耐久性無酸紙的應(yīng)用及研究進展

張美云 李佩燚 夏新興

(陜西科技大學(xué)造紙工程學(xué)院,陜西西安,710021)

耐久性無酸紙的應(yīng)用及研究進展

張美云 李佩燚 夏新興

(陜西科技大學(xué)造紙工程學(xué)院,陜西西安,710021)

介紹了耐久性無酸紙的定義,回顧了其國內(nèi)外發(fā)展歷程,分析了研究現(xiàn)狀及應(yīng)用的領(lǐng)域,耐久性無酸紙主要用于無酸檔案紙、包裝類無酸紙、中性辦公用紙和高檔照片輸出介質(zhì)。

耐久性無酸紙;研究進展;應(yīng)用

紙張作為一種傳統(tǒng)性的文獻記錄材料,憑借其獨特的原始性、合法性、憑證性和完整性等特性,具有不可替代的功用,至少在可預(yù)見的將來不會消亡[1]。微縮膠卷、電子出版物等新型文獻載體,在正常溫濕度環(huán)境中保存期不過數(shù)十年,而紙張可以保存幾百年,甚至上千年,如我國現(xiàn)存漢代紙張保存期已近兩千年。但近年來人們發(fā)現(xiàn),很多檔案及資料,由于紙張老化而發(fā)黃變脆,影響了文獻資料的長期保存。

2008年我國國家圖書館通過文獻加速老化試驗,測算出圖書的保存壽命為 100年左右,25年后將有40%的報紙耐折度低于 2次,60%的圖書耐折度將低于 10次。如果按照目前的老化速度發(fā)展,民國時期的文獻很可能會在 50～100年間消失殆盡[2]?，F(xiàn)已查明,造成所見惡果的主要原因并非時間,而是現(xiàn)代造紙過程中添加的酸性化學(xué)物質(zhì)。

1 耐久性無酸紙的概念

1.1 無酸紙

無酸紙 (acid-free paper)并不僅僅是指檔案用紙,而是指具有高度耐久性和耐用性 (不含活性酸)的一類紙張。無酸紙的定量和顏色依用途而定,紙質(zhì)堅實、強度高、接近中性,由植物纖維紙漿采取特殊處理 (消除其中存在的有機酸)后抄造而成,用于包裝以保護與紙接觸的材料不受酸的侵蝕。在正常的使用和保存條件下,無酸紙的使用壽命可以達到 200年左右,不會出現(xiàn)明顯的變質(zhì)現(xiàn)象。作為需要永久保存的文獻及出版物,因為具有較高的歷史、法律和其他重要價值,要求使用無酸紙。

1.2 耐久性無酸紙

紙張的耐久性是指經(jīng)過很長時間后仍能夠保持重要的使用性能,特別是耐折度和顏色的特性。對印刷紙來說,其耐久性指的是該紙張印品的使用壽命或可以保存的最長時間。因此,把能長久保存的紙稱作耐久性紙。

耐久性無酸紙定義為由不含機械漿的高質(zhì)量漂白漿制成的、中性施膠 (pH值為 7.5～9)的填料中至少含 2%CaCO3(起堿性緩沖劑的作用)的不含光學(xué)增白劑的紙。耐久性無酸紙具有較高的強度和較好的紙張性能,適合長時間的使用和保存。

2 耐久性無酸紙的研究進展

2.1 國外研究進展

以木材纖維為原料生產(chǎn)的紙張中,由于含有木素使得紙張容易返黃和老化,特別是當紙張受到光照或受熱,紙張中的纖維將會加速老化[3]。20世紀 40年代,美國巴羅 (Barrow)發(fā)現(xiàn)機制紙內(nèi)的酸對紙的惡化影響大于空氣污染物的影響,后來又經(jīng)過許多人的研究,了解到印刷書寫紙 85%～90%的惡化是因紙內(nèi)含酸造成的[4]。紙張中酸的主要來源是造紙過程中使用的酸性施膠劑——硫酸鋁。為了延長檔案壽命,檔案工作者研究了許多紙張脫酸的方法,這不僅費時、費工、費錢,而且難以從根本上解決問題,于是把酸性紙改為中性紙便提上日程。

