纸质档案耐久性的影响因素研究.pdf

纸业文化 2024 年 第 1 期 总第 226 期 造纸装备及材料140纸质档案耐久性的影响因素研究*袁 芳，杨 超，辛克盛，王 颖青岛大学，山东 青岛 266000摘要：纸质档案的长久性存储是档案工作的基本要求，但以纤维素作为主要成分的纸张在长期存储过程中不可避免地出现老化降解，纸张颜色变黄，脆性增加，直至粉化破损。如何延长纸质档案的使用寿命是每一个档案工作者都会面临的问题。文章从内因和外因两方面讨论了档案纸张老化的影响因素，提出了耐久性档案纸的选择和保管措施，为档案馆延长档案的保存时限提供参考。关键词：纸质档案；耐久性；内部因素；外部因素分类号：G273.3目前，国内很多档案馆都采用电子档案和纸质档案并存的档案存储模式，纸质档案可以很好地体现和记录档案形成过程的原位性，其权威性仍高于电子档案，而纸质档案的缺陷是其耐久性较差，在长期储存过程中会发黄变脆，强度降低，不利于长期储存和经常性翻查。从档案目前的储存使用要求来看，提高档案用纸的稳定性，使其具备高度的耐老化和耐腐蚀性具有很高的实际意义。影响档案纸老化的因素有纸张本身因素和保存条件两方面，纸张本身（内部）因素是纸质档案的纤维组成、内部结构和造纸过程中残留的金属离子，保存条件（外部）因素主要是档案纸储存时的外部条件如空气污染物、温度、湿度、光照、生物等，了解档案纸的老化原因，才能制造出耐久性好的档案纸，并在存储时从根本上抵御外界的不良不利因素，提高其耐老化性。1 内部因素1.1 纤维素档案纸的主要成分是纤维素，纤维素分子中，每个单体单元含有 3 个羟基，这些羟基相互之间可以形成氢键，使纤维素分子之间作用力增加，强度增加。档案纸吸水后部分氢键会打开，使纤维素分子间作用力减弱，力学性能测试时表现为纸张的强度下降，使用时纸张容易被破坏。档案纸在自然条件下，由于光热氧等外界条件的影响，纤维细胞脱水，纤维表面空隙封闭，产生角质化，纤维弹性和韧性下降，纤维分子裂解，分子量降低，力学强度降低，脆性增加，白度降低，就会形成老化。从纤维素角度来看，纤维长径比大、-纤维素含量高、结晶度高、聚合度大、纤维间结合力强的纤维素耐老化性好。王松林等1研究证明棉纤维和溶解木浆具有-纤维素含量高，纤维聚合度大的特点，随着档案纸中添加棉纤维和溶解木浆比例增大，档案纸的抗老化能力增强，棉纤维和溶解木浆中可氧化的木素、低聚糖等含量较低，因此添加棉纤维和溶解木浆的档案纸白度稳定性较高。由于历史原因，目前档案馆收存的民国时期和建国早期的档案很多采用的纸张都是普通用纸，主要由茎秆纤维和木制纤维等木质素杂质含量高的纤维制成，在造纸过程中使用亚硫酸盐作为助剂，在使用过程中极易老化降解，酸化严重，耐久性相对较差，老化后纸质变脆发黄，翻动时会有纸屑掉落，需要进行脱酸处理以延长使用寿命。目前世界各国都在推广使用碱性档案纸，这种纸品中的储备碱能够在长时间内缓慢与酸性物质反应，有效延缓纸张酸化现象。1.2 金属离子纸张在制造和使用过程中接触到大量金属离子如Ca2+、K+、Fe3+、Al3+、Fe2+、Na+、Mg2+等，这些金属离子残留在制品中会加速档案纸的老化，其发生作用的途径主要有两方面。一是作为催化剂直接催化档案文章编号：2096-3092（2024）01-0140-03*基金项目：2023 年教育部产学合作协同育人项目“新工科视角下档案资源管理对产学研协同育人模式的促进研究”（230804132194840）作者简介：袁芳，女，硕士，副教授，研究方向为档案利用与管理；杨超，女，硕士，副教授，研究方向为功能高分子材料表界面；辛克盛，男，本科，馆员，研究方向为人力资源与档案；王颖，女，硕士，讲师，研究方向为校史、档案利用与管理。造纸装备及材料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 纸业文化141纸的降解反应，档案纸中的纤维素在空气中很容易被氧化生成过氧化物，金属离子能够催化过氧化物分解生 成 ROOH、RO、R、HO 等 自 由 基，这些自由基会和纤维素分子发生反应，使纤维素分子发生断链和交联反应，原有结构被破坏，档案纸老化反应加快。二是在光照下产生自由基，如 Fe2+被氧化成 Fe3+，而氧被还原成过氧离子 O2-，引发档案纸的降解反应。