三、嗎
:
學名1.4-氧氮雜環己烷,無色,具有吸濕性的液體,有氨的氣味,比重為0.9894(20° /4°)熔點-4.9℃、沸點128℃。與水混溶、溶於乙醇、乙醚。呈中等鹼性。
此法從1970年開始研究,經6年的努力,於1976年獲得專利,並在BiehmondVirgrinea圖書館做了實驗並得到應用。中國人民大學檔案系做過應用研究。脫酸方法如下:先把需脫酸的書籍放進真空處理箱,然後用真空泵抽至真空度為0.5-1.0torr,再把嗎琳和水氣(4:6)的混合氣體通入處理箱內約10分鐘。在這期間,使嗎
氣體充分滲透到每本書中。中和紙內的游離酸。經10分鐘後將空氣注入處理箱,使箱內壓力保持700毫米汞柱,讓空氣沖洗剩餘的嗎
氣體,5分鐘後再抽至20毫米汞柱。最後兩步可重復幾次。儘管把嗎
氣體散發掉,再開箱取出。整理入庫。
嗎琳脫酸法具有以下優點:
1.可批量處理(85磅/小時),費用低(0.32美元/磅)。
2.所處理好的書籍有效率達99%以上,沒有損壞現象。並明顯降
低紙張加速老化速度。
4. 可使用自動化儀器,速度快,效果穩定,並具有多功能之作用。
但這種方法對火棉膠封面、皮封面顏色有影響,對新聞紙有發
黃現象。處理過程沒有加固作用,加上儀器、設備投資較大。
四、二乙基鋅法:
上面介紹的幾種氣相脫酸法,都是基於利用胺作為鹼性試驗劑。但有一個共同缺點,就是鹼殘留量小。科學工作者在探索改進胺類脫酸劑同時,對非胺類脫酸劑也進行了研究。
1976年由美國國會圖書館化學家凱利(Ceorge.B.kelly)和威廉斯(John williams)發明二乙基鋅脫酸技術並獲得專利。從而使脫酸方法有了突破性的進展。撇去了傳統的酸鹼中和脫酸的思想,利用金屬有機化合物的活潑性達到脫酸的目的。二乙基鋅是金屬有機化合物,其分子式為(C2H5)2Zn無色,沸點118℃,有水果味,具有吸濕性,化學活性極高,對空氣極為敏感,遇水和氧會發生猛烈爆炸,由於二乙基鋅能同多種無機物和有機物發生反應,既能同酸反應生成相應的鹽和烴,又能同水反應生成鹼性氧化物。對植物纖維又不會有破壞作用。因此,選用二乙基鋅作為紙張脫酸劑是十分有利的。
南京博物院等單位從1983年開始二乙基鋅氣相脫酸研究,經過八年努力已獲得成功。現將脫酸機理、工藝及效果介紹如下:
1.二乙基鋅脫酸機理:
簡單講,還是利用酸鹼中和之原理。二乙基鋅分子粒徑極小(長度10埃,200萬個二乙基鋅分子可停留在一大頭針的表面上,這就使二乙基鋅具有極好的滲透性,它不僅能滲透進閉合的紙質文獻中,而且能鑽進紙張的纖維內與纖維結合在一起。當它遇到紙內的酸即發生下列反應,起到脫酸的作用。
(C2H5)2Zn+2H+
→ 2C2H6+Zn2+
當二乙基鋅鑽入紙張纖維內部,同酸發生反應,同時與紙中微量水以及和紙張中纖維素羥基反應:
(C2H5)2Zn+H2O →(C2H5)ZnOH+C2H6↑
(C2H5)2Zn+H2O →C2H6+Zn(OH)2
同時二乙基鋅與纖維素羥基反應:
CeLL-OH+(C2H5)2Zn →CeLL-OZn(C2H5)+C2H6↑
CeLL-OZn+(C2H5)2Zn+2H2O→CeLL-OH+Zn(OH)2+C2H6↑
從上述反應可以看出,二乙基鋅不僅能有效地中和紙張內的酸,而且與紙張纖維素反應,抑制了纖維素水解作用,並在紙面上沉積一定量的氧化鋅(ZnO),對環境中酸的侵蝕有一定阻蝕作用。隨著研究的深入,G.Bkelly.Jr和J.eWiuians發現氧化鋅在光照和潮濕條件下,對紙張中纖維素的光氧化有催化作用。對此,在二乙基鋅脫酸過程中加入二氧化碳,使沉積於紙張內的氧化鋅轉變成碳酸鋅,使脫酸效果更理想。
