綜觀全世界的重要紙質(zhì)文物,其采用的造紙纖維絕大多數(shù)為木質(zhì)纖維和莖桿纖維,導(dǎo)致文獻(xiàn)、檔案、圖書耐久性低。從19世紀(jì)發(fā)明了機(jī)械造紙,縮短了造紙的生產(chǎn)周期,提高了產(chǎn)量,但卻由于采用了酸性施膠劑,促使紙張酸度增加,間接地縮短紙張的使用年限。為了明了紙張為何會(huì)因酸化而到至無(wú)法長(zhǎng)久保存,勢(shì)必得從整個(gè)造紙工藝談起,方能找出對(duì)策,以免讓珍貴的紙質(zhì)文物毀于一旦。
紙張是指植物纖維均勻分散于水中,經(jīng)過抄紙網(wǎng)平均地?fù)破穑⑦^濾掉多于水分,再經(jīng)壓榨干燥后。促使纖維間相互結(jié)合交織而成的薄片構(gòu)造物。由于紙張中纖維呈現(xiàn)毛細(xì)管現(xiàn)象,故以墨水溶液書寫、或用印墨油印刷時(shí),容易滲入紙張中層,致使字跡顯的不夠清晰,且有細(xì)毛拖尾現(xiàn)象發(fā)生,因此早期歐洲造紙多采用上膠方式防止墨水暈散滲透,其后德國(guó)更于1807年發(fā)明以松香-明礬為主要原料的上膠法,一時(shí)間廣為各國(guó)造紙業(yè)者采用,自1850年以后,機(jī)械造紙接采用此種上膠法。此種造紙過程中所添加的上膠劑中,因含有硫酸鋁,以與其他化合物作用,而促使硫酸根殘留在紙層中且不易揮發(fā)引起強(qiáng)脫水,造成紙張中有機(jī)成分變質(zhì),呈現(xiàn)酸性狀態(tài),世界各地的紙質(zhì)修復(fù)專家,針對(duì)此一問題,曾做了諸多的研究,并證實(shí)了酸性為紙張劣化的最大主因,其中又以1700至1900年所制造生產(chǎn)的紙酸度最高,其pH值平均為4.0~4.9,另一個(gè)可喜的調(diào)查則顯示15世紀(jì)至17世紀(jì)所生產(chǎn)的紙張其酸度卻沒有如此的酸。
造紙植物纖維原料,其主要化學(xué)成分皆以纖維素、半纖維素和木質(zhì)素所組成,而纖維素分子乃由大量葡萄糖基所構(gòu)成的鏈狀高聚合物,天然纖維的聚合度(DP)值約為10000左右,如采用化學(xué)造漿DP值則會(huì)急速下降,例如:亞硫酸鹽木漿其DP值僅有600~1000上下,紙張的耐久性主要取決于纖維素的穩(wěn)定性。當(dāng)纖維素受損時(shí),其DP值下降,當(dāng)DP值下降至700以下,其機(jī)械性能更迅速下降,不堪持拿,當(dāng)DP值低于200時(shí),紙張則脆裂成粉末,不再擁有纖維特性。影響紙張耐久性的最大元兇為酸。
當(dāng)人類為了滿足視覺感觀能獲得較佳效果時(shí),便在抄紙時(shí),采用內(nèi)部施膠,于漿料中加入添加劑使紙張具有抗水性能,藉以控制墨水、印油墨等各種液體的滲透,提高了紙的憎液性能,而松香上膠劑為最普遍的采用方法,已有200年左右的使用歷史,其中作為松香施膠的沉淀劑,俗稱為造紙明礬,又稱礬土,因其化學(xué)為含有結(jié)晶水的硫酸鋁和硫酸鉀的復(fù)鹽,無(wú)色呈晶體狀,密度1.75g/cm3,熔點(diǎn)92℃,溶于水,于民間常間于凈水劑的使用,當(dāng)它的的硫酸根殘留于紙層中,易與空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并隨紙張干燥而濃縮,并存留于紙層中。累積于紙層中的酸性則促使纖維素分子產(chǎn)生水解現(xiàn)象,使DP值下降,即俗稱紙張纖維素的酸性水解。
內(nèi)容摘自:睿雅軒、吳哲睿,中國(guó)臺(tái)灣省,《紙質(zhì)檔案圖書酸化之探討》,1998.09