侯敏杰2的研究表明，纤维素氧化后，络合Ca2+、Na+、Fe2+、Mg2+离子的能力加强，微量的金属离子存在，使纸张受金属离子的影响更大。在耐久性档案纸中可加入抗氧剂，抗氧剂通过终止自由基反应或延缓自由基的生成，以延缓档案纸的氧化，延长档案使用寿命。2 外部因素2.1 空气污染物能对档案纸产生危害的空气污染物主要有微粒物质和酸性气体，微粒物质会在潮湿情况下团聚或沉降在档案纸表面，成为细菌和霉菌的载体，其中含有的酸性物质和氧化性物质更会直接侵蚀档案纸，酸性气体如 SO2、NO2、HS、HCl、CO2等会吸收空气中的水形成酸，被纸张吸附后导致纸张酸化，湿度增加酸吸附情况会更加严重，纸张酸化情况也更加严重。纤维素在酸性条件下会分解，聚合度降低，韧性变差，出现破损，张羽等3研究了 203 页不同年限的纸张后，发现 pH 越小，纸张的破损等级越高。YANG 等4以 pH 为 2.5 的硫酸人工酸化市售打印纸得到酸化纸，在 105 热老化 72 h 后发现，酸化纸 pH 降低45.1%，未酸化纸 pH 降低 28.9%，而且酸化纸的表面有明显的蚀刻和剥离，纤维结构比未酸化纸疏松、纤维长度短、纵向和横向拉伸强度弱、纸张白度低。研究表明，酸会加速纸的热氧降解。纸张酸化是档案纸老化最重要原因和影响因素，因此酸化严重的档案纸需要进行脱酸处理，以延长使用寿命。脱酸是使用碱性助剂中和纸品中的氢离子，降低pH，延长档案的使用寿命。常用的脱酸方法有溶液法和气相法。气相脱酸需要严格密封的环境，胡惠仁等5研究了二甲胺对档案纸耐久性的影响后发现，二甲胺（湿）处理档案纸，可以提高纸品的耐久性。溶液法可采用水溶液和有机溶剂，水溶液脱酸容易导致档案纸变形，有机溶剂脱酸相对更好一些，王冉冉等6以油酸改性纳米氢氧化镁的六甲基二硅醚溶剂涂布酸化纸，经研究证明涂布量为 2.7 g/m2时，酸化纸的 pH 由 4.00提高到 7.92，脱酸效果良好，但有机溶剂的挥发会增大环境压力，因此脱酸处理一般用于酸化严重的档案。这种单纯的脱酸处理能够降低档案纸的 pH，延长档案的寿命，但对于已经受损的档案纸张纤维是无法修复的，如果在脱酸的同时加入与纤维素结合强度高、具有增强作用的高分子化合物，这些物质就会通过化学反应或物理吸附附着在纸张的表面，起到一定的修复作用。翟鹏臣等7以硼砂/PVA 溶液作为脱酸增强剂处理 pH 值为 6.53 的酸化纸张，处理后酸化纸的 pH 提高到 8.12，抗张指数提高 15.9%，撕裂指数提高 72.93%，脱酸增强效果明显。祁石等8采用丙酸钙与碳酸钠溶液压力雾化在酸化纸张表面形成碳酸钙晶核，然后以纳米纤维素覆盖，经研究发现纸张的 pH由 4.32 提高到 8.40，抗张指数提高 14%，撕裂指数提高 12%，经过纳米纤维素处理，酸化纸表面形成了连续的氢键网络，这使碱储备量比未处理的样品下降速度缓慢。此外，处理过的纸张具有优异的耐热老化性。为了减少纸张酸化，档案馆可以引入空气过滤和新风系统，以降低档案馆中的灰尘和有害气体，同时对酸化档案进行脱酸增强处理，有效减缓档案酸化的问题。木材所用的胶黏剂分解会产生甲酸和乙酸气体，其中乙酸的挥发量较大，档案盒由于使用乙酸乙烯类黏合剂，也会产生乙酸类挥发性有机化合物，任晓锋9研究了乙酸气体对图书档案纸张的影响，结果发现乙酸浓度越高，纸纤维断裂越严重，纤维聚合度和结晶度越小，强度越低，白度越差，因此档案室应注意空气流通，避免有害气体富集。2.2 温度和湿度纤维素与空气中的氧相接触，缓慢地氧化成含有醛基的氧化纤维素，温度越高，纤维素氧化反应速度越快，纸张的寿命也就越短。档案馆储存温度低，纸张的塑性和柔软性降低，机械强度差，翻阅时容易发生损毁。因此，为延长档案的保存寿命，档案馆的温度应保持在 14 18 10。纤维素的羟基具有很好的亲水性，在高湿度情况下，纤维素极易吸收空气中的水，使纤维素分子间氢键打开，分子间作用力降低，氧气和其他小分子物质更容易进入分子内部，导致纤维素氧化降解速度增加，同时，霉菌的繁殖和生长速度加快，从而缩短档案的使用寿命。在潮湿情况下，纸张中的一些残留化学物质如酸性抄纸时加入的明矾会水解产生游离酸，造成 纸业文化 2024 年 第 1 期 总第 226 期 造纸装备及材料142纤维素大分子基本单元之间的氧桥因水解而断裂，醌类发色集团还原，使纸张纤维聚合度下降，强度降低，颜色变黄，逐渐粉化，因此目前世界各国纷纷从酸性造纸改为碱性造纸，以提高纸品的耐久性。