2.脫酸的主要設備:
(1)真空處理箱,為自行設計,非標準設備,有效容積為2
立方米,工作壓力範圍5 ×10-3 ~ 10-1 Torr。
(2)真空機組:由2×- 70A旋片式真空泵、2J-150機械增壓
泵組成。
(3)加熱系統:為使箱體溫度均勻和使用全安,本設備採用
間接加熱。在箱體夾層中注入導熱油,用電熱棒加熱導
熱油再將熱量傳遞給箱體。
(4)加料系統:該裝置是由二乙基鋅貯罐、氮氣緩衝罐、氮
氣鋼瓶和計量器組成。
(5)後處理系統:該系統是由煤油吸收塔、活性炭吸收罐和真空泵組成。
二乙基鋅脫酸過程中,工藝的好壞直接關係到處理的效果。書籍在未放進真空處理箱前,先要除塵已達到清潔的要求,預處理的目的是為了書籍降低濕度,以免增加真空脫水的負擔。真空乾燥必須嚴格控制溫度,我們知道溫度的高低對紙張的耐久性有著密切的關係,溫度高有利於紙張中水分的揮發使真空度易達到。但溫度過高就會使紙張強度下降,因此低溫處理也是可取的。如溫度過低會延長紙張脫水時間,所以控制適宜的溫度是十分必要的。經多次實驗,我們認為真空脫水時,加溫應以60℃為好。如二乙基鋅投料時,為使其在箱內充分氣化,溫度應適當提高,可控制在62℃(最高不能超過65℃)。另外真空度也是重要因素,它不僅關係到紙張的脫水,而且也關係到二乙基鋅的活性,關係到二乙基鋅蒸汽對紙張的滲透性。當然真空度愈高愈好。但是高真空的設備要求十分苛刻,加工製造也十分困難,又要增加費用,要根據實際需要,真空度在靜置狀態下能維持20分鐘,不低於10-1Torr即可。處理時間的長短與處理的數量,本身含水量和堆放形式都有關聯。在一定溫度下,若處理物多,含水量高,真空度不易達到,則脫水時間就會延長,具體所需時間是隨著各種因素的變化而有所不同的。另外二乙基鋅投入量應考慮到處理箱內是否有足夠的二乙基鋅蒸汽壓,以便向紙內滲透和確保紙中沉積2%左右的氧化鋅含量。只要嚴格控制工藝條件,脫酸效果會很好的。
3.脫酸的步驟(應用實例)
將需處理的書籍、報紙(計130kg)進行除塵預乾燥後,裝箱再放在不銹鋼車架上,推入真空處理箱,關閉箱門。然後開始加熱,溫度宜控制在60℃左右,先開ZX-70A機械泵,抽出紙張中水分,使其充分乾燥,再用IJ-150機械增壓泵續抽,直抽至真空度達10 -2~ 2×10 -2Torr共脫水12公斤,前後共花費160小時,關機靜置20分鐘,如果真空度仍保持在10 -1 Torr以上即可,在氮氣的保護下按書籍重量2%(總計2.2Kg)加入二乙基鋅溶液(14%或20%濃度均可)。這時箱內壓力逐步回升90(Torr) 從觀察窗上看到汽化翻騰現象。為保證二乙基鋅在箱內充分汽化,箱內溫度需保持在62℃,最高不得超過65℃,使其在書中擴散。待中和處理後,停止加熱。通入一定量甲醇來破壞過量的二乙基鋅。其間產生的乙烷用泵從箱內抽出。經後處理系統排空。然後通入氮氣或潮溫CO2氣體。使箱內壓力回升到常壓。開箱把書取出,整理入庫。
實踐證明,經二乙基鋅處理過紙張PH值在7~8之間,對紙上書寫或印刷的字跡、顏料基本上無影響,也無形變發生。氧化鋅沉積量適中。因此,從目前情況看,二乙基鋅在幾種氣相脫酸法中是最優的。另外和水溶液脫酸和無水溶液脫酸方法比較,它處理量大,脫酸快,適應範圍廣,具有殺蟲、消毒綜合效果。但此法也具有氣態法的共同缺點:即難以引入加固劑,儀器設備要求較高,投資費用高等。
