



摘要: 本研究通過(guò)測(cè)量不同環(huán)境相對(duì)濕度下,紙張的抗張指數(shù)、耐折度和撕裂指數(shù),考察了環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張機(jī)械強(qiáng)度的影響;然后分別采用機(jī)械強(qiáng)度降幅法、機(jī)械強(qiáng)度和纖維素聚合度(DP)關(guān)聯(lián)法評(píng)估環(huán)境相對(duì)濕度偏低(15%) 和偏高(85%) 對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)的影響。結(jié)果表明,環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí),紙張的撕裂指數(shù)下降;環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí),紙張的抗張指數(shù)下降;環(huán)境相對(duì)濕度偏低或偏高時(shí),均有部分紙張耐折度下降。由聯(lián)用機(jī)械強(qiáng)度降幅法及機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法可知,打字紙和老化打字紙本身撕裂指數(shù)中等或較低,當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí),撕裂指數(shù)進(jìn)一步下降,撕裂風(fēng)險(xiǎn)提高;老化字典紙和老化新聞紙的撕裂指數(shù)雖然在環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí)降幅超過(guò)20%,但撕裂指數(shù)仍較高,撕裂風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)顯著提高;其余紙張的撕裂指數(shù)在環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí)降幅較小,撕裂風(fēng)險(xiǎn)無(wú)顯著提高。環(huán)境相對(duì)濕度偏低或偏高時(shí),只有老化道林紙耐折度降幅大于20%,但也未達(dá)到顯著影響折斷風(fēng)險(xiǎn)的閾值,折斷風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)顯著提高。環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí),所有紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn)提高。因此,環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí)對(duì)機(jī)械強(qiáng)度較好紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)無(wú)明顯影響,但會(huì)增加機(jī)械強(qiáng)度較差紙張的撕裂風(fēng)險(xiǎn)或折斷風(fēng)險(xiǎn),環(huán)境相對(duì)濕度偏高會(huì)增加所有紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn)。
關(guān)鍵詞:環(huán)境相對(duì)濕度;紙張;破損風(fēng)險(xiǎn);耐折;撕裂
中圖分類號(hào):TS761. 1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 03. 017
環(huán)境相對(duì)濕度是影響紙質(zhì)藏品壽命的關(guān)鍵因素之一,主要通過(guò)以下途徑影響紙質(zhì)藏品[1-3]:①影響紙張的化學(xué)降解反應(yīng)速率(一般而言,環(huán)境相對(duì)濕度增加20%,紙張的化學(xué)降解反應(yīng)速率成倍增長(zhǎng));②環(huán)境相對(duì)濕度過(guò)低時(shí),紙張脆性增加,更容易出現(xiàn)破損風(fēng)險(xiǎn);③環(huán)境相對(duì)濕度過(guò)高時(shí),紙張的機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)改變,且紙質(zhì)藏品更易生蟲生霉;④環(huán)境相對(duì)濕度還可能影響藏品中使用的黏結(jié)劑、施膠劑、書寫或繪畫顏料等物質(zhì)的性質(zhì);⑤環(huán)境相對(duì)濕度短時(shí)間內(nèi)波動(dòng)過(guò)大,也可能造成紙質(zhì)藏品受損。因此,紙質(zhì)藏品保存環(huán)境需要控制相對(duì)濕度。
但紙質(zhì)藏品保存環(huán)境適宜的相對(duì)濕度范圍迄今為止尚未達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 27703—2011《信息與文獻(xiàn) 圖書館和檔案館的文獻(xiàn)保存要求》規(guī)定,長(zhǎng)期文獻(xiàn)宜在相對(duì)濕度45%~60%環(huán)境中保存,永久文獻(xiàn)宜在相對(duì)濕度35%~45%環(huán)境中保存。GB/T 30227—2013《圖書館古籍書庫(kù)基本要求》規(guī)定,善本書庫(kù)的相對(duì)濕度應(yīng)控制在50%~60%,西北、青藏地區(qū)的普通古籍書庫(kù)相對(duì)濕度應(yīng)控制在40%~60%,其余地區(qū)的普通古籍書庫(kù)相對(duì)濕度應(yīng)控制在45%~60%。JGJ 25—2010《檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,紙質(zhì)檔案庫(kù)的相對(duì)濕度應(yīng)在45%~60%。