第三章-纸质档案保护技术.ppt

3 1 1造纸植物纤维原料的质量 植物纤维细胞结构造纸植物纤维的质量与纸张的耐久性造纸植物纤维原料种类及其质量 植物纤维细胞结构 植物纤维 厚壁细胞 植物纤维细胞壁的构造及化学成分 在造纸工业中的价值特性 形体特点 两头尖 皮儿厚 中间空 细而长 1 没有生命力2 有一定的机械强度3 体形的特殊性4 富有柔韧性与绕曲性 细胞壁的构造 胞间层 公共性 支持之物体 造纸过程要剥离它 初生壁 次生壁 位于细胞腔与初生壁的中间 是纤维细胞的主体 细胞壁的化学成分 细胞壁 结构 胞间层 初生壁 次生壁 复合胞间层 外层中层内层 主要化学成分 木素 纤维素 半纤维素 造纸植物纤维的质量与纸张的耐久性 造纸植物纤维素原料种类及其质量 木材纤维种毛纤维韧皮纤维乔本科纤维 草类植物 质量排序 种毛纤维 韧皮纤维 木材纤维 乔本科纤维 思考题 在我国 乔本科植物是造纸的主要原料 是否与上述的质量排序相矛盾 造纸植物纤维原料质量比较 3 1 2造纸植物纤维化学成分的性质 纤维素半纤维素木素 一 纤维素的形成 二 纤维素的结构与纸张的耐久性 三 纤维素的化学性质与纸张的耐久性 一 半纤维素的结构 二 半纤维素的性质 一 木素的结构 二 木素的性质 纤维素的形成 葡萄糖分子脱水聚合为纤维素分子结构反应式 葡萄糖分子c1上的氢氧基与另一个葡萄糖分子c4上的氢氧基脱去一分子的水 以1 4 甙键 即氧桥 构成分子链 图 图 图 重要概念 纤维素 构成纤维素的结构单元是葡萄糖基 C6H10O5 n表示纤维素分子中葡萄糖基的个数 并代表纤维素分子链长短 称为聚合度 纤维素大分子是由单一的葡萄糖基结合而形成的直链型结构 没有支链 如下图 纤维素的结构与纸张的耐久性 从纵向来看 从横向来看 从纵横交织来看 1 甙键与聚合度的关系2 聚合度与纸张耐久性的关系3 影响甙键与聚合度的因素 表现为纤维素分子间的氢键 1 由纤维素分子排列而形成的聚集体机构 称为纤维素分子的物理结构 2 结晶区与非结晶区3 纤维素聚合度如何串连结晶区 非结晶来增加纸张的强度4 氢键的数目以及结晶区所占比例大小与纸张耐久性的关系 临界点 聚合度与纸张耐久性的关系 纤维素分子排列形成的结晶区和非结晶区所构成的物理结构 分子链取向良好 氢键多 氢键结合力最强 结构紧密 分子链取向较差 分子间距离大 氢键少且弱 结构疏松 纤维素的性质与纸张的耐久性 1 纤维素的溶解性2 纤维素的水解何为 纤维素的水解 影响纤维素水解的因素3 纤维素的氧化纤维素氧化的概念影响纤维素氧化的因素 氧化反应 光 温度 水 氧化剂 水解反应 酸 酶 水分 温度 从上述纤维素的性质可以看出 在一定的条件下 纤维素会受到两大化学反应的破坏 其结果使纤维素变为易碎的水解纤维素或氧化纤维素 并且 往往两大反应是同时进行的 纤维素 水解纤维素 氧化纤维素 纤维素水解的图示 葡萄糖脱氧聚合为纤维素 纤维素水解为葡萄糖 图 图 图 纤维素水解的定义 1 纤维素水解的程度上的差别2 水解纤维素的特性以及危害 需要注意的两个方面 影响纤维素水解的因素之一 酸 一 酸是纤维素水解的催化剂酸能电离出氢离子 使纤维素分子中氧桥断裂所需的氢离子得到满足 从而加速纤维素的水解 同时 酸在反应中本身并不消耗 二 酸的种类以及浓度对催化能力的影响1 酸性越强 催化能力越强2 酸的浓度越大 纸张老化变质越严重 弄清纸张中酸的来源 纸张老化程度与PH的关系 影响纤维素水解的因素之二 酶 档案纸张长霉所发生的变质作用 