圖書脫酸保護(hù)研究

于書大 張金萍 鄭冬青 蔣 弼 張玉芝

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·圖書脫酸·

圖書脫酸保護(hù)研究

于書大 張金萍*鄭冬青 蔣 弼 張玉芝

(紙質(zhì)文物保護(hù)國家文物局重點(diǎn)科研基地,近現(xiàn)代紙質(zhì)文獻(xiàn)脫酸保護(hù)技術(shù)文化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京博物院，江蘇南京,210016)

以3本民國時(shí)期出版的油墨印刷的圖書為研究對象,采用以納米氫氧化鎂為主要堿性物質(zhì)的膠體脫酸液,輔以真空浸漬、真空微波預(yù)干燥和真空冷凍穩(wěn)形干燥相結(jié)合的工藝對3本圖書進(jìn)行脫酸處理。結(jié)果表明,采用以納米氫氧化鎂為主體的膠體脫酸液,適于民國時(shí)期油墨印刷圖書的脫酸處理,可有效提高已酸化圖書的pH值；采用真空微波預(yù)干燥和真空冷凍穩(wěn)形干燥相結(jié)合的干燥工藝比單獨(dú)采用真空微波干燥的安全性大幅提高,也比單獨(dú)采取真空冷凍干燥的處理效率大幅提升。

民國圖書；脫酸；納米氫氧化鎂

民國時(shí)期我國圖書出版事業(yè)發(fā)生了較大的變革,書籍的裝幀形式、紙張種類、開本、版式、裝訂形式、寫印色料、印刷方式等與以往圖書有很大的差別。這一時(shí)期,正是引進(jìn)西方機(jī)械造紙技術(shù)的初期,造紙?jiān)吓c傳統(tǒng)的手工造紙?jiān)喜顒e較大、造紙工藝不夠成熟,為追求生產(chǎn)效率,滿足社會(huì)需求,大量化學(xué)品的使用造成了這一時(shí)期的圖書與我國傳統(tǒng)手工紙制作的書籍保存狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)。紙張酸化是這一時(shí)期圖書殘損的主要原因。因此,根據(jù)民國時(shí)期出版圖書自身的紙張、裝訂形式等特點(diǎn)研究出適合其材質(zhì)和特征的脫酸材料和工藝是文獻(xiàn)保護(hù)工作者一直努力解決的難題。

目前,國際上比較常用的脫酸方法有氣相脫酸法、有機(jī)溶劑脫酸法和水溶液脫酸法[1-3],其中氣相脫酸法只具有脫酸效果,而不能對紙張進(jìn)行加固,并且所使用的材料對環(huán)境不友好；有機(jī)溶劑脫酸法雖然可以將脫酸和加固相結(jié)合起來,但有機(jī)溶劑的強(qiáng)溶解性和易燃、易爆性,使其應(yīng)用受到限制。

水溶液脫酸法是最原始的脫酸法,最初人們用它來脫酸處理單頁紙張。如果對整本圖書進(jìn)行脫酸處理,都先要將書拆開成單頁進(jìn)行處理,處理完成后再重新裝訂,因此處理時(shí)間長,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且紙張容易皺縮。水溶液脫酸法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)脫酸、加固、清洗同步等多種功能,具有對環(huán)境安全、易于普及推廣、符合我國國情的優(yōu)點(diǎn)。如果水溶液脫酸法能夠解決整本圖書脫酸這個(gè)瓶頸問題,將會(huì)具有非常廣泛的應(yīng)用前景。目前許多國家的科研機(jī)構(gòu)通過多年的實(shí)踐比較,較為關(guān)注水溶液脫酸法的研究。南京博物院的科研團(tuán)隊(duì)以3本民國時(shí)期出版的圖書為研究對象,采用水溶液脫酸法對其進(jìn)行脫酸處理,并對脫酸效果進(jìn)行了評估。

