图书脱酸保护研究

于书大 张金萍 郑冬青 蒋 弼 张玉芝



·图书脱酸·

图书脱酸保护研究

于书大 张金萍*郑冬青 蒋 弼 张玉芝

(纸质文物保护国家文物局重点科研基地,近现代纸质文献脱酸保护技术文化部重点实验室,南京博物院，江苏南京,210016)

以3本民国时期出版的油墨印刷的图书为研究对象,采用以纳米氢氧化镁为主要碱性物质的胶体脱酸液,辅以真空浸渍、真空微波预干燥和真空冷冻稳形干燥相结合的工艺对3本图书进行脱酸处理。结果表明,采用以纳米氢氧化镁为主体的胶体脱酸液,适于民国时期油墨印刷图书的脱酸处理,可有效提高已酸化图书的pH值；采用真空微波预干燥和真空冷冻稳形干燥相结合的干燥工艺比单独采用真空微波干燥的安全性大幅提高,也比单独采取真空冷冻干燥的处理效率大幅提升。

民国图书；脱酸；纳米氢氧化镁

民国时期我国图书出版事业发生了较大的变革,书籍的装帧形式、纸张种类、开本、版式、装订形式、写印色料、印刷方式等与以往图书有很大的差别。这一时期,正是引进西方机械造纸技术的初期,造纸原料与传统的手工造纸原料差别较大、造纸工艺不够成熟,为追求生产效率,满足社会需求,大量化学品的使用造成了这一时期的图书与我国传统手工纸制作的书籍保存状态相差甚远。纸张酸化是这一时期图书残损的主要原因。因此,根据民国时期出版图书自身的纸张、装订形式等特点研究出适合其材质和特征的脱酸材料和工艺是文献保护工作者一直努力解决的难题。

目前,国际上比较常用的脱酸方法有气相脱酸法、有机溶剂脱酸法和水溶液脱酸法[1-3],其中气相脱酸法只具有脱酸效果,而不能对纸张进行加固,并且所使用的材料对环境不友好；有机溶剂脱酸法虽然可以将脱酸和加固相结合起来,但有机溶剂的强溶解性和易燃、易爆性,使其应用受到限制。

水溶液脱酸法是最原始的脱酸法,最初人们用它来脱酸处理单页纸张。如果对整本图书进行脱酸处理,都先要将书拆开成单页进行处理,处理完成后再重新装订,因此处理时间长,费时费力,而且纸张容易皱缩。水溶液脱酸法的主要优点是可以实现脱酸、加固、清洗同步等多种功能,具有对环境安全、易于普及推广、符合我国国情的优点。如果水溶液脱酸法能够解决整本图书脱酸这个瓶颈问题,将会具有非常广泛的应用前景。目前许多国家的科研机构通过多年的实践比较,较为关注水溶液脱酸法的研究。南京博物院的科研团队以3本民国时期出版的图书为研究对象,采用水溶液脱酸法对其进行脱酸处理,并对脱酸效果进行了评估。

表1 3本图书基本信息表

1 图书保存现状的调查与评估

1.1 现状调查

3本图书均为民国时期的出版物,机制纸、平装、油墨印刷。书籍尺寸、厚薄不一,基本信息情况见表1。从外观看,3本书的封面、书脊和书页都有不同程度的破坏。《清代樸学大师列传》前后有扉页,装订形式为浆背、三眼线装,书脊部分失胶、残破,书口下端由于经常翻阅,部分纸张出现残损,见图1。《国民学校教师手册》采用六根细线三眼线装,书脊有破损,有少量施胶,装订结构偏弱,纸张黄化现象呈现四周颜色深、内部颜色偏淡的特点。《新兴的世界教育思潮》一书前后有扉页,采用四眼马蹄钉装订,马蹄钉已锈蚀断裂,并有部分仍然残留在破损严重的书脊里,马蹄钉产生的锈蚀使纸张颜色变黑,见图2。该书纸张较厚,施胶度较高,纸张黄化现象与前两本书相比较轻。

图1 《清代樸学大师列传》边角脆化残缺

图2 《新兴的世界教育思潮》马蹄钉锈蚀、断裂

1.2 分析检测

(1)前期整理

在对每本书进行分析检测前,先在通风除尘柜里用软毛刷对其进行除尘处理。

(2)表面pH值测试

采用ORION 3 STAR表面台式pH值测定仪对每本书封面和书籍中、后部分别随机抽取一页作为测试对象,每页纸上再取左上角、中心、右下角3个点进行测试,以期更加全面反映图书酸化的状况,测试结果见表2。

