耐久性无酸纸的应用及研究进展

张美云 李佩燚 夏新兴

(陕西科技大学造纸工程学院,陕西西安,710021)

耐久性无酸纸的应用及研究进展

张美云 李佩燚 夏新兴

(陕西科技大学造纸工程学院,陕西西安,710021)

介绍了耐久性无酸纸的定义,回顾了其国内外发展历程,分析了研究现状及应用的领域,耐久性无酸纸主要用于无酸档案纸、包装类无酸纸、中性办公用纸和高档照片输出介质。

耐久性无酸纸;研究进展;应用

纸张作为一种传统性的文献记录材料,凭借其独特的原始性、合法性、凭证性和完整性等特性,具有不可替代的功用,至少在可预见的将来不会消亡[1]。微缩胶卷、电子出版物等新型文献载体,在正常温湿度环境中保存期不过数十年,而纸张可以保存几百年,甚至上千年,如我国现存汉代纸张保存期已近两千年。但近年来人们发现,很多档案及资料,由于纸张老化而发黄变脆,影响了文献资料的长期保存。

2008年我国国家图书馆通过文献加速老化试验,测算出图书的保存寿命为 100年左右,25年后将有40%的报纸耐折度低于 2次,60%的图书耐折度将低于 10次。如果按照目前的老化速度发展,民国时期的文献很可能会在 50～100年间消失殆尽[2]。现已查明,造成所见恶果的主要原因并非时间,而是现代造纸过程中添加的酸性化学物质。

1 耐久性无酸纸的概念

1.1 无酸纸

无酸纸 (acid-free paper)并不仅仅是指档案用纸,而是指具有高度耐久性和耐用性 (不含活性酸)的一类纸张。无酸纸的定量和颜色依用途而定,纸质坚实、强度高、接近中性,由植物纤维纸浆采取特殊处理 (消除其中存在的有机酸)后抄造而成,用于包装以保护与纸接触的材料不受酸的侵蚀。在正常的使用和保存条件下,无酸纸的使用寿命可以达到 200年左右,不会出现明显的变质现象。作为需要永久保存的文献及出版物,因为具有较高的历史、法律和其他重要价值,要求使用无酸纸。

1.2 耐久性无酸纸

纸张的耐久性是指经过很长时间后仍能够保持重要的使用性能,特别是耐折度和颜色的特性。对印刷纸来说,其耐久性指的是该纸张印品的使用寿命或可以保存的最长时间。因此,把能长久保存的纸称作耐久性纸。

耐久性无酸纸定义为由不含机械浆的高质量漂白浆制成的、中性施胶 (pH值为 7.5～9)的填料中至少含 2%CaCO3(起碱性缓冲剂的作用)的不含光学增白剂的纸。耐久性无酸纸具有较高的强度和较好的纸张性能,适合长时间的使用和保存。

2 耐久性无酸纸的研究进展

2.1 国外研究进展

以木材纤维为原料生产的纸张中,由于含有木素使得纸张容易返黄和老化,特别是当纸张受到光照或受热,纸张中的纤维将会加速老化[3]。20世纪 40年代,美国巴罗 (Barrow)发现机制纸内的酸对纸的恶化影响大于空气污染物的影响,后来又经过许多人的研究,了解到印刷书写纸 85%～90%的恶化是因纸内含酸造成的[4]。纸张中酸的主要来源是造纸过程中使用的酸性施胶剂——硫酸铝。为了延长档案寿命,档案工作者研究了许多纸张脱酸的方法,这不仅费时、费工、费钱,而且难以从根本上解决问题,于是把酸性纸改为中性纸便提上日程。

从 1807年开始使用最古老的皂化松香施胶剂至今已有 200年的历史。1955年前长期停留在使用皂化松香胶阶段,此后发展为使用强化松香施胶剂。20世纪 80年代中后期,欧洲、美国、日本等国相继研制开发出 AKD(烷基烯酮二聚体)、ASA(烯基琥珀酸酐)及阳离子聚合物系列中性施胶剂。近年来,人们认识到中性施胶剂是中性造纸的基础,中性施胶剂的发展步入了多样化的时代。

国外发明了一种不怕水、火、酸、碱、虫蛀及不发霉的纸张,寿命有多种:一级 100年,二级 200年,三级 300年,也有可保存达 500～600年,其技术目前尚未公开[5]。

