曹 宇（中國人民大學信息資源管理學院 北京 100872）

?

碳化、脆化文獻脫酸加固問題研究*

曹 宇（中國人民大學信息資源管理學院 北京 100872）

酸是阻礙紙質(zhì)文獻長久保存的主要因素，若任由紙質(zhì)文獻酸化則會導致文獻實體和信息的損壞。對脆化紙質(zhì)文獻進行脫酸加固后，碳化文獻基本呈現(xiàn)可用狀態(tài)，脆化文獻的性能也有所提高。脆化文獻在脫酸時應注意不能脫酸過度，否則會引發(fā)文獻堿性物質(zhì)超標而導致性能的降低。

碳化文獻 脆化文獻 脫酸 加固

1　引　言

酸是阻礙紙質(zhì)文獻長久保存的主要因素——酸性物質(zhì)吸收水分后與紙張中的纖維素會產(chǎn)生化學反應，使纖維素中的氫鍵斷裂，從而導致紙張失去強度，逐漸變成碎片。從已有的研究中可知，紙張酸化的主要原因可歸結(jié)為4類：機械紙中木質(zhì)素的大量殘留，紙漿漂白時氯元素的沉積，為提高紙張印刷性能所施酸性膠料，文獻霉變產(chǎn)生的有機酸性物質(zhì)。隨著機械紙的大量應用，圖書館中酸化文獻的數(shù)量也逐步攀升，部分文獻已出現(xiàn)脆化，甚至碳化現(xiàn)象。國家圖書館于2004年發(fā)布的《館藏紙質(zhì)文獻酸性和保存現(xiàn)狀的調(diào)查與分析》研究報告指出，民國文獻的平均pH值為4.4，酸化情況已非常嚴重[1]。南京圖書館于2012年的抽樣調(diào)查顯示，其保存的民國圖書的pH均值為3.954[2]。文獻部門需及時搶救修復，以防文獻實體以及信息的損壞和丟失。若放任紙質(zhì)文獻酸化的持續(xù)，那么“紙張的各項性能會隨著酸度的增加而迅速降低。pH 值降至6.0以下時，75年后耐久性就會降低一半以上；pH 降至5.0以下時，75年后幾乎完全脆化變質(zhì)”[3]。

本文中的碳化文獻是指，文獻已嚴重老化脆斷，抗張強度①和耐折度②基本喪失，無法保持整篇頁面原狀，pH值小于3，顏色呈黑褐色，一碰即碎的文獻；脆化文獻是指，文獻仍能保持整篇頁面原狀，pH值為3～5，顏色發(fā)黃，有一定的抗張力，但抗張力不強的文獻。

近十年關于紙質(zhì)文獻的脫酸研究主要集中在對脫酸方式的選擇[4-7]，脫酸劑的選擇與效果[8-9]及對不同時期文獻的脫酸研究[10-11]。在此之前從未有過對碳化文獻去酸加固的研究。碳化文獻屬于特殘文獻，修復時因為糟朽、嚴重脆化，會遇到難以拼對、去酸時需要墊襯、托裱或修補時掉片渣等現(xiàn)象，尤其是針對兩面有字跡的文獻，紙張的修復和加固難度會更高。本文以碳化紙樣為例，探討對碳化文獻搶救的3種脫酸加固方式及其效果；以脆化紙樣為例進行脫酸前后的抗張力和白度③的對比測試，分別總結(jié)手工脆化紙和機械脆化紙脫酸前后的性能變化。

2　實驗過程

2.1 實驗材料和儀器

實驗材料：碳化文獻，民國時期脆化手工紙，民國時期脆化機械紙，HANNA固體半固體預處理液，典具帖（日高日本紙制作有限公司生產(chǎn)，規(guī)格為5g/m2），絲網(wǎng)（江蘇立鼎數(shù)碼科技有限公司生產(chǎn)），宣紙，以氧化鎂為有效成分的甲基庚烷脫酸液，無添加劑面粉。