JGJ 66—2015 《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,紙張、文獻(xiàn)、經(jīng)卷、書法、國(guó)畫、書籍、拓片、郵票等紙質(zhì)藏品保存環(huán)境相對(duì)濕度范圍為50%~60%。由此可見,關(guān)于紙質(zhì)藏品保存環(huán)境的相對(duì)濕度上限,我國(guó)圖書館、檔案館和博物館行業(yè)均認(rèn)可60%;但是環(huán)境相對(duì)濕度下限,同時(shí)存在35%、40%、45% 和50% 等多種推薦值。ISO 19815:2018《Information and documentation—Management of the en?vironmental conditions for archive and library collections》提出,當(dāng)保存環(huán)境相對(duì)濕度低于30%后,不當(dāng)處理會(huì)導(dǎo)致紙質(zhì)藏品破損風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)指南(ASHRAE handbook) [3]認(rèn)為博物館、美術(shù)館、檔案館和圖書館建筑或房間的相對(duì)濕度在35%~65%時(shí),紙質(zhì)藏品破損風(fēng)險(xiǎn)較低。
紙質(zhì)藏品保存環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)推薦的環(huán)境相對(duì)濕度范圍不統(tǒng)一,且我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推薦的環(huán)境相對(duì)濕度下限較國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)偏高。這為全年或季節(jié)性干燥地區(qū)的紙質(zhì)藏品保存環(huán)境相對(duì)濕度的控制帶來(lái)困擾,如北京市冬季平均環(huán)境相對(duì)濕度約為35%,根據(jù)ISO 19815:2018和ASHRAE(2023) 推薦的環(huán)境相對(duì)濕度范圍,北京市冬季具有在自然條件下保存紙質(zhì)藏品的可行性。但根據(jù)我國(guó)多項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,北京市的紙質(zhì)藏品保存環(huán)境在冬季均需加濕,且不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)需達(dá)到的環(huán)境相對(duì)濕度下限要求不一。
環(huán)境相對(duì)濕度越低,紙張的化學(xué)降解速率越慢、生蟲生霉風(fēng)險(xiǎn)越低。但環(huán)境相對(duì)濕度過(guò)低時(shí),紙張會(huì)發(fā)脆,使用時(shí)發(fā)生破損的風(fēng)險(xiǎn)可能變大。所以,環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)的影響是紙質(zhì)藏品保存環(huán)境可接受相對(duì)濕度下限的核心決定因素。因此,本研究擬測(cè)定不同環(huán)境相對(duì)濕度下紙張的機(jī)械強(qiáng)度,探究環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)的影響。
1 材料與方法
1. 1 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張機(jī)械強(qiáng)度的影響
1. 1. 1 紙張的基本性質(zhì)
選取打字紙、字典紙、道林紙、新聞紙各20份,每種紙張取10份在105 ℃干熱老化28天。按照GB/T7974—2013《紙、紙板和紙漿 藍(lán)光漫反射因數(shù)D65亮度的測(cè)定(漫射/垂直法,室外日光條件)》、GB/T451.3—2002《紙和紙板厚度的測(cè)定》、GB/T 451.2—2023《紙和紙板 第2部分:定量的測(cè)定》測(cè)定紙張基本信息,結(jié)果見表1。
1. 1. 2 機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)定
首先,將待測(cè)樣品在溫度23 ℃,相對(duì)濕度偏低(15%)、理想(50%) 或偏高(85%) 的環(huán)境中處理4 h以上;然后在對(duì)應(yīng)的環(huán)境相對(duì)濕度下,分別按照GB/T 12914—2018《紙和紙板 抗張強(qiáng)度的測(cè)定 恒速拉伸法 20 mm/min》、GB/T 457—2008 《紙和紙板耐折度的測(cè)定》和GB/T 455—2002《紙和紙板撕裂度的測(cè)定》測(cè)定并計(jì)算不同紙張老化前后的抗張指數(shù)、耐折度和撕裂指數(shù)。同種紙張采用除環(huán)境相對(duì)濕度外完全相同的條件測(cè)定。
1. 2 紙張機(jī)械強(qiáng)度與聚合度的關(guān)系
根據(jù)本課題組前期研究[4],利用測(cè)得的不同人工加速老化時(shí)間的竹紙、構(gòu)皮紙、宣紙、新聞紙和字典紙的抗張指數(shù)、耐折度、撕裂度和聚合度的數(shù)據(jù),分析紙張機(jī)械強(qiáng)度與聚合度之間的關(guān)系。
具體實(shí)驗(yàn)方法為:以72 h為一個(gè)老化單元,將上述紙張?jiān)?05 ℃干熱老化箱中分別老化1、4、10、20、40、60、70、80、90、100個(gè)老化單元。不同老化時(shí)間紙張的抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)、耐折度的檢測(cè)方法同1.1.2;聚合度測(cè)定方法詳見參考文獻(xiàn)[4]。