主要是由霉菌细胞在新陈代谢过程中分泌的各种生物酶所引起的 其中的纤维素酶是一种专门使不溶性的纤维素水解成可溶性糖的生物催化剂 纤维素 日常生活中长霉是一件常见的现象 比如说破旧的衣服 放置时间过长的食物等等 档案是由纸张制作的 也可能发生长霉 那么档案长霉意味什么 与纤维素水解有什么关系 联系实际 纤维素二糖和纤维素糊精 葡萄糖 影响纤维素水解的因素之三 水分 水分怎样促使纤维素水解 一 水是纤维素水解的首要条件二 水是纸张中的酸性物质转为酸 催化作用进而增强 影响纤维素水解的因素之四 温度 从上述四种影响纤维素水解的因素中 可以得出结论 在档案保护过程中 为了防止纤维素水解 应该注意哪些事项呢 总结归纳 返回 纤维素氧化与水解的区别一 位置不同 纤维素的水解发生在纤维素分子结构的氧桥处 氧化反应发生在纤维素分子结构C2 C3 C6上的氢氧基处 纤维素氧化 纤维素氧化与水解的区别二 反应生成的物质不同 纤维素氧化 根据反应时氧化剂的种类及反应条件 可相应生成含醛基 CHO 酮基 CO 或羧基 COOH 的氧化纤维素 含醛基的氧化纤维素 含羧基的氧化纤维素 这样一群物质称为氧化纤维素 其结构 性质与纤维素不同 是一群容易老化泛黄的脆弱物质 而且纤维素氧化为氧化纤维素之后 氢氧基也被氧化 纤维素分子中的氧桥容易断裂 使得纤维素的聚合度同时下降 这种现象称为氧化降解 返回 光 光加速了纤维素的氧化 水分 可以促使纤维素的氧化 温度 加速大多数化学反应 纤维素的氧化也不例外 氧化剂的种类 氧化剂不同 生成的化学物质也不同 来自空气中的氧气及有害气体 二氧化氮 臭氧 二氧化氯 氯气等 为了防止氧化要注意些什么 小知识点 纸张中存在的微量金属元素 最通常是铁 他们对纤维素氧化也起到了催化作用 影响纤维素氧化的四大因素 返回 半纤维素 一 半纤维素的结构1 不均一聚糖2 聚合度小 且有支链3 甙键复杂 二 半纤维素的性质 1 容易溶解在碱溶液中2 容易发生水解反应 水解的最终产物是各种单糖3 容易吸水润涨 呈现粘滑性从半纤维素的性质来看 在造纸中应该怎样趋利避害呢 性质1 2表明半纤维素的稳定性差性质3有利于纤维纵向分细 便于打浆 节省时间 同时保护纤维 使之不被横向切断 结论 半纤维素在纸浆中的含量应该适度 过多或过少都不行 木素 一 木素的结构木素是指一群物质 二 木素的性质1 可塑性2 溶解性随温度的升高而提高3 容易氧化发黄 木素是纸张中的不利成分 纸张中木素含量越高 其耐久性越差 在造纸过程中要尽量除去植物纤原料中的木素 注意事项 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 造纸工序 纸浆 造纸 机械纸 手工纸 科技图纸 使用较多的纸张 机械纸的生产工序 机械纸 用机械造纸工艺方法制造出来的纸张 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 制浆 机械纸浆 化学纸浆 破布纸浆 1 利用机械的方法磨解植物纤维原料而获得的纸浆 2 纤维交织力低 木素和其他非纤维素含量高 强度较低 易于发黄变脆 3 得浆率高 成本低 1 将植物纤维原料与化学药品在高温高压条件下进行蒸煮 离解植物纤维原料 除去木素及大部分半纤维素获得得纸浆 2 分为碱法与亚硫酸盐法制浆两类 3 纤维素易受到损伤 强度降低 残留化学物质难以完全除去 4 纤维素含量高 杂质含量低 1 用少量得碱液与棉 麻纤维原料作用而获得的纸浆 