纸质档案文献遗产

纸质档案文献遗产_档案文献遗产保护理论与实践

2.3.1　纸质档案文献遗产

每一件具体的纸质档案文献遗产都是由纸张和字迹两个部分组成。其中任何一方面一旦遭受损坏，便会对档案文献遗产造成不可逆转的破坏。

2.3.1.1　纸张的类型

纸张是由悬浮在流体中的纤维在网帘上互相交织，再经过压榨和干燥之后生成的片状产物。^[28]从来源上看，纸质档案文献遗产的载体均源自植物纤维。但是由于纤维原料与工艺过程的差异，最终形成了机制纸和手工纸两大系列。

（1）机制纸

机制纸种类众多，大致分为文化用纸和工业技术用纸两类。前者包括新闻纸、书写纸、有光纸、打字纸、印刷纸、复印纸、地图纸等，后者则主要指制图纸、描图纸和晒图纸。各类机制纸主要是针对纸张的生产方式而言的，其基本原料依然是植物纤维。

①造纸植物纤维原料

几乎所有的植物纤维都可以用来制造机制纸，这在技术上没有什么难度。目前，主要的机制纸原料分为四类：

其一是木材纤维，来自针叶木与阔叶木两类。针叶木原料有松木、柏木、落叶松、云杉等。阔叶木原料有杨木、桦木、枫木等。木材纤维的长度一般为0.9mm～4mm，长宽比为60～100，纤维素含量为40%～60%，木素含量为17%～32%。木材纤维中针叶木的杂细胞含量为1.5%，阔叶木为17%～30%。木材纤维适于抄制各种纸张。针叶木较阔叶木质量好，常用于抄制高级印刷纸和工业用纸；阔叶木则用于生产一般书写纸和印刷纸。

其二是种毛纤维，主要指棉花。种毛纤维的长度平均为18.4mm，长宽比为921，纤维素含量达到95%以上，几乎不含木素。种毛纤维中不含杂细胞。种毛纤维细胞壁较薄，胞腔较大，纤维之间的交结力好，是极好的造纸原料。由种毛纤维（包括废棉、棉短绒、破布）抄制的纸张强度大、韧性好，组织细腻，有良好的耐磨性和耐久性，常用于生产钞票纸、证券纸等高级纸。

其三是韧皮纤维。韧皮纤维包括麻纤维和树皮纤维两类。麻纤维原料有大麻、亚麻、黄麻、苎麻等，其纤维长度一般为12～35mm，长宽比均在1000以上，纤维素含量为60%～83%，木素含量为1%～15%。麻纤维原料中杂细胞含量也很少，是造纸工业的优质原料，用这种原料造出的纸经久耐用。麻纤维常用于制造钞票纸、证券纸、卷烟纸、复写原纸等高级纸张。树皮纤维原料有桑皮、檀皮、楮皮等，其纤维长度一般为3.5～15mm，长宽比为300～800，纤维素含量为38%～64%，木素含量达10%～24%，并且果胶含量高。树皮纤维原料中杂细胞少。因此，树皮纤维也是一种优良的造纸原料，一般被用来抄制手工纸，如宣纸、蜡纸、高丽纸等。

其四是禾本科纤维（草类植物），包括竹纤维和禾草纤维两类。竹纤维原料有毛竹、慈竹等；禾草纤维原料有稻草、麦草、芦苇、玉米秆、高粱秆、甘蔗渣、龙须草等。禾本科纤维长度一般为0.9mm～2mm，长宽比为70～200，纤维素含量为35%～60%，木素含量为10%～34%。禾本科纤维原料中杂细胞含量比其他纤维原料高，竹纤维为16%～30%，禾草纤维为30%～60%。由于禾本科纤维原料中的杂细胞含量高，且不易除尽，纤维短小交结力差，因此禾本科纤维抄制的纸张耐久性一般较差。普通文化用纸常用禾本科纤维制造。

