范珺

（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）

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真空充氮包裝在文獻(xiàn)檔案保藏領(lǐng)域的應(yīng)用

范珺

（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）

文獻(xiàn)檔案是我國(guó)科技文化成果傳承的珍貴寶藏，在保藏環(huán)境日益惡化的今天，亟需現(xiàn)代化的保藏手段。真空充氮包裝應(yīng)用于文獻(xiàn)檔案保藏，具有效果好、成本低的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)，抽真空效果、氮?dú)鈿庠吹募兌纫约鞍b材料對(duì)于氮?dú)獾臐B透性都會(huì)影響真空充氮包裝對(duì)文獻(xiàn)檔案的保藏作用，建議除了加強(qiáng)上述因素的控制之外，還應(yīng)建立包裝氣體氛圍的定期監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)保藏作用的長(zhǎng)期有效。

文獻(xiàn)檔案 真空充氮包裝 氮?dú)鉂B透性

我國(guó)歷史悠久，文化璀璨，歷代文獻(xiàn)檔案卷帙浩瀚。作為一個(gè)國(guó)家的文化、歷史、科技、人文活動(dòng)重要的承載物，文獻(xiàn)檔案得以長(zhǎng)久有效的保藏，不僅是每一個(gè)保藏工作者的最大愿望，更是延續(xù)中華民族歷史文明的重要傳承。

1. 文獻(xiàn)檔案保藏面臨的各種問(wèn)題

文獻(xiàn)檔案?jìng)鞒兄两?，?jīng)過(guò)少則數(shù)十年、多則上百年的時(shí)間洗禮，老化嚴(yán)重。近代，由于常年戰(zhàn)亂以及外國(guó)侵略，珍貴的文獻(xiàn)檔案資料或遺失或損壞，遺存數(shù)量大大減少。到了現(xiàn)代，工業(yè)化步伐大大加快，空氣污染日益加重，尤其是酸性氣體的大量排放，使得文獻(xiàn)檔案紙張酸化程度越發(fā)嚴(yán)重。由于紙張微觀下呈多孔結(jié)構(gòu)，易吸附SO2、NO2、Cl2等酸性氣體，這些氣體與紙張內(nèi)的水分發(fā)生反應(yīng)，有的直接生成強(qiáng)酸，如硝酸（HNO3）、鹽酸（HCl），有的再經(jīng)過(guò)氧化生成強(qiáng)酸，如硫酸（H2SO4）[1]。這些酸性氣體的化學(xué)反應(yīng)一方面加速了紙張纖維素的水解，另一方面降低了紙張的PH值，導(dǎo)致紙張的耐折度、拉張度等機(jī)械強(qiáng)度大幅下降。

工業(yè)化帶來(lái)的另一問(wèn)題就是汽車(chē)保有量連年上升，大量汽車(chē)尾氣在太陽(yáng)照射下經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)形成以臭氧、過(guò)氧乙酰硝酸酯、醛類(lèi)為主要成分的煙霧，它同樣會(huì)導(dǎo)致紙張的機(jī)械強(qiáng)度降低，紙張顏色變黃，字跡褪色。

此外，空氣中遍布的灰塵顆粒也會(huì)對(duì)紙張?jiān)斐赡p，表面吸附的有害氣體和微生物對(duì)紙張材料同樣產(chǎn)生破壞作用[2]。

2. 真空充氮包裝對(duì)文獻(xiàn)檔案保藏的效果

通過(guò)上述分析，空氣和灰塵是文獻(xiàn)檔案保藏面臨的最大威脅。基于此，以隔絕空氣和灰塵為目的的多種現(xiàn)代保藏技術(shù)開(kāi)始嘗試在文獻(xiàn)檔案領(lǐng)域應(yīng)用，如空氣凈化技術(shù)、除氧技術(shù)、真空充氮包裝技術(shù)等。其中真空充氮包裝操作簡(jiǎn)單、成本低、保藏效果好，具有大規(guī)模推廣的潛在優(yōu)勢(shì)。

真空充氮包裝，是將文獻(xiàn)檔案密封在塑料薄膜檔案袋中，抽出袋內(nèi)空氣達(dá)到預(yù)定的真空度后，再充入氮?dú)?，使袋?nèi)氮?dú)鈮毫εc包裝外大氣壓相同，密閉封口。

抽真空的作用是將文獻(xiàn)檔案與大氣隔絕，構(gòu)成低氧、低濕、少酸的小環(huán)境，斷絕了微生物賴(lài)以生存的氧環(huán)境，同時(shí)具有防蟲(chóng)、防霉變的效果。充氮?jiǎng)t能降低檔案的老化速度、防止蟲(chóng)害和霉變的發(fā)生。氮?dú)鈱儆诙栊詺怏w，分子中存在三鍵N≡N，鍵能非常大，不易被破壞，因此氮?dú)夥肿泳哂泻軓?qiáng)的穩(wěn)定性[3]。