表1 3本圖書基本信息表

1 圖書保存現(xiàn)狀的調(diào)查與評估

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

3本圖書均為民國時(shí)期的出版物,機(jī)制紙、平裝、油墨印刷。書籍尺寸、厚薄不一,基本信息情況見表1。從外觀看,3本書的封面、書脊和書頁都有不同程度的破壞?！肚宕鷺銓W(xué)大師列傳》前后有扉頁,裝訂形式為漿背、三眼線裝,書脊部分失膠、殘破,書口下端由于經(jīng)常翻閱,部分紙張出現(xiàn)殘損,見圖1?！秶駥W(xué)校教師手冊》采用六根細(xì)線三眼線裝,書脊有破損,有少量施膠,裝訂結(jié)構(gòu)偏弱,紙張黃化現(xiàn)象呈現(xiàn)四周顏色深、內(nèi)部顏色偏淡的特點(diǎn)?！缎屡d的世界教育思潮》一書前后有扉頁,采用四眼馬蹄釘裝訂,馬蹄釘已銹蝕斷裂,并有部分仍然殘留在破損嚴(yán)重的書脊里,馬蹄釘產(chǎn)生的銹蝕使紙張顏色變黑,見圖2。該書紙張較厚,施膠度較高,紙張黃化現(xiàn)象與前兩本書相比較輕。

圖1 《清代樸學(xué)大師列傳》邊角脆化殘缺

圖2 《新興的世界教育思潮》馬蹄釘銹蝕、斷裂

1.2 分析檢測

(1)前期整理

在對每本書進(jìn)行分析檢測前,先在通風(fēng)除塵柜里用軟毛刷對其進(jìn)行除塵處理。

(2)表面pH值測試

采用ORION 3 STAR表面臺(tái)式pH值測定儀對每本書封面和書籍中、后部分別隨機(jī)抽取一頁作為測試對象,每頁紙上再取左上角、中心、右下角3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測試,以期更加全面反映圖書酸化的狀況,測試結(jié)果見表2。

(3)紙張吸水能力測試

從3本圖書中間,各挑選一頁紙,在空白處用滴管滴一滴水,觀察水在紙張表面擴(kuò)散情況?！肚宕鷺銓W(xué)大師列傳》和《國民學(xué)校教師手冊》兩本書中紙張上的水很快就擴(kuò)散。《新興的世界教育思潮》紙張上的水開始一直保持水滴狀,幾分鐘后才慢慢擴(kuò)散。說明《清代樸學(xué)大師列傳》和《國民學(xué)校教師手冊》兩本書的紙張吸水能力強(qiáng),《新興的世界教育思潮》紙張吸水能力弱。該現(xiàn)象也說明了《新興的世界教育思潮》一書的施膠度較其他兩本書的要高。

(4)字跡溶解性測試

用棉簽蘸取蒸餾水,對字跡部位進(jìn)行輕輕擦拭,均無掉色現(xiàn)象,說明3本書的寫印色料均不溶于水。

1.3 酸化評估

從表2中3本圖書脫酸前的pH值檢測結(jié)果來看,《清代檏學(xué)大師列傳》封面酸化最嚴(yán)重,其次是該書籍的后半部分；《新興的世界教育思潮》一書,3個(gè)測試位置酸化狀況比較接近,但檢測的每頁紙中間位置比其他兩個(gè)位置的酸化程度都高；《國民學(xué)校教師手冊》書籍中間頁和書籍偏后頁酸化程度比封面要高。3本書除了《國民學(xué)校教師手冊》封面外,其他部位的pH值都低于5,說明3本圖書酸化都很嚴(yán)重。

