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潮湿氧化对各类物品的危害及防护要求

  成都卡特曼环境科技研究中心 

郑重申明

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   1, 潮湿对光学镜头的危害及防护要求 

         现代社会,光学镜头已经广泛应用在照相机,摄像机,监控设备,测量仪器,激光仪器,红外线仪器等技术设备上。这些设备都需要使用光学玻璃来实现功能。而光学镜头为提高性能,在镜头表面均涂覆有由高分子材料构成的膜,而这层合成材料为霉菌的生长繁殖提供了丰富的营养源。霉菌在光学镜头表面生长,分解膜的成份作 为营养,并进行繁殖,菌丝体呈树枝状在镜头表面漫延,使镜头透光和成像性能变差,直至菌丝体覆盖整个镜头。

 

         霉菌还有能分解利用镜头玻璃体中的无机盐成份提供营养,因此菌丝体在生长中还向玻璃体内纵向侵蚀,渗透发展。光学镜头一般都由多个镜片构成,霉菌菌丝体不仅在镜片的表面生长,还通过镜片边沿漫延到镜片背面,使镜片两面长霉而无法清除。并且,霉菌还通过漫延和弹射孢子的方式在多片镜片之间传染,使镜头失去 使用价值而无法挽救,导致报废。

 

         霉菌在镜头表面繁殖初期,凭肉眼不易观察到。当能用肉眼看到时,一般已造成一定的损伤。发现得早的,可用专用药水清洗镜头表面,发现迟的,菌丝体已切入 镜头玻璃体,即使清洗,所造成的切痕损坏已无法补救。对已侵入镜片背面的镜头,虽也可拆开镜头进行清洗,但对成像质量所造成的损失仍不可挽回。

 

         光学镜头出厂均经过精密调校。维修店因受条件限制,拆开后再装配难以保证精度,因而清洗维修后的镜头性能将受影响。并且清洗维修镜头费用昂贵,如清洗不彻底,今后还会复发。

 

 对于光学镜头的安全而言,应该采取预防措施,避免镜头与高湿度环境接触,以防霉菌生长。将光学镜头存储于40%RH左右的湿度环境中,由于霉菌在这种湿度环境中能生长繁殖,就保障了镜头的安全。

 

 

 

被霉菌侵袭的光学镜头

 

  2, 潮湿对磁记录信息载体的危害及防护要求

 

 磁记录材料作为现代社会的重要信息记录保存手段得到了广泛的使用,常见的有录音带,录像带,计算机磁盘,数据流磁带等。

 

 磁记录材料均由高分子材料制成带基,其内含有的增塑剂、分散剂等,均适宜霉菌分解作为营养吸收。霉菌还分解由高分子材料构成的磁带带基作为营养,使带基受到侵蚀。此外,潮湿的空气还会使磁记录材料的粘合剂水解,导致磁粉脱落。

 

         上述二者均会造成记录的数据信号丢失。因此在自然环境下,磁记录材料均难以长期保存期。有时, 记录有信息的磁记录载体带突然不能读写,这往往就是受潮长霉所致。脱落的磁粉和菌丝体还会堵塞计算机、录像机、录音机的磁头,使机器不能正常工作, 甚至损坏磁头。此外霉菌还可通过磁头进行传染。

 

 

  

                                            磁带上白色斑痕为在磁带上生长的霉菌

 

 计算机硬盘,也是一种磁记录材料,硬盘会因受潮氧化等原因导致不能读取数据,硬盘的损坏率很高,并往往造成用户重大的损失,其中有相当部分就是因受潮氧化所致。  

 

 

 

氧化的硬盘

 

  3, 潮湿对影像胶片的危害及防护要求

 

         影像胶片除了传统的摄影胶片、X光胶片外,还在电子扫描、航空遥感、医药及工业诊断领域作为信息记录保存载体得到广泛应用。影像胶片由高分子材料片基和表 面敷涂的有机感光材料构成,适宜霉菌分解。特别是表面的感光药膜最易受霉菌侵袭。影像胶片乳胶层感光药膜还极易受潮发生水解, 损坏胶片图像, 长霉后, 霉菌排泄的草酸类物质能侵蚀银影颗粒和染料影像。染料影像在高湿条件下亦会自行水解, 高湿度也促使影片上残留化学药品破坏画面。

 

         空气中的有害气体如硫化物、过氧化物等, 即使浓度很低, 也会构成有害影响。过氧化物是引起银影像颗粒被氧化主要原因, 使胶态银形成带色的沉积斑。其它如油漆挥发气和活性化合物都会损坏片基和影像。此外, 有化学活性的尘埃还会使画面褪色或形成污斑。某些保存2-20年的缩微负片上出现了细微的色斑或污痕,是由于银影像局部氧化, 致使胶态银呈现红色或黄色斑点。这是由空气中的氧、水气和大气中的有害气体过氧化物、臭氧、二氧化硫、硫化氢和其它工业废气所导致。 

