CN102021861A - 一种炭素隔卷纸及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种炭素隔卷纸及其制备和使用方法，将炭黑与水在胶体磨中打磨形成粒径胶体，将所获得的胶体与水基胶粘剂聚乙烯醇混合均匀后，均匀涂于无酸托绫专用纸的正面和反面并自然阴干，得到炭素纸；将两张经过混合保护液浸润的托绫专用纸分别裱在炭素纸两面，用色纸包边，得到炭素隔卷纸。使用时将纸张文物卷于或放置于两张炭素隔卷纸之中，即可得到一个炭素微环境。本发明能够吸收或缓冲文物储藏环境中的酸性气体，有效抑制和减少潮湿、高温、有害气体、有害光线、灰尘的侵蚀，提供便捷的微型炭素收藏环境，有效减轻高温、潮湿和氧化等对内置纸张纤维的破坏，增加其内置纸张的耐久性。本发明具有成本低、制备方法简单的特点，具有良好的市场开发前景。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体是一种纸质文物收藏保护材料的炭素隔卷纸及其制备和使用的方法。
背景技术
纸质文物是记载各种知识信息的载体，是人类历史流传下来的宝贵的精神文化财富，具有非常大的利用价值和参考价值，对人类文明的传播，社会的进步和科学技术的发展发挥着难以替代的重要作用。我国档案、书法、绘画等古文献中，以墨汁书写的字迹绝大多数耐久不褪，且墨迹以下的纸张状况保持良好；众多的出土文物由于残存的火烧余烬或木炭的存在而得以保存。炭黑是由许多烃类物质(固态、液态或气态)经不完全燃烧或裂解生成，主要化学成分为碳元素(C)，是一种质轻、疏松的黑色粉末；它物化性能稳定，不溶于水、油和一般溶剂，耐光、耐热、耐酸、耐碱，不易与其它物质发生反应。
鉴于大量考古证明炭黑或炭黑直接涂覆材料及炭黑环境内置材料均能对文物起到独特保护作用，人们开始不懈的探索炭黑材料或炭黑直接涂覆材料及炭黑环境对文物保护，并创造出了一些环保的炭素微环境保护材料和技术。
国内外对于文物收藏保护材料的炭素隔卷纸及其制备方法还未见报道。但对于无酸纸及环保型炭素微型收藏环境作为纸质文物的保存环境已有报道：其中，公开日为2008年12月24日，公开号为CN101328699A的中国发明专利中，提出了一种文物保护专用无酸纸和制备方法，该纸是由植物纸浆纤维，腐蚀性气体吸附剂、湿度调节剂、pH缓冲剂和湿增强剂按一定质量百分比制成纸浆悬浮液，在纸页抄片器上过滤脱水后，湿纸片烘干后得到，仅仅能吸收或缓冲文物储藏环境下酸性气体的侵蚀，并部分的调节储藏环境的湿度，不能完全保护纸质文物。
发明内容
为了克服现有技术中存在的仅能吸收或缓冲文物储藏环境下酸性气体的侵蚀，并部分的调节储藏环境的湿度，不能完全保护纸质文物的不足，本发明提出了一种炭素隔卷纸及其制备和使用方法。
本发明提出的炭素隔卷纸是将打磨后的炭黑与聚乙烯醇混合后涂覆于无酸托绫专用纸上，置于两张用混合保护液浸润后的无酸托绫专用纸中间，再用色纸包边得到。
为实现上述目的，本发明提出了一种制备炭素隔卷纸的方法，包括以下步骤：
第一步：制作炭素纸。将80～120g炭黑与500ml水在胶体磨中打磨5h，形成粒径为2～50um的胶体；将所获得的胶体与水基胶粘剂聚乙烯醇以5∶2体积比混合均匀后，均匀涂于无酸托绫专用纸的正面和反面，置于标准大气压下，在室内自然阴干，得到炭素纸；
第二步：浸润无酸托绫专用纸。将无酸托绫专用纸放入混合保护液中浸润1分钟，标准大气压下，在室内自然阴干。混合保护液是由10重量份硼酸、25重量份硼砂、12重量份八硼酸钠、8重量份氟化钠和1000重量份的水均匀混合组成。
第三步：制备炭素隔卷纸。将两张经过混合保护液浸润的托绫专用纸分别裱在经步骤一制做的炭素纸两面，用色纸包边，即完成了炭素隔卷纸的制备。
