CN102644218A

CN102644218A - 电弧放电纸张脱酸装置及方法

Info

Publication number: CN102644218A
Application number: CN2012101123832A
Authority: CN
Inventors: 张溪文; 贺宇红; 奚三彩; 李青莲
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明公开一种电弧放电纸张脱酸装置及方法，该装置包括储气罐、玻璃转子流量计、密封储液罐、绝缘陶瓷反应器、电弧放电喷枪、绝缘陶瓷板、固定架、第一控制电机、第二控制电机和计算机；本发明在常温常压的条件下，使用气态脱酸剂与电弧放电射流共同对纸张进行处理，即可将纸张的pH值提高到中性；简单易行，处理速度快，效果显著，处理过程中对环境无污染，且处理后的纸张颜色、形态不发生变化，无墨迹扩散现象。

Description

电弧放电纸张脱酸装置及方法

技术领域

本发明涉及一种纸张脱酸的装置，尤其涉及一种电弧放电技术对酸化纸张进行脱酸的装置及方法。

背景技术

目前，我国大量收藏的近现代纸质文物的纸张酸化问题正在面临日益严重的局面。大量近现代纸质文物由于纸张酸化而导致纸张变色、墨迹模糊难以辨认、机械强度大幅度下降甚至一触即破，尽管人们已经开展了大量近现代纸张脱酸方面的研究，但至今仍未获得理想的脱酸技术。传统溶液脱酸法有其自身难以克服的缺陷（如：纸张变形、褪色，化学试剂的毒性，效率低等）；而传统气象脱酸法虽然脱酸快且具有杀虫、消毒的综合效果，但其高真空条件的获取对设备的要求十分苛刻。因此，研究新型、高效、实用的纸张脱酸理论和技术是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电弧放电纸张脱酸装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电弧放电纸张脱酸装置，它包括：储气罐、玻璃转子流量计、密封储液罐、绝缘陶瓷反应器、电弧放电喷枪、绝缘陶瓷板、固定架、第一控制电机、第二控制电机和计算机等；其中，所述储气罐、玻璃转子流量计和密封储液罐依次通过管道相连，密封储液罐通过管道接入绝缘陶瓷反应器顶部的进气口，电弧放电喷枪由固定架固定在绝缘陶瓷反应器内，电弧放电喷枪的喷枪口对准绝缘陶瓷板，第一电机的输出轴连接固定架，第二电机的输出轴连接绝缘陶瓷板，第一电机和第二电机分别与计算机相连。

一种应用上述装置的电弧放电纸张脱酸方法，该方法包括以下步骤：

（1）将脱酸剂置于密封储液罐内；

（2）将酸化纸张放置在绝缘陶瓷板上；

（3）开启并调节玻璃转子流量计，使储气罐内的气体以3-5L/min的流速进入密封储液罐，惰性气体带着脱酸剂从进气口进入电弧放电喷枪内；

（4）电弧放电喷枪的正极和负极分别接高压电源的正负极，开启高压电源，调整电压至5-10kV，高能离子射流从电弧放电喷枪的喷枪口中喷出；

（5）在计算机的控制下，第一电机带动电弧放电喷枪进行径向运动，第二电机带动绝缘陶瓷板进行轴向运动，使脱酸剂基团均匀喷射在酸化纸张表面，实现酸化纸张的脱酸过程。

本发明的有益效果是，

1、电弧放电纸张脱酸装置结构简单，使用方便。

2、方法简便易行，对外界温度、压力等条件没有较高的要求，所使用的脱酸剂简单易得且使用安全、对外界环境无污染。

3、本发明处理纸张所需要时间短，工作效率较高。

4、本发明使用电弧激活脱酸剂气体在空气中对纸张进行处理，有效地避免了由于纸张与水或其他试剂大面积接触而引起的纸张变形、墨迹晕染等情况的发生。

5、本发明可以有效地控制脱酸剂的用量，将脱酸后的纸张控制在适宜的范围，脱酸后纸张的碱性适中，有效避免了由于pH过高引起的纤维素进一步碱性水解。

6、经过本发明处理后的纸张与初始无明显色差，机械强度基本不发生变化。

附图说明

图1是电弧放电纸张脱酸装置的结构示意图；

图中，储气罐1、玻璃转子流量计2、密封储液罐3、绝缘陶瓷反应器4、高压电源5、电弧放电喷枪6、绝缘陶瓷板7、固定架8、进气口9、正极10、负极11、第一控制电机12、第二控制电机13、计算机14。