(3)纸张吸水能力测试

从3本图书中间,各挑选一页纸,在空白处用滴管滴一滴水,观察水在纸张表面扩散情况。《清代樸学大师列传》和《国民学校教师手册》两本书中纸张上的水很快就扩散。《新兴的世界教育思潮》纸张上的水开始一直保持水滴状,几分钟后才慢慢扩散。说明《清代樸学大师列传》和《国民学校教师手册》两本书的纸张吸水能力强,《新兴的世界教育思潮》纸张吸水能力弱。该现象也说明了《新兴的世界教育思潮》一书的施胶度较其他两本书的要高。

(4)字迹溶解性测试

用棉签蘸取蒸馏水,对字迹部位进行轻轻擦拭,均无掉色现象,说明3本书的写印色料均不溶于水。

1.3 酸化评估

从表2中3本图书脱酸前的pH值检测结果来看,《清代檏学大师列传》封面酸化最严重,其次是该书籍的后半部分；《新兴的世界教育思潮》一书,3个测试位置酸化状况比较接近,但检测的每页纸中间位置比其他两个位置的酸化程度都高；《国民学校教师手册》书籍中间页和书籍偏后页酸化程度比封面要高。3本书除了《国民学校教师手册》封面外,其他部位的pH值都低于5,说明3本图书酸化都很严重。

表2 3本图书脱酸前后pH值检测结果

注 中间是指书籍中间随机挑取的一页。后部是指书籍的后半部分随机挑取的一页。

2 脱酸保护处理

2.1 处理原则

(1)脱酸处理后pH值在7.0～9.5范围内。

(2)脱酸处理对原有文字、图案等无影响。

(3)脱酸处理后纸张有一定的碱性缓冲能力。

(4)脱酸处理后的残留物无异味,对环境友好。

(5)脱酸处理后图书的外观形状等不能有较大改变。

(6)脱酸材料和工艺不能对纸张带来二次破坏。

2.2 脱酸工艺路线

预修复→上夹具→真空浸渍→真空微波预干燥→真空冷冻干燥→ 分析检测→ 修复→ 封装、入库

2.3 脱酸材料的选择

根据分析检测结果和脱酸处理原则,3本书均以南京博物院自行研制的NJ-B1脱酸液为基础脱酸液,其主要成分是纳米氢氧化镁和表面活性剂[4-5]。然后根据每本书的各自特点,再在基础脱酸液中复配相应的成分,改善其处理效果。《清代樸学大师列传》和《国民学校教师手册》纸张强度低,脆化严重,处理时采用具有加固和清洗作用的复配脱酸液NJ-B2(在基础脱酸液基础上添加羟乙基纤维素)作为脱酸液。《新兴的世界教育思潮》一书纸张施胶度较高,处理时采用具有提高渗透作用的复配脱酸液NJ-B3(在基础脱酸液基础上添加表面润湿剂)作为脱酸液。

2.4 处理步骤

2.4.1 预修复

3本书均有一定程度的破损,尤其是书脊部位。脱酸处理前,先用浆糊对破损严重的部位进行回贴,防止破损部位在脱酸处理过程中掉落。

2.4.2 真空浸渍处理

(1)展开书籍

《清代樸学大师列传》和《国民学校教师手册》两本书都比较厚,前者厚度为1.7 cm,后者厚度为2.1 cm。《新兴的世界教育思潮》一书虽然厚度只有1.1 cm,但纸张施胶度较高。因此,3本书如果采用平面夹具,很难到达理想的脱酸效果。为了使脱酸液能很好地浸润到书籍中的每个部位,需要借助于特制的夹具使书籍呈扇状张开一定的角度,利于脱酸液的渗透。

(2)浸渍脱酸处理

采用真空浸渍系统对3本图书进行脱酸处理。将3本书分别放入夹具,然后按图3所示放入盛有脱酸液的真空浸渍箱中。《国民学校教师手册》和《清代檏学大师列传》用NJ-B2脱酸液,《新兴的世界教育思潮》用NJ-B3脱酸液,分别进行浸渍脱酸处理。

图3 浸渍脱酸处理

图4 真空微波干燥系统

图5 《新兴的世界教育思潮》处理后图片

浸渍处理时先盖好浸渍箱的盖子,启动真空泵,抽真空。当真空度达到设定值后,真空泵停止工作,真空系统开始保压,达到保压时间后,真空系统阀门缓缓打开,空气注入浸渍箱直至大气压。达到设定时间后,真空泵再次启动,当真空系统的真空度再次达到设定值后,真空系统开始进入保压的下一个循环。一次循环耗时5 min左右。

