[兰台论坛]Bookkeeper脱酸应用效果评价文章来源:《兰台世界》 | 发布时间:2020-01-20

作者:武汉大学 刘家真 教授
《兰台世界》Bookkeeper脱酸应用效果评价
 
摘要 本文简述了非反应式、非水分散体系脱酸技术的脱酸原理,并以Bookkeeper脱酸技术为例介绍了其脱酸的特点。鉴于 Bookkeeper脱酸技术在全球应用的广泛性,作者选择了三份该脱酸技术的评价报告,从三个不同角度对其脱酸效果和 注意的问题进行了介绍。其中有英国图书馆管理人员的经验性评价,也有日本国立国会图书馆和日本国家档案馆的技术评价报告。日本的纸张和字迹材料与中国比较接近,尽管也有不少区别,但与西方国家的类似评价报告相比,可能更有参考价值。
 
关键词 脱酸技术 Preservation Technologies,L.P.  bookkeeper 评价报告 纸张 字迹材料
 
中图分类号 G264.3  文献标识码 A  收稿日期 2019-08-27
 
★作者简介:刘家真,武汉大学信息管理学院教授,博士生导师,国家古籍保护专家委员会委员,中国古籍保护协会理事。
 
Application Effect Evaluation of  Deacidification by Bookkeeper
 
Liu Jiazhen
 
Abstract  The deacidification principle of deacidification technology in non-reactive and non-aqueous dispersion systems is briefly described. The characteristics of deacidification are described by taking Bookkeeper deacidification technology as an example. In view of the extensive application of the bookkeeper's deacidification technology in the world, the author selects three evaluation reports of the deacidification technology, and introduces the deacidification effect and problems that need to be paid attention to from three different angles. Among them are the experiential evaluations of UK library administrators, as well as the technical evaluation reports of the National Diet Library and the National Archives of Japan. Japan's paper and writing materials are relatively close to China despite many differences, but they may have more reference value than similar evaluation reports in western countries.
 
Keyword  deacidification technology; preservation technologies, L.P.; bookkeeper; evaluation report; paper; writing materials
 
  Bookkeeper脱酸技术是由美国 PreservationTechnologies,Inc开发的脱酸技术,与已有的水性脱酸、碱性有机溶液脱酸、气态脱酸不同的是,它采用的是非反应、非水分散体系( Non-reactive,Non-aqueous Dispersion Treatments)脱酸。非水分散体系脱酸虽然也是选用有机溶剂,但脱酸剂采用的是碱性氧化物,且不是溶解在有机溶剂中而是悬浮在有机溶剂内,即非水的碱性氧化物悬浮液。其脱酸原理也不同于以上所有的脱酸技术,作为脱酸剂的碱性氧化物(如MgO或其他)并不直接与纸张中的酸发生中和反应。通过啧涂或浸泡后,干燥的碱性氧化物颗粒分布在整本书中。随着时间的推移,驻留在纸中的碱性氧化物将导致纸张内任何酸的中和。
 
  Bookkeeper脱酸工艺的脱酸剂是氧化镁(MgO)颗粒,其载液是有机溶剂全氟庚烷,1μm或更细小的氧化镁颗粒被均匀地分散和悬浮在全氟庚烷内。当脱酸溶液通过喷涂或浸泡的方式接触到纸张时,由于氧化镁颗粒的尺度小于纸张中孔隙尺度(大多数纸种的空隙平均半径为0.5-2μm[1]),氧化镁颗粒可以渗透进入纸内孔洞并通过静电力将其紧紧地吸附在纸张上。
 
Bookkeeper碱性颗粒在纸张纤维中分布图
  图1 Bookkeeper碱性颗粒在纸张纤维中分布图[2]
 
  纸内的氧化镁颗粒与空气中的水份相结合形成氢氧化镁,在空气中二氧化碳的作用下,氢氧化镁转变为碳酸镁。碳酸镁遇到纸内的酸,酸中的氢离子就被碳酸根(CO3²¯)俘获,中和反应由此产生。以下为简要的化学反应过程。
 
