施胶剂对纸张耐久性的影响

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施胶剂对纸张耐久性的影响

20世纪40年代,美国巴罗(Barrow)发现机制纸内的酸对纸的恶化影响大于空气污染物的影响,后来又经过许多人的研究,了解到书籍纸85~90%恶化是因纸内含酸造成的。纸张酸的主要来源是造纸过程中使用了酸性施胶剂-硫酸铝。为了延长档案寿命,档案工作者研究了许多纸张脱酸的方法,这不仅费时、费工、费钱,而且难以从根本上解决问题,于是把酸性纸改为中性纸,便提到了日程上来。

从1807年开始使用最古老的皂化松香施胶剂至今已有200年的历史。1955年前长期停留在使用皂化松香胶阶段,此后发展为使用强化松香施胶剂,20世纪80年代中后期,欧洲、美国、日本等国相继研制开发出AKD(烷基烯酮二聚体)与ASA(链烯基琥珀酸酐)及阳离子聚合物系列中性施胶剂,1997年,我国研制出“松香系新型中性施胶剂HRN-40”。近年来,人们充分认识到中性施胶剂是中性造纸的基础,中性施胶剂的发展步入了多样化的时代,中性纸的使用越来越多。

一、 中性纸的发展及其特点

传统造纸过程是在酸性条件下运行的,这主要是因为纸张的施胶是采用松香-造纸明矾施胶。造纸明矾起到了沉淀剂的作用。而沉淀主要靠六水合铝离子的吸附作用,六水合铝离子多,施胶效果就好,当纸浆调到PH为4~5时,可获得较多的六水合铝离子。因此传统造纸是在酸性条件下实现的。AKD和ASA属于反应性中性施胶剂,它改变了纸浆的PH值,但其化学稳定性差,必须现场制备,所以只能在特大造纸厂使用,应用面不广。美国90年代研制出阳离子乳液松香施胶剂,减轻了AKD玷污抄纸系统和纸张增加滑性的缺点,但其PH范围仅为5.5~6。国产HRN-40可以在CaCO3含量高达20%、PH为6~8时进行抄纸(见表1),它克服了AKD极不稳定的缺点,减轻了AKD玷污抄纸系统和纸张太滑的缺点。

二、施胶与纸张耐久性

酸性施胶生产出来的酸性纸,随着PH越小纸张老化变质越严重。据陕西省档案馆对馆藏若干种纸张进行检测,得出随着纸张PH值降低,纸张颜色由白变黄到发棕黑色,纸张的机械强度随PH值减少而下降,随着PH值由8降到4,耐折度损失98%。

使用中性或弱碱性施胶剂后,纸浆PH变为中性或弱碱性,纸张机械强度和白度增加,纸张发黄发脆现象明显降低。中性施胶可较多地使用廉价的碳酸钙,代替了昂贵的钛白粉,极大地改变了纸张的多种性能。其中主要表现在增加纸张的白度和光散射性,纸张有较高的密度,有良好的可塑性和柔软性,纸张表面细腻,可大大改善印刷性能,减少纸浆对抄纸系统的腐蚀。碳酸钙呈碱性,它留在纸张中日后会起到抗酸的作用。

三、档案馆档案纸张使用情况

从我国档案馆目前馆藏档案看,纸张普遍存在发黄发脆的问题。据1999年7-8月在北京市档案馆的调查情况显示(见表2):

新闻纸的PH值在4.85~5.1,书写纸PH值为5.01~5.99,胶版纸PH值为5.5~5.98,纸张以酸性居多。这是造成纸张发黄发脆、机械强度下降的主要原因。美国图书馆经过20年的调查发现,1450年印刷的经书保存良好,1900年-1937年出版的书,有97%寿命仅有50年,究其原因,前者经x射线检查,发现书中含有碳酸钙,纸张呈中性,后者纸张多为酸性,它造成了纸张恶化,寿命减短。

80年代中期,欧洲生产的文化用纸中进行中性施胶的达50~60%,而北美约占25%。据1997年5月统计资料报道,全球文化用纸改为中性施胶的欧洲占95%,北美72~75%,澳洲55~60%,日本35%。新闻纸中性施胶很困难,纸张的PH值约为5。我国1997年6月研制出了松香系新型中性施胶剂并能批量生产,产品性能达到或超过国外同类产品,这为各行各业广泛使用中性纸提供了光明的前景。要想最大程度延长档案寿命使用中性纸是一项根本措施,特别是永久或长期保存的档案文件用纸和案卷封皮应首先使用中性纸。

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