为实现本发明的效果，本发明还提供了一种炭素隔卷纸的使用方法，其特征在于，使用时将纸张文物卷于或放置于两张炭素隔卷纸之中，使上下两张炭素隔卷纸的包覆结构形成，即可得到一个炭素微环境。
基于考古研究发现，炭黑对文物有独特保护作用，以此制作的环保型炭素微型收藏环境作为纸质文物的保存环境，能有效地抑制和减少潮湿、高温、有害气体、有害光线、灰尘等有害因素，使处于炭素环境保护中的纸质文物免受或延缓自然侵蚀，得以完整、长久地保存下去。
本发明提出的炭素隔卷纸及其简单的制备和使用方法为纸质文物便捷的提供了一个环保型的炭素微环境。本发明不但可以吸收或缓冲了文物储藏环境中的酸性气体，又有效地抑制和减少潮湿、高温、有害气体、有害光线、灰尘等有害因素的侵蚀：
①在纸张的存放过程中，能有效减轻高温、潮湿和氧化等对内置纸张纤维的破坏，增加其内置纸张的耐久性。
②在纸张的存放过程中，能有效地吸收空气中NOx、HCl和SO2等酸性、氧化性有害气体，阻滞对内置纸张的侵蚀，使纸张的耐久性增强。
③在纸张的存放过程中，有效阻止外界不利因素对内置纸张纤维的破坏，对内置纸张起到一定的耐久保持作用。
测试一：对本发明提出的炭素隔卷纸，按照国际标准方法GB/T453-2002进行纸样的抗张强度测定(恒速加荷法)，GB/T2679.5-1995进行试样的耐折度测定(MIT耐折度仪法)、按国标GB/T455-2002进行试样的撕裂度测定。
试验选用生宣和熟宣，通过人工加速老化模拟试验，用耐折度、抗张力、撕裂度等性能指标分别对四种收藏条件下内置纸样进行耐久性评价：
I号样品——用无酸托绫专用纸，将熟宣、生宣裁成一定尺寸，分别置于上下两张无酸托绫专用纸之中；
II号样品——将无酸托绫专用纸放入混合保护液中浸渍1分钟后，标准大气压下，室内自然阴干，制得。将熟宣、生宣裁成一定尺寸，分别置于上下两张无酸托绫专用纸之中；
III号样品——将炭黑在胶体磨中打磨成胶体后，与适量水基胶粘剂聚乙烯醇混合均匀，将其均匀涂于无酸托绫专用纸上，标准大气压下，室内自然阴干，制得炭素隔卷纸。将熟宣、生宣裁成一定尺寸，分别置于上下两张炭素隔卷纸之中；
IV号样品——将炭黑在胶体磨中打磨成胶体后，与适量水基胶粘剂聚乙烯醇混合均匀，将其均匀涂于无酸托绫专用纸上，待其自然晾干后，置于两张由混合保护液浸润1分钟后的室内自然阴干的无酸托绫专用纸中间，再用色纸包边得到的炭素隔卷纸。将熟宣、生宣裁成一定尺寸，分别置于上下两张炭素隔卷纸之中。
将I号、II号、III号、IV号样品分别进行加速人工老化，老化方法分别是：在105℃下，热老化72h；在80℃、RH为60％的条件下，湿热老化72h；在试验温度：25.0℃，臭氧浓度：800.0pphm，空气流速：20.0mm/s的条件下，臭氧老化7d。分别测定I号、II号、III号、IV号样品老化后的耐折度、抗张力和撕裂度。测试结果如下(实验数据均为10次测试平均值)：
表1人工老化后熟宣耐折度比较
表2人工老化后熟宣抗张力比较
表3人工老化后熟宣撕裂度比较
表4人工老化后生宣耐折度比较
表5人工老化后生宣抗张力比较
表6人工老化后生宣撕裂度比较
表7NOx、HCl氛围放置后纸样强度状况
表8SO2氛围放置后纸样强度状况
空气中二氧化硫的含量达到0.5～1ppm时就容易被纸张吸收并与纸中的水作用生成酸，从而增加纸张的酸度。纤维素分子在酸的作用下纤维素水解，分子间的链断裂，分子量降低成为单个纤维素分子从而大大降低了纤维素的强度。
测试二：本发明提出的一种炭素隔卷纸，采用能谱仪(EDAX公司能谱仪)进行试样的元素分析的测定。
试样I采用无酸托绫专用纸，将熟宣、生宣裁成一定尺寸，分别置于上下两张无酸托绫专用纸之中；
试样II采用本发明所述的炭素隔卷纸，将熟宣、生宣裁成一定尺寸，分别置于上下两张炭素隔卷纸之中。