2 結(jié)果與討論
2. 1 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張機(jī)械強(qiáng)度的影響
2. 1. 1 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張抗張性能的影響
圖1為環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張抗張指數(shù)的影響。由圖1可知,在實(shí)驗(yàn)環(huán)境相對(duì)濕度15%~85%時(shí),所有紙張均符合如下規(guī)律:同種紙張相比,環(huán)境相對(duì)濕度越高,紙張的抗張指數(shù)越小。這是因?yàn)榧垙埖目箯堉笖?shù)主要受纖維自身強(qiáng)度和纖維間結(jié)合力影響,當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度升高時(shí),紙張的含水量也隨之升高,從而使纖維潤(rùn)脹,部分纖維間的氫鍵結(jié)合被破壞,纖維間結(jié)合力變差[5-6]。
2. 1. 2 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張耐折性能的影響
圖2為環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張耐折度的影響。由圖2可知,環(huán)境相對(duì)濕度影響了部分紙張的耐折度,老化打字紙和老化字典紙的耐折度在環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí)變小;字典紙的耐折度在環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí)變小;道林紙和老化道林紙的耐折度在環(huán)境相對(duì)濕度偏低或偏高時(shí)均變小。
環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張耐折度的影響是纖維柔韌性和纖維間結(jié)合力變化綜合作用的結(jié)果。在一定環(huán)境相對(duì)濕度范圍內(nèi),相對(duì)濕度越高,纖維的柔韌性越好、纖維間的結(jié)合力越差。由于不同種類紙張的纖維柔韌性和纖維間結(jié)合力存在差異,所以改變環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)不同紙張耐折度的影響不同。
2. 1. 3 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張撕裂性能的影響
圖3為環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張撕裂指數(shù)的影響。由圖3可知,所有紙張的撕裂指數(shù)均隨環(huán)境相對(duì)濕度升高而升高。這可能是因?yàn)榧垙埖乃毫阎笖?shù)受纖維柔韌性影響更大,環(huán)境相對(duì)濕度升高導(dǎo)致纖維柔韌性改善,所以紙張的撕裂指數(shù)升高。
綜上所述,環(huán)境相對(duì)濕度偏低可能導(dǎo)致紙張撕裂性能變差,環(huán)境相對(duì)濕度偏高可能導(dǎo)致紙張抗張性能變差,環(huán)境相對(duì)濕度偏低或偏高均可能導(dǎo)致紙張耐折性能變差。但環(huán)境相對(duì)濕度不理想造成的紙張機(jī)械強(qiáng)度下降,是否一定引起紙張破損風(fēng)險(xiǎn)增加,需進(jìn)一步研究。
2. 2 紙張的機(jī)械強(qiáng)度與破損風(fēng)險(xiǎn)
目前,尚無(wú)公認(rèn)的紙張機(jī)械強(qiáng)度與破損風(fēng)險(xiǎn)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前,紙質(zhì)藏品保護(hù)相關(guān)研究多以纖維素聚合度(DP) 指示紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)。Strli?等[7]研究發(fā)現(xiàn),DP能夠較好的指示紙張的磨損和撕裂風(fēng)險(xiǎn),并建立了以DP為指標(biāo)的紙張破損風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)DPlt;300時(shí),紙張容易撕裂和碎片化,但不使用時(shí)紙張并不會(huì)出現(xiàn)撕裂或缺失;當(dāng)DPlt;500時(shí),紙張磨損程度隨DP減小而增加;當(dāng)DPgt;500時(shí),紙張的磨損不嚴(yán)重。該研究還揭示了隨著紙張老化,其破損風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化的DP閾值。但紙張的自然老化(DP下降) 過(guò)程是長(zhǎng)期緩慢的,短時(shí)的環(huán)境相對(duì)濕度不理想不會(huì)明顯影響紙張的DP。因此,DP不能作為評(píng)估環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)影響的直接指標(biāo)。
2. 2. 1 機(jī)械強(qiáng)度降幅法
由于紙張老化過(guò)程中化學(xué)降解和機(jī)械性能變化存在相互影響。Parsa等[8]研究發(fā)現(xiàn),機(jī)械性能變化也能指示紙張的適用性。該研究預(yù)測(cè),紙張的剛度較初始值下降20%近似對(duì)應(yīng)于DP下降至300,二者變化幾乎等效,均可作為判斷紙張老化較嚴(yán)重的閾值。因此,擬以“環(huán)境相對(duì)濕度偏低或偏高時(shí)紙張的機(jī)械強(qiáng)度,較環(huán)境相對(duì)濕度理想時(shí)紙張對(duì)應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度降幅是否超過(guò)20%”為標(biāo)準(zhǔn),判斷環(huán)境相對(duì)濕度不理想是否引起紙張破損風(fēng)險(xiǎn)增加。