各种植物中，如果以纤维素、半纤维素、木素和杂细胞的含量以及纤维的长度、宽度及其分布的均一性和长宽比等因子作为衡量因子，可以得到如下结论：种毛纤维是最好的造纸原料，其次是韧皮纤维，最差是禾本科纤维。^[29]然而，从我国生产和生活的实际出发，种毛纤维是纺织工业的重要原料，不可能用来大量造纸，一般只用于生产少量的高级纸；韧皮纤维的产量少，难以满足大型生产的需要；木材纤维作为造纸原料，其质量优于禾本科纤维，但我国木材资源短缺，也不可能将木材大量地用于造纸工业；禾本科植物多为一年生农作物，我国又是农业大国，产量多，资源非常丰富。这种情况表明，除了制造高级纸时采用棉、麻、树皮、木材等作为原料外，禾本科植物是我国造纸的主要原料。禾本科植物纤维的纤维素含量少、杂细胞多、纤维短、木素含量较多，用它抄制出的纸张强度低，耐久性差。我国造纸工业使用的原料中，禾本科植物占55%～60%，木材占30%，其他占10%～15%。这种情况表明，档案文献遗产保护的任务更重。

②机制纸工艺过程

机制纸的生产过程工序繁多，总的可分为制浆和造纸两大生产过程。所谓制浆，就是用化学的或机械的方法，使植物纤维原料分离成纤维的过程，包括备料、制浆、净化、筛选与漂白等工序。造纸则是把初步离解的纸浆纤维，经过打浆进一步切短和分丝，并按生产纸的要求加入胶料、填料、色料及其他辅料调成纸料，然后在造纸机上抄成纤维交织的湿纸页，再经过干燥，洗整之后成为纸张，包括打浆、施胶、加填、抄纸、干燥等工序。这些工艺过程的每一道工序都直接影响到成品纸张的耐久性。以制浆为例，用不同的方法分离植物纤维原料，能得到不同的纸浆，用不同的纸浆抄制出来的纸张耐久性也不相同。目前主要有以下三种纸浆：机制纸浆，化学纸浆和破布纸浆，它们的质量依次渐好。

当然，各种机制纸中，从原料的选择到工艺过程，都必须符合成品纸张的要求，例如，书写纸、印钞纸、滤纸和科技图纸，都有自身特殊的要求。

（2）手工纸

手工纸在我国已有近2000年的历史，它在原料的选用、工艺方法等方面与机制纸存在着很大的差别。手工纸种类繁多，因为原料、产地、加工途径、颜色和加工者的差异有不同的分类方法。从原料出发，手工纸主要分为皮纸和竹纸两类，前者以韧皮纤维为原料，包括宣纸、罗纹纸、呈文纸、高丽纸和绵纸等；后者则主要以嫩竹为原料，包括毛边纸、毛泰纸、连史纸、元书纸等。

①原料

手工纸的来源有所不同。宣纸、绵纸、桑皮纸、麻纸、高丽纸等主要使用各种树皮的韧皮纤维为原料，如桑皮、楮皮、檀皮等；树皮纤维的纤维素含量较高，纤维较长，长宽比较大，造出的纸张耐久性较好。

宣纸是最上等的手工纸之一，最早生产于唐代，是我国著名的特产。宣纸因产于安徽的宣城、宁国、泾县等地而得名。宣纸的优良性能与它采用的原料有关，宣纸的主要原料为青檀皮，青檀树是生长在我国皖南地区的独特树种。青檀皮纤维细胞腔大壁薄，纤维较长，且均一性好（长度为2.0～3.5mm的纤维占80%），柔软，有利于纤维交织，因此，造出的纸张柔韧耐折。由于青檀树数量有限，后来在青檀皮原料中配以一定量的稻草。