目前,国外对档案纸张和文献保存的研究非常重视。很多国家都投入了大量的人力、物力和财力,采用各种办法脱酸、杀菌防虫,以期保护历史文献。比如瑞典纸张保护研究计划 (FOU Paper conservation项目)[6]、荷兰空气污染物影响的研究计划 (ACBAM)、欧洲污染物对纸张快速老化影响的项目(EU-STEP)以及美国关于印刷书写纸的老化研究计划 (US AST M)等。但这些研究都集中在如何保护现有档案文献资料上,没有对纸张生产环节进行研究。

2.2 国内研究进展

我国一些重要档案用纸需要从国外进口,其价格往往是普通纸的 3～5倍。为此,业界人士进行了大量的研究性实验,如研制无酸档案纸、防水档案纸等。黑龙江佳木斯造纸公司于 1998年开发了无酸档案纸。以松木为主要原料,采用硫酸盐法制浆,松木经剥皮、备料、蒸煮、筛洗、打浆、抄纸、整饰等工序精制而成。产品外观清洁细腻,具有防止变质、老化以及抵御外界有害气体的侵蚀等特点,但由于使用100%的漂白针叶木浆,含有一定量的残余木素。因此,纸张使用寿命只有 200年左右,与高级耐久性档案纸使用寿命在 500年以上相比,仍有一定差距。2000年,山东省档案局和太阳纸业联合开发研制了“耐久性办公、档案中性系列用纸”[7],据报道,该产品采用全木浆、中性施胶,纸张适于长期保存,并具有挺度好、撕裂度及耐折度高、色调鲜艳明快、外观平滑、性能稳定等特点。2002年,常德金芙蓉(特种)纸业有限公司研制开发的“新型防水包装纸和纸板 (无酸防水档案纸)”通过技术鉴定。该成果改变了传统防水纸工艺,使防水纸有易回收、可自然降解、无二次污染等特点。江西省大茅山造纸厂曾试制档案用纸板,用 20%针叶木化学浆挂面,50%阔叶木化机浆和 30%的废纸袋纸浆抄底层,采用 AKD中性施胶,生产档案卷盒用纸板[8]。2006年 9月,有专利报道一种档案纸及其制造方法和用途,由棉浆、全漂化学木浆分别进行打浆后配抄而成,并经过压光整饰[9]。

3 耐久性无酸纸的应用

耐久性无酸纸主要用于无酸档案纸 (文献纸)包装类无酸纸、中性办公用纸及高档照片输出介质等。

3.1 无酸档案纸 (文献纸)

研究表明,造成文献纸张变质的主要原因是印制文献的纸张耐久性差,而造纸原料及造纸工艺是造成纸张耐久性差的根本原因。对于文献用纸,其原料从优到劣的排序是:种毛纤维 (棉花)→韧皮纤维(檀皮、桑皮、构皮、麻类等)→木质纤维 (木材的木质部分)→茎杆纤维 (竹子、芦苇、稻草等)。世界各图书馆所保存的近代和现代文献,其纸张原料绝大多数采用的是木质纤维和茎秆纤维。关于造纸工艺,我国传统的手工造纸,生产过程周期长,无酸性施胶剂,纸张耐久性好,有 “纸寿千年”之誉。自从 19世纪发明机械造纸后,缩短了造纸周期,提高了产量,但由于使用酸性施胶剂,使纸张酸度增加,加速了文献纸张的酸化变质,纸张的耐久性降低[10]。

据统计,1850年到 1950年间出版的大部分书籍难以保存到 22个世纪,酸性造纸技术导致了大量印刷书写纸的损坏[11]。我国某档案馆保存的档案中,1981年新闻纸印刷的资料已经发黄;1934年新闻纸印刷的资料严重发黄变脆;20世纪 40年代凸版纸印刷的资料也已脆化,而印于 20世纪 20年代前的凸版纸文献,已自毁为黑褐色碎片[12]。

随着越来越多文献档案的老化和损坏,人们开始关注档案用纸的内在质量问题。据文献报道[13],纸张在自然或人工老化过程中,内部因素 (取决于生产及印刷过程)的影响占 80%～85%,外界因素(与纸张的保存环境有关)的影响只占 15%～20%。