圖4 為環(huán)境相對(duì)濕度偏低對(duì)紙張機(jī)械強(qiáng)度的影響。由圖4可知,環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí),所有紙張的抗張指數(shù)均有所上升;大部分紙張的耐折度降低,但只有老化道林紙的耐折度降幅超過(guò)20%;所有紙張的撕裂指數(shù)均下降,打字紙、老化打字紙、老化字典紙和老化新聞紙的撕裂指數(shù)降幅均大于20%。因此,根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度降幅法,環(huán)境濕度偏低可能導(dǎo)致老化道林紙折斷風(fēng)險(xiǎn)增加,打字紙、老化打字紙、老化字典紙和老化新聞紙撕裂風(fēng)險(xiǎn)增加。
圖5 為環(huán)境相對(duì)濕度偏高對(duì)紙張機(jī)械強(qiáng)度的影響。由圖5可知,環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí),所有紙張的撕裂指數(shù)均提高;部分紙張的耐折度下降,但降幅均lt;20%;所有紙張的抗張指數(shù)均下降且降幅均gt;20%。因此,根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度降幅法,環(huán)境相對(duì)濕度偏高導(dǎo)致紙張拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加。
2. 2. 2 機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法
2. 2. 2. 1 機(jī)械強(qiáng)度和DP的關(guān)系
DP雖然不能作為評(píng)估環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)影響的直接指標(biāo),但DP是紙張機(jī)械強(qiáng)度的重要影響因素。建立紙張機(jī)械強(qiáng)度與DP之間的關(guān)系,可以間接參考Strli?等[7]的研究結(jié)果,評(píng)估不理想的環(huán)境相對(duì)濕度造成的紙張機(jī)械強(qiáng)度變化,對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)的影響。因此,接下來(lái)根據(jù)不同人工加速老化時(shí)間下的竹紙、宣紙、字典紙和構(gòu)皮紙的機(jī)械強(qiáng)度和DP測(cè)定結(jié)果的分析,探究紙張機(jī)械強(qiáng)度和DP 之間的關(guān)系(圖6)。
由圖6可知,對(duì)于同種紙張,抗張指數(shù)、耐折度和撕裂指數(shù)均與DP呈較好的相關(guān)性,DP越大,紙張的機(jī)械強(qiáng)度越好。因此, 根據(jù)破損風(fēng)險(xiǎn)較低(DP≈500) 和破損風(fēng)險(xiǎn)較高(DP≈300) 對(duì)應(yīng)的紙張機(jī)械強(qiáng)度,來(lái)評(píng)估環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)的影響具有合理性。由于紙張數(shù)量有限,且紙張的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定為人工檢測(cè),測(cè)量的不確定性較大,因此確定紙張破損風(fēng)險(xiǎn)較大時(shí),對(duì)應(yīng)的精確機(jī)械強(qiáng)度安全閾值需謹(jǐn)慎。但出于降低紙質(zhì)藏品破損風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo),基于“就高不就低”的原則,可根據(jù)紙張的機(jī)械強(qiáng)度與DP的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)不理想的環(huán)境相對(duì)濕度造成的紙張機(jī)械強(qiáng)度變化是否引起紙張破損風(fēng)險(xiǎn)增加進(jìn)行簡(jiǎn)單評(píng)估。
當(dāng)紙張的抗張指數(shù)達(dá)到30 N·m/g時(shí),紙張的抗張性能較好。由圖6(a)可知,當(dāng)DP≈300時(shí),竹紙、宣紙、字典紙和構(gòu)皮紙的抗張指數(shù)分別為35.3、21.1、22.8和23.8 N·m/g。當(dāng)DP≈500時(shí),竹紙、宣紙、字典紙和構(gòu)皮紙的抗張指數(shù)分別為45.7、29.4、27.1 和33.0 N·m/g,均具有良好的抗張性能。
由于耐折度測(cè)定結(jié)果與實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的張力大小直接相關(guān),而藏品用紙較薄,無(wú)法使用標(biāo)準(zhǔn)張力測(cè)定,從而經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法直接對(duì)比耐折度大小的情況。因此,環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張耐折度的影響評(píng)估不能通過(guò)直接比較耐折度的大小,只能對(duì)比同種紙張老化前后耐折度的下降幅度,超過(guò)該下降幅度說(shuō)明紙張的耐折性能發(fā)生了較明顯的變化。由圖6(b)可知,當(dāng)DP≈300時(shí),竹紙、宣紙、字典紙、構(gòu)皮紙的耐折度分別為0.17、0.69、1.79、0.50;當(dāng)DP≈500時(shí),竹紙、宣紙、字典紙、構(gòu)皮紙的耐折度分別為1.60、1.63、2.83、1.96。計(jì)算可得,從DP≈500 老化至DP≈300,同種紙張的耐折度降低0.94~1.46,降低幅度為37%~89%。據(jù)此推測(cè),當(dāng)耐折度降低lt;0.95 且降幅lt;37%時(shí),紙張的耐折性能變化不明顯。