2 蒸煮的目的与化学制浆的区别 3 纤维素含量高 纤维素质量好 杂质少 与机械纸浆 化学纸浆的比较 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 漂白 漂白的目的 为了除去纤维内的有色物质 并克进一步除去木素 以获得洁白的 具有适当物理和化学性质的纸浆 漂白的方法 氧化漂白 利用氧化剂的氧化作用破坏有色物质的发色基团 并使木素分子氧化降解而溶解 使纸浆变白 还原漂白 利用还原剂破坏纸浆中的发色基团 但不能除去木素 主要用于高木素含量的纸浆 注意事项 漂白虽然能除去木素 但氧化性漂白剂不仅使木素氧化降解 同时使纤维素也发生氧化 聚合度下降 导致纤维的机械强度下降和纸浆泛黄 此外 未洗净的氧化性漂白剂残留在纸张中 会继续氧化 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 打浆 利用打浆机的机械力量 把造纸植物纤维横向切断变短或纵向分裂变细 同时使纤维润胀 两端帚化发毛 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 施胶 内部施胶表面施胶 在抄纸准备过程中 在纸浆中加进一些胶料 使之沉淀在纤维上 当纸页干燥时 表面胶料熔成薄薄的一层胶膜 使纸张具有抗水性 在抄纸过程中或抄纸后 用施胶辊在纸面上涂一层胶膜 使其获得憎液性能 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 加填与抄纸 加填的目的 填满纸张纤维间的空隙 从而提高纸张的不透明度 增加平滑度 使字迹清洗 深浅一致 同时也能改善纸张的白度与弹性 降低成本 抄纸 将纸浆洒在铜网上 脱去水形成纸层 然后经过双辊压榨或烘缸烘干 就制成了纸张 造纸工序中值得思考或需要加以改进的地方 1 制浆过程中 磨木浆制成的纸张 含有较多的 容易氧化的木素 化学纸浆制成的纸张中 残留有酸 碱等化学物质 不利于纸张的长期保存 2 漂白纸张时 常用的氧化性漂白剂残留在纸张中 促使纤维素氧化 3 内部施胶使用明矾作沉淀剂 易水解产生硫酸 而表面施胶的淀粉 易生虫发霉 4 加填时 填料给纸张带来了灰分 削弱了纤维间的结合力 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 手工纸 手工纸工艺特点 手工纸工艺较之机械纸的优点 1 采用质量较好的植物纤维为原料 2 手工纸生产中的处理条件缓和 加工细致 纤维损伤少 1 手工纸的纸浆不用强碱和强酸 而用弱碱蒸煮 这样纤维损伤小 对纤维素聚合度影响小 2 漂白不用强氧化剂 而用日光自然漂白 作用和缓 纤维损伤小 3 手工纸洗涤时一般使用洁净的流动水 杂质去除较干净 造出的纸质地纯净 4 造纸工具多以竹 木制作 大大减少了纸中铜 铁 锰等金属离子含量 是手工纸色泽耐久 不易泛黄的重要原因之一 5 手工纸抄纸技艺好 纤维能在纵横方向均匀交织 有利于提高纸张的强度 3 1 3造纸工艺与纸张的耐久性 3 1 4档案纸张的性能 纸张的稳定性 纸张的机械强度 纸张的物理性能 重要概念 纸张的物理性能 纸张的吸湿性 纸张的吸附性纸张的白度纸张的变形性 3 1 5损坏档案纸张的主要因素 酸与纸张的自毁纸张的泛黄与相关因素空气污染物与纸张的变质纸张的吸湿性与变质纸张是虫霉的摄食对象 上述知识与前面有交叉的地方 但阐述的角度不一样 前述主要从原理分析着手 