 
  经过 Bookkeeper脱酸处理的纸张,其有代表性的H值在8.0-9.5范围内,其典型的碱储量相当于按纸张重量添加1.5%的碳酸钙[3]。
 
  非水分散体系脱酸有以下主要优点,由于其无水,水性脱酸的众多问题均迎刃而解。全氟溶剂具有无色无毒及对普通有机化合物溶解性很差的特点[4],所以也克服了碱性有机溶剂脱酸中对字迹损坏的困扰。由此它的脱酸对象更广泛,几乎可以用于所有的纸质藏品,包括装订和未装订的文献、印刷和于写材料、报刊书籍、信件和信封、邮票、地图、美术绘画和其他纸质收藏品等。
 
  非水分散体系脱酸也存在一些挑战,主要有二:一是在非水分散体系中,有机溶剂的性质对碱性氧化物颗粒的分散程度有明显的影晌;二是其脱酸剂(现在多用氧化镁)是否可以做到足够小但又具有足够大的表面积,使其可以驻留在纸张纤维极小的孔洞内长期发生脱酸作用。第一个问题影响到脱酸的均匀度,第二个问题影响到脱酸在纸内发生的深度,即脱酸是否彻底。目前,该类脱酸技术在国内发展较快,但尚若不满足以上两个条件,脱酸的有效性就会受到影响。
 
  Bookkeeper脱酸技术在全球广泛地运用了几十年,更重要的是一些重要的国家图书馆、档案馆采用了该技术,有的用户对其应用效果进行了评价。以下摘录了某些评价报告,以供国内同行参考。笔者认为,报告中所涉及的问题都是图书馆员、档案管理员和文物保护人员所关心的重要问题。
 
  一、英国善本书的管理员对 Bookkeeper脱酸技术的评价
 
  该评价报告是英国善本书管理人员 Wendy bennett撰写的,他从善本书管理员的角度通过对脱酸前后书籍的比较,从脱酸后书的外观、感觉和气味等对Bookkeeper脱酸技术进行了经验性评价[5]。
 
  该馆的 Bookkeeper脱酸技术评价人员由两部分组成,一部分是英国纸张科学和技术研究所,他们利用英国国会图书馆制作和提供的LC书本检测工具对脱酸处理后的书进行实验室检测。另一部分评价人员是聘请本地图书馆的工作人员,他们主要是通过感官对被Bookkeeper脱酸的书进行经验性评价,以判断脱酸后是否有副作用,如颜色变化、形体损坏、残留气味和表面沉积物等。由这两部分力量组成的 Bookkeeper脱酸技术评估组试图通过技术检测和经验判断以确定该脱酸工艺对书籍的纸张、油墨、粘合剂、封面材料和其他书籍组件有何影响,是否产生了任何明显的改变,以便发现 Bookkeeper脱酸技术的潜在问题。
 
  其评价对象是25项藏品。检査时先将这25项拟脱酸的对象逐一一分为二,一份进行 Bookkeeper脱酸处理,一份作为原本参照物。本地图书馆的评价员的经验性评价如下。
 
  1.没有观察到明显的副作用。在大多数情况下,被处理过的材料上儿乎没有观察到任何明显的副作用被脱酸的对象比相应的另一部分未脱酸的对象更干净。经过脱酸的对象不再具有异味。事实上,在某些情况下,脱酸后去除了藏品原来明显的发霉气味。
 
  2.藏品经过整体脱酸处理,没有观察到颜色变化,也没有发现油墨或颜料的洇开。其封面上也没有颜色变化,脱酸对粘合剂没有造成损害。
 
  3.被整休脱酸处理的书,没有显示粘连、肿胀、扭曲或任何其他形变的现象。
 
  4.BookKeeper的整体、批量脱酸处理的特点是浸泡及温和的连续搅拌。最初人们担心在处理过程中,书叶上附着的纸片或其他材料有可能在脱酸过程中松散或松脱,但实际上没有发生这类现象。贴在书封面上的电话号码标签和条形码在脱酸过程中都没有受到影响,没有起泡、脱落或损坏。
 
