以酸化紙質(zhì)文物為對(duì)象，研制了一種集真空脫酸、低溫預(yù)凍和真空干燥于一體的試驗(yàn)裝置，并應(yīng)用該裝置對(duì)紙質(zhì)文物進(jìn)行真空脫酸和對(duì)脫酸后紙質(zhì)文物進(jìn)行真空冷凍干燥試驗(yàn)。研究了真空脫酸、低溫預(yù)凍和真空干燥各試驗(yàn)工藝和數(shù)據(jù)，并對(duì)試驗(yàn)前后相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：真空脫酸試驗(yàn)后紙質(zhì)文物的酸性被完全去除，脫酸速率較傳統(tǒng)方法有很大提高;真空冷凍干燥后的紙質(zhì)文物未出現(xiàn)皺縮、粘連、變形等現(xiàn)象，且油墨字跡均保持完好。研究結(jié)果證明了此方法符合當(dāng)前紙質(zhì)文物規(guī)�；�脫酸及其干燥的要求。

　　紙質(zhì)文物作為重要信息載體，是一個(gè)國(guó)家和地區(qū)歷史的見(jiàn)證，具有不可復(fù)制的重要?dú)v史文化價(jià)值。然而，這些珍貴的紙質(zhì)文物如今正在被酸化、氧化、生物腐蝕和光引發(fā)降解嚴(yán)重?fù)p害。近現(xiàn)代研究結(jié)果表明酸對(duì)紙質(zhì)文物的破壞起主導(dǎo)作用，正是由于酸的作用，有相當(dāng)數(shù)量的紙質(zhì)文物已經(jīng)完全失去機(jī)械強(qiáng)度，瀕于毀滅。中國(guó)具有世界上數(shù)量最龐大的珍貴紙質(zhì)文物，對(duì)其進(jìn)行規(guī)�；�的脫酸及干燥是當(dāng)前圖書檔案界面臨的亟待解決的問(wèn)題。

　　近年來(lái)，文物保護(hù)工作者也對(duì)紙質(zhì)文物的脫酸及其干燥進(jìn)行了大量研究。美國(guó)研究員Barrow的研究指出紙質(zhì)文物中含有硫酸鋁，在長(zhǎng)時(shí)間的水解后呈酸性，由于酸的催化作用造成了紙張老化。李景仁等對(duì)紙質(zhì)文物紙張耐久性的影響進(jìn)行了老化試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明紙張的各項(xiàng)性能隨著酸度的增加而迅速降低，且pH 低于6.0時(shí)，75 年后耐久性就會(huì)降低50%;pH 低于5.0時(shí)，75 年后近乎完全脆化變質(zhì)。鄭冬青等采用了真空微波干燥技術(shù)對(duì)整本圖書水溶液脫酸進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并對(duì)脫酸前后紙張的pH 值等理化性能進(jìn)行對(duì)比, 用CCD、SEM、IR 等分析了紙張纖維的變化，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)脫酸后的圖書pH值明顯上升, 柔軟度增加, 耐老化性能也得到較大提升, 但抗張強(qiáng)度、耐折度及分子結(jié)構(gòu)等無(wú)明顯變化。王鶴云等把三聚氰胺用于紙質(zhì)文物保護(hù)處理，通過(guò)加速熱老化對(duì)TEPSMA 處理前后紙張的pH 值、抗張強(qiáng)度、堿殘留及紙張纖維斷裂率進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)TEPSMA 處理后，紙張pH 值得到明顯的提高，抗張強(qiáng)度亦從915 N/m上升到1300 N/m，且處理前后紙張顏色變化輕微(ΔE*=1.72); 熱老化實(shí)驗(yàn)表明，紙張經(jīng)TEPSMA 處理后，能夠顯著降低紙張老化速率。這些研究都對(duì)紙質(zhì)文物保護(hù)起推動(dòng)作用，并為紙質(zhì)文物脫酸及其干燥提供了重要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。但這些研究中紙質(zhì)文物的脫酸時(shí)間較長(zhǎng)，干燥后的紙質(zhì)文物容易出現(xiàn)皺縮、變形、粘連等現(xiàn)象。

　　為了提高紙質(zhì)文物的脫酸效率并改善脫酸后紙質(zhì)文物的干燥效果，本文將以真空脫酸的方式對(duì)紙質(zhì)文物進(jìn)行高效脫酸，并采用真空冷凍干燥技術(shù)對(duì)脫酸后的紙質(zhì)文物進(jìn)行凍干，為批量紙質(zhì)文物脫酸干燥提供經(jīng)驗(yàn)。