这里主要从具有代表性的几个现象出发分析 酸与纸张的自毁 酸破坏纸张的原理酸对纸张的破坏作用的特点 纸内酸的由来 1 被酸破坏后 纸的机械强度下降 2 任何酸对纸都有破坏作用 3 酸对纸张的破坏程度与纸的酸值有关 4 酸对纸张的破坏速度与周围环境有关 5 酸对纸张的破坏作用与纸的水解常数有关 6 酸具有迁移性 7 酸的破坏具有持续性 1 造纸工艺中残留酸 2 酸性色料残留在纸张上的酸 3 大气污染物中含有酸性气体 4 文献保存过程中产生的酸 半衰期 温度 pH值 知识链接 纸张的耐久性1 宣纸的耐久性我国古代宣纸具有卓越的光稳定性 许多宣纸文物至今保存得相当完好 因为当时纸浆造纸得漂白工艺 仅依靠长时间得日光照射 日光漂白 以白为度 不计时日 2 现代纸张的脆弱性用现代技术生产得纸张容易泛黄 美国一项研究表明 90 得近代书籍印刷纸 使用寿命少于50年 出现这种现象的原因 主要是由于不适当的工艺条件 使纤维素和半纤维素被氧化 产生了大量的包括羧基在内的发色团及一些助色团 从而引发漂白纸张的泛黄 在一般室温条件下 书籍中的漂白机械浆纸张 三年后白度将下降1 5 2 0个百分点 新闻纸甚至在阳光下曝晒不长时间就迅速变黄 磨木浆制的纸的辐射泛黄发生在纸的外层 如果辐射一叠纸页 则发现处在中间的纸页在一定程度上是白的 这种现象解释为 紫外光被外层纸页强烈吸收 纸张的泛黄与相关因素 纸的氧化 纸的光氧化 纸的热感应 影响因素 1 非纤维素成分高 易氧化 2 漂白纸浆纸比未漂白纸浆纸容易氧化 3 含有金属颗粒铜或铁的纸更易氧化 4 以碳酸镁加填或处理的纸更耐氧化 5 过氧化物对纸的破坏作用比氧气大 6 潮湿 阳光和高温加速氧化 1 光氧化的原理 2 纸张三大成分对光的敏感程度 3 影响纸的光稳定性的因素 实验证明 光对纸的破坏作用在光停止后仍要持续一段时间 同一种纸浆制成的纸 原机械强度大的比小的纸耐光 光对以明矾 松香施胶后的纸破坏作用大以未施胶的 1 随着温度变化 纸张热降解的过程 2 观察思考 静电复印件为什么容易折断 空气污染物与纸张的变质 纸质空气流动量空气的温度和湿度 影响因素 思考题 在空气污染较严重的地区 将文献保存在空调环境中 可避免文献被污染物危害吗 知识链接 室内空气污染 纸张变质的原因之一是室内有机污染物 这些污染物源于某些存储的文献与展览品 加拿大保护协会正在评估这种挥发性酸性污染物对文献纸张纤维素的潜在影响 他们通过提取pH和确定纤维的聚合度以评估甲酸蒸汽对各种纸张的影响 纸张的吸湿性与变质 1 纸张的机械强度与环境湿度有关2 纸张的形变3 潮湿环境下 由于纸张含水量过大 某些字迹可能扩散或洇化4 空气相对湿度是纸张发生化学反应的条件之一5 空气的相对湿度决定了生物危害的发生 不同相对湿度下纸张的含水量 实例链接 烟甲虫的繁殖与环境湿度烟草甲的卵在温度为32 C 相对湿度为45 60 的条件下 孵化率为70 温度不变 相对湿度为75 90 孵化率为90 这说明 湿度对虫子的发育影响很大 危害纸质文献的昆虫最适宜的湿度在70 以上 几种霉菌与生长环境的相对湿度自由霉生长的最低相对湿度 75 繁殖 80 黑霉生长的最低相对湿度 88 90 繁殖 92 95 黄青霉生长的最低相对湿度 83 繁殖 85 3 2 1字迹色素三大成分 碳黑 颜料 染料 化学构造 网状结构联成相平行的平面 构成片层晶体结构 理化性质 相当稳定不容易与其他物质起反应 晶体小 吸收所有光线 故呈黑色 能够散射各种光波 耐光性良好 吸收所有光线 