从图1和图2所示的能谱分析图中，I号纸样中含有S元素，而II号纸样中不含S元素。相比较于没有特殊采用炭素纸包裹的结果，炭素隔卷纸包裹提供了综合性能较满意的纸张存放环境；且不论是熟宣，还是生宣，炭素隔卷纸提供的微型收藏环境都能有效地吸收空气中SO2等酸性、氧化性有害气体对内置纸张的侵蚀，使纸张的耐久性增强，是综合性能较满意的纸质文物收藏环境。
测试三：本发明提出的一种炭素隔卷纸，用人工加速老化的方法，通过色差值来评价自行研制的环保型纸质文物炭素收藏袋对颜料是否能起到耐久保持作用。取一块宣纸，将十二种国画颜料均匀涂于其上，待颜料晾干后，色差计测每一种颜料的标准值。将涂有颜料的宣纸，分别放入收藏环境中：
I号样品：用无酸托绫专用纸，将涂有颜料的宣纸置于上下两张无酸托绫专用纸之中；
II号样品：将炭黑在胶体磨中打磨成胶体后，与适量水基胶粘剂聚乙烯醇混合均匀，将其均匀涂于无酸托绫专用纸上，标准大气压下，室内自然阴干，制得炭素隔卷纸。涂有颜料的宣纸置于上下两张炭素隔卷纸之中。
III号样品：将炭黑在胶体磨中打磨成胶体后，与适量水基胶粘剂聚乙烯醇混合均匀，将其均匀涂于无酸托绫专用纸上，待其自然晾干后，置于两张由混合保护液浸润1分钟后的室内自然阴干的无酸托绫专用纸中间，再用色纸包边得到的炭素隔卷纸。将涂有颜料的宣纸置于上下两张炭素隔卷纸之中。
将I号、II号、III号样品分别进行人工加速老化，老化方法分别是：在105℃下，干热老化72h；在80℃、RH为60％的条件下，湿热老化72h；室温，垂直照射距离为20cm条件下，30W紫外灯下老化3d；在试验温度：25.0℃，臭氧浓度：800.0pphm，空气流速：20.0mm/s的条件下，臭氧老化3d。测试结果如下(实验数据均为10次测试平均值)：
表9干热老化后颜料色差
| 钛白 | 藤黄 | 硃磦 | 硃砂 | 胭脂 | 曙红 | 赭石 | 三绿 | 三青 | 花青 | 酞青蓝 | 大红 | |
| I | 0.60 | 1.37 | 1.19 | 0.91 | 1.57 | 1.99 | 1.29 | 1.25 | 0.96 | 1.05 | 0.74 | 1.13 |
| II | 0.36 | 1.19 | 0.61 | 0.73 | 1.36 | 1.95 | 0.44 | 0.48 | 0.70 | 0.53 | 0.40 | 1.11 |
| III | 0.20 | 1.04 | 0.74 | 0.60 | 1.30 | 1.65 | 0.85 | 0.90 | 0.54 | 0.75 | 0.19 | 1.03 |
表10湿热老化后颜料色差
| 钛白 | 藤黄 | 硃磦 | 硃砂 | 胭脂 | 曙红 | 赭石 | 三绿 | 三青 | 花青 | 酞青蓝 | 大红 | |
| I | 3.05 | 4.13 | 5.18 | 4.53 | 5.81 | 9.69 | 4.51 | 2.13 | 3.25 | 5.79 | 14.11 | 5.13 |
| II | 2.45 | 4.06 | 3.84 | 3.78 | 5.68 | 8.73 | 3.53 | 2.00 | 2.67 | 4.92 | 12.71 | 4.52 |
| III | 2.38 | 4.00 | 3.95 | 3.56 | 4.68 | 8.12 | 3.66 | 2.18 | 2.90 | 5.13 | 11.32 | 3.51 |
表11紫外老化后颜料色差
| 钛白 | 藤黄 | 硃磦 | 硃砂 | 胭脂 | 曙红 | 赭石 | 三绿 | 三青 | 花青 | 酞青蓝 | 大红 | |
| I | 5.74 | 3.12 | 1.07 | 1.43 | 1.27 | 0.47 | 2.38 | 2.38 | 3.34 | 0.84 | 2.32 | 1.23 |