當(dāng)撕裂指數(shù)達(dá)到5.00 mN·m2/g左右時(shí),紙張的撕裂性能較好。由圖6(c)可知,當(dāng)DP≈300 時(shí),竹紙、宣紙、字典紙和構(gòu)皮紙的撕裂指數(shù)分別為2.21、4.16、2.27和4.95 mN·m2/g;當(dāng)DP≈500時(shí),竹紙、宣紙、字典紙和構(gòu)皮紙的撕裂指數(shù)分別為5.07、5.77、4.08和10.89 mN·m2/g,均具有較好的撕裂性能。
2. 2. 2. 2 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)破損風(fēng)險(xiǎn)的影響
由圖1可知,環(huán)境相對(duì)濕度偏低和理想時(shí),打字紙、老化打字紙、字典紙、老化字典紙、新聞紙和老化新聞紙的抗張指數(shù)均gt;30 N·m/g;道林紙和老化道林紙?jiān)诃h(huán)境相對(duì)濕度理想時(shí)抗張指數(shù)不高(≈25 N·m/g),當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí)進(jìn)一步下降至15 N·m/g左右。這表明除了本身抗張性能較好的紙張(打字紙) 外,環(huán)境相對(duì)濕度偏高可能造成多種紙張拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加。
環(huán)境相對(duì)濕度偏低或偏高時(shí),所有紙張的耐折度大小變化均lt;0.95,且降幅均lt;37%(圖2)。這表明不理想的環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張的耐折性能影響不明顯。
由圖3可知,環(huán)境相對(duì)濕度理想時(shí),字典紙、老化字典紙、新聞紙、老化新聞紙、打字紙、道林紙、老化道林紙的撕裂指數(shù)均gt;8.00 mN·m2/g,當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí),上述紙張的撕裂指數(shù)均有所下降,但均gt;5.00 mN·m2/g,撕裂性能仍較好;在環(huán)境相對(duì)濕度理想時(shí),只有老化打字紙撕裂指數(shù)僅為3.60 mN·m2/g,當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí),撕裂指數(shù)進(jìn)一步下降至2.80 mN·m2/g,此時(shí),紙張往往非常脆弱需要進(jìn)行加固處理[9]。由此表明,環(huán)境相對(duì)濕度偏低對(duì)強(qiáng)度較好紙張的撕裂風(fēng)險(xiǎn)影響不明顯,會(huì)進(jìn)一步加劇強(qiáng)度較差紙張的撕裂風(fēng)險(xiǎn)。
2. 2. 3 2種方法比較
根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度降幅法,環(huán)境相對(duì)濕度偏高造成紙張拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加;環(huán)境相對(duì)濕度偏低可能增加老化道林紙的折斷風(fēng)險(xiǎn),還可能造成打字紙、老化打字紙、老化字典紙和老化新聞紙的撕裂風(fēng)險(xiǎn)增加。根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法,環(huán)境相對(duì)濕度偏高對(duì)打字紙的拉斷風(fēng)險(xiǎn)無(wú)明顯影響,但可能增加其余紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn);環(huán)境相對(duì)濕度偏低會(huì)增加老化打字紙的撕裂風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)比可知,2種方法的評(píng)價(jià)結(jié)果有相同也存在差異,主要區(qū)別為:機(jī)械強(qiáng)度降幅法指出,環(huán)境相對(duì)濕度偏高造成打字紙拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加,而環(huán)境相對(duì)濕度偏低會(huì)增加老化道林紙的折斷風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)也會(huì)增加打字紙、老化字典紙、老化新聞紙撕裂風(fēng)險(xiǎn);而機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法均判定,不理想的環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)上述紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)無(wú)明顯影響。這是因?yàn)樯鲜黾垙埖臋C(jī)械強(qiáng)度較好,雖然不理想的相對(duì)濕度環(huán)境造成其強(qiáng)度指標(biāo)降幅超過(guò)20%,但是降低后的機(jī)械強(qiáng)度仍較高。
