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纸，酸化与对策⑤|纸张寿命与纸张pH值的关系
时间：2019-11-07 09:14:44来源：国家古籍保护中心
作者│武汉大学信息管理学院博士生导师、教授 刘家真 纸张无论是自然陈化还是外界恶劣环境对它的影响，组成纸张的纤维都会被破坏，破坏的结果是纸张的酸度上升，pH值下降。留在纸内的酸还会继续对纸张纤维进行伤害，直到纸张成为碎片和纸灰。有文献指出：事实已经证明，纸张的pH值是影响纸张最终强度损失和黄化的最重要因素。这主要是由于纸张的pH值与纸张耐折度损失之间存在一定的相关性。有研究证明，因酸性水解而导致的部分纤维素长链断裂，可以使纸张聚合度从初始的高值直降至300~700，尽管每类纸的临界聚合度不一定相同，但当纸内纤维素链的聚合度降低到700以下时，其抗拉强度和耐折性将显著下降。若纸内纤维素链的聚合度降到了400以下，纸张一折即破。纸的pH值是纸张预期寿命的风向标，以下数据可以进一步说明该问题。
报纸pH值是较低的，预期寿命可达20年，若加上光照和污染的空气，它可能只能维持几周。无酸意味着纸张的pH值为7.0（中性）或更高（碱性），在正常使用和储存条件下，无酸纸寿命将持续长达200年。
酸性纸的寿命只有中性纸的50％。对纸张而言。 pH值应在7~8.5之间，也就是偏弱碱性的纸张最耐久。
虽然碱性有利于抵御酸的侵袭，但强碱性并不利于提高纸张的寿命。因为纤维素在碱性较高（pH>10）的条件下，其氧化降解速度也会大大加快。对于文献用纸来说，强酸、强碱性对于文献的耐久性都有很大的破坏作用。鉴于此，许多国家与国际组织都将纸张的pH值，以及纸中是否残留适当的碱以抵御酸对纸张的损坏等，作为评价纸张耐久性的主要指标。
以下列出一些相关标准，进一步说明纸张寿命与pH值的关系。
1.《信息与文献 文献用纸耐久性要求》（ GB/T 24423-2009）
我国《信息与文献 文献用纸耐久性要求》（ GB/T 24423-2009）尽管没有具体指明耐久纸可能保存的预计年限，但对需长期保存的纸质文献的纸张要求如下：
①碱保留量：每千克纸中碳酸钙含量不小于20g；
②纸张的卡伯值（Kappa Number）应小于5.0 ；
③pH值7.5～10.0。
2. (台湾)图书馆与档案室典藏出版品与文件之纸质保存性标准（CNS 13776）
台湾对印制图书馆与档案馆所典藏的出版物及文件用纸制定了《图书馆与档案室典藏出版品与文件之纸质保存性标准（CNS 13776）》，其目的是要求这类纸必须达到高保存性（Permanence），即标准规定的纸张在图书馆与档案室的正常使用与保持状况下，至少能够维持数百年之久而不至于产生明显损坏的性质（CNS 13776），纸张有长期维持化学及物理稳定性的能力（ISO9700）。该标准将纸张分为涂布纸与非涂布纸，并分别提出了使其具有高保存性的指标要求。
（1）非涂布纸之最低标准
非涂布纸（Uncoated Paper），通常泛指表面未经涂布处理的书写印刷用纸（CNS 13776）。非涂布纸应符合下列规定：
①酸碱值：非涂布纸的pH值7.5～10.0之间（参照CNS11397：纸的表面pH值实验法）
② 撕裂强度：利用仪器进行纵向撕裂强度最小平均值的测量，撕裂指数应达到5.25mN m2/g,
③碱藏：碱藏（Alkaline Reserve）是指添加到纸张中的化合物，如碳酸钙，以中和因自然老化或空气污染而产生的酸碱藏中碳酸钙最低含量（CNS 13776）。非涂布纸的碱藏应为非涂布纸烘干后重量之2%。
④纸中木质素含量
纸中木质素含量不超过1%，即其卡巴（Kappa）值必须小于或等于7（参照CNS5470纸浆卡巴值实验法）。
（2）涂布纸之最低标准
涂布纸（Coated Paper），经过涂布处理的纸张，即纸张表面经过涂料加工，所谓涂料系以白土、碳酸钙、颜料、接著剂与分散剂之混合品。经过涂布和超压光机加工后，可改善纸张之印刷适性、光滑度、不透明度和其他表面特征（CNS 13776）。涂布纸应符合下列规定：
①酸碱值：涂布纸不含涂布层，其原纸的pH值为7.0～10之间（参照CNS11397）；
②撕裂强度：利用仪器进行纵向撕裂强度最小平均值的测量，撕裂指数应达到3.50 mN m2/g。参照CNS 1355。
③碱藏：碱藏中碳酸钙的最低含量应为涂布纸烘干后总量的2%，
④纸中木质素含量：纸中木素含量不超过1%，即其卡巴（Kappa）值必须小于或等于7（参照CNS5470）
涂布纸生产过程
3.日本的相关规定
笔者并没有找到日本类似的标准，但有关文献上给出了日本对涂布纸和非涂布纸的pH值要求，其pH值是指对其纸张表面检测的要求。
非涂布纸：非涂布纸的酸性纸的pH值为3.5～5.0，其中性纸的pH值为6.0～7.0。
涂布纸的pH值要求高于未涂布纸的pH值，因为施加到纸张表面的涂料为酸性，其涂料的pH值约为9～11。因而，涂布纸的酸性纸的纸张pH值为6.5～7.0，而其中性纸的pH值为6.5～7.5。
4. 美国材料测试学会（ASTM）相关规定
美国材料测试学会（ASTM： American Society for Testing and Materials）将纸张保存性分为LE-1000、LE-100及LE-50三个等级。
① LE-1000
LE-1000是指纸具有数百年到1000年的寿命，这可能是纸的最高预期寿命。它要求纸张使用碱性填料，例如用碳酸钙制造的中性或碱性纸，萃取纸张的pH值应在 7.5～10.0之间。
② LE-100
LE-100是指纸的最高预期寿命可达100年左右，它要求纸张为中性纸或碱性纸，萃取纸张的pH值在6.5～7.5之间。
③ LE-50
LE-50是指纸张预期能保存50年，寿命中等，萃取纸张的pH值不得低于5.5。
-未完待续-
更多原理与方法，可详阅国家图书馆出版社刘家真著《古籍保护原理与方法》
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