  5.有个别对象脱酸后,其表面上出现了可被肉眼看见和触摸到的残留白粉,但这些白粉是可以被擦除的。当涂层纸上的插图用棉球擦拭时,在某些情况下可以观察到涂层纸被轻微擦伤,但纸上的墨迹并没有掉在手指上。这说明经过脱酸后的涂层纸,其字迹也未见脱落或松动现象。
 
  从经验的角度来看, Bookkeeper脱酸技术在许多方面是吸引人的。它不存在不良的副作用,经过处理的物品几乎没有物理性变化,也不必要对脱酸后的藏品进行后处理。这些都使得 Bookkeeper脱酸技术成为主要流通和研究资料去酸化的很好的选择。
 
  二、日本国立国会图书馆对图书批量、整体脱酸处理的评价
 
  Bookkeeper脱酸技术于2008年开始在日本运营,在这之前日本曾经采用过干氨/环氧乙烷法(DAE方法:Dry Ammonia Ethylene Oxide Process)对图书批量、整体脱酸。在 Bookkeeper脱酸技术被实际应用一段日期后,2010年3月日本国立国会图书馆发起了批量、整体脱酸技术的安全性和有效性调查,同年12月发布了批量、整体脱酸处理的调查报告。该报告主要是对曾在日本使用过的DAE脱酸技术和 Bookkeeper脱酸技术的安全性、有效性进行全面评价,木文仅摘录其中对Bookkeeper脱酸技术的评价。应该指出的是,DAE脱俊技术在该评价中是否定的[6]。
 
  日本国立国会图书馆对批量、整体脱酸处理的有效性和处理材料的安全性进行了调查,其有效性调研委托东京农业大学,安全性调研委托 Sumika化学分析中心。其检测项目主要参考美国国会图书馆的批量、整体脱酸处理规范( Library of Congress: technical specifications for mass deacidification, 2004,115p.<http://www.locgov/preserv/MassDeacidification. pdf>)和英国的 INFOSAVE项日中的检查指标( INFOSAVE project reportsaving our national written heritage from the threat of acid deterioration The council for museums, archives and Libraries,2003,56p.<http://www.bl.uk/blpac/pdf/infosave.pdf>)其脱酸检测对象主要是20世纪50年代和80年代的日本国内出版物(162册双面印刷物),涵盖国会会议录、书籍、杂志、报纸、地图(重氮盐感光纸)涂层纸、中性纸、描图纸、日式书籍、皮革书籍、合订本、储物盒中的文件、标记标笭、便利贴用纸、圆珠笔或荧光笔书写标记等。
 
  其主要检测项日为以下几项:①脱酸后资料的状况及脱酸对各种材料的影响。这项工作主要是工作人员以视觉和触摸的方式检査脱酸后的藏品是否有在极端变色,变形,纸张质量变化等。②脱酸后的资料对复制和数字化的影响。通过对脱酸后的资料进行复制和数字化,以检查脱酸处理对资料使用的影响。③色差测量。使用便携式分光色差仪对脱酸前后资料的封面、正文相同部分的颜色进行比较并计算出色差。④评估脱酸后资料有无变色、异味和触感差异。⑤有效性调查。通过加速老化处理(根据ISO标准的干法,湿法和密封方法的三个条件)对纸进行人工老化实验,并进行各种测量以评估劣化程度。
 
  1.脱酸加工公司的检测结果。脱酸加工公司提出的脱酸目标是:脱酸后纸的pH为10.5,残留碱量为0.34mol/kg(以CaCO3计为1.7%)。脱酸加工公司的检测结果是:脱酸处理后的结果因纸张组成而异,pH为7.0-10.0;碱残留量为0.3 mol/kg(CaCO3换算为1.5%)。结论是:处理结果符合标准。
 
  2.本馆的检测结果。
 
  (1)被加工材料的状况和对各种材料的影响。将试验材料(书籍,杂志)分成两份(一份脱酸,一份为对照物),比较未脱酸和脱酸后的材料时,未观察到由于脱酸引起的任何变化。
 