②造纸工艺

手工纸生产中的处理条件缓和，加工细致，纤维损伤少。一般来说，手工纸从原料选配到抄成纸张需经选料、浸泡、发酵、蒸煮、洗料、摊晒、碾浆、抄纸、压榨、焙干、成纸等18道工序、上百道操作，历时300余天。整个生产过程中，制浆不用强碱和强酸，而用弱碱蒸煮，这样纤维损伤小，对纤维素聚合度影响小；漂白不用强氧化剂，而是日光自然漂白，作用和缓，纤维损伤小；手工纸洗涤时一般使用洁净的流动水，杂质去除较干净，造出的纸质地纯净；造纸工具多以竹、木制作，大大减少了纸中铜、铁、锰等金属离子的含量，是手工纸色泽耐久、不易返黄的重要原因之一；手工纸抄纸技艺好，纤维能在纵横方向均匀交织，有利于提高纸张的强度。正因为如此，手工纸的耐久性好，质地柔韧，清白平滑，纤维均匀，防虫防蛀，有“纸寿千年”的美誉。

2.3.1.2　纸张主要成分的化学分析

不论是机制纸还是手工纸，都由造纸植物纤维构成。纤维是一种细长、两头尖、壁厚、中空的厚壁细胞，与球形、椭圆形、多面体、柱形等生活细胞有着根本的区别。

如果进一步剖析纤维的结构，它可以分成胞间层、初生壁、次生壁。其中，胞间层是两个相邻细胞之间的一层细胞间隙质。胞间层是细胞壁的最外层，为相邻两细胞公共的一层，它将相邻两细胞的初生壁连接在一起，使植物体具有一定的机械强度。初生壁是细胞发育过程中最初形成的壁。初生壁紧贴着胞间层，是一层类似塑料的多孔层薄膜，很难与胞间层分开。初生壁与胞间层合在一起，又称为复合胞间层。次生壁是细胞停止生长之后，细胞壁继续增厚，形成于初生壁内一层较厚的壁。次生壁位于细胞腔与初生壁之间，是纤维细胞的主体。次生壁由外向内可分为外、中、内三层，其中，中层最厚，内层和外层较薄。

如果分析纤维所含的主要化学成分，可以看到：纤维素、半纤维素和木素是主体，细胞壁中还含有少量的果胶、树脂、单宁、脂肪、蜡、灰分、无机盐等次要成分。因此，从纤维的结构和主要化学成分可以看出，植物纤维决定着纸张的耐久性，归根到底，植物纤维的纤维素、半纤维素和木素决定着纸张的耐久性；其余组分因含量较少，对纸张的耐久性影响不大。

（1）纤维素

绿色植物体从周围环境吸收二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），在日光和叶绿素作用下，在体内进行一系列光化学和生物化学反应，首先生成葡萄糖（C₆H₁₂O₆）和氧气（O₂），再由葡萄糖脱水聚合生成纤维素［（C₆H₁₀O₅）_n］。其化学反应式如下：

发生缩合反应时，葡萄糖分子C₁上的氢氧基与另一个葡萄糖分子C₄上的氢氧基脱去一分子的水，并以1，4—β甙键（即氧桥）构成分子链。该分子链可以简写成（C₆H₁₀O₅）_n，其基本结构单元C₆H₁₀O₅称葡萄糖基，n为聚合度，表示纤维素分子中葡萄糖基的个数。一般来说，聚合度数量范围在200～10 000之间。显然，纤维素分子结构链的长短、氧桥的牢固程度、聚合度的大小，都直接影响纤维素的稳定性。

通常情况下，纤维素既不溶于水，也不溶于有机溶剂及弱酸、弱碱，这有利于档案文献纸张的稳定耐久。与此同时，纤维素还能够形成分子间力（范德华力），并通过氢键力促使纤维素分子或其葡萄糖基环排列得紧密而又整齐，形成高分子结晶的结晶区。结晶区内，纤维素分子的紧密结构，使水分子及有害物质难以进入，因而纤维素不易遭到破坏，有利于纸张的耐久性。正是因为纤维素的主要特性，纸张才能够承担起档案文献遗产载体的重任。