 

 

受潮损坏的照片

 

 

 

 

 

         影像胶片在存放中, 本身还会释放出一种名为乙酸的气体, 在乙酸的腐蚀作用下, 胶卷上的黄色首先开始变坏, 然后是所有的颜色开始变色和剥落, 最后底片本身也受到损坏。这个损坏过程称为" 乙酸综合症"。因此, 摄影胶片不仅需防潮, 还需在净化环境中保存。

 

         低湿环境可以避免影像胶片长霉和减缓影像染料褪色,但湿度过低或湿度频繁的周期变化, 又会降低片基和乳剂层的附着性, 出现胶片边缘剥落、曲卷、乳剂层龟裂等现象。而高温环境会使胶片色彩发灰, 丧失层次。

 

         为确影像胶片信息载体的安全,以使人类社会活动的记录能够长久保存,除了国际标准外,经济发达的国家都制定了档案保护法,其中对影像胶片信息载体的保护要求基本一致。具体是:

  

           保存底片的适宜温湿度为: 温度 13-15, 相对湿度 35-45%  

     保存照片的适宜温湿度: 温度 14-24, 相对湿度 40-60%

           库房内昼夜相对湿度变化不大于±5%

 

 已加工电影安全胶片的贮存技术标准:中期贮存条件(至少保存10)和长期贮存条件(永久性保存)标准如下:

 

中期贮存条件(至少保存10年)                  长期贮存条件(永久保存)

感光层

片基类型

湿度RH

温度

感光层

片基类型

湿度RH

温度

黑白影片

纤维树脂片基

40-60%

20

黑白影片

纤维树脂片基

15-50%

20

黑白影片

聚酯片基

40-60%

20

黑白影片

聚酯片基

30-50%

20

彩色影片

纤维树脂片基

40-60%

5

彩色影片

纤维树脂片基

15-40%

5

彩色影片

聚酯片基

40-60%

5

彩色影片

聚酯片基

25-40%

5

       从上述标准可看出,要保证影像胶片信息载体的安全,应将存放在干燥环境,最好是存放在低温干燥环境,也就是对于需要保存10年以上和永久保存的影像胶片信息载体,应该采用低温干燥箱来存储。 

从具体操作看,将低温干燥箱的温度设置在15摄氏度,湿度设置在15%RH,就可满足磁记录信息的长期存储安全要求。 在没有低温干燥箱的情况也,也可采用常温干燥箱来存储。如果能将常温干燥箱放置于有空调的房间度过炎热的夏季,对延长磁记录信息载体的寿命,有益无害。

 

国家也对媒体的存储制定了标准:

 

媒体保存条件                                         腐蚀性气体环境分级

 

纸媒体

磁盘

磁带

 

A

B

 

 

已记录

未记录

已记录

未记录

二氧化硫

0.15mg/m3

1mg/m3

温度

5-50

32     5-50%

     4-51.5%

硫化氢

0.01mg/m3

0.1/mg/m3

湿度RH

40-70%

    20-80%

     8-80%

 

 

 

                 

            4, 潮湿对光记录电子信息载体的危害及防护要求

         由于磁记录材料难以长期保存,因此随着光记录技术的问世,将数据资料等刻录在CD-R光盘上备份保存,就成为广泛采用的信息存储手段。银行保险等金融机构的计算机数据大量采用光盘进行保存。近年来,世界各地的图书馆,博物馆,档案馆等,都在大规模的将所保存的文物,古籍和档案资料等通过拍照和扫描等手段转变为为电子文档数据,再烧录在光盘上,已达到能够长期保存的目的。光盘资料,号称“可以保存100年”。但是,实际情况却是,光盘记录的信息仍然难以长期保存。并非有了数据光盘就可以高枕无忧。

 

         光记录是通过在光盘反光面表面刻录凹凸小坑的方式记录信号,并表面有一层反射信号的金属铝膜镀层。此为模压式光盘,适宜工厂大批量生产。 

 

         通常用于记录信息的CD-R光盘是通过激光烧灼可记录光盘CD-R反光面上的化学材料,改变其反光率变的方式来实现信号记录。表面也有一层反射信号的金属铝膜镀层。

 

         模压光盘反光面有小坑和无小坑处对光线的反射不同,而CD-R可记录光盘的反光面经烧灼后和未经烧灼处对光线的反射不同。

 

