蒙古文“档案砖”解粘技术研究

孙洪鲁 罗永俊 郝阳

摘  要：本课题针对内蒙古自治区档案馆保存的蒙古文“档案砖”解粘难题，利用水的物理特性，结合造纸和现代的物理、化学、计算机等技术，研究出了一套用纸加固层析的方法给“档案砖”解粘揭粘的技术和设备，从理论研究、应用技术、设备和材料上，成功解决了“档案砖”解粘揭粘技术难题。为国家重点档案的抢救与修复，乃至图书、文物等纸张文献的抢救与修复提供了一套安全有效的专业技术。

关键词：蒙古文;档案砖;解粘;技术

Abstract： Aiming at the problem of debonding the Mongolian "archive brick" preserved in the archives of Inner Mongolia Autonomous Region， using the physical characteristics of water， combined with papermaking and modern physical， chemical， computer and other technologies， this subject has developed a set of paper reinforcement chromatography method to debond and uncoil the "archive brick" from the aspects of theoretical research， application technology， equipment and materials， The technical problem of "archives brick" debonding and uncovering has been successfully solved. It provides a set of safe and effective professional technology for the rescue and repair of national key archives， as well as the rescue and repair of books， cultural relics and other paper documents.

Keywords： Mongolian; Archive brick; Debonding; Technology

内蒙古自治区档案馆馆藏蒙古文历史档案中，有部分档案已板结成砖，其破损、霉变、板结程度严重。经初步整理，这批“档案砖”共计100盒左右，按照以往蒙古文档案整理经验，每盒约有20卷，总数量约在2000卷。从“档案砖”上能分辨出的只字片语初步推断这些档案是乾隆年间至民国年间卓索图盟公文档案。

内蒙古自治区档案馆本着谨慎的态度，从这批“档案砖”中挑选两盒作为试验对象，与山东齐元信息技术有限公司共同开启《新型低温无损“档案砖”解粘研究及专用设备研制》研究项目，该项目于2019年3月被列入国家档案局档案科技立项，项目编号：2019-B-01。项目组着力攻坚克难，终于将这些200多年前，以麻纸、棉纸、毛边纸、高丽纸为载体材料，以墨为字迹材料构成的蒙古文“档案砖”无损解开，并研制出“档案砖”揭粘专用工艺流程和技术设备。

1 “档案砖”解粘设备及工艺流程设计

对“纸砖”的解（揭）的方法大致有这样几种：一是直接对“档案砖”用手工揭干揭;二是把“档案砖”用水浸湿后湿揭;三是用布将“纸砖”包裹放入蒸笼蒸，使其表面层润湿后的蒸揭;四是将“档案砖”浸泡后真空冷冻解粘;五是用控制湿小环境的湿度，调节纸张含水量，以增加纸柔软度后的调湿揭粘;还有用生物酶对“档案砖”中的淀粉糨糊、蛋白胶污物、微生物分泌物水解的生物酶解粘法。这些解粘法有着各自的优势，也有这样那样的不足。在前人经验的基础上，项目组充分观察研究了这些蒙古文“档案砖”，在当前各自不同的状態的基础上，根据其特征初步分析归纳了它们的成因要素。把这一过程分成了两个阶段，一是解粘，二是揭粘。并通过多次模拟实验，完成了用纸加固层析的技术来给“档案砖”解粘揭开的技术和工艺。

1.1 “档案砖”浸润基液。用浸润液浸泡“档案砖”，使纸膨胀，扩大纸层间的距离，是解粘“档案砖”的基础。由于这些“档案砖”已经一百多年了，其纸张强度一般都降低了很多，其中还夹杂着大量的酸、酶、灰尘等有害物质。自然界中的水都不纯净，通常含有钙、镁、铁等，还含有有机物、微生物、溶解的气体（如二氧化碳）和悬浮物等。这些杂质中可能含有对“档案砖”有损害的物质。如用自来水浸泡“档案砖”，还会带入更多的有害物，会使“档案砖”中原有的酸、酶再加上水和温度等条件，就会形成加速纸张纤维素水解的四大要素。为避免这个问题，项目组选用了蒸馏水做浸润液的基础液，用以保证“档案砖”不会再受到修复性损伤。