当然，纤维素的稳定性是相对的。一旦环境变得恶劣，纤维素稳定的结构便面临着解体。其中，最为典型的是水解反应。纤维素一旦发生水解，纤维素氧桥断裂，水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子。部分水解的产物是易碎的水解纤维素，彻底水解的产物是葡萄糖。水解纤维素不是一种有固定组成的化合物，而是一种依水解程度不同、聚合度不同的混合物。水解纤维素与原来的纤维素化学结构相同。不同之处是它的聚合度变小，因而，水解纤维素分子间力及氢键力减小，机械强度下降。当水解纤维素的聚合度降至200以下时，就变成粉末状态，此时，它的机械强度等于零。由此可见，纤维素一旦发生水解，纸张强度将大大下降，寿命缩短。研究表明，影响纤维素水解反应发生的主要条件有水、温度、酸和酶，其中水是首要条件。

此外，纤维素在一定条件下还会和氧化剂发生氧化反应，生成易碎的氧化纤维素。氧化纤维素的结构、性质与原来纤维素不同，是一群易于老化泛黄的脆弱物质。一般情况下，随着氢氧基被氧化，纤维素的聚合度同时下降，这种现象称为氧化降解。纸张中的纤维素一旦发生氧化降解，强度将随之下降。进行氧化反应的条件主要是：氧化剂、潮湿、温度、光。各种条件中，氧化剂是决定纤维素氧化反应能否发生的首要条件。常温下有氧存在时，纸张纤维素显示出分解的迹象；当温度升高到50℃～90℃时，纤维素的热氧化过程开始了。^[30]此外，酸性纸的纤维素在发生氧化反应的同时，“水解过程也会在比较低的温度下进行”。^[31]不少纸质档案文献遗产天长日久后发黄变脆，这在很大程度上是水解和氧化反应同时作用的结果。尽管如此，和半纤维素、木素相比，纤维素的性质还是稳定的。档案文献纸张如果被保存在良好的环境中，上述两大反应的速度非常缓慢。

（2）半纤维素

半纤维素与纤维素共生于植物纤维细胞壁中，是由许多种单糖脱水聚合而成的聚糖类高分子化合物。和纤维素的结构相比较，半纤维素的结构更复杂一些，主要体现在：

第一，半纤维素的基本结构单元是多种单糖基，如木糖、甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖等。半纤维素是由许多种不同的单糖脱水聚合而成的“不均一聚糖”；

第二，半纤维素分子的聚合度小，分子链短，并且有较短的支链，其聚合度均在200以下；

第三，半纤维素除了C₁、C₄上的氢氧基脱水外，其他部位的碳原子（如C₂、C₃、C₆）上的氢氧基脱水也能形成甙键。

正是因为这种结构特征，半纤维素分子间间隙大，分子间的氢键难以大量形成，容易吸水润胀并发生水解反应，因此，其耐久性较差。因此，在造纸过程中不宜保留过多的半纤维素。

然而，造纸工艺的实践表明，半纤维素易吸水润胀的性质有利于纤维纵向分细，便于打浆，节省打浆时间；同时它又能保护纤维，使之不易被横向切断。因此，纸浆中含有适量的半纤维素，可提高纸张的机械强度。研究结果表明：在采用亚硫酸盐法制得的纸浆中，当半纤维素含量为11%时，抄制出来的纸张强度最大。

（3）木素

木素主要存在于植物纤维的胞间层中，即存在于植物纤维细胞的四周，像一堵围墙紧包着纤维细胞。从结构上看，木素不是指某单一化学结构的物质，而是代表植物中具有共同性质的一群物质总称。木素的分子结构与纤维素、半纤维素不同，它不是线性分子结构，其基本单元是苯基丙烷，具有芳香族化合物的特点，分子结构排列成马蜂窝似的网状立体结构，因而它具有一定的可塑性。这种结构使得木素具有以下特征：

第一，常温下，木素不溶于水，不易溶于稀碱、稀酸溶液。高温下，一定浓度的酸或碱可与木素作用而使其溶解。

第二，木素容易氧化，氧化后发黄变脆，生成氧化木素。在光照条件下，氧化速度加快。新闻纸易发黄变脆，主要原因是由于纸张中含有很多容易氧化的木素，木素氧化后产生了黄色的发色团（凡有颜色的物质，其中都有呈现颜色的发色团），同时木素大分子分解变成了易碎的小分子。因此，木素是纸张中的不利成分，纸张中木素含量越多，其耐久性越差。在造纸过程中，通常利用木素溶解于酸碱的性质尽量加以除净。