實驗儀器：DN-B型白度儀（杭州高新自動化儀器儀表公司生產(chǎn)），TTM-300型電腦抗張實驗機（杭州輕通博科自動化技術有限公司生產(chǎn)），ExStik系列pH100+防水型多功能測量儀（上海三信儀表廠生產(chǎn)），電熨斗（紅心牌調(diào)溫電熨斗YK3-50D），定距切紙刀D2D-15（長春永新試驗儀器有限公司生產(chǎn)），脫酸用噴壺，鑷子，排筆，勾線筆，薄竹片，厚毛氈。

2.2 實驗步驟

2.2.1 碳化文獻實驗步驟

（1）對碳化文獻進行編號。將碳化文獻放置在pH值為7左右的宣紙上，并在宣紙上用鉛筆對碳化文獻進行編號。本實驗共取樣3份碳化文獻，分別編號碳化1、碳化2和碳化3。

（2）碳化文獻的拼接。將碳化文獻碎片在宣紙上拼接成完整狀態(tài)。拼接文獻時要力求“密其隙縫，端其經(jīng)緯，就其形制，拾其遺脫，厚薄均調(diào)，潤潔平穩(wěn)”[12]。由于碳化文獻處于一碰即成粉末的狀態(tài)，因而需要用薄竹片輕輕托起后放置進行拼接。若碳化碎片之下有拖紙，則可直接在拖紙上進行拼接。

圖1 碳化文獻拼接前后對比圖

（3）碳化文獻的pH值測定。對碳化文獻的的pH值測定采用平頭電極無損測定。首先用毛細滴管取少量預處理液滴在碳化文獻中間和邊緣各2滴，待預處理液完全滲透于文獻之中，用平頭電極測定pH值，碳化1脫酸前平均pH值為2.50，碳化2脫酸前平均pH值為2.47，碳化3脫酸前平均pH值為2.29。

由圖1和上述數(shù)據(jù)可看出，所選取碳化文獻樣本的pH值均在3.0以下，已非常脆弱，文獻呈黑棕色，碰觸即碎，可認定為碳化文獻。

（4）碳化文獻的脫酸加固。筆者對碳化文獻的脫酸加固采用了3種加固方法：宣紙加固、典具帖加固和絲網(wǎng)加固。

宣紙加固（選取碳化1作為樣本），將無添加劑的面粉、水和脫酸液以1:4:1的比例均勻攪拌，倒入80℃以上的開水中，使其呈半透明狀。將宣紙平鋪于干凈的臺面上，粘合劑均勻地涂抹于宣紙上，用薄竹片托起碳化文獻將其粘合在宣紙上。待每片碳化文獻對齊拼接完整后，噴灑脫酸液，1分鐘后待脫酸液干透，測定pH值，若低于7，再次均勻噴灑脫酸液，直至pH值升至7以上，對碳化文獻1的噴涂共進行了4次。此后，少量噴涂水，在臺面上蓋宣紙壓平干燥。

典具帖加固（選取碳化2作為樣本），采用與宣紙加固相同的方式，直至pH值升至7以上，對碳化文獻2的噴涂共進行了4次。

絲網(wǎng)加固（選取碳化3作為樣本），將絲網(wǎng)平鋪于干凈的厚毛氈上，用薄竹片托起碳化文獻拼接于絲網(wǎng)上，再覆蓋一層絲網(wǎng)，用電熨斗選擇絲模式（或低溫模式），熨燙壓平。隨即噴涂脫酸液，每噴涂一次測量一次pH值，直至pH值升至7以上，對碳化文獻3的噴涂共進行了4次。

2.2.2 脆化紙樣實驗步驟

（1）pH值測定。選取民國手工紙（竹紙）和民國機械紙各8張，取少量預處理液滴在未脫酸脆化紙樣中間和邊緣各滴2滴，待預處理液完全滲透于文獻之中，用平頭電極測定pH值。由于民國紙樣為A3幅面大小，且中間有折痕，沿用其折痕，將8張紙樣進行對折裁切，一半定為未脫酸紙樣，一半定為脫酸紙樣。對脫酸紙樣進行脫酸液噴涂，直到pH值達到7后停止噴涂。

（2）白度測定。將脫酸和未脫酸紙樣各8張分別放在白度儀下，在每一張選取3個點測定白度，各測定未脫酸民國手工紙5張、脫酸民國手工紙5張、未脫酸民國機械紙5張和脫酸民國機械紙5張的白度數(shù)據(jù)。