使用耐久性纸张印制图书杂志、书写档案可延长文献保存和使用寿命。因此,从 20世纪中期开始,欧美等一些发达国家投入了大量的人力物力研制高耐久性文献纸张。目前,美国、欧洲和日本都陆续开始推广无酸纸,这些国家在 20世纪 90年代采用无酸耐久纸印制的图书文献比例已达 90%以上。用耐久性无酸纸代替酸性纸印制档案、图书,可以更好地保护人类文化遗产,对中华文化的传承具有划时代的意义。

3.1.1 无酸档案纸 (文献纸)定义

无酸档案纸 (文献纸)是用于记录文档资料的一类纸。无酸档案纸 (文献纸)具有较高的抗水性和平滑度;良好的匀度和外观性能;一定的防老化和防虫防霉性能;可以长期保存不变色、不老化,对环境有良好的适应性。多使用漂白化学木浆抄造,需加填以提高平滑度,采用重施胶以保证抗水性。无酸纸的生产过程对环境造成的危害也比较小。国家档案局已规定所有用于存储的档案纸/盒必须采用无酸纸。

3.1.2 无酸档案纸 (文献纸)的技术要求

目前,我国还未制定档案用纸的国家标准,仍使用 1996年颁布的 ISO标准 《ISO11108:1996信息与文献-档案纸-耐久性和耐用性要求》。见表1。根据老化后纸张的性能把档案纸分为一般耐久纸(可保存 200年以上)和最耐久纸 (可保存 500年以上 )[14]。

据报道,美国人查尔斯·曼彻以人工合成材料为原料制成了坚固耐用、防水型 “档案纸”——“都拉书”(DuraBook)[17]。这种合成的印刷材料中不含木素,因此不存在纸张酸性老化及天然纤维成纸强度不高的问题[18],而且用其印制的图书变脏时,可直接用水清洗。目前对选用材料的可降解性及如何使产品更有效地实现循环利用仍在进一步研究中。

3.2 包装类无酸纸

包装类无酸纸主要用于保护各种设备或物品,如食品包装箱所用的无酸纸,很受用户的青睐,因为它具有绿色环保作用,市场潜力很大。此外,文物保护专用无酸纸,可以更安全地保护文物不受损害。有专利显示[19],一种文物保护专用无酸纸不含酸性物质,采用全无氯漂白纸浆,添加了磷酸钙作为缓冲剂,纸张呈碱性,对酸性气体吸附效果好,对被保护物品所处的微空间环境具有调湿功能,并且具有再生重复使用等优点。

表1 信息与文献-档案纸-耐久性和耐用性要求[15-16]

3.2.1 无酸瓦楞纸板、防潮纸板

无酸防水纸板 (见图1)外层上覆盖防水亚克力涂料,防水,坚固耐用,内层为白色无酸纸,适合制成纸箱使用。无酸瓦楞纸板 (见图2)不含木素,经CaCO3缓冲处理,厚度薄,约 1.8 mm,但较密实坚固耐用,易切割、折叠,适合做衬底、分隔板或制成纸箱使用。厚度为 6.4 mm的无酸瓦楞纸板可用来折成规格不一的纸箱、包装盒,以及当作照片的衬垫或背板。

3.2.2 无酸包装纸、保护纸

无酸柔软保护纸,纸质类似棉织品 (见图3),厚度为 0.03 mm,通过影像保存测试,广泛使用在博物馆、档案室、图书馆,超柔软表面,适合包裹纺织品、刺绣、服饰、书籍、甲骨、精细器物,或作为填充、隔层用。博物馆级无酸纸 (见图4),不含漂白添加物,不含氯,透明性好,保护作品表面的同时可轻易辨别里面的内容,适用于版画、照片、画作、海报和地图之隔层。无酸透明纸制作的半透明纸封套 (见图5),采用无酸胶纸粘合,平展式结构,适用于保存版画、水彩、水粉、素描,材料通过美国影像保存 PAT测试,符合艺术品耐久保存标准。