总之，造纸植物纤维含有纤维素、半纤维素和木素三种主要化学成分。其中，半纤维素易水解，木素易氧化，而纤维素聚合度大，性能稳定。因此，造纸时需要除去木素，尽量保持造纸原料中纤维素的含量，有利于纸张的耐久性。

2.3.1.3　纸张的老化

在保存和利用的过程中，档案文献纸张在外观、结构和性质等方面逐渐发生着不可逆的变化，这种变化通常称为“老化”。纸张老化时，外观上变黄，质地上变脆，本质上则是纸张各种性质的综合变化，这种综合变化往往是多种外界自然因素和纸张自身某些因素共同作用的结果，其中最为引人注目的是酸、光和热的影响。

（1）纸张的酸老化

一般学者认为，随着19世纪以来造纸工艺的变化，近代图书档案在其形成之前就已经孕育着酸性的“种子”。从20世纪40年代开始，许多国家开始探讨纸张的去酸技术方法。经过半个多世纪的努力，目前已经在纸张保存的最佳pH值、去酸物质的选择及要求、去酸技术方法等方面取得了可喜的成果。^[32]

在20世纪初，持久的纸张所要求的pH值被认为是4。1928年和1935年，该要求的最低值分别为4.7和5。1937年，据格兰特观察，持久纸张的pH值不得小于6。1959年，刘易斯根据实验指出，状况良好的纸张的pH值为6.3～6.5。引人注目的是巴罗和史密斯的研究结论，即稳定纸张的pH值是7。凯思帕利亚对14～20世纪的纸张所作的鉴定表明，pH值为6.2～6.7的纸张有良好的状况，超过6.7的纸张状况特别好。^[33]可以看到，人们从上世纪初就一直在寻找纸张保存的最佳pH值。随着技术的进步和人们认识水平的不断提高，尤其是老化试验结果的论证，pH值为7或略高是关于纸质档案文献保存最佳pH值的共识，成为目前世界各国大力推广碱性图书、无酸文件和档案卷皮的理论依据。试验也证明，纸张纤维素的水解程度只与酸的浓度（pH值）有关，而与酸的种类无关。pH值愈小，酸的浓度愈大，纸张老化变质越严重；反之，pH值愈大，纸张老化变质越不严重，见表2-1。

档案文献纸张中酸的来源主要有四个方面：一是由造纸生产过程带来的；二是档案文献在保管过程中，空气中的酸性气体及灰尘中的酸性物质对档案文献侵入；三是档案文献长霉后，霉菌分泌出的有机酸；四是书写、印刷在档案文献纸张上的字迹材料含酸。弄清酸的来源，为防止纸张酸度过高提供了参考依据。

表2-1　纸张老化程度与pH值的关系

（2）纸张的光老化

各种光线都具有潜在的破坏性，能使纸张上多种化学物质产生光化学反应，使纸张发黄变脆。具体地，纸质档案文献遗产的光老化主要表现在以下几个方面：

第一，纸张纤维素的光降解。在光的照射下，纸张纤维素吸收一定量的光能，该能量足以使纤维素分子的化学键断裂，这种光化学变化叫纤维素的光降解。据实验测得，纤维素吸收波长为200nm以下的紫外光，可使甙键断裂。随着光解的进行，纤维素也会吸收部分可见光呈现褐色，纸张也因此发黄。

太阳光中只含有290nm以上的光波，因此，难以使纸张纤维素发生直接光降解。但水银灯能辐射出波长为185nm的紫外光，所以档案文献不宜在水银灯下使用。

第二，纸张纤维素的光氧化降解。在光的作用下，氧气较易于与纤维素发生光氧化反应，使纤维素生成氧化纤维素。纸张纤维素在发生光氧化作用的同时，往往也发生水解反应。当光、氧、水共同作用时具有协同效应，即表现出比各种因素单独作用的总和更大的破坏性，纸张老化速度加快。