鑒于評(píng)估環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)紙張破損風(fēng)險(xiǎn)影響的最終目標(biāo)是盡可能減少紙質(zhì)藏品破損。因此,為了提高評(píng)估的敏感性和可靠性,可以采用2種方法聯(lián)用的方式,更全面地篩選出本身較脆弱的或更易受環(huán)境相對(duì)濕度影響的紙質(zhì)藏品。具體而言,如果機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法判定紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)較高,那么直接采納該判定結(jié)果;如果機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法判定紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)較低,而機(jī)械強(qiáng)度降幅法判定紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)較高,這時(shí)可以比較紙張的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)量值與對(duì)應(yīng)指標(biāo)安全閾值的大小,如果紙張的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)量值遠(yuǎn)高于對(duì)應(yīng)指標(biāo)的安全閾值,那么判定不理想的環(huán)境相對(duì)濕度導(dǎo)致紙張發(fā)生對(duì)應(yīng)破損風(fēng)險(xiǎn)增加的可能性較小;如果紙張的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)量值接近對(duì)應(yīng)指標(biāo)的安全閾值,那么判定不理想的環(huán)境相對(duì)濕度存在造成增大紙張對(duì)應(yīng)破損風(fēng)險(xiǎn)的可能性。如當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí),打字紙的的抗張指數(shù)為31.0 N·m/g(gt;30.0 N·m/g),按照機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法應(yīng)判定“環(huán)境濕度偏高對(duì)打字紙的拉斷風(fēng)險(xiǎn)無(wú)影響”;但抗張指數(shù)下降24.8%,降幅超過(guò)20%,按照機(jī)械強(qiáng)度降幅法應(yīng)判定“環(huán)境相對(duì)濕度偏高造成打字紙拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加”。鑒于2種方法對(duì)打字紙判定結(jié)果不一致,且此時(shí)打字紙的抗張指數(shù)已非常接近評(píng)估的安全閾值,為提高評(píng)估的可靠性,判定環(huán)境相對(duì)濕度偏高可能增加打字紙的拉斷風(fēng)險(xiǎn)。
基于上述機(jī)械強(qiáng)度降幅與機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法聯(lián)用原則,判定環(huán)境相對(duì)濕度偏低對(duì)字典紙、老化字典紙、道林紙、新聞紙和老化新聞紙的破損風(fēng)險(xiǎn)無(wú)明顯影響,但可能造成打字紙和老化打字紙破損風(fēng)險(xiǎn)增加;環(huán)境相對(duì)濕度偏高可能造成所有紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加。由此表明,環(huán)境相對(duì)濕度偏高會(huì)增加多種紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn);環(huán)境相對(duì)濕度偏低對(duì)機(jī)械強(qiáng)度較好紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)影響不明顯,可能導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度較差的紙張破損風(fēng)險(xiǎn)增加。因此,機(jī)械強(qiáng)度較好的紙張保存環(huán)境可以接受較低的相對(duì)濕度;對(duì)于本身機(jī)械強(qiáng)度較差、脆弱的紙張,應(yīng)在理想的濕度環(huán)境中保存。如果無(wú)法達(dá)到理想的保存濕度條件,應(yīng)盡量避免使用;若確需使用,則應(yīng)在濕度適宜的環(huán)境中充分適應(yīng)后再使用,以降低破損風(fēng)險(xiǎn)。
3 結(jié)論
根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度降幅法, 環(huán)境相對(duì)濕度偏低(15%) 時(shí)打字紙、老化打字紙、老化字典紙和老化新聞紙的撕裂風(fēng)險(xiǎn)增加, 環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí)(85%) 所有紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加,環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí)老化道林紙的折斷風(fēng)險(xiǎn)增加。根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度和DP關(guān)聯(lián)法,環(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí)老化打字紙的撕裂風(fēng)險(xiǎn)增加,環(huán)境相對(duì)濕度偏高時(shí)所有紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn)增加。