因此當(dāng)采用真空充氮包裝后，文獻(xiàn)檔案被氮?dú)獍?，難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故而能延緩紙張老化，延長(zhǎng)了文獻(xiàn)檔案的保藏壽命。

相關(guān)研究人員對(duì)真空充氮包裝的保藏效果進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：真空充氮包裝的文獻(xiàn)檔案與直接包裝的文獻(xiàn)檔案相比，前者在耐折度、白度、抗張強(qiáng)度、顏色變化方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3. 文獻(xiàn)檔案真空充氮包裝保藏效果的影響因素

雖然理論上和相關(guān)試驗(yàn)證明了真空充氮包裝是一種文獻(xiàn)檔案保藏的有效手段，但在實(shí)踐中，各個(gè)環(huán)節(jié)的異常因素都會(huì)影響真空充氮包裝的保藏效果。目前的研究多集中于真空充氮包裝對(duì)紙張老化的影響分析，這些分析結(jié)果是基于包裝內(nèi)氮?dú)夂勘３址€(wěn)定的前提下得出的。但是在保藏期間，這一前提條件是否成立受到多重因素影響，而相關(guān)研究仍顯薄弱。

1）抽真空不完全

真空充氮包裝的保藏作用依賴(lài)于空氣與文獻(xiàn)檔案材料的隔絕，故抽真空是為了盡可能的減少包裝內(nèi)殘留的空氣，以便氮?dú)馔耆?。為?shí)現(xiàn)這個(gè)目的，包裝的抽真空技術(shù)和抽真空效果尤為重要，倘若抽真空操作沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)定的真空度進(jìn)行作，那么將會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的氣體殘留在包裝內(nèi)，最終影響充氮效果。

2）氮?dú)鈿庠吹募兌容^低

上面分析，充氮的作用是利用其化學(xué)穩(wěn)定性減少包裝內(nèi)文獻(xiàn)檔案因空氣化學(xué)反應(yīng)引起的老化問(wèn)題，因此充入的氮?dú)饧兌缺仨氝_(dá)到99%～99.9%。當(dāng)前市場(chǎng)采購(gòu)的氮?dú)鈿庠?，在純度方面參差不齊。建議有條件的文獻(xiàn)檔案保藏機(jī)構(gòu)加強(qiáng)氮?dú)鈿庠醇兌鹊臋z驗(yàn)，避免雜質(zhì)氣體的影響保藏效果。

3）包裝材料的氮?dú)庾韪粜Ч?/h3>

即便采用了最完善的抽真空技術(shù)和純度很高的氮?dú)鈿庠矗搽y以避免一個(gè)問(wèn)題，就是包裝材料的氮?dú)鉂B透。世間宏觀物質(zhì)都是由大量的、始終處于無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的微觀粒子如分子、原子構(gòu)成。當(dāng)物質(zhì)中粒子數(shù)密度不均時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)促使粒子從密度高的地方遷移至密度低的地方，如此就形成了擴(kuò)散，而擴(kuò)散正是氣體滲透的根本。就文獻(xiàn)檔案的真空充氮包裝而言，其包材的內(nèi)外兩側(cè)，氮?dú)鈿怏w濃度相差很大，高濃度側(cè)的氣體分子吸附、溶解入包材內(nèi)部，經(jīng)過(guò)擴(kuò)散，繼而從低濃度側(cè)析出，這一過(guò)程即為氮?dú)鉂B透。由于分子的熱運(yùn)動(dòng)是永不停息的，氮?dú)鈿怏w分子對(duì)于包裝材料的滲透也是客觀持續(xù)存在的。隨著保藏時(shí)間的延長(zhǎng)，包裝袋中的氣體氛圍由起先的氮?dú)鉃橹髦饾u變化為氮?dú)?、氧氣、二氧化碳三種氣體為主，氧氣含量的升高、氮?dú)夂康慕档?，充氮包裝的功效逐漸降低。雖然這一滲透過(guò)程無(wú)法避免，但其滲透速率卻可以控制。包裝材料的氣體滲透性主要取決于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，比如分子鏈的極性、剛性、側(cè)基、結(jié)晶度、密度、取向度等。因此，基于不同包裝材料對(duì)氮?dú)鉂B透速率的差異原理，可以利用選擇包材種類(lèi)來(lái)控制氮?dú)獾臐B透速率。氮?dú)馔高^(guò)量這一參數(shù)是最直觀的選擇依據(jù)。

筆者利用濟(jì)南蘭光VAC-V2壓差法氣體滲透儀，根據(jù)GB1038的相關(guān)規(guī)定，分別測(cè)試了PVDC膜，HDPE膜、LDPE膜、PET膜、BOPP/VMCPP復(fù)合膜的氮?dú)馔高^(guò)量，分別編號(hào)為#1～#5。測(cè)試條件為23℃、50%RH。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 三種材料的阻隔性測(cè)試結(jié)果