根据书的厚度、纸张尺寸及施胶剂情况,设置多次重复抽、放真空的操作,可以使脱酸液很好地渗透到书籍的各个部位。本实验中《国民学校教师手册》和《清代檏学大师列传》共进行了6次循环,《新兴的世界教育思潮》共进行了8次循环。

2.4.3 真空干燥处理

为使经过脱酸浸渍处理的图书实现高效、安全干燥,整个干燥过程分为真空微波预干燥和真空冷冻稳形干燥两个阶段。利用真空微波干燥技术的高效脱水优势进行前期预干燥处理,可以缩短处理时间,降低成本,提高处理效率。当图书干燥到一定程度时,从纸张的形状稳定性和安全性方面考虑,再转入真空冷冻干燥技术来完成后期的稳形干燥,该处理技术兼顾了效率和安全性的双重需要。

(1)预干燥——真空微波干燥

采用南京博物院自行研制的真空微波干燥系统进行预干燥处理,该系统是一种自带称量和光纤测温相结合的干燥系统,可以安全、有效地对纸质文献进行干燥。具体操作时,首先将脱酸完成后的图书从浸渍设备中取出,将书放入平面夹板内固定好,让水分自然沥出一部分,然后放入真空微波干燥箱中干燥,见图4。

根据书的厚度、材质等设定真空微波干燥系统的真空度、温度、微波功率及预期脱水率等工艺参数,并输入浸渍前后图书的质量,设定好各项参数后开启设备。设备会自动根据温度、书籍质量等工艺参数的变化,实时调节微波输出。开始干燥时,由于书籍中水分较多,使用的功率较大,可以实现快速脱水的目的。当水分降到一定程度时,控制程序将自动调低微波功率,当达到程序设定的最高温度极限或设定的含水率A时,控制程序会自动切断微波输出,转入单一的真空干燥,直至达到设定的含水率B,完成整个预干燥过程。

《国民学校教师手册》和《清代檏学大师列传》两本书,由于没有金属装订材料,将它们作为一组,设定的预期脱水率为80%。《新兴的世界教育思潮》书籍里残留有金属装订材料,单独作为一组进行干燥,设定的预期脱水率为70%。之所以将有金属装订材料的书籍单独进行处理,并将其预期脱水率设定的比另外一组图书的要低,是基于纸张安全性的考虑。该阶段两组图书真空微波干燥处理过程耗时分别为50 min和35 min左右。

(2)稳形干燥——真空冷冻干燥

真空冷冻干燥处理采用的是南京博物院和南京某高校合作研制的设备。将预干燥完成的含水率在20%左右的《国民学校教师手册》和《清代檏学大师列传》两本书作为一组,含水率在30%左右的《新兴的世界教育思潮》单独作为一组,进行后期真空冷冻干燥处理。

首先对书籍进行快速低温预冻,然后根据冻干升华曲线进行真空冷冻干燥。根据事先设定的温度值启动加热板,以梯度加热的方式进行真空冷冻干燥。最后通过监测温度和质量变化来判断干燥结束时间[6]。本实验中,两组真空冷冻干燥耗时均为26 h左右。

真空冷冻干燥结束后,将图书取出,放在室温环境下稳定一段时间,消除冻干对纸张产生的应力,均衡纸张纤维内部的水分分布,让书籍与保存环境之间达到平衡,更有利于书籍的形稳定性。待书籍稳定后,对脱酸后的3本书籍再进行表面pH值检测,检测部位与脱酸前的位置一致,检测结果见表2。图5为《新兴的世界教育思潮》处理后的图片。

3 结 论

以3本不同施胶度的民国时期油墨印刷的图书为研究对象，采用纳米氢氧化镁为主要成分的脱酸液，辅以真空浸渍、真空微波预干燥和真空冷冻稳形干燥相结合的工艺对3本图书进行了脱酸处理。

(1)从pH值检测结果可看出,3本图书脱酸后pH值较为均匀,且范围都在7.5～9.5之间,说明采用以纳米氢氧化镁为主体的脱酸液,适用于以油墨印刷的民国图书的脱酸处理,脱酸效果符合要求；采用特殊夹具,使书籍呈一定角度张开,可保证整本图书脱酸处理效果的均匀性。

