植物纤维的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木素,档案纸张的耐久性与它们的性质有着密切的关系。
1.纤维素
(1)纤维素分子结构对纸张耐久性的影响
① 纤维素的直链结构有利于纸张的耐久性。
② 纤维素分子之间能形成氢键,有利于纸张的耐久性。
(2)纤维素的性质
纸张是由植物纤维交织而成的,纤维素是植物纤维最主要的化学成分。因此,纤维素也是档案纸张的主要化学成分,纤维素的性质就和纸张耐久性有着非常密切的关系。
纤维素的性质很多,与纸张耐久性有关的性质主要有溶解性、纤维素水解、纤维素氧化、纤维素的光解。
当水、氧、光同时作用于纤维素时,纤维素会同时发生水解、氧化、光解和光氧化作用,纸张耐久性迅速下降。因此,档案纸张受潮或被水浸湿后,决不能在阳光下曝晒,以防止光、氧、湿、热同时对纸张产生严重破坏。
需要指出的是,纤维素虽然可以发生水解、氧化和光解等化学反应,但与半纤维素、木素相比,其性质要稳定得多。因此,纤维素是一种耐久性较好的物质。在档案保护过程中,只要注意避免上述反应所需的条件,还是能够延长档案寿命的。
2.半纤维素
(1)半纤维素的性质
半纤维素与纤维素在结构上有一定的相似性,因此,性质上也有一定的相似性,即同样可以发生水解、氧化和光解反应。
但是,两者分子结构上的不同决定了两者性质上的差别。半纤维素的稳定性要比纤维素差。
(2) 由于半纤维素的稳定性比纤维素差,不利于纸张的耐久性,因此,在造纸过程中,纸浆中的半纤维素的含量不能多。半纤维素太多,纸张耐久性就差。但也不需要完全去除半纤维素,而应保留适量的半纤维素,原因如下。
第一,半纤维素具有吸水润胀性,保留适量的半纤维素便于打浆,易使纤维分裂变细;同时能保护纤维,使之不易被横向切断;还能节省打浆时间,并提高得浆率。
第二,纸浆中含有适量的半纤维素可提高纸张强度。如亚硫酸盐法纸浆,当半纤维素约占11%时,纸张强度最大。
3.木素
木素主要存在于植物纤维细胞与细胞之间的胞间层中,即存在于植物纤维细胞的四周,像围墙一样,紧包着纤维细胞。
(1)木素的性质 木素具有以下基本性质。
第一,木素不溶于水,在常温下不溶于稀碱、稀酸溶液。
第二,在高温下,某种一定浓度的酸或碱可与木素作用而使其溶解。造纸工业中的碱法制浆、亚硫酸盐法制浆,就是利用这个性质,把木素从植物纤维中去除。
第三,木素容易氧化,尤其在光照条件下,氧化更快。木素氧化后生成氧化木素,使纸张发黄变脆。
需要注意的是,纸张长久保存后出现的发黄变脆的现象,并不只是由于木素氧化这一因素造成的。纸张发黄的原因很多也很复杂,纤维素、半纤维素的氧化以及纸张的酸性施胶等因素也会引起纸张的发黄变脆。
上面分析了纤维素、半纤维素和木素的性质,相比较而言,纤维素的稳定性最好,木素的稳定性最差。因此,为了提高纸张的耐久性,在纸张生产过程中,要尽可能保留纤维素并去除木素。
由于适量的半纤维素有利于打浆造纸,并能提高纸张强度,因此,生产纸张时通常要保留适量的半纤维素。