国际标准ISO/TS18344:2016(E)(下简称:国际标准ISO18344)“去酸过程的有效性”(Effectiveness of paper deacidification processes)将去酸定义为:去酸是中和纸中的有机酸和无机酸并在纸内沉积碱性储备的过程,碱性储备是作为抵御日后纸上的任何酸性活动的缓冲剂。为此,该标准对去酸的效果提出了以下要求。
其一,pH值(pH value)。国际标准ISO18344要求:经去酸处理后的纸张的pH值要高于6.5。该标准指出,该pH值并非是通过pH试笔等工具在纸张表面测试,而是按照ISO6588-1的规定,在特定的条件下于水中提取纸张的pH值,如将玻璃电极浸入定量且有纸张碎片分散的水中提取的pH值数值。对纸张表面pH值的测定,仅适于浸泡式去酸工艺处理后的纸张,当纸张表面存在较大量的碱性储备沉积物并达到溶解度极限时,纸张表面的pH测量可能是失败的。
其二,碱性储备量(alkaline reserve)。去酸结束后,纸内必须留有一定量的碱性储备,以足够抵御来自环境影响或因纸张自然老化而再次被酸化。为此,国际标准ISO18344指岀,碱性储备量是中和纸中酸的化合物,如碳酸镁或碳酸钙。纸张去酸处理后最小的碱性储备量应是0.5%,以MgCO3表示。
其三,去酸的完整性或彻底性。去酸的“完整性(Completeness)”或“彻底性(Completion)”是指经去酸处理过的书籍或其他纸质文献中的酸性基团被中和反应掉的程度。并非所有的去酸工艺都可以使不同类型纸内的酸被完全中和,纸张内部的酸若没被完全中和,去酸不久的纸张还会返酸。
纸张由多层结构构成,并且每层都是由大量纤维交织而成的、具有孔隙状结构的物质。纸张的孔隙是由大小不同的相互连通的通道(毛细管)所组成的一个复杂系统(见下图)外界的物质首先被纸张表面的孔隙吸附,再由孔隙内无数相互联通的毛细管的作用力将其渗透进纸张内部。
外界的酸性物质也是经由这些孔道深入到纸张内部的,特别是酸性纸,酸性物质更是附着在这些孔道的壁上,构成纸张的一部分。若碱性物质无法深入到纸张纤维基体内部将这些酸性物质全部中和,未被中和的酸性物质在该区域内仍然会进行酸性水解,纸张的pH值就会因其持续产生的酸而进一步降低。可见,纸张去酸的完全性或彻底性是非常重要的,它是影响纸张去酸后长期保持稳定的关键。国际标准ISO18344指出,去酸是否彻底取决于所选用的去酸工艺和被去酸文件的状态,并在标准中给出了检测去酸是否彻底的方法。
其四,去酸的均匀性。国际标准ISO18344指出,去酸的均匀性(Uniformity of deacidification)是指:碱性储备和pH值在去酸后的整片纸张和整本书中分布的均匀情况。在去酸不均匀或不彻底的区域,纸张的微观结构中可能存在酸性区域(即酸性核心)或酸性物质。在这些区域内,pH值会因纸内持续产生的酸而进一步降低,即返酸。
由上可见,去酸的彻底性和均匀性是纸张去酸后在相当一段时期保持稳定的基础,若去酸仅仅停留在纸张表层,碱性物质就无法中和深入纸张纤维孔穴内的酸,返酸就会在短期内可以观察到,这类去酸是失败的。