| II | 5.46 | 2.98 | 0.70 | 1.03 | 0.61 | 0.30 | 1.73 | 1.91 | 2.29 | 0.76 | 1.67 | 0.58 |
| III | 5.11 | 2.43 | 0.53 | 1.38 | 0.31 | 0.38 | 1.20 | 1.64 | 2.54 | 0.21 | 1.80 | 0.35 |
表12臭氧老化后颜料色差
| 钛白 | 藤黄 | 硃磦 | 硃砂 | 胭脂 | 曙红 | 赭石 | 三绿 | 三青 | 花青 | 酞青蓝 | 大红 | |
| I | 1.82 | 1.31 | 1.22 | 0.82 | 0.86 | 2.60 | 0.87 | 0.62 | 0.82 | 1.27 | 1.11 | 1.68 |
| II | 1.60 | 0.91 | 0.69 | 0.64 | 0.82 | 1.28 | 0.45 | 0.54 | 0.66 | 0.74 | 0.79 | 1.45 |
| III | 1.29 | 0.89 | 0.44 | 0.59 | 0.84 | 1.17 | 0.61 | 0.46 | 0.43 | 0.50 | 0.94 | 1.17 |
从表9-12的测试结果表明各种老化条件对颜料的影响各不相同，各种颜料对老化条件的敏感程度也不尽相同。经过干热、湿热、紫外、臭氧老化后，各种颜料的颜色均发生了变化。但是，II号、III号样品的色差始终比I号样品的色差值小。即处于炭素环境中的颜料经过各种人工加速老化后，颜色褪变程度较小，说明炭素环境下颜料能得到较好的保持。
综合上各个述测试数据，炭素隔卷纸的耐久性评价测试符合国家标准的测试方法及检验技术要求，结论为合格；炭素隔卷纸提供了综合性能较满意的纸张存放环境；且不论是熟宣，还是生宣，炭素隔卷纸提供的微型收藏环境都能有效地吸收，证明本发明所述的炭素隔卷纸不但可以吸收或缓冲了文物储藏环境中的酸性气体；而且能有效抑制和减少潮湿、高温、有害气体、有害光线、灰尘等有害因素的侵蚀，提供便捷的微型炭素收藏环境，在纸张的存放过程中，能有效减轻高温、潮湿和氧化等对内置纸张纤维的破坏，增加其内置纸张的耐久性；还具有良好的加工性。同时，由于本发明采用的原料均是常见化合物的工业品，成本低，购买方便，制备方法简单，因此也具有极好的市场开发前景。
附图说明
图1是制备炭素隔卷纸的流程图；
图2是I号纸样能谱分析图；
图3是II号纸样能谱分析图。
具体实施方式
本实施例是对本发明所述的炭素隔卷纸及其制备和使用的方法进一步说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例一
本发明提出的炭素隔卷纸是将打磨后的炭黑与聚乙烯醇混合后涂覆于无酸托绫专用纸上，置于两张用混合保护液浸润后的无酸托绫专用纸中间，再用色纸包边得到。
为实现本发明的效果，本发明提供了一种炭素隔卷纸的制备方法，包括如下步骤：
第一步：制作炭素纸。将80g炭黑与500ml水在胶体磨中打磨5h，形成粒径为2～50um的胶体；将所获得的胶体与水基胶粘剂聚乙烯醇以5∶2体积比混合均匀后，均匀涂于无酸托绫专用纸的正面和反面，置于标准大气压下，在室内自然阴干，得到炭素纸；
第二步：浸润无酸托绫专用纸。将无酸托绫专用纸放入混合保护液中浸润1分钟，标准大气压下，在室内自然阴干。混合保护液是由10重量份硼酸、25重量份硼砂、12重量份八硼酸钠、8重量份氟化钠和1000重量份的水均匀混合组成。
第三步：制备炭素隔卷纸。将两张经过混合保护液浸润的托绫专用纸分别裱在经步骤一制做的炭素纸两面，用色纸包边，即完成了炭素隔卷纸的制备。
为实现本发明的效果，本发明还提供了一种炭素隔卷纸的使用方法，其特征在于，使用时将纸张文物卷于两张炭素隔卷纸之中，使上下两张炭素隔卷纸的包覆结构形成，即可得到一个炭素微环境。