  合订本在批量整体脱酸中,其结构略有扭曲。
 
  合订本、皮革封面装订本,根据资料的不同,其封面和书脊处略微残留着薄薄的白色粉木,这些粉末均可擦除。
 
  (2)对复制和数字化的影响。对已脱酸的国会议事程序的任意页面进行复制和数字化,所有这些都能够毫无问题地工作,结果与未脱酸的双面复印材料相
 
  (3)色差测量。有部分书的封面可感觉出色差,正文纸的色差较小,但这类色差均不属于变色范围。
 
  (4)变色,触感,气味的评价。关于变色,80%的评价者评价为“没有”,对于假定阅览时读者是否在意该变色的问题,所有评价都是“不在意”或“稍微在意”。
 
  关于脱酸后是否可感到粉末的问题,78%评价者为“没有”或“稍有”。对于假设阅览时读者是否在意其粉末的提问,得到调杳结果是:34%“不介意”、25%基本不在意”、15%“不太在意”、15%“稍微在意”,从“不在意”到“稍微在意”之间评价的人约占90%。
 
  关于异味,80%的评价者评价为“没有闻到”;对于假设阅览时读者是否在意该气味的问题,从“不在意”到“稍微在意”之间评价的人占99%以上。
 
  3.有效性检测。与未脱酸处理材料相比,发现Bookkeeper脱酸技术处理后的纸张,具有抑制加速老化实验导镦的纸张的撕裂度、耐折性和白度降低的效果。
 
  通过原样发射法测定劣化度时,已脱酸的16册资料中有6册资料的抑制老化效果得到了确认。
 
  经确认,脱酸处理后纸的pH值(冷水萃取法)上升到7—9.5,加速老化处理后仍保持较高的值。
 
  脱酸处理后,纸的碱残留量最大可定量为0.26mol/kg。经测定,脱酸的15册资料中有8册的纸张的碱残留量确认为0.05 mol/kg(CaCO3换算为0.25%)以上。
 
  根据优质纸和中质纸等纸的种类不同, Bookkeeper脱酸技术对抑制纸张劣化的效果有所不同。经过检测,Bookkeeper脱酸技术对抑制重氮盐感光纸的劣化具有效果,但对铜版纸(即涂层纸)几乎没有效果。
 
  以上检测说明,虽然 Bookkeeper脱酸技术也有不完美之处,但它已经显示出对纸张劣化的抑制效果,并且已经证实了该脱酸技术用于批量、整体脱酸处理是有效的。
 
  4.加工材料的安仝性调查。通过对脱酸前后资料中生的挥发性气体种类的比较,发现经 Bookkeeper脱酸处理的资料比未经脱酸处理的资料明显增加的物质是1-甲氧基-2-丙醇、2-正丁氧基乙醇。这两种物质在书库内的浓度和ACGIH的容许浓度比较,发现两种物质均为非常低的值,推测其在作业环境内其浓度不影响人体健康。
 
  经过 Bookkeeper脱酸处理的资料,虽然确认了氧化镁附着在页面上,但没有检测出全氟庚烷。故推测在图书阅览等过程中,不会对人带来危害。
 
  对气味指数检测的结果是:未脱酸处理的资料,其气味指数为22;经 Bookkeeper脱酸处理后的资料,其气味指数为11。经脱酸处理后,被处理材料的气味指数减少。挥发性成分分析的结果比未经处理的材料表现出更小,据估计,导致减少的气味指数。
 
  该调查结果表明,经过 Bookkeeper脱酸技术处理的材料是安全、无害的。
 
  5.总结。由以上检测可以确认, Bookkeeper脱酸技术是脱酸有效的,且被加工材料的安全性没有问题。
 
  虽然脱酸处理可以延缓纸张的劣化,但是它不能恢复已经失去的纸张的强度。因此,脱酸处理不适用于已经劣化和失去物理强度的材料。
 
  6.不适于 Bookkeeper法脱酸的材料。日本国立国会图书馆在检测报告中,通过附件的方式发布了不适于 Bookkeeper脱酸处理的对象,并注明其米源于:来自Preservation Technologies Japan Inc.的解释性材料摘录2010年11月)。现介绍如下。
 