(2)从外观看,3本图书都比脱酸前干净,纸张黄化现象有所减轻,说明水溶液脱酸法在实现脱酸的同时,可以通过在溶液中复配其他成分,对纸张起到清洗、加固等多种效果。

(3)采用纳米氢氧化镁为主体的脱酸液处理后的图书,其表面不会出现泛白现象,说明纳米氢氧化镁的粒径非常小、容易分散,可以在纸张上有碱性残留,但又不会在纸张表面有白色物质凝聚析出。

(4)采用真空微波预干燥和真空冷冻稳形干燥相结合的干燥工艺比单独采用真空微波干燥的安全性大幅提高,也比单独采取真空冷冻干燥的处理效率大幅提升。

(5)虽然采取了两步干燥法,但是《国民学校教师手册》一书中部分纸张还是出现了少量不平整现象。从国内外应用情况来看,无论是气相脱酸法、有机溶剂脱酸法还是水溶液脱酸法,脱酸后纸张出现皱缩的现象都有存在,这也是今后脱酸工作需要解决的问题。

[1] ZHANG Jin-ping. Thoughts on acidification crisis and prevention of modern literature[J]. Sciences of Conservation and Archaeology, 2008, 20(S1): 95. 张金萍. 近现代文献酸化危机与防治思考[J]. 文物保护与考古科学, 2008, 20(S1)： 95.

[2] LI Jing-ren, ZHOU Cong-run. Acidification and anti-acidification of China Ancient Literatures[J]. Journal of Library Science in China, 2002(5): 80. 李景仁, 周崇润. 中国古籍文献的酸化与防酸化[J]. 中国图书馆学报, 2002(5)： 80.

[3] ZHENG Dong-qing, ZHANG Jin-ping, CHEN Xiao-li, et al. Deacidification of the Whole Book Without Separation by Immersion[J]. China Pulp & Paper, 2009, 28(10): 34. 郑冬青, 张金萍, 陈潇俐, 等. 整本图书水溶液法脱酸研究[J]. 中国造纸, 2009, 28(10)： 34.

[4] Zheng Dong-qing, Zhang Jin-ping, Wang He-yun. Nanomaterials for Modern Books deacidification[G]//Library Society of China. Annual Conference Proceedings of the Library Society of China(2012). Beijing: National Library Press, 2012. 郑冬青, 张金萍, 王鹤云. 纳米材料在近现代图书文献脱酸中的应用研究[G]//中国图书馆学会. 中国图书馆学会年会论文集(2012年卷). 北京： 国家图书馆出版社, 2012.

[5] WANG He-yun, LU Gang, ZHANG Jin-ping, et al. Deacidification of Paper Based Cultural Relics Using Nano-Mg(OH)2[J]. China Pulp & Paper, 2012, 31(3): 36. 王鹤云, 鲁 钢, 张金萍, 等. 纳米氢氧化镁应用于纸质文物的脱酸[J]. 中国造纸, 2012, 31(3)： 36.

(责任编辑：董凤霞)

Research on Deacidification Conservation of Books

YU Shu-da ZHANG Jin-ping*ZHENG Dong-qing JIANG Bi ZHANG Yu-zhi

(KeyScientificResearchBaseofPaperConservation,StateAdministrationforCulturalHeritage,KeyLabofPaperLiteraturesDeacidificationConservationinNeotericandModernChina,MinistryofCulture,NanjingMuseum,Nanjing,JiangsuProvince, 210016)

Three Republican period books printed with ink and with different sizing degree were studied in this article. They were treated by water-soluble deacidification liquor mainly containing nano magnesium hydroxide, and combining vacuum impregnation, vacuum microwave-predrying and vacuum freezing-drying. It was proved that water-soluble deacidification liquor, mainly contained nano magnesium hydroxide, was suitable for deacidification of the ink-printed books of Republican period, and this method was effective in increasing pH values of the books which have been acidified. Drying process of vacuum microwave-preheating combined with vacuum freezing-drying was much safer than only adopting vacuum microwave-drying, and much more effective than only adopting vacuum freezing-drying．

Republican period books; deacidification; nano magnesium hydrate

于书大先生，馆员；主要研究方向：纸质文物保护、书画装裱与修复。

2016- 06-17(修改稿)

本课题得到国家科技支撑计划课题(2014BAK09B05)资助。

K876.9

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.11.004

*通信作者：张金萍女士，E-mail:33217924@qq.com。

(*E-mail: 33217924@qq.com)