但如果库房过于干燥，必将导致纸张中含有的水分减少，使纸张变硬变脆，柔韧性降低，耐久性变差。因此档案馆的湿度应常年维持在 50%60%，在潮湿多雨的季节需要使用除湿设备，以有效降低档案馆湿度11。2.3 光照纸张抵抗光老化的能力取决于纸旳组成物质和纤维物质的种类，阳光中的紫外线对档案纸的破坏尤其显著，紫外线具有高能量的特点，在紫外线的作用下，分子将直接产生断链、交联和分解等化学反应，导致纸张外观变黄，强度降低、脆性增加，纸张粘连，因此档案馆在设计时需注意防光，可采用无窗设计，若有窗户必须采用遮光窗帘，采用不含紫外光的照明设备12。2.4 有害生物档案中寄生的生物主要是昆虫和霉菌。银鱼、窃蠹、书虱等昆虫会以纸张为食物，蛀蚀纸张而形成虫道空洞，使档案损毁。霉菌及其次代生物在代谢的过程中会产生水、多种酶和有机酸（如甲酸、乙酸、丁烯二酸、镰刀菌酸等），导致纤维素水解液化成霉菌赖以生存的营养物质，并在档案表面形成深色的斑块，破坏和污染纸张13。档案杀虫可以采用低温冷冻杀虫、缺氧杀虫、射线杀虫、紫外线杀虫和药物熏蒸杀虫14。缺氧杀虫、射线杀虫需要购买专门的设备。紫外线杀虫时在紫外光照射下产生臭氧，臭氧对害虫和霉菌都有一定的灭杀作用，但臭氧的强氧化性会导致字迹褪色和纸张老化15。研究表明，从不同杀虫方式对档案纸的损伤程度来看，紫外线杀虫 射线杀虫药物熏蒸杀虫冷冻杀虫，选择合适的消杀方式，能够延长档案的存放时间。对于有害生物的防治，应将档案在入库前进行灭菌杀虫处理，避免携带入库，如有离库档案文件，再次入库前也必须进行消杀，新风系统和良好的空气过滤可以减少空气中的霉菌孢子进入档案库中，控制湿度在 60%以下可以有效地减缓霉菌的繁殖速度16。3 结束语在当前纸质档案与电子档案并行的“双轨制”档案管理体制中，纸质档案依然是主流。但随着库存时间的延长，相当一部分档案出现了老化变脆，无法翻阅。文章分析了纸质档案老化的内因和外因，通过分析档案纸的老化因素可以得出以下控制措施：选择添加有抗氧剂的耐久性碱性档案纸，控制好档案库的温度和湿度，为档案库配备好新风和过滤系统，注意使用不含紫外线的照明系统，对入库档案进行消杀以除去寄生生物。这些有针对性的防护措施，可以延长档案的使用寿命，对保证档案的长久储存具有非常重要的意义。参考文献1 王松林,邵学军,陈夫山,等.含棉浆和溶解浆耐久性档案纸的研制J.中华纸业,2013,34(2):44-47.2 侯敏杰.不同金属离子对纤维素纸热稳定性的影响研究J.山东化工,2023,52(6):1-4.3 张羽,吴晓红,李嵋.综合档案馆纸质档案酸化问题研究:以某综合档案馆为例J.档案管理,2021(2):66-68.4 YANG S J,WANG H Q,SHI P B.Research on aging behavior of university archives paper with artificial acidificationJ.Ferroelectrics,2023,607(1):126-134.5 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(2):18-23.6 王冉冉,李兵云,樊慧明.油酸改性纳米Mg(OH)2用于纸张脱酸J.中国造纸,2019,38(9):32-37.7 翟鹏臣,张宏伟,李燕琴.硼砂/PVA对酸化老化纸张的脱酸增强作用研究J.造纸科学与技术,2020,39(3):7-13.8 祁石,任俊莉,曹显,等.原位形成碳酸钙协同纳米纤维素对老化纸张脱酸增强的研究J.中国造纸,2022,41(5):52-58.9 任晓锋.乙酸气体对图书档案纸张性能与字迹的影响研究J.造纸科学与技术,2023,42(3):57-60.10 黄晓红,栾宁丽,徐向东,等.真空充氮法与等离子臭氧法对纸质档案霉菌灭活的效果比较研究J.浙江档案,2021(12):63-65.11 周耀林,韩舒悦,李雪.面向需求的区域性档案保护中心建设策略研究J.档案与建设,2023(9):14-18.12 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