（3）抗張強度測試。對折裁切后的紙樣縱向滿足200mm夾頭間距，橫向不滿足夾頭間距。因而對民國手工紙和民國機械紙均采取縱向抗張強度測試。將脫酸前后的民國手工紙和機械紙紙樣裁切成200×15mm的細條各15條，使用電腦抗張實驗機對脫酸前后紙樣的抗張性能進行測定。

3　結(jié)果分析

3.1 碳化文獻脫酸加固前后性能對比

碳化1脫酸前平均pH值為2.50，脫酸后平均pH值為8.48；碳化2脫酸前平均pH值為2.47，脫酸后平均pH值為8.26；碳化3脫酸前平均pH值為2.29，脫酸后平均pH值為7.79。

圖2 碳化文獻脫酸加固前后對比圖

如圖2所示，對于碳化文獻的托裱加固，為了不影響文獻信息的辨識，用宣紙加固單面有字的文獻，用典具帖和絲網(wǎng)加固雙面有字的文獻。宣紙是中國圖書檔案部門常用的托裱用紙，典具帖是日本一種施加高分子粘合劑的手工紙，絲網(wǎng)是目前較為常用的針對雙面字跡的文獻加固用品。選擇宣紙、典具帖和絲網(wǎng)作為加固托裱紙測試三者在碳化文獻修裱中的性能表現(xiàn)如下。

3.1.1 基本性能有所恢復

從圖2可以看出，碳化文獻脫酸后，其白度變化不明顯，仍然呈黑棕色，且仍然是碳化狀態(tài)。加固后，可以較容易地將碳化文獻整張托起，其性能有一定程度的恢復。

3.1.2 絲網(wǎng)加固效果較好

碳化文獻因為極易粉碎成末，在與托裱紙粘合過程中極易發(fā)生脆化斷裂，變成更細小的碎片，增加托裱難度，因而在進行托裱的過程中需極其小心。采用絲網(wǎng)加固，僅需將其拼接在絲網(wǎng)上，用電熨斗熨燙使其平整牢固，效果較宣紙和典具帖加固更好。

3.1.3 碳化文獻脫酸后的字跡問題

碳化文獻脫酸后，仍呈原色，白度變化不明顯，文獻上的字跡也很難顯現(xiàn)出來。因而對碳化文獻脫酸后字跡的重新顯現(xiàn)問題仍有待進一步探討。

圖3 民國機械紙脫酸前后白度對比圖

圖4 民國手工紙脫酸前后白度對比圖

3.2 脆化紙樣脫酸前后性能比較

3.2.1 脆化紙樣白度上升

由圖3和圖4可以看出，無論是民國手工紙還是民國機械紙，在脫酸后白度有一定程度的提升——民國機械紙脫酸前白度均值為20.9，脫酸后均值為26.3，提升了26.3%;民國手工紙脫酸前白度均值為30.7，脫酸后白度均值為35.6，提升了15.9%。其中民國機械紙的白度提升率要高于民國手工紙的白度提升率。

3.2.2 民國手工紙脫酸后抗張力變化不明顯

由圖5可看出，民國手工紙在脫酸后其抗張強度變化并不明顯。對民國手工紙進行一次噴涂，脫酸前pH值均值為4.97，脫酸后pH值均值為7.53，由圖5可看出，脫酸后其抗張性能上升了1.6%，總體變化不明顯。

圖5 民國手工紙脫酸前后抗張強度變化1

圖6 民國手工紙脫酸前后抗張強度變化2

對民國手工紙進行兩次噴涂，其pH值升高明顯——由脫酸前的pH值均值4.81升至脫酸后的pH值均值9.14，從圖6可以看出，脫酸后抗張強度不升反而下降了49.3%，手工紙脫酸時pH值超過9則會降低其抗張力強度。因而對手工紙文獻脫酸時應嚴格控制脫酸液的用量，將pH值嚴格控制在7.5～9.0之間。

3.2.3 民國機械紙脫酸后抗張力變化顯著

相較于民國手工紙，民國機械紙在脫酸后抗張強度明顯增強，且受pH值影響較小。民國機械紙在噴涂兩次后，其pH值由4.34升至7.22，如圖7所示，其機械性能提升141%。