        光盘机通过发射激光束照射到光盘的反光面,由于经过刻录或烧灼的位置反光不同,从而输出光盘所记录的信息信号,光盘机以此读取数据。因此光盘能否正常读取,光盘反光面的亮度至关重要,要求很高。

 

但是,由于光盘反光面表面的塑料保护膜具有穿透微量水分的性质,在高湿环境下亮度就会因水分渗透所导致的光盘反光面金属镀层氧化,从而使光盘反光面亮度降 低,致使光盘不能读出或读错信号,使光盘信息丢失而报废。尤其是CD-RCD-RW,其本身反光率就比刻盘压模生产的光盘低,更容易导致信息丢失,保存期更短。此外,霉菌亦可在光盘的塑料表面生长。

 

 

 

                                                                           发霉和氧化的光盘

 

 防止光盘反光面金属镀膜的氧化,是保护光盘信息的关键。如果将光盘存放于常温干燥箱中,将湿度控制在20-30%RH,在这种湿度环境下光盘铝膜的氧化过程不能进行,就可以确保光盘所记录信息的安全。自然环境中的空气湿度,随时都在导致金属的氧化,因此采用常温干燥箱这种人工环境来保护光盘信息。就成为必然。

 

 5,潮湿对电子元器件和整机的危害及防护要求

 

在大规模集成电路时代,IC的集成度越来越高,电子元件的体积越来越小,元件之间的距离越来越近,连接导线越来越细。在纳米级的今天,哪怕是轻微的受潮,都可以导致电子企业出现大量的产品质量问题。

 

潮湿对半导体产业的危害主要表现在潮湿空气中的水分能透过IC塑料封装和从引脚等缝隙侵入IC内部,产生IC吸湿现象。

集成电路在潮湿环境中的吸湿率

 

当在SMT过程的加热环节中,进入IC的潮气会受热形成水蒸气,产生压力,导致IC树脂封装裂开,又称“爆米花”。侵入IC内部的水汽还会并使内部金属捆线氧化,导致产品故障。

 

 

 

 此外,当器件在PCB板的焊接过程中,因水蒸压力释放,亦会导致虚焊。在高湿环境还会造成绝缘等级下降;电容器受潮容量减少;印制板和接插件以及元器件引脚氧化,导致接触不良或焊结性变差; 晶体氧化;液晶器件的玻璃基板和偏光片、滤镜片合格率。其降低;其它它诸如陶瓷器件、开关件、焊锡、PCB、晶片、石英震荡器、SMT胶、电极材料粘合剂、电子浆料、高度亮器件等,均会受到潮湿的危害。 即使电子整机,也会因潮湿导致故障。

 

  据统计,全球每年1/4以上的工业制造不良品与潮湿的危害有关。对于电子工业,潮湿的危害已经成为影响产品质量的主要因素之一。

   

 为了解决潮湿对电子工业的危害问题,目前世界电子工业都在按照IPC-M190 J-ST-D-033标准进行品质管理:对于在高温空气环节暴露后的SMD元件,必须将其放置在10%RH湿度以下的常温干燥箱中放置暴露时间的10倍时间,以恢复元件的“车间寿命”,避免报废,保障安全。对电子工业的车间生产环节和仓库的空气湿度,必须进行严格的控制,包括ICBGAPCB等,以及等待锡炉焊接的器件,烘烤完毕回温的器件,尚未包装的产品等,均应存放在常温干燥箱中,以确保电子产品的成品率和产品质量。 

 

  5, 潮湿对精密机械精密仪器的危害及防护要求

 

         精密机械的品种很多,如光谱仪、高精度天平、光机电仪器、电子仪器等精密仪器,块规等精密量具,以及其他精密测量、计量、加工、实验等精密机械产品。和高亮度金属制品等。

 

         精密机械即使微量水分所造成的氧化,也会失准、精度下降、亮度降低、导致工作性能下降甚至报废。现代精密仪器往往具有电子部件, 受潮后也会导致故障。

 

 精密机械价格都不低,为延长其使用寿命和精度,应将其存储在20-30%RH的湿度环境,就可以避免潮湿所带来的危害。

 

 

 

被氧化腐蚀的精密机械金属部件

 

          6,潮湿对粉末材料化学品药品等的危害及防护要求

 

         粉末材料作为工业工业原料的一种形态,应用很广。例如制药工业就广泛将各类药品制备为粉末状,再用于压制片剂,或溶解为针剂,或装入胶囊等;冶金工业将金 属制备成粉末中间体,用于压铸成型等。粉末材料作为一种中间体,广泛用于化学,制药,建材,电子等几乎所有的产业生产过程中。

 

         在日常生活中能见到的粉末材料也很多,如复印机墨粉、粉状药品、奶粉、咖啡等等。

 