具体实施方式

如图1所示，本发明电弧放电纸张脱酸装置包括：储气罐1、玻璃转子流量计2、密封储液罐3、绝缘陶瓷反应器4、电弧放电喷枪6、绝缘陶瓷板7、固定架8、第一控制电机12、第二控制电机13和计算机14。其中，储气罐1、玻璃转子流量计2和密封储液罐3依次通过管道相连，密封储液罐3通过管道接入绝缘陶瓷反应器4顶部的进气口9，电弧放电喷枪6由固定架8固定在绝缘陶瓷反应器4内，电弧放电喷枪6的喷枪口对准绝缘陶瓷板7，电弧放电喷枪6的正极10和负极11分别接高压电源5的正负极，第一电机12的输出轴连接固定架8，第二电机13的输出轴连接绝缘陶瓷板7，第一电机12和第二电机13分别连接到计算机14上由其进行控制。

本发明电弧放电纸张脱酸方法，包括以下步骤：

1、将脱酸剂置于密封储液罐3内。

脱酸剂是pH在10.0-13.0范围内的碱性溶液，可以由Ca(OH)₂溶液、Ca(HCO₃)₂溶液和Mg(HCO₃)₂溶液中的一种或多种组成。

2、将酸化纸张放置在绝缘陶瓷板7上。

3、开启并调节玻璃转子流量计2，使储气罐1 内的气体以3-5L/min的流速进入密封储液罐3，惰性气体带着脱酸剂从进气口9进入电弧放电喷枪6内。

储气罐1 内的气体为惰性气体或氮气。

4、开启高压电源5，调整电压至5-10kV，高能离子射流从电弧放电喷枪6的喷枪口中喷出。

5、在计算机14的控制下，第一电机12带动电弧放电喷枪6进行径向运动，第二电机13带动绝缘陶瓷板7进行轴向运动，使脱酸剂基团均匀喷射在酸化纸张表面，实现酸化纸张的脱酸过程。

本发明使用电弧放电的形式，将电源的正负极接到喷枪的两端，上电极与正极相连，下电极接地。载气通过脱酸剂溶液时将脱酸剂随气体带出，在高压电源的激发下放电，将脱酸剂喷射进纸张内部。通过控制载气的流速与电压的强度可以使得激发出的射流平稳均匀的喷在纸张表面。

以下为利用上述装置对酸化纸张进行脱酸的实例。

实施例1

取pH值为5.174的50年报纸，裁剪成150mm×100mm的长方形纸片，使用pH=12.896的Ca(OH)₂溶液作为脱酸剂进行处理，载气为Ar，流速为4L/min，电压为7kV，进行电弧放电脱酸处理。处理所需时间为2min，处理后测得纸张的pH为6.831，较之前相比pH有明显的升高，基本呈中性。

实施例2

取pH值为5.603的57年报纸，使用pH=11.092的脱酸剂，载气为Ar，流速为4L/min，电压为5kV，进行电弧放电脱酸处理。处理后测得纸张的pH为6.540，处理后的纸张没有变形或浸水后出现的褶皱等状况，基本和处理前外观没有变化。

实施例3

取pH值为5.561的58年报纸，使用pH=10.289的脱酸剂进行处理。载气为N₂，流速为4L/min，电压为7kV，电弧放电脱酸处理1次后，测得纸张的pH为6.232。再在同样条件下处理2次，纸张的pH升至6.852。