屏蔽纤维素 是优良的光稳定剂 定义 不溶于介质 如油 水等 的有色或白色的细小颗粒物质 着色原理 通过其颗粒分散于被染色的材料而使此材料产生颜色 评价颜料耐久性的重要指标 坚牢度 扩展 耐晒与耐光 其他指标要求 适当的遮盖力 着色力 高的分散度 鲜明的颜色 种类 天然颜料 合成颜料 定义 凡与染色对象有一定亲和力 可通过适当的方法染固着 并有一定色牢度的色素 化学构造以及特征 化学性质 不稳定 不耐酸碱 易溶于水 油 醇等有机溶剂 3 2字迹材料的耐久性 3 2 2字迹色素成分与纸张的结合方式 耐磨性 结合方式 耐磨性比较 3 2 3影响字迹材料耐久性的因素 3 2 4常见字迹材料的耐久性 墨和墨汁油墨墨水圆珠笔复写纸铅笔印泥和印台油科技蓝图线条 3 3 1纸质文献的维护 采用优质制成材料营造最佳保藏环境转换纸质文献的内容信息纸质文献的修复 1 采用优质制成材料 纸张耐久性 知识链接之一 耐久纸 为了保护手写和印刷的文化遗产 加拿大准备颁布 永久纸质标准 该计划正在对纸质变质的其他因素进行调查 来自CCI的PaulBegin DavidGrattan和JoeIraci正在参与起草该标准草案 该标准准备纳入加拿大通用标准 GGSB 1 采用优质制成材料 相关国际标准 知识链接之一 耐久纸 与预期寿命相对较短的数字化保存方式及迅速变化的信息技术相比 纸和其他传统介质仍然是信息长期保存的最适载体 即便是酸性施胶纸 通常其预期寿命也比数字化介质长 施胶的目的是什么 施胶过程中添加了什么 为什么使纸张呈酸性 1 采用优质制成材料 相关国际标准 知识链接之一 耐久纸 使用耐久纸是延缓未来文献降解的途径之一 降解最终将影响所有有机材料 耐久一词不应当理解为永久 也不是长期 无限期使用 耐久性是载体长期保持化学及物理稳定性的能力 1 采用优质制成材料 相关国际标准 知识链接之一 耐久纸 耐久纸国际标准ISO970621994 信息与文件 文件用纸 耐久性要求 已实施了5年 国际标准化组织 ISO 规定 为了与时俱进 所有标准每5年要重新审查 修订一次 并须投票表决 才能确定是否再或通过 完全撤销或进行技术修订 1 采用优质制成材料 相关国际标准 知识链接之一 耐久纸 在表决ISO970621994时 一些成员国想要提出保护纸张耐久性的附加要求 由于某些金属在纸张中的痕量存在将对一些降解过程起到催化作用 并且可能影响纸张的保存性能 所以有必要限定耐久纸中某些金属含量的上限 1 采用优质制成材料 对纸张寿命的预测 知识链接之一 耐久纸 业界与科学研究中 常常采用加速老化试验来预测纸张的寿命或耐久性 但该预测值的准确性还存在许多问题 近来 研究人员与业界都在对该领域进行探讨 2 营造最佳保存环境 适宜的保藏温湿度 控制大气污染物以及正确用光是抑制纸质文献载体变质的主要举措 对于纸质文献的保藏 国际图联标准委员会认为 书和手稿应保存18 以下的恒定温度下 只要能控制住湿度 较低的保存温度是可取的 甚至更为有利 2 营造最佳保存环境 档案库房的温湿度要求 2 营造最佳保存环境 图书馆纸质文献储藏环境温湿度要求及说明 2 营造最佳保存环境 标准链接 部分国家与地方的相关规范 我国某些地方的温湿度要求其他国家图书馆与档案馆保藏纸质文献标准国家图书馆善本书的保藏 我国部分图 档部门目前执行的温湿度 我国部分图 档部门目前执行的温湿度 我国部分图 档部门目前执行的温湿度 其他国家图书馆与档案馆保藏纸质文献标准 国家图书馆善本书的保藏 1987年新馆落成 