圖7 民國機械紙脫酸前后抗張強度變化1

對民國機械紙噴涂三次脫酸液后，其pH值由4.34升至9.09，如圖8所示，機械性能提升201%，機械文獻的抗張強度在脫酸后隨著pH值的升高而有所升高。相比較應嚴格控制手工紙的脫酸液用量而言，機械紙的脫酸液用量較為寬松。

圖8 民國機械紙脫酸前后抗張強度變化2

3.2.4 堿性有機溶液脫酸字跡不暈染

此次采用的脫酸液是以氧化鎂為有效成分的甲基庚烷脫酸液，如圖9所示，使用該脫酸液對民國手工紙文獻和機械紙文獻噴涂后，字跡不暈染，且迅速風干，不留水印。而民國手工紙文獻在堿性水溶液中字跡暈染嚴重，尤其是紅色墨水部分，且風干較慢，易留水印。

圖9 民國手工紙文獻堿性有機溶液和堿性水溶液脫酸后暈染對比圖

4　結(jié)　論

4.1 關于碳化文獻

在圖書館、檔案館保存有許多碳化文獻。這些碳化文獻已經(jīng)成為文獻保護的難題——無法進行移動、數(shù)字化和利用，必須將其脫酸加固后才能進行數(shù)字化，并令文獻實體得以持續(xù)保存。由于碳化文獻脫酸加固都存在著一定的困難和風險，因而這一問題困擾著許多圖書館和檔案館。從上述實驗和論述中可看出，碳化文獻在經(jīng)過脫酸加固處理后，其性能有所提升，有利于數(shù)字化等工作的進一步開展。紙張pH值的提高有利于今后的長期保存，大大延長碳化文獻的壽命。以上3種方法加固都可使原來無法利用的文獻再次利用，對于單面有字跡的文獻可使用宣紙進行加固，操作容易，修復用紙來源廣泛；對于雙面有字的文獻，可以采用典具貼和絲網(wǎng)加固，因碳化文獻背景深，字跡的清晰度差，如用典具貼加固明顯降低字跡的辨識度，絲網(wǎng)加固后基本不影響文獻信息的識讀。

為了延長碳化檔案壽命并能提供利用，需要對其進行去酸和加固，因為碳化檔案嚴重糟朽，最好盡可能降低其修復次數(shù)。本研究通過先去酸，再加固，達到了較好的效果，因此選擇去酸方法時要充分考慮去酸液和去酸方法對紙張的影響，保證在此操作過程中不對碳化檔案帶來任何不良影響。

4.2 關于脆化文獻

脆化文獻在圖書館、檔案館中已非常常見?！耙话阏J為脫酸處理的最佳應用時刻，應是在圖書尚未酸化變脆之前當書已酸化脆裂時，再做脫酸處理，僅能維持圖書不再繼續(xù)酸化，而卻無法恢復圖書原來強度”[13]。但從上述數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，民國脆化機械紙在脫酸后，其抗張性能提升明顯；民國脆化手工紙在脫酸后，其抗張性能提升不明顯，由此說明改變酸性后機制紙性能的改變比手工紙更大。

4.3 實驗中的難點與注意事項

4.3.1 實驗難點

由于文獻碳化嚴重，許多碳化文獻已破碎呈渣狀，修復人員很難了解哪片殘渣屬于哪一份文獻。因而對碳化文獻的拼接是實驗中的難點。在拼接碳化文獻時要秉承“顏色相近、字跡完整、圖片對應”的原則——當文獻部分沒有字跡和圖片時，應以文獻本身材質(zhì)的相近顏色為基礎將其對應拼接；當文獻有字跡和圖片時，則應保證拼接完整后字跡的完整和圖片的對應。在拼接文獻時切不可用手直接接觸碳化文獻，以防其碎化成末，應以薄竹片托起碳化文獻，仔細拼接對照。