实施例4

取pH值为5.174的50年报纸，使用pH=12.896的脱酸剂溶液，载气为N₂，流速为3L/min，电压为7kV，进行电弧放电脱酸处理1次。处理后测得纸张的pH为6.831。脱酸之前纸张的抗张强度为1.039mm，处理后测量其抗张强度为1.014mm，基本没有太大的差别。

实施例5

取pH值为4.783的43年报纸，使用pH=11.738的溶液作为脱酸剂，载气为Ar，流速为5L/min，电压为10kV，进行电弧放电脱酸处理3次。处理后测得纸张的pH为7.246，较初始值有较大的提高。纸张表面无变黄现象，测量脱酸前的抗张强度为1.428mm，脱酸后为1.293 mm，变化没有很明显。

实施例6

取pH值为4.892的43年报纸，使用pH=12.896的溶液作为脱酸剂，载气为N₂，流速为4L/min，电压为7kV，进行电弧放电脱酸处理4次，用时6min。处理后测得纸张的pH为7.816，在较短时间内纸张的pH即有较大的提高。

实施例7

取90年代报纸，用蓝色、黑色圆珠笔在纸上写字模拟手写会议纪要，然后对其进行处理。使用pH=11.032的溶液作为脱酸剂，载气为Ar，流速为4L/min，电压8kV，进行电弧放电脱酸。处理后纸张无明显变黄、潮湿现象，书写处字迹清晰无晕染。

实施例8

取正常A4纸，用蓝黑钢笔、黑色水性笔在纸上写字模拟手写会议纪要，待字迹完全干透后对其进行处理。使用pH=11.577的溶液作为脱酸剂，载气为N₂，流速为4L/min，电压8kV，进行电弧放电脱酸。处理后纸张无明显变黄、潮湿现象，书写处字迹清晰无晕染。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种电弧放电纸张脱酸装置，其特征在于，它包括：储气罐（1）、玻璃转子流量计（2）、密封储液罐（3）、绝缘陶瓷反应器（4）、电弧放电喷枪（6）、绝缘陶瓷板（7）、固定架（8）、第一控制电机（12）、第二控制电机（13）和计算机（14）等；其中，所述储气罐（1）、玻璃转子流量计（2）和密封储液罐（3）依次通过管道相连，密封储液罐（3）通过管道接入绝缘陶瓷反应器（4）顶部的进气口（9），电弧放电喷枪（6）由固定架（8）固定在绝缘陶瓷反应器（4）内，电弧放电喷枪（6）的喷枪口对准绝缘陶瓷板（7），第一电机（12）的输出轴连接固定架（8），第二电机（13）的输出轴连接绝缘陶瓷板（7），第一电机（12）和第二电机（13）分别与计算机（14）相连。

2.一种应用权利要求1所述装置的电弧放电纸张脱酸方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将脱酸剂置于密封储液罐（3）内；

（2）将酸化纸张放置在绝缘陶瓷板（7）上；

（3）开启并调节玻璃转子流量计（2），使储气罐（1）内的气体以3-5L/min的流速进入密封储液罐（3），惰性气体带着脱酸剂从进气口（9）进入电弧放电喷枪（6）内；

（4）电弧放电喷枪（6）的正极（10）和负极（11）分别接高压电源（5）的正负极，开启高压电源（5），调整电压至5-10kV，高能离子射流从电弧放电喷枪（6）的喷枪口中喷出；

（5）在计算机（14）的控制下，第一电机（12）带动电弧放电喷枪（6）进行径向运动，第二电机（13）带动绝缘陶瓷板（7）进行轴向运动，使脱酸剂基团均匀喷射在酸化纸张表面，实现酸化纸张的脱酸过程。

3.根据权利要求2所述电弧放电纸张脱酸方法，其特征在于，所述步骤1中，所述脱酸剂是pH在10.0-13.0范围内的碱性溶液，可以由Ca(OH)₂溶液、Ca(HCO₃)₂溶液和Mg(HCO₃)₂溶液中的一种或多种组成。

4.根据权利要求2所述电弧放电纸张脱酸方法，其特征在于，所述步骤3中，所述储气罐（1）内的气体为惰性气体或氮气。