從 1807年開始使用最古老的皂化松香施膠劑至今已有 200年的歷史。1955年前長期停留在使用皂化松香膠階段,此后發(fā)展為使用強化松香施膠劑。20世紀 80年代中后期,歐洲、美國、日本等國相繼研制開發(fā)出 AKD(烷基烯酮二聚體)、ASA(烯基琥珀酸酐)及陽離子聚合物系列中性施膠劑。近年來,人們認識到中性施膠劑是中性造紙的基礎(chǔ),中性施膠劑的發(fā)展步入了多樣化的時代。

國外發(fā)明了一種不怕水、火、酸、堿、蟲蛀及不發(fā)霉的紙張,壽命有多種:一級 100年,二級 200年,三級 300年,也有可保存達 500～600年,其技術(shù)目前尚未公開[5]。

目前,國外對檔案紙張和文獻保存的研究非常重視。很多國家都投入了大量的人力、物力和財力,采用各種辦法脫酸、殺菌防蟲,以期保護歷史文獻。比如瑞典紙張保護研究計劃 (FOU Paper conservation項目)[6]、荷蘭空氣污染物影響的研究計劃 (ACBAM)、歐洲污染物對紙張快速老化影響的項目(EU-STEP)以及美國關(guān)于印刷書寫紙的老化研究計劃 (US AST M)等。但這些研究都集中在如何保護現(xiàn)有檔案文獻資料上,沒有對紙張生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行研究。

2.2 國內(nèi)研究進展

我國一些重要檔案用紙需要從國外進口,其價格往往是普通紙的 3～5倍。為此,業(yè)界人士進行了大量的研究性實驗,如研制無酸檔案紙、防水檔案紙等。黑龍江佳木斯造紙公司于 1998年開發(fā)了無酸檔案紙。以松木為主要原料,采用硫酸鹽法制漿,松木經(jīng)剝皮、備料、蒸煮、篩洗、打漿、抄紙、整飾等工序精制而成。產(chǎn)品外觀清潔細膩,具有防止變質(zhì)、老化以及抵御外界有害氣體的侵蝕等特點,但由于使用100%的漂白針葉木漿,含有一定量的殘余木素。因此,紙張使用壽命只有 200年左右,與高級耐久性檔案紙使用壽命在 500年以上相比,仍有一定差距。2000年,山東省檔案局和太陽紙業(yè)聯(lián)合開發(fā)研制了“耐久性辦公、檔案中性系列用紙”[7],據(jù)報道,該產(chǎn)品采用全木漿、中性施膠,紙張適于長期保存,并具有挺度好、撕裂度及耐折度高、色調(diào)鮮艷明快、外觀平滑、性能穩(wěn)定等特點。2002年,常德金芙蓉(特種)紙業(yè)有限公司研制開發(fā)的“新型防水包裝紙和紙板 (無酸防水檔案紙)”通過技術(shù)鑒定。該成果改變了傳統(tǒng)防水紙工藝,使防水紙有易回收、可自然降解、無二次污染等特點。江西省大茅山造紙廠曾試制檔案用紙板,用 20%針葉木化學(xué)漿掛面,50%闊葉木化機漿和 30%的廢紙袋紙漿抄底層,采用 AKD中性施膠,生產(chǎn)檔案卷盒用紙板[8]。2006年 9月,有專利報道一種檔案紙及其制造方法和用途,由棉漿、全漂化學(xué)木漿分別進行打漿后配抄而成,并經(jīng)過壓光整飾[9]。

3 耐久性無酸紙的應(yīng)用

耐久性無酸紙主要用于無酸檔案紙 (文獻紙)包裝類無酸紙、中性辦公用紙及高檔照片輸出介質(zhì)等。

3.1 無酸檔案紙 (文獻紙)

研究表明,造成文獻紙張變質(zhì)的主要原因是印制文獻的紙張耐久性差,而造紙原料及造紙工藝是造成紙張耐久性差的根本原因。對于文獻用紙,其原料從優(yōu)到劣的排序是:種毛纖維 (棉花)→韌皮纖維(檀皮、桑皮、構(gòu)皮、麻類等)→木質(zhì)纖維 (木材的木質(zhì)部分)→莖桿纖維 (竹子、蘆葦、稻草等)。世界各圖書館所保存的近代和現(xiàn)代文獻,其紙張原料絕大多數(shù)采用的是木質(zhì)纖維和莖稈纖維。關(guān)于造紙工藝,我國傳統(tǒng)的手工造紙,生產(chǎn)過程周期長,無酸性施膠劑,紙張耐久性好,有 “紙壽千年”之譽。自從 19世紀發(fā)明機械造紙后,縮短了造紙周期,提高了產(chǎn)量,但由于使用酸性施膠劑,使紙張酸度增加,加速了文獻紙張的酸化變質(zhì),紙張的耐久性降低[10]。

