CN102677526A

CN102677526A - 一种环保宣纸及其制备方法

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Publication number: CN102677526A
Application number: CN2012101931232A
Authority: CN
Inventors: 何卷舒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: CN102677526B

Abstract

本发明提供了一种环保宣纸及其制备方法。由于本发明很好地利用了具有吸附作用的隔离剂、光催化剂、遮蔽剂，发挥了各自的有效作用，因此，本发明所述的环保宣纸具有抗劣化、防蛀的功能，且可以吸附、分解室内甲醛等污染物，减轻甲醛等污染物给人们的身体带来的伤害。本发明环保宣纸不仅可在传统宣纸上得到实现，还可以利用传统宣纸生产时产生的外排废浆为原料制得，在获得环保宣纸的同时，可以解决外排废浆所造成的环境污染，变废为宝，减轻了宣纸生产行业的污染，在提倡节能减排的今天具有非常现实的意义。

Description

一种环保宣纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保宣纸及其制备方法。

背景技术

宣纸具有“韧而能润、光而不滑、洁白稠密、纹理纯净、搓折无损、润墨性强”等特点，并有独特的渗透、润滑性能。写字则骨神兼备，作画则神采飞扬，成为最能体现中国艺术风格的书画纸。

宣纸作为书画纸，常常需要保存很长时间，保存期间牵涉到抗劣化、防蛀等问题，因此，好的作品的保存需要专门的技术，一般人不容易掌握。如果保存不好，则对作品的保存极为不利。

研究表明：室内污染源（如甲醛等有害气体）的缓慢释放造成的污染可持续4至15年，且难以觉察。用多孔大比表面积材料作吸附剂来吸附室内甲醛等有害气体的研究正在深入；光催化剂在紫外线作用下，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的多种有机物及部分无机物。目前，光催化技术在造纸上应用的主流方法是在纸浆中直接添加光催化剂，使光催化剂直接附着于纸纤维上。由于光催化剂具有高效光催化功能，因此，光催化剂与纸纤维直接接触会使纤维劣化，进而导致纸张老化加快。基于这一理论，结合宣纸对抗劣化要求极高的实际，光催化剂技术在以书画展示为目的的宣纸上的应用受到很大的限制。

在传统宣纸生产过程中，会产生大量的制备草（沙田稻草）浆和皮（檀皮）浆的下脚料（废渣），即废弃的外排废浆（外排草浆和外排皮浆），其主要成分为：草纤维、皮纤维、氢氧化钙、氯化钙、含量80%-90%的水和复杂的微量元素等。外排废浆的pH值一般在8-9。外排废浆作为宣纸生产的废弃产物，数百年来一直直接排放着，悄然无声地污染着皖南的青山绿水。由于外排废浆中长纤维含量较少，且含有大量的氢氧化钙和氯化钙，如果单纯以外排废浆为原料来生产宣纸，其抗拉力较传统宣纸就要小，抗张指数也相对较低，达不到宣纸的质量要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有抗劣化、防蛀功能的环保宣纸，并提供环保宣纸的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种环保宣纸，该环保宣纸的制备方法包括以下工艺步骤：

（1）将具有吸附作用的隔离剂与加固纤维、经过漂洗脱水的外排废浆混合搅拌均匀，得混合浆体；

（2）步骤（1）得到的混合液置于加满水的纸槽内，将光催化剂加入后充分搅拌，再经制纸工序制得预制纸张后进行干燥处理；

（3）在干燥后的预制纸张表面喷涂遮蔽剂，经调湿即得环保宣纸。

本发明环保宣纸的制备过程是利用隔离剂将加固纤维、外排废浆中的草纤维、皮纤维等进行隔离，再与光催化剂混合，经制纸工序制得纸张后，再喷涂遮蔽剂。使环保宣纸形成从里到外、由纤维到纸张的全方位保护。