1.2 “档案砖”中酸性物质的去除。给纸张脱酸是减缓纸纤维水降解减缓老化的重要方法。纸张中的酸是加速纤维氧化水解使纸老化的重要因素。给纸脱酸是防止纸质档案“自毁”的根本途径。根据酸碱中和的原理，用碱性物质去中和纸中的酸性物质，使纸张接近中性或呈弱碱性，可减缓纸张纤维老化水解速度，延长档案的寿命。给纸脱酸的方法有很多，有湿法脱酸法、无水脱酸法、气相脱酸法等。水溶性液相脱酸工艺一般使用镁、钙、钡等IIA族元素的氧化物、碱或盐作为脱酸剂。

在镁、钙、钡这三种元素中，钡离子对人体有较强毒副作用，因此在本项目的去酸剂选择时被首先排除。钙元素的主要碱性化合物氧化钙CaO，在与空气中的水蒸气发生反应时会放出明显的热量，对纸张纤维会造成一些破坏，氢氧化钙Ca（OH）2则相对于镁而言碱性又偏强。对比后项目组选择了氧化镁MgO为主材，制备了碳酸氢镁去酸液。把氧化镁悬浊液置于3.5～5倍大气压的二氧化碳氛围中加热至50℃，得到可溶的碳酸氢镁MgO+H2O+2CO2→Mg（HCO3）2，用其作为浸润液中的脱酸剂，是一个低价高效平和、安全的最佳方案。

1.3 “档案砖”老纸的加固。纸的强度主要取决于纤维间的结合力，纤维间的结合力一般有四种：化学键、氢键、范德华力和纤维表面交织力。其中氢键结合力是纸张结合强度产生的主要方式，纤维素分子的羟基相当多，无数微纤维相互间形成的氢键结合力是很大的，这也是纸强度产生的主要原因。

项目组采用多羟基的高分子聚合物做纸强化剂，与纤维素分子间形成氢键结合提高纸的强度。纸强化剂在纸形成时，会起到高效分散剂的作用，使纸浆中纤维分布得更均匀，既能促使更多的纤维间以及纤维与高分子间的结合，又提高了纸的强度。项目组在浸润液中加入纸强化剂，以达到提高纸张强度的目的。这样就完成了由纯净的基液调配出具有脱酸、增强纸张强度作用的浸润膨胀液的设计。

1.4 吸水膨胀固相升华解粘工艺及设备设计。采用吸水膨胀增大了“档案砖”纸张页间的距离后，再利用降温使水结冰为固相并再度体积膨胀。用真空减压方法将冷冻室内气压降低至610帕左右，直至固相水分全部升华，使“档案砖”完全脱水，达到增大“档案砖”纸张页间的距离的目的。再用蒸汽使纸的含水量达到17%左右后，用手工揭开“档案砖”而纸张不会撕裂。设备设计包括：吸水膨胀浸润箱和冷冻真空干燥机两部分。

“档案砖”浸润槽设计。从经济实用出发，项目组根据要解粘“档案砖”的大小，确定了内槽尺寸;为了调节去酸、强化液体温度，设计了自动控温电加热功能;为了清洗“档案砖”沾染的污物，我们设计了具有超声波的空化、加速度及直进流作用“档案砖”浸润槽，用以促进被浸泡的“档案砖”纸张页间解粘和沾染污物的分离。