表2 不同時(shí)間間隔內(nèi)包裝內(nèi)氧氣和二氧化碳的占比

從試驗(yàn)結(jié)果看出，氮?dú)馔高^(guò)量從高到低依次為#3、#2、#4、#5、#1。其中#3樣品的氮?dú)馔高^(guò)量是#2樣品的2.9倍，是#4樣品的15倍，是#5樣品的28倍，是#1樣品的353倍。這說(shuō)明，#1樣品對(duì)氮?dú)獾淖韪粜宰顑?yōu)，即對(duì)真空充氮包裝內(nèi)氮?dú)獾谋４婺芰ψ顝?qiáng)。

PVDC的分子結(jié)構(gòu)是自身對(duì)稱(chēng)的，結(jié)晶度高，單位分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)氯原子，氯原子能夠與其他鏈段中的氫原子緊密結(jié)合，且分子鏈為線性的頭尾相連的結(jié)構(gòu)，上述種種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得PVDC的分子間凝集力很強(qiáng)，氮?dú)獾确肿雍茈y在其中擴(kuò)散、移動(dòng)，因此PVDC膜具有高氮?dú)庾韪粜浴?/p>

4. 文獻(xiàn)檔案真空充氮包裝內(nèi)氣體氛圍變化監(jiān)測(cè)

作為文獻(xiàn)檔案的保藏機(jī)構(gòu)，采用了真空充氮包裝保藏技術(shù)后，在了解保藏效果的影響因素基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)保藏期間真空充氮包裝內(nèi)氣體氛圍做嚴(yán)格細(xì)密的監(jiān)測(cè)研究，以了解不同包材在不同保藏時(shí)間階段包裝內(nèi)氧氣、二氧化碳和氮?dú)獾淖兓闆r，從而合理選材。正常的空氣成分按體積分?jǐn)?shù)計(jì)算是氮約占78%，氧約占21%，剩下的為二氧化碳和其他稀有氣體。而在真空充氮包裝內(nèi)部小環(huán)境中，氮?dú)馑急壤蟆?/p>

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筆者做了一個(gè)簡(jiǎn)單試驗(yàn)研究，對(duì)于HDPE和LDPE兩種材料的真空充氮包裝，利用蘭光HGA-02頂空氣體分析儀測(cè)試其在不同時(shí)間間隔內(nèi)包裝內(nèi)氧氣和二氧化碳的占比。結(jié)果見(jiàn)表2。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，150d后兩種試樣中氧氣含量最高的為L(zhǎng)DPE真空充氮包裝，而且兩種試樣均檢測(cè)出少量的二氧化碳?xì)怏w。此時(shí)，兩種試樣的保藏效果均大打折扣。

總 結(jié)

文獻(xiàn)檔案是我國(guó)科技文化成果傳承的珍貴寶藏，在保藏環(huán)境日益惡化的今天，亟需現(xiàn)代化的保藏手段。

真空充氮包裝應(yīng)用于文獻(xiàn)檔案保藏，具有效果好、成本低的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)，抽真空效果、氮?dú)鈿庠吹募兌纫约鞍b材料對(duì)于氮?dú)獾臐B透性都會(huì)影響真空充氮包裝對(duì)文獻(xiàn)檔案的保藏作用，建議除了加強(qiáng)上述因素的控制之外，還應(yīng)建立包裝氣體氛圍的定期監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)保藏作用的長(zhǎng)期有效。

[1] 孫洪魯, 張美芳. 真空充氮密封包裝對(duì)增強(qiáng)檔案耐久性的研究[J]. 中國(guó)檔案, 2012(10):63-65.

[2] 王慶偉, 任麗娟. 空氣污染對(duì)檔案的危害[J]. 蘭臺(tái)世界, 2002(5):29.

[3] 周崇潤(rùn), 李景仁. 應(yīng)用充氮封存技術(shù)保護(hù)珍貴文獻(xiàn)可行性研究[J]. 國(guó)家圖書(shū)館學(xué)刊, 2003, 12(4):66-69.

Application of Nitrogen-filled Package in Preservation of Literatures and Archives

Fan Jun
（Labthink Instruments Co.,Ltd.）

Literatures and archives are valuable heritages of historical scientific and cultural achievements,which need to be preserved with modern technology especially in the environment which is getting worse day by day. Nitrogen-filled package is featured with high performance and low cost when applicated in preservation of literatures and archives. In practical application, the vacuum degree,purity of nitrogen and the nitrogen gas permeability of the packaging material are the main factors that may influence the performance of nitrogen-filled package in preservation of literatures and archives. It is recommended to strengthen the control of the factors mentioned above and moreover a long-term monitoring system should be established for the gas composition inside the package so that the nitrogen-filled package can help preserve the literatures and archives properly.

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