據(jù)統(tǒng)計,1850年到 1950年間出版的大部分書籍難以保存到 22個世紀,酸性造紙技術(shù)導(dǎo)致了大量印刷書寫紙的損壞[11]。我國某檔案館保存的檔案中,1981年新聞紙印刷的資料已經(jīng)發(fā)黃;1934年新聞紙印刷的資料嚴重發(fā)黃變脆;20世紀 40年代凸版紙印刷的資料也已脆化,而印于 20世紀 20年代前的凸版紙文獻,已自毀為黑褐色碎片[12]。

隨著越來越多文獻檔案的老化和損壞,人們開始關(guān)注檔案用紙的內(nèi)在質(zhì)量問題。據(jù)文獻報道[13],紙張在自然或人工老化過程中,內(nèi)部因素 (取決于生產(chǎn)及印刷過程)的影響占 80%～85%,外界因素(與紙張的保存環(huán)境有關(guān))的影響只占 15%～20%。

使用耐久性紙張印制圖書雜志、書寫檔案可延長文獻保存和使用壽命。因此,從 20世紀中期開始,歐美等一些發(fā)達國家投入了大量的人力物力研制高耐久性文獻紙張。目前,美國、歐洲和日本都陸續(xù)開始推廣無酸紙,這些國家在 20世紀 90年代采用無酸耐久紙印制的圖書文獻比例已達 90%以上。用耐久性無酸紙代替酸性紙印制檔案、圖書,可以更好地保護人類文化遺產(chǎn),對中華文化的傳承具有劃時代的意義。

3.1.1 無酸檔案紙 (文獻紙)定義

無酸檔案紙 (文獻紙)是用于記錄文檔資料的一類紙。無酸檔案紙 (文獻紙)具有較高的抗水性和平滑度;良好的勻度和外觀性能;一定的防老化和防蟲防霉性能;可以長期保存不變色、不老化,對環(huán)境有良好的適應(yīng)性。多使用漂白化學(xué)木漿抄造,需加填以提高平滑度,采用重施膠以保證抗水性。無酸紙的生產(chǎn)過程對環(huán)境造成的危害也比較小。國家檔案局已規(guī)定所有用于存儲的檔案紙/盒必須采用無酸紙。

3.1.2 無酸檔案紙 (文獻紙)的技術(shù)要求

目前,我國還未制定檔案用紙的國家標準,仍使用 1996年頒布的 ISO標準 《ISO11108:1996信息與文獻-檔案紙-耐久性和耐用性要求》。見表1。根據(jù)老化后紙張的性能把檔案紙分為一般耐久紙(可保存 200年以上)和最耐久紙 (可保存 500年以上 )[14]。

據(jù)報道,美國人查爾斯·曼徹以人工合成材料為原料制成了堅固耐用、防水型 “檔案紙”——“都拉書”(DuraBook)[17]。這種合成的印刷材料中不含木素,因此不存在紙張酸性老化及天然纖維成紙強度不高的問題[18],而且用其印制的圖書變臟時,可直接用水清洗。目前對選用材料的可降解性及如何使產(chǎn)品更有效地實現(xiàn)循環(huán)利用仍在進一步研究中。

3.2 包裝類無酸紙

包裝類無酸紙主要用于保護各種設(shè)備或物品,如食品包裝箱所用的無酸紙,很受用戶的青睞,因為它具有綠色環(huán)保作用,市場潛力很大。此外,文物保護專用無酸紙,可以更安全地保護文物不受損害。有專利顯示[19],一種文物保護專用無酸紙不含酸性物質(zhì),采用全無氯漂白紙漿,添加了磷酸鈣作為緩沖劑,紙張呈堿性,對酸性氣體吸附效果好,對被保護物品所處的微空間環(huán)境具有調(diào)濕功能,并且具有再生重復(fù)使用等優(yōu)點。

表1 信息與文獻-檔案紙-耐久性和耐用性要求[15-16]