表2 3本圖書脫酸前后pH值檢測結(jié)果

注 中間是指書籍中間隨機(jī)挑取的一頁。后部是指書籍的后半部分隨機(jī)挑取的一頁。

2 脫酸保護(hù)處理

2.1 處理原則

(1)脫酸處理后pH值在7.0～9.5范圍內(nèi)。

(2)脫酸處理對原有文字、圖案等無影響。

(3)脫酸處理后紙張有一定的堿性緩沖能力。

(4)脫酸處理后的殘留物無異味,對環(huán)境友好。

(5)脫酸處理后圖書的外觀形狀等不能有較大改變。

(6)脫酸材料和工藝不能對紙張帶來二次破壞。

2.2 脫酸工藝路線

預(yù)修復(fù)→上夾具→真空浸漬→真空微波預(yù)干燥→真空冷凍干燥→ 分析檢測→ 修復(fù)→ 封裝、入庫

2.3 脫酸材料的選擇

根據(jù)分析檢測結(jié)果和脫酸處理原則,3本書均以南京博物院自行研制的NJ-B1脫酸液為基礎(chǔ)脫酸液,其主要成分是納米氫氧化鎂和表面活性劑[4-5]。然后根據(jù)每本書的各自特點(diǎn),再在基礎(chǔ)脫酸液中復(fù)配相應(yīng)的成分,改善其處理效果?！肚宕鷺銓W(xué)大師列傳》和《國民學(xué)校教師手冊》紙張強(qiáng)度低,脆化嚴(yán)重,處理時(shí)采用具有加固和清洗作用的復(fù)配脫酸液NJ-B2(在基礎(chǔ)脫酸液基礎(chǔ)上添加羥乙基纖維素)作為脫酸液?！缎屡d的世界教育思潮》一書紙張施膠度較高,處理時(shí)采用具有提高滲透作用的復(fù)配脫酸液NJ-B3(在基礎(chǔ)脫酸液基礎(chǔ)上添加表面潤濕劑)作為脫酸液。

2.4 處理步驟

2.4.1 預(yù)修復(fù)

3本書均有一定程度的破損,尤其是書脊部位。脫酸處理前,先用漿糊對破損嚴(yán)重的部位進(jìn)行回貼,防止破損部位在脫酸處理過程中掉落。

2.4.2 真空浸漬處理

(1)展開書籍

《清代樸學(xué)大師列傳》和《國民學(xué)校教師手冊》兩本書都比較厚,前者厚度為1.7 cm,后者厚度為2.1 cm。《新興的世界教育思潮》一書雖然厚度只有1.1 cm,但紙張施膠度較高。因此,3本書如果采用平面夾具,很難到達(dá)理想的脫酸效果。為了使脫酸液能很好地浸潤到書籍中的每個(gè)部位,需要借助于特制的夾具使書籍呈扇狀張開一定的角度,利于脫酸液的滲透。

(2)浸漬脫酸處理

采用真空浸漬系統(tǒng)對3本圖書進(jìn)行脫酸處理。將3本書分別放入夾具,然后按圖3所示放入盛有脫酸液的真空浸漬箱中?！秶駥W(xué)校教師手冊》和《清代檏學(xué)大師列傳》用NJ-B2脫酸液,《新興的世界教育思潮》用NJ-B3脫酸液,分別進(jìn)行浸漬脫酸處理。

圖3 浸漬脫酸處理

圖4 真空微波干燥系統(tǒng)

圖5 《新興的世界教育思潮》處理后圖片

浸漬處理時(shí)先蓋好浸漬箱的蓋子,啟動(dòng)真空泵,抽真空。當(dāng)真空度達(dá)到設(shè)定值后,真空泵停止工作,真空系統(tǒng)開始保壓,達(dá)到保壓時(shí)間后,真空系統(tǒng)閥門緩緩打開,空氣注入浸漬箱直至大氣壓。達(dá)到設(shè)定時(shí)間后,真空泵再次啟動(dòng),當(dāng)真空系統(tǒng)的真空度再次達(dá)到設(shè)定值后,真空系統(tǒng)開始進(jìn)入保壓的下一個(gè)循環(huán)。一次循環(huán)耗時(shí)5 min左右。

根據(jù)書的厚度、紙張尺寸及施膠劑情況,設(shè)置多次重復(fù)抽、放真空的操作,可以使脫酸液很好地滲透到書籍的各個(gè)部位。本實(shí)驗(yàn)中《國民學(xué)校教師手冊》和《清代檏學(xué)大師列傳》共進(jìn)行了6次循環(huán),《新興的世界教育思潮》共進(jìn)行了8次循環(huán)。