3.3 中性办公用纸

随着信息时代的到来,计算机已进入各行各业,并扮演着重要角色,同时也对办公用纸提出了更高的要求。例如,金融业务部门整套的会计档案都是由会计电算化实现的,由计算机打印出来,极大地提高了办事效率和服务质量,但是也给会计档案的管理工作带来了一些问题。从日常工作中不难发现,一些用计算机打印的文件、工资表等,归档 5～7年后就开始洇化、褪色,有的档案甚至字迹已模糊不清。因此提高办公用纸的耐久性已迫在眉睫。中性办公用纸能很好地解决此类问题。中性办公用纸以 100%木浆为原料,无腐蚀,使纸不易褪色可长期保存,不带静电。

3.4 高档照片输出介质

与传统的照片纸相比,纯棉纤维原料的无酸纸的作品,能够完全满足收藏级别的要求,进行彩色输出时,色调沉着优雅,含蓄而不失饱和,层次过渡分明,现场感强,而且纯棉无酸纸种类繁多,其表面的纹理、涂层皆不相同,可适合不同的题材。进行黑白输出或单色调输出时,纯棉无酸纸所表现的过渡层次细腻,影调温润柔和,受环境光源影响也较小。因此,纯棉无酸纸作为高档照片输出介质深受人们喜爱。

4 结 语

耐久性无酸纸具有较高强度和较好的纸张耐用性,适合人们进行长时间使用和保存。但目前用于文献保护的国产无酸纸仍存在容易返黄、变脆、虫蚀等纸张老化问题,纸张使用寿命较短,与进口无酸纸仍有一定差距。因此,要从根本上解决无酸纸的耐久性问题,必须对原料和纸张的老化、防虫处理及生产工艺进行系统的研究,加快国产耐久性无酸纸的研制和开发,以提高国产无酸纸的耐久性和耐用性。

[1] 王海松,侯庆喜,曹振雷,等.耐久性档案纸及其研究进展 [J].中国造纸,2007,26(10):36.

[2] 张志清.国家图书馆古籍保护的历史、现状和任务 (中)[J].古籍整理与出版简报,2004(1):2.

[3] Teygeler R.Preserving paper:Recent advances[J].Managing preservation for libraries and archives:Current practice and future development.2004.

[4] CedzovaM,et al.Patents for Paper Deacidification[J].Restaurator:International Journal for the Preservation of Library and Archival Material,2006,27.

[5] 神奇的科技纸张[J].福建纸业信息,2009(20):12.

[6] Havermans John B G A.The impact of European research related to paper ageing on preventive conservation strategies[J].Restaurator,2002,23(2):68.

[7] 张玉明.耐久性无酸公文、档案办公系列专用纸在山东太阳纸业集团研制成功[J].造纸信息,2000(1):18.

[8] 朱文华.高配比阔叶木化机浆档案纸板的试制[J].北方造纸,1996(4):46.

[9] 赵安山,李盛泰,王海松,等.档案纸及其制造方法:中国专利,CN1834348[P].2006-09-20.

[10] 李景仁,周崇润.尽快实施文献纸两项国际标准[J].图书馆杂志,2004,23(11):45.

[11] Adelstein Peter Z,Reilly JamesM,Zinn Edward.Pollution chambers forpaper evaluation[C].TAPPIPulping Process and ProductQuality Conference.Boston:TAPPI Press,2000.

[12] 胡惠仁,谢来苏,石淑兰.酸碱性物质对档案资料用纸老化的影响[J].中国造纸,2000,19(2):16.

[13] 刘 苇,侯庆喜,刘泽华,译.数字印刷用纸的耐久性和耐用性[J].国际造纸,2006,25(5):33.

[14] DAT11-1994文件用纸耐久性测试法 [S].北京:国家档案局,1994.

[15] ISO9706:1994(E)Infor mation and documentation XI paper for documents XIRequirements for permanence[S].

[16] ISO11108:1996(E)Infor mation and documentation XI Archival Paper XIRequirements for per manence and durability[S].

[17] Donadio R.Saving the Planet,One Book at a Time[N].New York Times,2006,6.

[18] Hilts P.Splish,splash,take a book to the bath[J].Publishers Weekly,2000,10(39):247.

[19] 戴红旗,吴来明,洪 瑜,等.文物保护专用无酸纸和制备方法:中国专利,200810022635[P].2008-12-24.

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

张美云女士,博士,教授;主要研究方向:高性能加工纸、特种纸原理与技术。

(＊E-mail:myzhang@sust.edu.cn)

2010-03-29(修改稿)

(责任编辑:马 忻)