1、試驗(yàn)裝置、材料及方法

　　1.1、真空脫酸及冷凍干燥一體機(jī)的研制

　　試驗(yàn)由三個(gè)部分組成，分別為真空脫酸、低溫預(yù)凍和真空冷凍干燥。真空冷凍干燥技術(shù)已在食品、醫(yī)藥、生物、材料等方面應(yīng)用廣泛，但由于紙質(zhì)文獻(xiàn)干燥方面的相關(guān)技術(shù)資料非常稀缺，溶液的結(jié)晶特點(diǎn)、物料傳熱傳質(zhì)路徑、過(guò)程參數(shù)等差別很大，很難直接應(yīng)用市售的冷凍干燥設(shè)備進(jìn)行紙質(zhì)文物規(guī)�；�脫酸的冷凍干燥工藝研究。針對(duì)此種情況本試驗(yàn)在文化部2011 年度文化科技提升計(jì)劃項(xiàng)目的資助下，自行研制了紙質(zhì)文物脫酸用真空冷凍干燥試驗(yàn)機(jī)，該裝置是真空脫酸，低溫預(yù)凍和真空冷凍干燥一體機(jī)，圖1 給出了冷凍干燥裝置的簡(jiǎn)圖。該裝置由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、控制及測(cè)溫系統(tǒng)等組成。干燥室容積為60 cm×60 cm×60 cm，干燥箱箱頂部裝有一個(gè)PH 型在線稱重儀，支架上安裝三個(gè)電加熱板，每個(gè)加熱板的有效加熱面積均為0.5 m2，加熱板內(nèi)設(shè)有溫度傳感器并由溫度控制器控制，真空泵采用GLD-N136 旋片直聯(lián)式真空泵，干燥室壓力由真空泵、自動(dòng)摻氣閥、真空壓力表等裝置自動(dòng)控制，真空箱能達(dá)到的極限壓力為8 Pa。冷凍室容積為60 cm×60 cm×30 cm，采用法國(guó)泰康A(chǔ)EZ4425Z 制冷壓縮機(jī)， 制冷劑為R404A，其極限制冷溫度為-60℃。紙質(zhì)文獻(xiàn)的溫度由插入到接近樣品中心的微型熱電偶測(cè)量，加熱板的溫度由貼在其上的熱電偶測(cè)量。溫度和壓力傳感信號(hào)進(jìn)入安捷倫數(shù)據(jù)采集儀34970A，并由計(jì)算機(jī)上的采集軟件加以顯示、記錄和保存。

1.冷阱;2.水汽凝結(jié)器;3.隔板;4.計(jì)算機(jī);5.絕熱板;6.干燥箱;7.壓力表;8.PID 控制器;9.自動(dòng)摻氣閥;10.進(jìn)氣閥;11.壓縮機(jī);12.真空泵;13.輻射板; 14.加熱板;15.紙質(zhì)文物;16.PH 型在線稱重儀

圖1 真空冷凍干燥設(shè)備示意圖

3、結(jié)論

　　(1) 真空脫酸可有效去除紙質(zhì)文物的酸性，脫酸速率較傳統(tǒng)方法提高很大，且脫酸后紙質(zhì)文物表面平整，紙張未出現(xiàn)分解融化等現(xiàn)象，是一種安全、高效的脫酸方法。

　　(2) 低溫預(yù)凍將紙質(zhì)文獻(xiàn)中游離態(tài)的水凍結(jié)成冰，預(yù)凍后的紙質(zhì)文獻(xiàn)體積有少量膨脹，但文獻(xiàn)表明平整光滑，紙張未出現(xiàn)凹凸不平，符合真空冷凍干燥的要求。

　　(3) 真空冷凍干燥法能克服傳統(tǒng)方法引起的皺縮、粘連、變形等現(xiàn)象，且不會(huì)破壞油墨的性能，基本保持紙質(zhì)文物的原貌，是一種新穎、可靠的干燥加工方法，符合當(dāng)前紙質(zhì)文物規(guī)�；�脫酸及其干燥的要求。

　　4、展望

　　真空脫酸和真空冷凍干燥為紙質(zhì)文物規(guī)模化脫酸及其干燥提供了參考依據(jù)。但規(guī)模化推廣應(yīng)用對(duì)該技術(shù)的效率和節(jié)能又提出了更高的要求。且試驗(yàn)后紙質(zhì)文物紙張的物理機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)性質(zhì)是否得到提高，需進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。