2.4.3 真空干燥處理

為使經(jīng)過脫酸浸漬處理的圖書實(shí)現(xiàn)高效、安全干燥,整個(gè)干燥過程分為真空微波預(yù)干燥和真空冷凍穩(wěn)形干燥兩個(gè)階段。利用真空微波干燥技術(shù)的高效脫水優(yōu)勢進(jìn)行前期預(yù)干燥處理,可以縮短處理時(shí)間,降低成本,提高處理效率。當(dāng)圖書干燥到一定程度時(shí),從紙張的形狀穩(wěn)定性和安全性方面考慮,再轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥技術(shù)來完成后期的穩(wěn)形干燥,該處理技術(shù)兼顧了效率和安全性的雙重需要。

(1)預(yù)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統(tǒng)進(jìn)行預(yù)干燥處理,該系統(tǒng)是一種自帶稱量和光纖測溫相結(jié)合的干燥系統(tǒng),可以安全、有效地對紙質(zhì)文獻(xiàn)進(jìn)行干燥。具體操作時(shí),首先將脫酸完成后的圖書從浸漬設(shè)備中取出,將書放入平面夾板內(nèi)固定好,讓水分自然瀝出一部分,然后放入真空微波干燥箱中干燥,見圖4。

根據(jù)書的厚度、材質(zhì)等設(shè)定真空微波干燥系統(tǒng)的真空度、溫度、微波功率及預(yù)期脫水率等工藝參數(shù),并輸入浸漬前后圖書的質(zhì)量,設(shè)定好各項(xiàng)參數(shù)后開啟設(shè)備。設(shè)備會(huì)自動(dòng)根據(jù)溫度、書籍質(zhì)量等工藝參數(shù)的變化,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)微波輸出。開始干燥時(shí),由于書籍中水分較多,使用的功率較大,可以實(shí)現(xiàn)快速脫水的目的。當(dāng)水分降到一定程度時(shí),控制程序?qū)⒆詣?dòng)調(diào)低微波功率,當(dāng)達(dá)到程序設(shè)定的最高溫度極限或設(shè)定的含水率A時(shí),控制程序會(huì)自動(dòng)切斷微波輸出,轉(zhuǎn)入單一的真空干燥,直至達(dá)到設(shè)定的含水率B,完成整個(gè)預(yù)干燥過程。

《國民學(xué)校教師手冊》和《清代檏學(xué)大師列傳》兩本書,由于沒有金屬裝訂材料,將它們作為一組,設(shè)定的預(yù)期脫水率為80%?！缎屡d的世界教育思潮》書籍里殘留有金屬裝訂材料,單獨(dú)作為一組進(jìn)行干燥,設(shè)定的預(yù)期脫水率為70%。之所以將有金屬裝訂材料的書籍單獨(dú)進(jìn)行處理,并將其預(yù)期脫水率設(shè)定的比另外一組圖書的要低,是基于紙張安全性的考慮。該階段兩組圖書真空微波干燥處理過程耗時(shí)分別為50 min和35 min左右。

(2)穩(wěn)形干燥——真空冷凍干燥

真空冷凍干燥處理采用的是南京博物院和南京某高校合作研制的設(shè)備。將預(yù)干燥完成的含水率在20%左右的《國民學(xué)校教師手冊》和《清代檏學(xué)大師列傳》兩本書作為一組,含水率在30%左右的《新興的世界教育思潮》單獨(dú)作為一組,進(jìn)行后期真空冷凍干燥處理。

首先對書籍進(jìn)行快速低溫預(yù)凍,然后根據(jù)凍干升華曲線進(jìn)行真空冷凍干燥。根據(jù)事先設(shè)定的溫度值啟動(dòng)加熱板,以梯度加熱的方式進(jìn)行真空冷凍干燥。最后通過監(jiān)測溫度和質(zhì)量變化來判斷干燥結(jié)束時(shí)間[6]。本實(shí)驗(yàn)中,兩組真空冷凍干燥耗時(shí)均為26 h左右。