第三，纸张纤维素的光敏降解。档案文献纸张上存在着许多种能够吸收可见光、紫外光的物质，如铜离子、铁离子、染料、填料、脂肪等。这些物质吸光后变成高能态分子或原子，将剩余能量转移到纸张纤维素分子上，从而促进纤维素的光化学反应。像这样因在反应体系中增加某种物质而促进光化学反应的现象称做“增敏光化学反应”，而在反应中产生断链时称“光敏降解”。^[34]上述吸光物质叫光敏剂，它在光化学反应中是一个接受能量的中间体。由于光敏剂的存在，使档案文献纸张受光危害的范围扩大到可见光，因而光老化现象更严重。

第四，纸张中的木素、半纤维素的光化学作用。木素对光敏感，能强烈地吸收短紫外光，是档案文献纸张中重要的光敏剂。木素易于氧化，当受到光照时，木素氧化反应变得更为活跃，生成易黄易碎的氧化木素。木素受到光照，还会产生一定程度的直接降解，木素的降解导致纸张颜色发黄甚至变黑。由磨木浆制得的纸张迅速老化变质的原因主要是由木素的光化学反应造成的。此外，光对于纸张中的半纤维素及其他碳水化合物、脂肪、树脂和蜡也有降解作用，所以不含木素的高白度纸张往往也会出现泛黄现象。

（3）纸张的热老化

当档案文献受到热的作用时，纸张会产生热老化，其老化程度随温度升高而加剧。档案文献纸张的热老化作用有以下几个方面：

第一，纸张脱水后强度下降。当温度在25℃以上时，纸张所吸附的游离水会逐渐脱去；在150℃～240℃的高温下，纸张纤维素的结合水也会失去。例如对档案文献进行静电复印、热压加膜或晒图纸晒图曝光时，都须经受150℃～180℃的高温，从而造成档案文献纸张脱水。由于脱水，纸张丧失原有的强度和柔韧性，变硬变脆，耐折度、撕裂度下降。温度愈高，纸张强度下降愈明显。

第二，加速纸张各种化学反应的进行。一般来说，化学反应的速度随温度升高而加快。纸张老化速度受温度影响大，随着温度的升高，纸张内各种物质的分子内能增大，分子运动速度加快，化学活性增大，各种化学反应速度就会加快。经试验测得：纸张在110℃的恒温箱中老化3天，相当于在常温下贮存25年。

第三，纸张纤维素发生热裂解。纸张在受到240℃以上的高温烘烤时，纤维素分子上的甙键和葡萄糖基上的C—C键逐渐断开，造成聚合度下降，并产生低分子的挥发物。纤维素的低分子化造成氢氧基消失，氢键减少，结合能下降，因而纸张的强度急剧恶化，颜色发暗失色。温度达到350℃时，纸张便自燃。纸张热裂解一般不会发生，它通常发生在火灾之后。

2.3.1.4　档案文献字迹

档案文献字迹的耐久性是决定纸质档案文献寿命的关键因素之一。调查发现，我国半个世纪以前的档案文献遗产，尤其是圆珠笔字迹材料、油印文件、印泥等已经出现了模糊、退色甚至脱落的情况，不仅影响了阅读，而且严重地影响了档案文献的长期利用。为了修复退色的字迹，保证字迹的耐久性，需要了解档案文献字迹的基本构成和特性。

（1）字迹的色素成分

字迹的色素成分即显色的成分，包括碳黑、颜料和染料三种，这是目前的共识。

碳黑的化学成分是碳元素（C）。碳在自然界中存在的单质有金刚石和石墨。金刚石是典型的原子晶体，每个碳原子都以SP³杂化轨道与4个碳原子形成共价键，呈正四面体构型。在石墨晶体中，碳原子以SP²杂化轨道和邻近的3个碳原子形成共价单键，并排列成六角平面的网状结构。这些网状结构又联成相平行的平面，构成片层晶体结构，片层之间是靠分子间力相结合。在片层结构中，C—C键具有复键性质，故使C—C键结合力增强，C—C键更加稳定，很难被破坏。所以石墨是比金刚石更稳定的晶体。另外，根据量子化学计算得知，石墨晶体能量很低，极其稳定，因此化学性质很稳定。

