日本研究所| 日本书籍的纸张为什么老化慢?
最近因为整理书积攒了大量关于日本书籍的研究课题,查阅资料外加整理确实需要费些时间,查阅的过程中又不断滋生新的问题,但学习了很多。

现象:
在整理的日文原版书中,最早出版的一本是昭和58年的书籍,但是书籍本身的用纸却并未发生黄变,而同时代中国甚至2006年一本中国的书籍基本上已经大部分变黄变脆。
课题:
1.纸张变黄的原因是什么?
2.日本纸质书不轻易变黄的秘密是什么?
3.纸张变黄的对策是什么?
目录
1.纸张泛黄老化的原因
4.结语
1.纸张泛黄老化的原因
关键词:上浆剂、硫酸铝、酸性纸、中性纸、机械纸浆、化学纸浆、木质素
纸张老化的原因有温度、湿度、光照以及微生物等,但最主要的原因是硫酸。
「和紙1000年、洋紙100年」日本纸张(和纸)可以使用保存1000年,其他国家的纸张可以使用保存100年,这是日本存在的一种说法。
1970年代,美国、欧洲等国家图书馆收藏的古书相继出现老化,甚至达到无法修复的地步。老化的书籍数量多达数十万、数百万册,这些老化的书籍多是1850年以后出版发行的。1850年恰恰是欧洲纸张工业化生产开始,硫酸铝就是从这个时候开始广泛使用的。
为了便于书写以及防止油墨渗透,造纸的过程中都需要用到上浆剂。此外,为了能够适应平版印刷的需求,印刷用纸中同样添加了上浆剂。上浆剂一般以松香为原料,为使其很好的贴合纸浆纤维,还会添加硫酸铝,这两种物质的匹配度堪称完美!但硫酸铝是个大问题。
硫酸铝这种物质名称中含有“硫酸”两个字,是硫酸和铝的化合物,整体呈酸性。因为硫酸根离子的存在,是一种强氧化剂。与纸中的纤维接触会发生氧化。
而现在随着中性纸技术的进步,制纸过程中已经不再使用含有硫酸铝的上浆剂,而是改为使用PH为中性的松香上浆剂。
日本明治时期之前的纸张基本都是酸性纸,即1940年~1950年期间生产的纸张都很容易泛黄老化。目前质量上乘的纸张基本都是中性纸,中性纸采用化学纸浆制成,但是漫画书籍、杂志等仍旧使用酸性纸印刷,这部分漫画书籍及杂志的纸张多是采用机械纸浆制成。该种机械纸浆中含有一定比例的木质素,木质素由苯基丙烷结构单元构成,在漂白时,木质素虽然因为氧化和水解作用而成为无色的烷基酚状态,但仍留在纤维中,这些烷基酚经日光曝晒等氧化作用成为醌构造,对可视光有吸收能力,呈现出从黄色到茶色的色相。
酸性纸 寿命约为100年,中性纸寿命则为300~400年。
PS:木质素是个好东西。木质素是由三种单体聚合而成的天然高分子,这三种单体含有9个碳原子,非常适合作为汽油替代品;同时因为它们具有芳香族化合物的结构,又可用于替代苯酚生产大宗化工产品,例如酚醛树脂等。简而言之,就是用处广泛,前途光明,很好很期待。
此外,纸张的泛黄也与光线的照射也密不可分,在阳光暴晒下的纸张变黄速度会加快。空气中的某些物质在紫外线的照射下会生成强氧化剂,从而氧化降解纤维素、半纤维素和木质素,使纸张老化。另外,紫外线还会直接引起C-C键和C-O键的断裂,从而使得纤维素、半纤维素和木质素聚合度降低。同时,光线中的红外线会加热纸张,使纸张温度升高,内部反应速度加快,加速纸张发黄、变脆、边缘部分被降解等现象。

根据2007年日本国会图书馆的调查结果显示,日本国内95%的出版发行物使用中性纸,仅有极少数还在使用酸性纸。当然中性纸在日本普及也经过了一段比较长的时间,起初使用基本是图书馆馆藏书籍以及档案等。由于较高的成本,截止目前中国国内主要是档案馆和卷宗卷宗壳在使用中性纸,使用比例是极低的,脱酸处理基本只用在古籍修复中。例如国内译林出版社曾用中性纸出版过《呼啸山庄》,单册定价680元,可见成本不是一般的高。(哭)
那么日本是怎么解决中性纸成本高这一问题的呢?日本将原来中性上浆剂中原材料以低价供应的可沉淀碳酸钙来代替资源匮乏且昂贵的陶土作为填料,同时碳酸钙对纸张有增白作用,也大大降低了中性纸的制造成本,加速了中性纸的普及。(日本大百科全书)
2.纸张泛黄老化的工业对策
关键词:气相法、液相法
根据日本国会图书馆的资料记载,工业上酸性纸的中和方法主要分为两种:气相法和液相法。
气相法也被环氧乙烷法(DAE法)。日本国内研究开发DAE气相法是从1999年开始的。具体的方法是将氨气导入纸张,然后引入环氧乙烷气体,经过反应,会产生中和酸的碱性物质—乙醇胺。脱酸处理需要48小时。在此之前,为了去除纸张中的水分,还需进行真空前处理,之后,进行剩余气体的去除工序。一次完整的工程可以处理约2000KG纸张。真空处理以及残存气体处理都需要专门的设备。

气相法的优点:
1.可以一次性处理大量的图书和资料;
2.不会对图书和资料造成伤害,可以延长3~5倍的寿命;
3.可以处理已经老化的图书和资料;
4.可以同时对图书和资料进行杀菌;
5.对图书和资料中的大部分成分没有影响
6.处理过的图书、资料对人体、环境无害
气相法的缺点:
氨气有强烈的刺激气味,能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡。环氧乙烷除了有剧毒,还可能会爆炸,所以气相法在工业上涉及很多危险工序。
日本有专门对书籍进行气相法处理的公司。
气相法处理工序:

1.使用中性纸检测笔对书籍进行分类
2.需要脱酸处理的装入特定的容器内
3.脱酸室进行脱酸作业
液相法(BK法)是将酸性纸浆浸入氧化镁分散液中的方法。液相法是美国开发的,日本国内从2008年开始普及。将氧化镁(1μm以下的微粒)分散在惰性非水溶液中,然后在将材料浸入该处理液中,当液体蒸发完,碱性的氧化镁颗粒会残留在纸纤维之间。
液相法相比气相法比较安全。但是过程比较复杂,效率比较低。
液相法处理工序:

1.资料书籍登记
2.用专门的夹子垂直固定书籍
3.浸泡在脱酸溶液中,之后干燥处理
3.纸张泛黄老化的个人对策
建议存放在湿度稳定的阴凉处。纸张暴露在光线下会老化,温度升高则会加速化学反应。然后,纸张会随着湿度的变化而吸收并释放水分。当湿度升高时,硫酸铝容易变成硫酸。如果内容很重要,则可以对其进行扫描,或者将其复印到中性纸上,再或者可以购买电子书。
4.结语
使用中性纸制作的纸张能够防止变黄老化,但是制作成本高于酸性纸。哎,日本真是个神奇的国度!