真空冷凍干燥結(jié)束后,將圖書取出,放在室溫環(huán)境下穩(wěn)定一段時(shí)間,消除凍干對紙張產(chǎn)生的應(yīng)力,均衡紙張纖維內(nèi)部的水分分布,讓書籍與保存環(huán)境之間達(dá)到平衡,更有利于書籍的形穩(wěn)定性。待書籍穩(wěn)定后,對脫酸后的3本書籍再進(jìn)行表面pH值檢測,檢測部位與脫酸前的位置一致,檢測結(jié)果見表2。圖5為《新興的世界教育思潮》處理后的圖片。

3 結(jié) 論

以3本不同施膠度的民國時(shí)期油墨印刷的圖書為研究對象，采用納米氫氧化鎂為主要成分的脫酸液，輔以真空浸漬、真空微波預(yù)干燥和真空冷凍穩(wěn)形干燥相結(jié)合的工藝對3本圖書進(jìn)行了脫酸處理。

(1)從pH值檢測結(jié)果可看出,3本圖書脫酸后pH值較為均勻,且范圍都在7.5～9.5之間,說明采用以納米氫氧化鎂為主體的脫酸液,適用于以油墨印刷的民國圖書的脫酸處理,脫酸效果符合要求；采用特殊夾具,使書籍呈一定角度張開,可保證整本圖書脫酸處理效果的均勻性。

(2)從外觀看,3本圖書都比脫酸前干凈,紙張黃化現(xiàn)象有所減輕,說明水溶液脫酸法在實(shí)現(xiàn)脫酸的同時(shí),可以通過在溶液中復(fù)配其他成分,對紙張起到清洗、加固等多種效果。

(3)采用納米氫氧化鎂為主體的脫酸液處理后的圖書,其表面不會(huì)出現(xiàn)泛白現(xiàn)象,說明納米氫氧化鎂的粒徑非常小、容易分散,可以在紙張上有堿性殘留,但又不會(huì)在紙張表面有白色物質(zhì)凝聚析出。

(4)采用真空微波預(yù)干燥和真空冷凍穩(wěn)形干燥相結(jié)合的干燥工藝比單獨(dú)采用真空微波干燥的安全性大幅提高,也比單獨(dú)采取真空冷凍干燥的處理效率大幅提升。

(5)雖然采取了兩步干燥法,但是《國民學(xué)校教師手冊》一書中部分紙張還是出現(xiàn)了少量不平整現(xiàn)象。從國內(nèi)外應(yīng)用情況來看,無論是氣相脫酸法、有機(jī)溶劑脫酸法還是水溶液脫酸法,脫酸后紙張出現(xiàn)皺縮的現(xiàn)象都有存在,這也是今后脫酸工作需要解決的問題。

[1] ZHANG Jin-ping. Thoughts on acidification crisis and prevention of modern literature[J]. Sciences of Conservation and Archaeology, 2008, 20(S1): 95. 張金萍. 近現(xiàn)代文獻(xiàn)酸化危機(jī)與防治思考[J]. 文物保護(hù)與考古科學(xué), 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, 周崇潤. 中國古籍文獻(xiàn)的酸化與防酸化[J]. 中國圖書館學(xué)報(bào), 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. 鄭冬青, 張金萍, 陳瀟俐, 等. 整本圖書水溶液法脫酸研究[J]. 中國造紙, 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. 鄭冬青, 張金萍, 王鶴云. 納米材料在近現(xiàn)代圖書文獻(xiàn)脫酸中的應(yīng)用研究[G]//中國圖書館學(xué)會(huì). 中國圖書館學(xué)會(huì)年會(huì)論文集(2012年卷). 北京： 國家圖書館出版社, 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. 王鶴云, 魯 鋼, 張金萍, 等. 納米氫氧化鎂應(yīng)用于紙質(zhì)文物的脫酸[J]. 中國造紙, 2012, 31(3)： 36.

(責(zé)任編輯：董鳳霞)

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

于書大先生，館員；主要研究方向：紙質(zhì)文物保護(hù)、書畫裝裱與修復(fù)。

2016- 06-17(修改稿)

本課題得到國家科技支撐計(jì)劃課題(2014BAK09B05)資助。

K876.9

A

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

*通信作者：張金萍女士，E-mail:33217924@qq.com。

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