紙のミステリ5

なぜ紙はにじみやすいのか

ではなぜ紙はにじむのだろうか。紙が情報記録媒体として、そこに
のせる墨やインキをにじませなければ、サイジングの必要もなくロ
ジンを定着させるための酸化剤を使う必要もなかった。そうすれば
世界中で大量の書籍劣化が起こることもなかったはずである。

しかし紙は本来にじむものである。それはその生い立ちに必然的に
関わってくる。紙はその生い立ちにおいて、薄くて強くあるべきも
のという性質が求められてきた。実はその強さを生み出す力こそが
にじみの原因でもあるのだ。紙が抱える二律背反的(アンビバレン
ツ)な問題がそこにあるのだ。

下の図は、紙の構成物質であるセルロース繊維同士が緊密に結合す
る原理の模式図である。図を見ると水素が上下のセルロース繊維を
しっかりと結び付けていく様子が見て取れるだろう。図が少々見に
くいのが難だが(^^ゞこうした結合を水素結合と呼ぶ。

紙の原料であるセルロース繊維はグルコースと呼ばれる糖類が環に
なって結合し数千個鎖状につながったものである。このグルコース
にはOH基と呼ばれる分子の手があり、これが水の分子と結びつきや
すい。だから紙の構成物質であるセルロース繊維を十分な水に触れ
させながらその水分を落とす作業、すなわち漉くことをしていけば
まず図上段のようなかたちのウェットシートができる。

この段階でまず、大量の水の中に散っていたセルロース繊維が水を
仲立ちとして結合しはじめていく。次に図中段に見るように、その
橋渡し役になっている水を脱水乾燥によって取り除いていくと、最
後には図下段に見るように、セルロース繊維同士の水素結合が完成
する。これが実は紙の強度の大本なのである。水素結合は分子同士
が結合する化学結合の中でも特に大きい力を発揮するものなのだ。

ところがこの水素結合に再び水分が触れてきたらどうだろうか。紙
には繊維と繊維が結合していない部分に微細な隙間がある。この隙
間がまず毛管現象で水分を引き込んでしまう。そしてそれだけでは
なく、先の図の逆向きに水の力が働いていって、繊維間に水が染み
込んでしまうようになる。なぜなら繊維が持つOH基の手の力より水
のOH基の手が持つ力の方が大きいからだ。これがにじみの原因であ
り、もう一方で紙が水に対して脆弱な原因でもある。

[6]に続く