在總結脫酸方法基礎上,Smith等人設想即能發揮氣、液兩種方法的優點,而又避免兩者的缺點的脫酸方法。這個設想前後經過七年的深入研究,終於在1977年對研究成果做了總結性的報告。這就是目前在加拿大公共檔案館所使用的液化氣系統群體脫酸方法。其方法如下:
先將甲醇鎂溶在甲醇溶液中,形成濃度為8~10%的溶液,然後再用二氯二氟甲烷稀釋至濃度為0.5-1.0%,通入CO2 飽和三小時左右。這個濃度引入的脫酸劑,可以中和相當於紙張重量比0.1%的硫酸4~10倍。在加入脫酸溶液之前,首先要把書籍真空乾燥處理,其含水量低於重量的1.5%,箱內壓力範圍為70~200Psig(表壓磅/吋2)時將溶液侵入,只要溶液和處理書籍完全接觸即可,然後通過減壓將溶液抽乾,使脫酸劑在紙張上均勻沉澱,待處理室恢復自然條件後即可把書搬出進行復原(即恢復常溫和濕度)。
該法是吸收了傳統的液態和氣態脫酸方法的精華,即可以帶入大量的脫酸劑和某些加固劑(如聚丙烯酸脂),使紙張耐久性有較大的改善,又以氣態方式除去酸劑。使脫酸劑在紙上沉澱均勻,對紙張損害小、乾燥迅速、處理量大、周期短、費用低,是一種值得推廣的方法。
第六章
紙張文物的修復
紙張既已損壞,就必須進行修復,盡量使其恢復本來的面貌和得到一定強度的加固,以便於保存。由於紙張文物種類很多,損壞情況不同,有成冊的圖書,也有單頁的文件,亦有大幅的書畫、地圖。有的蛀食成洞,有的粘連一起,有的觸手成粉……。因此,紙張文物的修復工作,是一門專業性、技術性很高而且十分細緻的工作。本章就修復原則、清洗、漂白、修補、加固等基本技術,分述如下:
第一節
修復的原則 :
一、力求保恃原狀,殘缺部分的處理,必須有充分的科學依據,不
能憑主觀思想行事。修復前應做好文字、照相記錄。
二、重要的文物修復前,制訂周密的計劃、方案,必要時得請有關
專家予以認可,不能草率從事。
三、修復時所使用的各種材料,盡可能與原物協調一致,不致產生
副作用,還要易可逆。
四、所使用的各種修復方法和材料,必須經過試驗證明確實有效,
而有十分把握的,方可採用。
第二節
清洗和漂白 :
紙張文物在展覽、閱讀、保管過程中,由於不慎,有的表面會被灰塵、泥土掩蓋,有的會沾染茶、墨、油跡,有的因年久受煙熏,使紙變黃。為了去掉污跡,恢復潔淨,這就需要清洗和漂白。
一、除塵:
這就是清除紙張上灰塵最基本的方法。一般用軟毛刷輕輕刷掉灰塵,由於效率不高,且污染空氣,目前已採用吸塵器處理,可有效地清除紙上的灰塵。
二、水洗:
通常用蒸餾水清洗除去紙上的水斑和泥斑,這是最經濟、最常用的方法。清洗之前先檢驗一下水對字跡、色彩的作用,如果出現褪色,就應當用聚甲基丙烯酸甲脂樹脂溶液或膠礬水對字跡色彩加固,然後再行處理。水洗時還要注意水溫,一般用室溫水,必要時也可選用沸水。操作時,先準備一個搪瓷盆或塑料盆,注入蒸餾水,將紙張文件平展在塑料托板,或支撐在塑料網上,然後放入盆中,直至全部浸濕,用毛筆刷洗污跡,經過一定時間的浸泡,把文件由盆中取出,繼續用蒸餾水沖洗乾淨,最好再檢測一下PH 值,然後用吸水紙吸掉水分,放在兩張吸水紙中間壓平、乾燥。
三、有機溶液清洗:
當有些污跡用水難以清除時,選擇合適的去污溶劑,是至關重要的。
應用方法:把帶有污跡一面的文件放在吸墨紙上,用棉花醮著所選溶劑,在污跡部分進行拭擦,並從背面用海棉吸收溶劑,污跡由於溶劑的作用再轉移到吸墨紙上。隨後,把文件放到新的吸墨紙上,再次用海棉吸附。如此反復多次,直至污跡去盡為止。
有機溶劑去污,效果好,速度快,不會使紙引起明顯的膨脹。但所用的各種有機溶劑易燃,有的還有毒性,因此使用時注意安全。
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