  (1)已经劣化的材料/易损材料。 Bookkeeper脱酸技术可根据资料劣化状态,选择适合的最佳脱酸处理方法,即使是易损坏的装订结构或易碎的纸质书籍也可以安全地处理。然而,对这类已经劣化的材料或易损材料,建议在脱酸处理之前,进行简单的修补以加固纸张及书的结构。
 
  (2)涂层纸。涂层纸的表面通常填充有碱性物质,其保护方法优先选择的不是脱酸。
 
  当纸的表面被涂覆时,任何颗粒物都难以渗透进纸张纤维内, Bookkeeper脱酸剂的细颗粒的氧化镁也一样,因此涂层纸的脱酸效果是低于未涂覆的纸张的。需要指出的是, Bookkeeper脱酸处理不会使涂层纸降解,尽管脱酸处理后在涂层纸上会有白色颗粒物(脱酸剂),只需小心擦除即可。
 
  笔者注:有研究报导,涂层纸的纸内空隙平均有效半径为0.2μm。
 
涂布纸的显微照片
图2 涂布纸的显微照片(普通光)[7]
 
  (3)单张的大尺寸文件。 Bookkeeper脱酸技术可以对报纸大小的单页资料或装订成册的书本进行安全脱酸;若是更大开本或特殊形态的图书需要脱酸,可以将其放在专用的支架上进行脱酸处理。尚若遇到设备无法容纳的大尺寸文件,如大型地图,可以采用Bookkeeper的手动喷雾系统进行小批量的脱酸。
 
  (4)蓝图(白底蓝线或蓝底白线等),湿复制,胶版誊写版。某些颜色和染料对pH值相当敏感,可能会随着pH值增加而变色,例如胶版誊写的字迹,但Bookkeeper脱酸过程不会损坏这些材料或溶解墨水,这类字迹经过 Bookkeeper脱酸后会略微褪色,这种颜色变化是否可被接受,应由资料所有者在脱酸前自行决定。
 
  *Preservation Technologies Japan Co, Ltd 于2010年11月修订了2008年10月22日的说明材料。
 
  三、日本国家档案馆对本馆使用 Bookkeeper脱酸的实用性调查报告
 
  该调査报告的调研时间为2011年7月12日,2011年20日,26日和2011年8月11日,其调查对象是内阁总理办公室,内阁法律局,教育部(包括前教育部),交通运输部,建设部和卫生部等。他们对这些部门基于 Bookkeeper批量、整体脱酸技术在文件上的应用进行了调研,形成了798份调查报告,涉及公文的载体、形状、劣化等,记录了各类公文的装订类型和形状的特征,以及所包含的支持体和记录材料的类型。[8]
 
  这是一份大型的调查报告,本文仅对 Bookkeeper脱酸技术的适用对象进行介绍,这也是其他相关研究报告中难以看到的特色。
 
  该报告指出,国家档案馆所拥有的文件载体与公开出版物在许多方面是有区别的。表1列出了日本国家档案馆馆藏的部分载体。
 
  1.公文脱酸的指导建议。在大量的调研基础上,他们给出采用 Bookkeeper法对公文脱酸的指导建议,对日本的公文用纸、字迹材料哪些可以脱酸,哪些不可以脱酸或不需要脱酸,以及其保护对策给出了系列建议。以下将其建议译出,以供读者参考。
 