碳黑结构与石墨类似，所不同的是碳黑的片层呈不规则排列，而且晶粒较小，因而属于“乱层石墨”或“微晶石墨”，有的把它称为“无定形碳”。由于碳黑属于石墨型晶体结构，因此，它的理化性质相当稳定，不溶于水、油和一般溶剂；耐热、耐酸碱、耐氧化；不容易与其他物质起反应。又因碳黑的晶体小，具有连续吸收包括紫外光在内的所有光波的性能，所以能呈黑色。当碳黑颗粒的直径介于0.2mm～0.4mm，接近入射光波长的一半时，能最大限度地散射各种光波，从而防止和避免了各种光对其结构中化学键的破坏，因此碳黑具有良好的耐光性。另外，碳黑还是一种优良的光稳定剂；这是因为碳黑具有深黑颜色，几乎能把光全部吸收，从而使光不能进入纸张纤维内部，起到屏蔽作用。又由于在碳黑结构中存在醌型和多核芳烃结构，它们能与自由基发生加成反应，生成稳定的自由基，使自由基型反应终止。碳黑除了能防止高聚物光降解外，还可以作为热氧化的抗氧剂。使用含有碳黑的字迹材料，对纸张中的纤维素可以起到保护作用，防止纤维素发生光氧化和热氧化反应。因此，碳黑是字迹色素成分中最耐久的一种。常用字迹材料中以碳黑作为字迹色素成分的有墨、墨汁、碳素墨水、黑色油墨、黑铅笔等。

颜料是一种不溶于介质（如油、水等）的有色或白色的细小颗粒物质。它与所要着色的材料没有亲和力，是通过其颗粒分散于被染色的材料中而使此材料产生颜色的。因此，其着色力主要决定于其化学结构和晶体结构以及它在被着色介质中的分散性。颜料的耐久性能好，耐晒牢度一般为5～6级，最高可达8级。所谓坚牢度是指在使用过程中，有色物质受到外界理化因素损害时，所具有的抵抗能力。一般以级别来表示，级别数目越高，抵抗能力越强。耐光坚牢度是表示有色物质抵抗光对其损害的能力，分为8个等级。另外，颜料还具有一定的耐酸、耐碱性。因此，颜料属于比较耐久的色素成分。

颜料要求具有适当的遮盖力，适当的着色力，高的分散度，鲜明的颜色和对光的稳定性等。根据来源分为天然颜料和合成颜料两类。天然颜料有矿物性（无机）的，如朱砂、红土、雄黄、铜绿等；有动植物性（有机）的，如藤黄、胭脂虫红等。合成颜料种类很多，可分为无机颜料和有机颜料两种。无机颜料有钛白、红丹、铁蓝、铅白、锌白、铬黄等；无机颜料的比重大，热稳定性、光稳定性和耐溶剂性都比有机颜料好，但颜色不如有机颜料鲜艳。碳黑原本也是一种无机颜料，但由于它的性能大大优于其他颜料，所以，被列为最耐久的色素。有机颜料有各种色淀、酞菁颜料、金属铬合颜料、喹吖啶铜颜料、异喹吖啶铜颜料等；有机颜料与无机颜料相比，它的比重小，表面积大，透明性好，着色力强，但耐光性差，在光的作用下容易退色，有水渗或油渗现象；因此它的耐久性不如无机颜料。以颜料作为色素成分的字迹材料有彩色油墨、蓝黑墨水、红蓝铅笔、印泥、科技蓝图铁盐线条等。