国家投巨资修建了密闭坚固而设施完备的地下库房 防火性能完善 防水 防紫外线措施完善 自动空调控制先进 完善的防灾 完全监控装置 3 转换纸质档案的内容信息 值得考虑的地方 1 纸质文献的信息并非全能转换到其他载体上 2 文献在转换过程也可能造成其信息内容的损失 两个重要概念 更新 迁移 3 转换纸质档案的内容信息 照相复印之一 静电复印照相复印之二 缩微摄影模数转换 档案数字化抢救档案文献遗产 再造善本 照相复印之一 静电复印 优点 1 基本上真实完整的再现原件 2 图像耐久性较好 3 对原稿适应性强 应用范围广 观察思考 采用静电复印可以伪造证据么 这种伪造证据可以鉴别么 为什么 照相复印之一 静电复印 缺点 1 复制品分辨力不够高 反差大 层次单调 2 复制品一致性差 3 对复印对象有较高要求 4 目前尚不能复制出水印等特殊信息 5 复制品寿命与制作方式和纸张质量有关 6 复制代数越多 复制件的信息损失越大 7 复制拷贝件继承了纸质文献的许多弱点 照相复制之二 缩微摄影 重要概念 缩微摄影技术是一种利用摄影的方法 把经过编排和整理的原是文件 书刊 文献 报纸 图纸 单据 计算机输出纸带等 缩小拍摄在感光胶片上 然后再经过显影加工 拷贝制成各代缩微品 然后利用检索 现实 复印等手段提供利用并对缩微品进行妥善管理的技术方法 优点 1 较为充分的内容信息捕获能力 2 去除污损 留下真实 3 标准 规范与最佳实践 4 缩微胶片寿命较长 5 价格相对低廉 6 便于复制和利用 7 便于制作 适于抢救大批损坏文献 照相复制之二 缩微摄影 缺点 1 使用面有限 不能区分颜色或特殊记录 2 缩微并非总是便宜的 3 不能忠实再现原件大小及其版本艺术 4 多代复制影响信息质量 5 常因处理不当而损坏原件 6 缩微胶片也易变质 7 与信息技术的契合度不高 照相复制之二 缩微摄影 综合以上的优缺点 缩微摄影究竟适于对哪些文献进行复制呢 照相复制之二 缩微摄影 7条优点 7条缺点 案例 1 我国公共图书馆应用缩微技术的目标主要是抢救古籍善本 建国前旧期刊和建国前旧报纸三大珍贵文献 2 全国图书馆缩微中心依据 中国古籍善本总目 全国中文期刊联合目录 以及各馆上报的报纸所反映的数据 统一计划协调各缩微网点的拍摄内容 照相复制之二 缩微摄影 缩影的三大适用领域 模数转换 文献数字化 重要概念 将纸质文献的内容信息转换为数字格式 以数字方式保存文献的内容信息 将数字拷贝提供给用户 而原件以藏为主保存在适宜的环境中 转换 保存 提供利用 保存 模数转换 文献数字化 较之照相复制的优势 1 模数转换方式对纸质档案具有更大的捕获能力 2 不仅可以间接保护原件 而且具有更多的功能 更有利于提供利用 3 与因特网技术结合提供利用 使范围更广 数量更多的人可以超越时空利用馆藏 4 提供了向其他载体转换的可能 局限性 模数转换 文献数字化 管理 保存 需要注意事项 1 保护原件原则 2 满足利用需求原则 3 注意区分不同的目的 不同的技术要求 4 高保真度原则 5 标准化原则 6 有利于数字文件归档与长期保存 模数转换 文献数字化 课堂讨论 对手稿数字化扫描模式的选择 是采用黑白扫描模式 还是采用彩色或灰度扫描模式 手稿数字化扫描模式的选择 选择黑白扫描模式的理由 1 黑白扫描可以满足用户查找档案信息的需要 2 手稿的缩微实践证明了 缩微胶片没有记录下纸张或字迹的颜色 并没有对手稿的研究带来损失或障碍 手稿数字化扫描模式的选择 选择彩色或灰度扫描的