实施例二
本发明提出的炭素隔卷纸是将打磨后的炭黑与聚乙烯醇混合后涂覆于无酸托绫专用纸上，置于两张用混合保护液浸润后的无酸托绫专用纸中间，再用色纸包边得到。
为实现本发明的效果，本发明提供了一种炭素隔卷纸的制备方法，包括如下步骤：
第一步：制作炭素纸。将100g炭黑与500ml水在胶体磨中打磨5h，形成粒径为2-50um的胶体；将所获得的胶体与水基胶粘剂聚乙烯醇以5∶2体积比混合均匀后，均匀涂于无酸托绫专用纸的正面和反面，置于标准大气压下，在室内自然阴干，得到炭素纸；
第二步：浸润无酸托绫专用纸。将无酸托绫专用纸放入混合保护液中浸润1分钟，标准大气压下，在室内自然阴干。混合保护液是由10重量份硼酸、25重量份硼砂、12重量份八硼酸钠、8重量份氟化钠和1000重量份的水均匀混合组成。
第三步：制备炭素隔卷纸。将两张经过混合保护液浸润的托绫专用纸分别裱在经步骤一制做的炭素纸两面，用色纸包边，即完成了炭素隔卷纸的制备。
为实现本发明的效果，本发明还提供了一种炭素隔卷纸的使用方法，其特征在于，使用时将纸张文物放置于两张炭素隔卷纸之中，使上下两张炭素隔卷纸的包覆结构形成，即可得到一个炭素微环境。
实施例三
本发明提出的炭素隔卷纸是将打磨后的炭黑与聚乙烯醇混合后涂覆于无酸托绫专用纸上，置于两张用混合保护液浸润后的无酸托绫专用纸中间，再用色纸包边得到。
为实现本发明的效果，本发明提供了一种炭素隔卷纸的制备方法，包括如下步骤：
第一步：制作炭素纸。将120g炭黑与500ml水在胶体磨中打磨5h，形成粒径为2-50um的胶体；将所获得的胶体与水基胶粘剂聚乙烯醇以5∶2体积比混合均匀后，均匀涂于无酸托绫专用纸的正面和反面，置于标准大气压下，在室内自然阴干，得到炭素纸；
第二步：浸润无酸托绫专用纸。将无酸托绫专用纸放入混合保护液中浸润1分钟，标准大气压下，在室内自然阴干。混合保护液是由10重量份硼酸、25重量份硼砂、12重量份八硼酸钠、8重量份氟化钠和1000重量份的水均匀混合组成。
第三步：制备炭素隔卷纸。将两张经过混合保护液浸润的托绫专用纸分别裱在经步骤一制做的炭素纸两面，用色纸包边，即完成了炭素隔卷纸的制备。
为实现本发明的效果，本发明还提供了一种炭素隔卷纸的使用方法，其特征在于，使用时将纸张文物放置于两张炭素隔卷纸之中，使上下两张炭素隔卷纸的包覆结构形成，即可得到一个炭素微环境。
Claims (3)
1.一种炭素隔卷纸，其特征在于，所述的炭素隔卷纸是将打磨后的炭黑与聚乙烯醇混合后涂覆于无酸托绫专用纸上，置于两张用混合保护液浸润后的无酸托绫专用纸中间，再用色纸包边得到。
2.一种制备如权利要求1所述炭素隔卷纸的方法，其特征在于，制备炭素隔卷纸的过程包括以下步骤：
第一步，制作炭素纸；将80～120g炭黑与500ml水在胶体磨中打磨5h，形成粒径为2～50um的胶体；将所获得的胶体与水基胶粘剂聚乙烯醇以5∶2体积比混合均匀后，均匀涂于无酸托绫专用纸的正面和反面，置于标准大气压下，在室内自然阴干，得到炭素纸；
第二步，浸润无酸托绫专用纸；将无酸托绫专用纸放入混合保护液中浸润1分钟，标准大气压下，在室内自然阴干；混合保护液是由10重量份硼酸、25重量份硼砂、12重量份八硼酸钠、8重量份氟化钠和1000重量份的水均匀混合组成；
第三步，制备炭素隔卷纸；将两张经过混合保护液浸润的托绫专用纸分别裱在经步骤一制做的炭素纸两面，用色纸包边，即完成了炭素隔卷纸的制备。
3.一种使用如权利要求1所述炭素隔卷纸的方法，其特征在于，使用时将纸张文物卷于或放置于两张炭素隔卷纸之中，使纸张文物处于上下两张炭素隔卷纸的包覆中，即可得到一个炭素微环境。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110420 |