染料与染色对象有一定的亲和力，可通过适当的方法上染固着，并形成一定色牢度的色素。染料是一种有色的有机化合物，其分子中通常含有发色团（如偶氮基、硝基、羰基等）和助色团（如氨基、羟基、甲基、磺酸基等），当光线射入后发生选择性吸收，并发射出一定波长的光线，从而显示出颜色。染料从化学结构上来看，有偶氮型、蒽醌型、三芳基甲烷型、吖嗪型、甲川型、噻嗪型、酞菁型和各种稠环型等结构。其化学结构的共同特征都是具有一定的共轭双键，形成发色体系的结构，保证染料对可见光吸收的特性，从而表现出各种色彩。例如苯环系统，在吸收光线后产生电子跃迁，使最大吸收波长在400nm～760nm范围内，反射出人们视觉所能感受到的各种颜色。因此，染料的颜色比较鲜艳。根据染料本身的性能、应用方法和应用对象，主要可以分为酸性染料、碱性染料、直接染料、活性染料、还原染料等12大类。

染料的化学性质不稳定，不耐酸、不耐碱，易溶于水、油和醇等有机溶剂。耐光性差，耐光坚牢度一般在4级以下，所以以染料为色素成分的字迹在光的作用下易发生光化反应。有的染料遇光时还会产生光敏氧化作用，这种作用能使纸张纤维氧化过程加速，特别是在空气潮湿时，损害更会加剧。总之，染料是字迹色素成分中最不耐久的一种，其退变主要是共轭双键结构在光化学反应变化过程中，因发色体系发生变化或遭到破坏而引起的。所以以染料为色素成分的档案文献字迹材料应注意防光、防潮湿、防高温、防酸碱、防污染等。用染料作为色素成分的字迹材料有红墨水和纯蓝墨水、圆珠笔、复写纸、印台油、科技蓝图重氮盐线条等。

（2）字迹色素的转移方式

字迹的耐久性除了与色素成分的耐久性有关外，还与色素成分与纸张的联结方式是否牢固有关。郭莉珠将字迹色素成分与纸张的结合方式分为结膜方式、吸收方式、填充或黏附方式，金波则概括为结膜和吸收方式、吸收方式、黏附方式。^[35][36]应当看到，结膜、吸收和黏附三种方式是主要的，不少字迹色素成分的转移方式是上述两种方式的结合，如油墨、墨汁、印泥等。

结膜方式：字迹色素成分分散在薄膜之中，薄膜靠分子间力与纸张结合，在纸张表面形成一层薄膜，这种结合方式称为结膜方式。结膜方式是一种独立的字迹色素转移方式，但往往与吸收方式同时发生，如墨、墨汁、油墨、印泥等。

吸收方式：字迹书写在纸张上，干燥后并未形成薄膜，色素成分只被纸张纤维间的毛细管吸收从而被纸张纤维吸收，这种结合方式称为吸收方式。这种结合方式耐摩擦，但易发生油渗或水渗现象，是比较耐久的结合方式。以吸收方式转移色素成分的字迹有：墨水、圆珠笔、复写纸、印台油、科技蓝图线条材料等。

黏附方式：当字迹书写在纸张上时，字迹材料中的色素成分是以固体状态、靠机械摩擦力与纸张接触后，既未在纸张表面形成薄膜，也未被纸张纤维吸收，而是在纸张纤维间的大空隙内机械地附着，这种结合方式称为黏附方式。这种结合方式不易渗化扩散，但不耐摩擦，字迹容易消失。所以是不耐久的结合方式。以黏附方式转移色素成分的字迹有铅笔。

（3）字迹材料耐久性的综合评价

字迹材料耐久性是由字迹色素成分和字迹色素成分与纸张结合方式两个因素决定的，只有把两个因素综合起来，才能全面地评价字迹的耐久性。根据字迹材料的耐久性程度大致可分为最耐久的字迹、比较耐久的字迹和不耐久的字迹，见表2-2。其中，最耐久和较耐久的字迹材料有利于长期保存。

表2-2　常见字迹材料的耐久性

续表

需要注意的是，上述关于打印字迹、传真件字迹和复印字迹的结论是一般性的。在具体判断某种字迹的耐久性时，需要辨识打印或复印字迹的成分，具体问题具体分析。