  (1)各种纸张。各种纸张的脱酸可能性以及其文件的保护对策见表2。
 
  (2)各种字迹。日本国家档案馆对字迹脱酸的可能与保护对策,分为三个部分分别讨论,这三个部分是:书写材料,印刷与打印材料和复印材料(表3、表4、表5)。
 
表1日本“国家档案馆藏材料储存手册”中列出的各种材料

 
表2各类文件用纸脱酸的可能性及保护

 
表3书写材料脱酸的可能性及保护对策

 
表4印刷与打印材料脱酸的可能性及保护对策

 
表5复印字迹材料脱酸的可能性及保护对策

 
  2.Bookkeeper的脱酸效果图。该调研报告还发布了某些字迹采用 Bookkeeper脱酸的前后图片比较。
 
  (1)酸性纸上甲基紫字迹(BC 1986)。
 
 
  在脱酸处理的样品中,人工老化后尽管甲基紫字迹 墨色逐渐较薄,但字迹并未消退,只是出现了褪色问题。
 
  (2)滤纸(2011年)上的甲基紫墨迹。
 
 
  在脱酸后的样品,人工老化后甲基紫墨迹变薄但字迹仍能确认。未脱酸的样品,墨色老化后也稀薄化了。
 
  (3)酸性纸(1953年)上的彩色印刷。
 
  当酸性纸上的彩色印刷品经历老化实验后,两者都略微变成褐色,但没有看到明显的变色。
 
 
  (4)日本纸(约1982年)上的红色栏线。
 
 
  日本纸上的红色栏线在进行人工老化实验后,脱酸前和脱酸后都会变成褐色,但看不到明显的变色
 
  5)中性优质纸(2011年)上的喷墨水性颜料Ⅰ(2011年)。
 
 
  脱酸处理和未脱酸处理在人工老化实验中都没有明显的变色。
 
  (6)中性优质纸(2011年)上的喷墨水性颜料Ⅱ(2011年)。
 
 
  脱酸处理和未脱酸处理在人工老化实验中都没有明显的变色。
 
  (7)中性复印纸(2007年)上的喷墨水性颜料Ⅲ(2007年)。
 
 
  脱酸处理的文件和原件经过人工老化后均显示纸张变黄,但字迹没有明显的褪色。
 
  (8)滤纸(2011年)上的荧光标记(2011年)。

 
  无论是否脱酸,字迹经过人工老化实验都没有明显的颜色变化。非脱酸样品处理两周后,在老化实验后的样品绿色区域中观察到洇化,这可能是在pH测量过程中受到水的影响。
 
  (9)复写纸(2011年)。
 
 
  两者均显示支撑物(纸)发黄,但对字迹没有影响。
 
  (10)无碳纸(2011年)。
 
 
  当对它们进行老化实验时,可以清楚地看到字迹变浅的现象。未脱酸处理样品字迹更浅。
 
  随着 Bookkeeper脱酸技术被全球多个国家的重要图书馆、档案馆及其他收藏单位采用,纸张、字迹、粘合剂及装帧等的多样性问题也在不断提出, Bookkeeper也因此得到不断完善与跟进社会需求的机会,更多的评价还在不断地发布中。这些评价有利于我们在脱酸对象初步拟定的基础上,对这些对象的脱酸安全性进行考量,以达到脱酸预定的效果:安全与有效。
 
 
参考文献
 
[1]纸页的结构与性能 [EB/OL].[2018-11-5] https://wenku.baidu.com/view/1495af1b6c175f0e7cd13727.html
[2]Preservation Technologies(PTLP), Bookkeper Process [EB/OL].[2015-11-15]. http://www.ptlp.com
[3]Preservation Technologies(PTLP), Bookkeper Process [EB/OL].[2015-11-15]. http://www.ptlp.com
[4]全氟庚烷 [EB/OL][2018-11-5] https://www.chemsrc.com/cas/335-57-9_584930.html
[5]Mass Deacidification in the Library: A Rare Book Librarian Considers Bookkeeper [EB/OL].[2019-7-10].https://cool.conservation-us.org/byorg/lc/massdeac/tancin.html
[6]国立国会図書館における平成 21 年度の大量脱酸性化処理試行に関する結果報告告[EB/OL].[2019-7-10] https://www.ndl.go.jp/jp/preservation/pdf/deacid_rep1.pdf
[7]国立公文書館所蔵特定歴史公文書に対する大量脱酸処理の実行性に関する調査報告書 [EB/OL][2019-7-10] http://www.archives.go.jp/about/report/pdf/deacidification_2012.pdf
[8]国立公文書館所蔵特定歴史公文書に対する大量脱酸処理の実行性に関する調査報告書 平成 23 年度 [EB/OL].[2019-7-10] http://www.archives.go.jp/about/report/pdf/deacidification_2012.pdf

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