成甲基碳酸鎂去酸劑,1988年該項(xiàng)技術(shù)榮獲國(guó)家檔案局科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng),中國(guó)第二歷史檔案館、陜西省檔案館、貴州省檔案館等部門(mén)先后在脫酸技術(shù)研究方面取得了成果。現(xiàn)今脫酸技術(shù)主要分為液相脫酸和氣相脫酸:
1、水溶液脫酸法
氫氧化鈣(石灰水)—碳酸氫鈣、碳酸氫鎂、磷酸鹽緩沖溶液等堿性物質(zhì)作為脫酸劑,水作為溶劑,制成堿性水溶液與檔案紙張中氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而達(dá)到脫酸目的。此種方法優(yōu)點(diǎn)是能滲透到紙張纖維內(nèi)部脫酸效果較好,脫酸后紙張殘留的堿性物質(zhì)可進(jìn)一步防止紙張酸化;缺點(diǎn)是在脫酸過(guò)程中紙張會(huì)受潮,不能用于水溶性字跡檔案。
2、有機(jī)溶液脫酸法
甲氧基甲基碳酸鎂、氫氧化鋇、醋酸鎂、甲醇鎂、乙醇鎂、氧化鎂等堿性物質(zhì)作為脫酸劑,甲醇、氟利昂、乙醇鈦、惰性液體等作為助劑,制成堿性有機(jī)溶液與檔案紙張中氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而達(dá)到脫酸目的。此種方法優(yōu)點(diǎn)是脫酸過(guò)程中不含有水分,能有效避免紙張受潮,可用于水溶性字跡檔案;缺點(diǎn)是有些有機(jī)溶液是易燃物,具有一定毒性,在操作時(shí)必須注意安全。
將紙質(zhì)檔案放入真空密閉處理罐內(nèi),加入二乙基鋅、氨氣、嗎啡啉等堿性氣體或堿性蒸氣,從而中和紙張中的氫離子,達(dá)到脫酸目的。此種方法優(yōu)點(diǎn)是在真空條件下,堿性氣體或堿性蒸氣可以充分滲透到紙張內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)大批量檔案直接進(jìn)行脫酸處理,有效提高工作效率;缺點(diǎn)是有的堿性氣體或堿性蒸氣不穩(wěn)定,存在燃燒和爆炸危險(xiǎn),有的堿性氣體或堿性蒸氣不能在紙張上殘留堿性物質(zhì),脫酸后檔案容易繼續(xù)酸化,有的堿性氣體或堿性蒸氣會(huì)使紙張變黃。
紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理作為檔案保護(hù)重要技術(shù)手段,因?yàn)槭侵苯訉?duì)檔案原件進(jìn)行技術(shù)處理,因此采用的技術(shù)方法必須具備技術(shù)成熟、設(shè)備先進(jìn)、操作安全,才能應(yīng)用于實(shí)際工作中,為了確保紙質(zhì)檔案的安全,采用的脫酸技術(shù)必須達(dá)到以下指標(biāo):一是脫酸對(duì)紙質(zhì)檔案的紙張和字跡不能造成損害,不能降低紙張物理強(qiáng)度和改變紙張纖維結(jié)構(gòu),對(duì)檔案裝訂和修復(fù)材料不產(chǎn)生影響;二是能有效中和紙張中氫離子,脫酸后紙張酸堿度基本一致,PH值達(dá)到7.5—9.5之間;三是滲透性強(qiáng),脫酸后可在紙張纖維結(jié)構(gòu)中殘留1%—2.5%的堿性物質(zhì),實(shí)現(xiàn)持續(xù)去酸目的;四是脫酸液和設(shè)備必須安全環(huán)保,不燃燒、不爆炸,對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害;五脫酸技術(shù)適用性強(qiáng),便于操作和掌握。經(jīng)測(cè)試,無(wú)水納米脫酸技術(shù)基本達(dá)到了上述技術(shù)指標(biāo)。
納米技術(shù)是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米(1納米=1/10億米)范圍內(nèi)材料性質(zhì)和應(yīng)用的一門(mén)集基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)于一體的新興技術(shù),21世紀(jì)納米技術(shù)及納米材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天業(yè)、軍事、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域,采用無(wú)水納米脫酸技術(shù)對(duì)紙質(zhì)檔案進(jìn)行處理,脫酸后不僅可以保持紙質(zhì)檔案原有的物理特性不變,還可以使紙質(zhì)檔案在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)避免繼續(xù)酸化。
1、無(wú)水納米脫酸液