解粘冷冻真空干燥机设计。用于“档案砖”解粘的冷冻真空干燥机，是一种实验室设备。外形大小应便于运输，能够方便出入实验室，且结构简单易操作。其搁板要能够平放“档案砖”，最少每次可处置4块。升华能供应应满足20mm厚纤维的热传导需要，以保证冷干时升华能的供应量;制冷系统应使用办公室日常使用220V电源。其控制系统应采用PLC可调控设计，可根据被解粘“档案砖”具体厚度，任意设定工作流程。解粘冷冻真空干燥机的箱体的强度，能耐受外部1公斤/平方厘米的压力，防止抽真空时变形，还要能够适当地绝热保温以节省能源和保持每块“档案砖”数据的一致性。冷冻真空干燥机搁板的平整度和热传导能力，是冻干机设计的两个关键参数，因为搁板和盘子之间需要紧密接触，只有当搁板的正反两面都非常平整才能办得到。为了让搁板达到更加好的平整度，我们在搁板的加工制作中，采用激光切割焊接加工不锈钢板，来确保搁板上下两面的平整。

2 “档案砖”冷冻解粘的过程与成果

2.1 第一次實施“档案砖”解粘。2020年5月，项目组挑选了两卷破损程度较重的“档案砖”进行揭粘试验。这两卷“档案砖”，经过两次“浸润”和冷冻真空干燥揭粘试验，试验结果证实真空冷冻干燥技术处理后不会引起档案纸张生霉、变形，对于抢救纸质档案是非常有应用价值的技术。已经揭开的档案纸张性质稳定，效果良好，但由于原工艺设计是针对20mm厚蒙古文“档案砖”的，没有预期到两卷“档案砖”试验样本厚度高达42mm的情况，第一次没能全部揭粘，最里层还有30%左右需要揭粘。

2.2 真空环境中厚层纤维干燥升华能供应问题。在针对大于 20 mm厚纸张真空条件下冷冻干燥技术进行了分析和改进研究之后，项目组购置了一台暂存用-40℃冰柜，制作了给厚档案传导升华能量的不锈钢导能板。2020年6月，进行了第二次揭粘试验。按照新改进的工艺流程，对初步分开的蒙古文“档案砖”进行了分层，并按其位置编制了分组编号，用保护网包裹后进行“浸润”，将不锈钢导能板放入不可分割的厚档案上后，用调整后的流程工艺，再一次进行了“冷冻真空揭粘”，取得了良好的效果。基本上将所有的“档案砖”纸张页间扩大了物理距离。解决了这一最大的难题，顺利完成“档案砖”解粘。

2.3 针对档案纸张被压点和生霉点还有粘连问题的解决。针对档案纸张被压点和生霉点还有粘连问题，项目组采用了棉棒沾揭粘液润湿粘连点，再用气泵打出干热气，将表面层吹干，提高表面纸张的机械强度后再揭的方法。针对霉斑污染的清洗试验，用棉棒将项目组特制的去霉液涂到霉斑上，浸润后再用喷笔清洗，喷上中和液后，起到了良好的清洗效果。项目研究至此，蒙古文“档案砖”的揭粘技术难题已基本攻克。

2.4 超薄蒙古文档案无损揭开。在“档案砖”揭粘完成的基础上，进行手工单页纸张揭剥工作。经测量，这些单页档案纸张的厚度约为0.01mm左右，其厚度只有常用普通A4复印纸的1/19，这也给揭粘增加了难度，因此我们的手工揭粘，必须在专用多功能修复台上操作。随着“档案砖”单页纸张揭剥成功，纸张单页间的霉斑显现，需再次对档案纸张上黑色霉斑进行处理。

2.5 项目组定制与“档案砖”相近的修裱专用纸，进行了细致专业的修裱工作，翻译了已揭剥、修裱后的档案内容等。经初步翻译，这两卷档案是清代封建统治时期，内蒙古地区衙门形成的档案，距今有100多年，是研究内蒙古地区历史极其珍贵的史料。及时抢救修复这些珍贵的档案，对有效保存和传承内蒙古地区的历史和文化，有着重要意义。

（作者单位：孙洪鲁，山东齐元信息技术有限公司;罗永俊、郝阳，内蒙古自治区档案馆 来稿日期：2021-10-20）