粉末材料极易吸收空气中的水分而产生潮解、结块, 或性状及化学成份产生变化,导致粉末材料变质和功效丧失。例如复印机墨粉受潮后不能正确显影,奶粉受潮后变成石头一样坚硬的块状不能使用,粉末药品即时轻微受潮也会导致难以被装入胶囊。 

 

   

左为正常的粉末,右为受潮结块的粉末

 

         粉末材料对存储环境要求很高,作为工厂原料,需将粉末材料彻底干燥后分装到防潮的容器中,存储于可以对湿度进行控制的库房中。对于少量使用粉末材料的实验室等,可将粉末材料存储于常温干燥箱(防潮箱)中,并将箱内湿度控制在10-20%范围,才能保障粉末材料的安全。

   

    很多种类的化学品及药品受潮后会发生成份和性状的变化,化学品一旦受潮,往往化学成分就发生改变,成了另一种物品。

 

      粘合剂,作为化学品的一个类别,品种众多,广泛适用于各个行业。但是,粘合剂开瓶后,受空气中的水分影响会发生化学反应导致固化,使未用完的粘合剂报废。某些品种的粘合剂价格昂贵,一旦固化报废经济损失不小。粘合剂的固化,除了环境潮湿空气的影响外,环境温度对其也有很大影响。温度越高,固化越快。

 

    药品受潮会使成份及药效降低或发生不良变化,长霉后会造成报废。

 

    某些香料受潮后会使香气丧失。

 

    将化学品,药品,香料等存储于常温干燥箱(防潮箱)中,并将箱内湿度控制在10-20%范围,可以保障安全。

  

    将粘合剂需要其存放于低温干燥存储箱中,将温度控制在15摄氏度以下,湿度控制在15%RH以下,低温低湿度的保存条件,能有效防止粘合剂的固化。

 

  7,潮湿对文物档案纸制品革制品等的危害及防护要求

 

文物的构成品种很多,包括青铜器,铁器,角质品,石制品,以及纸制品,木制品,丝织品革制品等等。日常生活中使用的纸制品,木制品,丝织品,革制品等也同样易受潮湿的危害。

 

 

被氧化腐蚀的青铜器                                                  风化的石刻       

 

 

 

 

 

 铜器和铁器等金属制品受潮会产生氧化,石制品受潮会产生风化,而纸制品,包括文物,档案,文献资料,邮品,票据,滤纸,试纸,以及比个制品,丝织品等,均含有大量纤维素, 可被霉菌分解为糖元作为营养吸收,因此极易导致霉菌侵袭。导致这些物品的损坏。

 

 

 

                       霉变的革制品                                                               受潮的档案

        档案资料的构成以纸制品为主,也有部分照片,胶片,磁带磁盘和实物等。高湿环境,除了导致霉菌孳生外,也会使物品所含的纤维素水解。此外化学试纸还会因受潮导致成分改变,而不能正常指示。

 

 

受潮发霉的人民币                                   含纤维素物品受潮损坏状况 

   

    将金属文物存储在常温干燥箱(防潮箱)中,将湿度控制在20-30%RH,可防止金属的氧化。将含纤维素的物品存储在湿度控制在40-50%RH的干燥环境中,即可防止霉菌滋生,以确保安全。

 

  8, 潮湿对烟草、茶叶、种子等的危害及防护要求

 

         烟草、茶叶、粮食、种子等都是富含纤维素的物品,因此极易受潮而霉菌滋生造成损坏。 

         烟草、茶叶会变味或发霉,导致失去使用价值。粮食霉变则产生黄曲霉素等致癌致病毒素不能食用,否则会导致中毒。

 

         植物种子的情况比较特殊,除了受潮发霉会不发芽外,即使种子没有霉变,而仅仅因为存储环境的空气湿度稍高,也会导致第二年播种后发芽率大大降低。同时,境温度稍高,对发芽率也有重大影响。对于农业科研机构的良种培育和农业种子公司的良种推广销售而言,发芽率,是个至关重要的问题。

 

         实验已经证明,要提高种子的发芽率,必须将种子存储与低温低湿度环境中。可行的措施是,采用低温干燥存储箱,将箱内温湿度设定在所需要的控制值,可有效提高种子的发芽率。

 

         但是,不同的植物品种的种子,存储所需的温湿度又有差别,虽然“双十五”环境,即温度摄氏15度,湿度15%RH的环境,适宜多数植物种子的保存,但是对高级别的种植资源库,例如国家级种植资源基因库长达几十年甚至上百年的存储目标,就必须以具体种子品种的情况定制专用温湿度控制的存储空间,方能达到目的。 

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