為了提高判斷的敏感性和可靠性,2種方法聯(lián)用得到以下結(jié)論:環(huán)境相對(duì)濕度偏低,字典紙、老化字典紙、道林紙、老化道林紙、新聞紙和老化新聞紙等紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)無(wú)明顯變化,打字紙、老化打字紙破損風(fēng)險(xiǎn)可能增加;環(huán)境相對(duì)濕度偏高會(huì)增加多種紙張的拉斷風(fēng)險(xiǎn)。因此,所有紙張的破損風(fēng)險(xiǎn)在高濕環(huán)境中均會(huì)增加,且高濕環(huán)境會(huì)縮短紙張的預(yù)期壽命,同時(shí)增加紙張生蟲生霉風(fēng)險(xiǎn),因此所有紙質(zhì)藏品均不宜在高濕環(huán)境中保存。機(jī)械強(qiáng)度較好的紙張破損風(fēng)險(xiǎn)受低濕環(huán)境影響較小,可接受較低的保存環(huán)境相對(duì)濕度;本身機(jī)械強(qiáng)度較差的、脆弱的紙張?jiān)诃h(huán)境相對(duì)濕度偏低時(shí)破損風(fēng)險(xiǎn)會(huì)進(jìn)一步加劇,應(yīng)在理想的環(huán)境相對(duì)濕度中保存。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 王建庫(kù). 紙張的脆性[J]. 中國(guó)檔案, 2004(4):41-42.
WANG J K. The Fragility of Paper[J]. China Archives, 2004(4):41-42.
[2] 閆智培, 易曉輝, 田周玲, 等. 影響紙張老化的因素及緩解措施初探[J]. 文物保護(hù)與考古科學(xué), 2018, 30(2): 110-120.
YAN Z P, YI X H, TIAN Z L, et al. Factors Affecting the Aging of Paper and Mitigation Measures[J]. Sciences of Conservation and Ar?chaeology, 2018, 30(2): 110-120.
[3] American Society of Heating, Refridgerating and Air-conditioning Engineers, Inc. Museums, Galleries, Archives and Libraries [M/OL]//ASHRAE Handbook: Heating, Ventilating, and Air-conditioning Applications. https://store.accuristech.com/ashrae/index.html, 2023:24. 26.
[4] 田周玲, 閆智培, 任珊珊, 等. 不同紙張干熱老化性能研究[J].中國(guó)造紙, 2017,36(3):42-47.
TIAN Z L, YAN Z P, REN S S, et al. Research on the Dry Heat Ag?ing Resistant Properties of Different Papers[J]. China Pulp amp; Pa?per, 2017, 36(3):42-47.
[5] 裴繼誠(chéng). 植物纖維化學(xué)(第五版)[M]. 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2020:168-169.
PEI J C. Lignocellulosic Chemistry (5th Edition) [M]. Beijing:China Light Industry Press, 2020:168-169.
[6] 劉金剛. 紙張物理性能[M]. 北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2017:206.
LIU J G. Paper Physics[M]. Beijing: China Light Industry Press,2017: 206.
[7] STRLI? M, GROSSI C M, DILLON C, et al. Damage function for historic paper. Part II: Wear and tear[J]. Heritage Science, DOI:10. 1186/s40494-015-0065-y.
[8] PARSA S A, BOSCO E, SUIKER A S J. Multi-scale model for timedependent degradation of historic paper artefacts[J]. International Journal of Solids and Structures, DOI: 10. 1016/j. ijsolstr. 2022. 111609.
[9] 劉建安, 葛鴿, 王歡歡, 等. 不同分子質(zhì)量水溶性殼聚糖在紙質(zhì)文獻(xiàn)加固中的應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)造紙, 2024,43(5):116-123.
LIU J A, GE G, WANG H H, et al. Study on the Application of Wa?ter-soluble Chitosan of Different Molecular Weights in the Reinforce?ment of Paper Documents[J]. China Pulp amp; Paper, 2024, 43(5):116-123. CPP
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