4.3.2 實驗注意事項

從上文數(shù)據(jù)可看出，脆化的民國手工紙在脫酸時若其pH值超過9，則其抗張強度不升反降。因而對手工紙脫酸時一定要嚴格控制脫酸劑的用量，不能為達到脫酸目的而大量使用脫酸液。在脫酸過程中要每噴涂一次脫酸液即測量一次pH值，雖然耗時較多，但為了使紙張的性能達到最優(yōu)，此方法最為科學。

西方國家在使用此類有機溶液脫酸劑時常采用將整本，，圖書浸泡在脫酸液中15分鐘并真空干燥90分鐘的方式。這種方法對我國大量的機械紙圖書也可參照使用，但對于手工紙是否適用尚無明確結(jié)論，因而手工紙文獻脫酸時應盡量采用逐頁噴涂的方法，并嚴格控制脫酸液的用量。

注 釋：

①抗張強度（tensile strength），即抗拉強度，又稱拉伸強度，扯斷強度，表示單位面積的破碎力，即材料或構(gòu)件受拉力時抵抗破壞的能力。

②耐折度（folding strength），是指標準寬度的試樣，在一定條件下進行往復折疊至斷裂所需的雙折疊次數(shù)的對數(shù)。

③白度（whiteness），表示物質(zhì)表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示。

[1]《館藏紙質(zhì)文獻酸性和保存現(xiàn)狀的調(diào)查與分析》課題組.館藏紙質(zhì)文獻酸性和保存現(xiàn)狀的調(diào)查與分析[R].北京:國家圖書館, 2005:13.

[2]陳緒軍.南京圖書館館藏民國時期文獻酸化情況調(diào)研[J].數(shù)字與縮微影像,2013(3):6.

[3]李景仁, 周崇潤.中國古籍文獻的酸化與防酸化[J].中國圖書館學報, 2002(5):81.

[4]張淑娟, 馬晟宇, 張小崗, 等.基于高壓二氧化碳流體的檔案紙張脫酸研究[J].檔案學通訊, 2014(2):80-85.

[5]顧 宇, 李 超, 張金萍,等.真空微波-冷凍聯(lián)合干燥在民國文獻脫酸中的應用研究[J].南京師范大學學報, 2015(3):49-54.

[6]李青蓮, 賀宇紅, 李賢慧,等.等離子技術在近現(xiàn)代紙質(zhì)文物脫酸保護中的應用研究[J].文物保護與考古科學, 2014(2):76-80.

[7]歐 美, 李玉虎, 邢慧萍.模擬熟宣紙古舊字畫修復過程中超純水有限洗滌脫酸的研究[J].文物保護與考古科學, 2011(4):41-44.

[8]王彥娟.超臨界二氧化碳在古籍紙張脫酸和強化中的行為研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學輕工化工學院, 2012:57-60.

[9]詹艷平, 李 超, 余躍進, 等.酸化紙質(zhì)文物水溶液真空脫酸和冷凍干燥試驗研究[J].真空, 2014(1):73-76.

[10]邢惠萍, 李玉虎.明清古舊書畫熟宣紙的修復與脫酸研究[J].檔案學研究, 2005(5):63-65.

[11]田育星, 薛建峰.民國時期圖書、雜志、報刊脫酸保護研究[J].中國博物館, 2005(4):61-63.

[12]張彥遠.歷代名畫記 [M].杭州:浙江人民美術出版社, 2011:39.

[13]林 明.民國時期文獻的保護與修復[M].廣州:中山大學出版社, 2013:3.

曹 宇 女，1981年生，中國人民大學信息資源管理學院2015級在讀博士，遼寧大學檔案學專業(yè)副教授。

Study on Deacidification and Consolidation of the Carbonized and Brittled Documents

Acid is the main factor that hinder the paper documents' permanent preservation.Allowing acidification of documents will cause the damage of paper books and the information of the documents.By disacidifying and consolidating paper documents, the carbonized one would be available to read, and nature of the brittled one also improved.Brittled documents should be disacidified appropritiately, otherwise it will lead to excess alkaline of documents, resulting in the performance degradation.

Carbonized document; Brittled document; Deacidification; Consolidation

G253.6

A

2015-0-0]

*本文系2015年度國家社會科學基金項目“數(shù)字時代檔案保護技術變革與理論創(chuàng)新研究”的成果之一，項目編號：15BTQ074。