3.2.1 無酸瓦楞紙板、防潮紙板

無酸防水紙板 (見圖1)外層上覆蓋防水亞克力涂料,防水,堅固耐用,內(nèi)層為白色無酸紙,適合制成紙箱使用。無酸瓦楞紙板 (見圖2)不含木素,經(jīng)CaCO3緩沖處理,厚度薄,約 1.8 mm,但較密實堅固耐用,易切割、折疊,適合做襯底、分隔板或制成紙箱使用。厚度為 6.4 mm的無酸瓦楞紙板可用來折成規(guī)格不一的紙箱、包裝盒,以及當作照片的襯墊或背板。

3.2.2 無酸包裝紙、保護紙

無酸柔軟保護紙,紙質(zhì)類似棉織品 (見圖3),厚度為 0.03 mm,通過影像保存測試,廣泛使用在博物館、檔案室、圖書館,超柔軟表面,適合包裹紡織品、刺繡、服飾、書籍、甲骨、精細器物,或作為填充、隔層用。博物館級無酸紙 (見圖4),不含漂白添加物,不含氯,透明性好,保護作品表面的同時可輕易辨別里面的內(nèi)容,適用于版畫、照片、畫作、海報和地圖之隔層。無酸透明紙制作的半透明紙封套 (見圖5),采用無酸膠紙粘合,平展式結(jié)構(gòu),適用于保存版畫、水彩、水粉、素描,材料通過美國影像保存 PAT測試,符合藝術(shù)品耐久保存標準。

3.3 中性辦公用紙

隨著信息時代的到來,計算機已進入各行各業(yè),并扮演著重要角色,同時也對辦公用紙?zhí)岢隽烁叩囊蟆＠?金融業(yè)務(wù)部門整套的會計檔案都是由會計電算化實現(xiàn)的,由計算機打印出來,極大地提高了辦事效率和服務(wù)質(zhì)量,但是也給會計檔案的管理工作帶來了一些問題。從日常工作中不難發(fā)現(xiàn),一些用計算機打印的文件、工資表等,歸檔 5～7年后就開始洇化、褪色,有的檔案甚至字跡已模糊不清。因此提高辦公用紙的耐久性已迫在眉睫。中性辦公用紙能很好地解決此類問題。中性辦公用紙以 100%木漿為原料,無腐蝕,使紙不易褪色可長期保存,不帶靜電。

3.4 高檔照片輸出介質(zhì)

與傳統(tǒng)的照片紙相比,純棉纖維原料的無酸紙的作品,能夠完全滿足收藏級別的要求,進行彩色輸出時,色調(diào)沉著優(yōu)雅,含蓄而不失飽和,層次過渡分明,現(xiàn)場感強,而且純棉無酸紙種類繁多,其表面的紋理、涂層皆不相同,可適合不同的題材。進行黑白輸出或單色調(diào)輸出時,純棉無酸紙所表現(xiàn)的過渡層次細膩,影調(diào)溫潤柔和,受環(huán)境光源影響也較小。因此,純棉無酸紙作為高檔照片輸出介質(zhì)深受人們喜愛。

4 結(jié) 語

耐久性無酸紙具有較高強度和較好的紙張耐用性,適合人們進行長時間使用和保存。但目前用于文獻保護的國產(chǎn)無酸紙仍存在容易返黃、變脆、蟲蝕等紙張老化問題,紙張使用壽命較短,與進口無酸紙仍有一定差距。因此,要從根本上解決無酸紙的耐久性問題,必須對原料和紙張的老化、防蟲處理及生產(chǎn)工藝進行系統(tǒng)的研究,加快國產(chǎn)耐久性無酸紙的研制和開發(fā),以提高國產(chǎn)無酸紙的耐久性和耐用性。

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Research Progress and Application of Durable Acid-free Paper

ZHANGMei-yun＊L I Pei-yi X IA Xin-xing
(ShaanxiUniversity of Science and Technology,Xi'an,Shaanxi Province,710021)

The definition of durable acid-free paperwas described firstly,and then the history of its development and present status aswell as the applied fieldswas reviewed.Durable acid-free papermainlywas used for acid-free archivalpaper,acid-free packagingpaper,and neutral office paper and high-grade photo printingmedia.

durable acid-free paper;research progress;application

TS761

A

0254-508X(2010)10-0071-04

張美云女士,博士,教授;主要研究方向:高性能加工紙、特種紙原理與技術(shù)。

(＊E-mail:myzhang@sust.edu.cn)

2010-03-29(修改稿)

(責(zé)任編輯:馬 忻)