經(jīng)過(guò)納米技術(shù)處理的堿性氧化物(氧化鎂MgO)制成納米級(jí)顆粒分散或懸浮在無(wú)水惰性溶劑中,脫酸時(shí)氧化鎂與檔案紙張中氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成納米級(jí)氫氧化鎂堿性物,達(dá)到紙質(zhì)檔案脫酸目的,脫酸后紙張PH值可達(dá)到7.5—9.0,脫酸處理后紙張快速干燥,納米級(jí)氧化鎂粒子均勻滲透到紙張纖維結(jié)構(gòu)中,牢牢附著在紙張內(nèi)部,達(dá)到高效持久脫酸目標(biāo)。
酸堿中和化學(xué)反應(yīng):
MgO+H2O=Mg(OH)2
Mg(OH)2+CO2=MgCO3+H2O
Mg(OH)2+H2SO4=MgSO4+2H2O
MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2+H2O
無(wú)水納米脫酸液優(yōu)點(diǎn):一是由于脫酸液不含有水分,可用于含有水溶性材料的紙質(zhì)檔案,因此適用于所有紙質(zhì)檔案脫酸處理;二是紙質(zhì)檔案脫酸后,紙張纖維結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變,紙張不褶皺、不變形、不加厚、不發(fā)黃、不變脆,顏色紋理不發(fā)生變化,紙張物理強(qiáng)度無(wú)變化,保證了紙質(zhì)檔案安全;三是紙質(zhì)檔案脫酸過(guò)程中對(duì)字跡、圖案、印章等顏料層不產(chǎn)生影響,因此可以不進(jìn)行預(yù)處理,減少工作環(huán)節(jié),提高工作效率;四是脫酸對(duì)紙質(zhì)檔案修復(fù)材料無(wú)影響,粘合劑無(wú)變化;五是無(wú)水納米脫酸液安全環(huán)保,無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)異味,不揮發(fā),不燃燒,不爆炸,對(duì)人體和環(huán)境無(wú)不良影響。
2、無(wú)水納米脫酸操作方法
目前,無(wú)水納米脫酸技術(shù)主要有三種操作方法,檔案部門(mén)可根據(jù)館(室)藏紙質(zhì)檔案保護(hù)工作實(shí)際需求,進(jìn)行合理選擇:
(1)大規(guī)模無(wú)水納米脫酸
將整卷(盒)紙質(zhì)檔案放入專門(mén)處理罐中,加入無(wú)水納米脫酸液進(jìn)行完全浸泡,使納米級(jí)氧化鎂粒子快速有效滲透到紙張纖維結(jié)構(gòu)中進(jìn)行脫酸,脫酸過(guò)程結(jié)束后,將紙質(zhì)檔案進(jìn)行干燥處理后即可繼續(xù)保管和利用。由于此種操作方法需要大型專業(yè)設(shè)備才能實(shí)現(xiàn),因此適用于中、大型檔案部門(mén)進(jìn)行大批量紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理。
(2)噴霧無(wú)水納米脫酸系統(tǒng)
噴霧無(wú)水納米脫酸系統(tǒng)由自動(dòng)攪拌壓力桶、高霧化扇形微量噴槍、靜音形空氣壓縮機(jī)、可伸縮旋轉(zhuǎn)觸摸屏、可翻轉(zhuǎn)噴霧脫酸工作臺(tái)等組成,可對(duì)各種幅面的紙質(zhì)檔案進(jìn)行噴霧脫酸處理。此種操作方法具有可形成無(wú)水納米脫酸液均勻噴霧,使脫酸后堿性保留物均勻分布在紙張纖維結(jié)構(gòu)中,同時(shí)具有設(shè)備占地小,噴槍口不易堵塞,干燥速度快,滲透效果好,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),因此適用于各類檔案部門(mén)進(jìn)行日常紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理。
噴霧無(wú)水納米脫酸系統(tǒng)
(3)手工噴霧無(wú)水納米脫酸
將無(wú)水納米脫酸液放入小型不銹鋼精細(xì)霧化噴壺中,由技術(shù)人員直接對(duì)需進(jìn)行脫酸處理的紙質(zhì)檔案進(jìn)行噴涂,待完成脫酸處理的紙質(zhì)檔案干燥后,將殘留在紙張表面的細(xì)小微粒擦除,紙張檔案即可入庫(kù)保管和提供利用。此種操作方法投入小,易掌握,但是存在噴涂不均勻的情況,因此適用于檔案部門(mén)進(jìn)行少量、臨時(shí)性的紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理。
手工噴霧無(wú)水納米脫酸
無(wú)水納米脫酸操作方法除不可在顏色會(huì)隨PH值提高而發(fā)生變化的藍(lán)圖或類似材料上使用外,可直接對(duì)紙質(zhì)檔案進(jìn)行脫酸處理,處理過(guò)程中不拆卷、不破壞裝訂結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)整卷檔案安全脫酸,脫酸處理后紙張含有1.5%納米級(jí)氧化鎂堿性物保留量,可延長(zhǎng)紙質(zhì)檔案壽命3—5倍,實(shí)現(xiàn)對(duì)紙質(zhì)檔案的有效保護(hù)。
[1]郭莉珠主編.《檔案保護(hù)技術(shù)學(xué)教程》.中國(guó)人民大學(xué)出版社2008年第二版.
[2]石宏林、劉玉成.《淺析納米技術(shù)在紙質(zhì)檔案、文獻(xiàn)安全保障中的作用》.