科技赋能纸质文献规模化脱酸保护与传承

来源:中国文物报
作者:张金萍

我国馆藏古籍与近现代纸质文献历史价值突出,但受材质、年代与保存环境的影响,纸张脆化、变色、残缺等病害频发,尤其是以机制纸作为载体的近现代纸质文献极易出现酸化问题,严重者触之掉屑掉渣,亟待保护处理。尽管我国馆藏纸质文献普遍面临酸化问题,然而现有技术仅能满足小批量处理需求,尚未实现规模化脱酸保护。

实际上,纸张酸化是一个世界性问题。目前,世界范围内的脱酸技术以液相法为主,例如以德国ZFB公司为代表的溶液型无水液相脱酸处理技术、以美国BookKeeper为代表的悬浮型脱酸技术和以德国GSK为主的水溶液脱酸技术。然而,由于国内外纸张在造纸原材料、造纸工艺、纸张厚度、印刷方法、装帧形态等方面呈现诸多差异,进口脱酸设备往往存在“水土不服”等问题,完全的“拿来主义”并不是理想方法,自主开发基于国内纸质文献特点的脱酸技术势在必行。

在此背景下,由南京博物院牵头实施的国家重点研发计划项目“馆藏中华古籍与近现代纸质文献规模化脱酸装备试制及实证(2022YFF0904200)”,历经三年理论研究、技术攻关与研发制造,按照前端理论研究—中端研发制造—后端应用评估的技术布局,基于我国馆藏古籍与近现代纸质文献特点,着力开发集成文献浸渍、快速干燥、脱酸液高效回收、脱酸流程信息在线采集、设备智能控制及安全预警等功能系统,成功试制出单批次处理量可达80公斤以上的纸质文献规模化脱酸装备样机,并在实际环境中顺利开展3批次应用实证。装备运行过程中,纸质文献规模化脱酸装备通过PLC中央控制系统与装备内设液位、温度、压力传感器等编程联网,能够实现流程自控和监测及主动安全保护,充分保护古籍与近现代纸质文献安全。

我国古籍与近现代纸质文献与国外精装文献的显著区别为较少采用精装形式且普遍没有硬实封面和高强度书脊,在酸化脆弱状态下无法承受国外规模化脱酸模式所采用的机械扰动方式。为此,以我国古籍和近现代纸质文献纸张特性为理论研究指导,针对文献纸张松软特点,项目重点提出“实现批量整本文献静态分页的脱酸关键技术综合解决方案”,基于独创的整本文献静态分页技术通过负压压差实现文献自动分页,提高脱酸传质效率,整个规模化浸渍环节无需机械外力扰动,能够解决传统工艺易损伤纸张、脱酸不均匀的难题,从根源上提高纸张脱酸效果。此外,解决方案中其他技术如批量整本文献快速干燥技术能够确保不同厚度文献的干燥均匀性;脱酸液高效回收技术能够提高脱酸液回收率及重复利用性能;脱酸工艺控制与检测全自动技术能够确保装备全自动安全稳定运行。经实证检验,依托纸质文献规模化脱酸装备,脱酸处理后的批量整本文献保护效果满足各项需求。

在脱酸浸渍环节中,使用安全、稳定、均匀、无毒的无水脱酸液是保障脱酸后文献纸张冷抽提pH值达到合理区间、纸张无明显变形、各种油墨字迹不褪色等保护指标的又一重要环节。基于对文献纸张微观结构和理化性能的研究结果,在脱酸质在纸张表面吸附—渗透模型的指导下,项目组采用溶剂协同策略研发脱酸溶剂,在保证脱酸液稳定性的同时有效降低氟碳溶剂成本投入。

在纸质文献规模化脱酸装备实证运行及关键规模化脱酸保护技术集成环节,不可避免地遇到一些自研技术在实验室小试、中试及大试的迭代过程中所产生的设备兼容性、设备稳定性及环境变量干扰问题。例如负压浸渍系统中溶剂持续性蒸发与冷凝回收系统中溶剂周期性回流所造成的液面差;快速干燥系统中脱酸溶剂快速蒸发所带走热量与文献干燥温度需求所导致的温度差;冷凝回收系统中少量水分混入所导致的溶剂污染及纸张变形风险等等。针对上述问题,项目依次通过增设补液装置、补热装置及水分离器等方式对纸质文献规模化脱酸装备进行一体化升级调整,保障装备运行稳定性及批量文献脱酸效果。

此外,项目组在纸质文献规模化脱酸装备试制及实证环节中始终以“安全”为第一要义,体现在四个方面。一为规模化脱酸装备样机的运行安全,体现在关键脱酸保护技术与工艺的适用性,各工序的协调性,操作条件及系统运行状态的稳定性与安全性。在装备样机运行过程中,一系列关于检测、操作的指令皆由装备的PLC 中控系统指导,能够主动巡查各路传感器,探测装备运行状态,当输入信息超过装备安全运行设定值,装备将发出声光报警信息,进入安全保护程序。二为规模化脱酸应用实证过程中的脱酸材料安全,体现在脱酸液中脱酸质与脱酸溶剂的合理选用。脱酸质始终满足无毒无害需求,可用于医药、食品、消防等其他多种工业生产过程,安全且环境友好;脱酸溶剂均为安全稳定的惰性溶剂,不燃不爆且多用于电子产业、消防行业,能够确保装备及场地安全。三为酸化古籍与近现代纸质文献安全,体现在破损书籍保护与文献干燥监控。在装备样机的浸渍脱酸环节,项目针对酸化、破损状态严重的书籍文献采用特制的柔性硅胶进行保护处理,防止掉页或松散;文献干燥环节中也在设备及随行文献样品中添加多处温度传感器,实时监测文献干燥状态,防止过度干燥情况发生。四为规模化应用实证过程中研究人员的健康安全。为更好地推进实证工作,项目对研究人员进行预先培训,学习突发情况下的紧急保护措施,营造良好的车间通风环境,确保研究任务安全推进。

在评估应用方面,项目建立脱酸方案建议数据库,收集全国多家图书馆与博物馆馆藏古籍与近现代纸质文献纸张数据,对酸化程度与基本情况进行系统分析,为脱酸装备改进、脱酸体系优化及脱酸效果评估提供参数依据;编写基于无水液相的纸质文献批量脱酸效果评估技术规范,采用主客观结合的评价方法,在指标全面性、阈值科学性、方法准确性等方面进行完善,更好地评估脱酸效果,并形成脱酸处理档案。

总体而言,项目成果具备较强的实用性、可复制性与推广价值,应用前景广阔。在文物保护方面,可实现酸化文献批量抢救,大幅延长文献寿命,缓解珍贵文献损毁压力;在技术层面,可降低批量文献处理成本,提高脱酸液回收效率与文献干燥速率;在产业化层面,可推动我国纸质文物保护技术从实验室走向规模化应用,为中华优秀传统文化的永续传承提供坚实科技支撑。 (作者单位:南京博物院)


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