用具有吸附作用的隔离剂先对纤维进行隔离，再施以光催化剂，使本发明环保宣纸在具有利用光催化剂催化、光解附着于物体表面的多种有机物及部分无机物的能力的同时，不会因为光催化剂的催化功能导致宣纸纤维的劣化，使得宣纸可透过吸附材料进行呼吸，且又不影响光催化剂的作用。

遮蔽剂的使用，使得本发明环保宣纸具有防蛀的功能。

传统宣纸主要是靠燎草纤维来提高抗拉力的，为了提高环保宣纸的抗拉能力和抗张指数，本发明环保宣纸的制备过程中添加了纤维素较长的加固纤维。

环保宣纸在日常悬挂时，被吸附材料所吸附的甲醛等有害物质，将被光催化剂催化生成二氧化碳和水；本发明环保宣纸充分利用了环保宣纸中的氢氧化钙和氯化钙的作用，氢氧化钙有吸附作用，氯化钙更是强吸附剂，将有效地光催化剂催化生成二氧化碳和水，加速室内空气的净化，同时它们还有效地提高了环保宣纸的“呼吸作用”。

作为本发明的另一种实现方式，所述环保宣纸的制备方法，包括以下工艺步骤：在普通宣纸表面依次喷涂具有吸附作用的隔离剂、光催化剂、遮蔽剂，经调湿即得环保宣纸。

由于本发明很好地利用了具有吸附作用的隔离剂、光催化剂、遮蔽剂，发挥了各自的有效作用，因此，本发明所述的环保宣纸具有抗劣化、防蛀的功能。

作为本发明环保宣纸的制备方法的优化，所述具有吸附作用的隔离剂为硅藻土或海泡石绒。

可供选择的具有吸附作用的隔离剂很多。宣纸是用来书画展示的，从颜色、性质、功能考虑，选择硅藻土（SiO₂）、海泡石绒、珍珠岩或白蛭石等均可。

硅藻土是多孔非金属矿物材料，具有独特的纳米孔结构，孔隙率高，比表面积大，吸附能力强，性质稳定，隔离、遮蔽效果好，价格低廉，且与环境友好。海泡石属于非金属矿，呈白色，无毒性。其性能：耐高温、保温，有很强的吸附能力，脱色能力、热稳定性高，耐高温 1500 ℃ — 1700 ℃，造型好，收缩率低，不易裂开，抗盐度高，抗腐蚀，有抗辐射的特殊性能。本发明优选硅藻土或海泡石绒作为隔离剂，使得隔离剂在发挥隔离作用的同时还可以发挥强大的吸附作用，吸附甲醛等有害物质。

所述光催化剂可采用纳米二氧化钛、纳米氧化银等，优选纳米二氧化钛。

光催化剂纳米TiO₂近似天然物质，其化学性质非常稳定，光催化剂纳米TiO₂在紫外线作用下，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的多种有机物及部分无机物。

所述加固纤维为桑科植物大麻的脱胶纤维。

可作为制造宣纸用的植物纤维较多（如禾草、榆科、桑科等植物），本发明要求选择单纤维长度较长、易处理、吸附力强的植物纤维，优选桑科植物大麻的脱胶纤维。

所述遮蔽剂为植物精油。

植物散发出的挥发性气味物质对寄生害虫的取食、繁殖等生活过程有很大的影响，其中植物精油的效果较为明显。植物精油有毒杀、忌避、拒食、抑制生长发育的功效，还具有昆虫性外激素和引诱作用，以及很具开发前景的抗氧化物质。薰衣草被广泛用于书画收藏的害虫防治（如蠹虫等），而用植物精油的不多，本发明优选植物精油作为遮蔽剂。可供选择使用的植物精油很多，如薰衣草精油、香柏木精油、黄花蒿精油等，所述植物精油可采用吹气法制得，也可采用市售品。本发明优选薰衣草精油。

本发明所述的环保宣纸可以直接用于书画创作，具备普通宣纸所具有的优点。为了更好地保存，保存时需保持室内的洁净和相对干燥。原则上一纸一袋密封包装。

下面通过实验来说明本发明所述环保宣纸的性能。

1、抗劣化试验：

A、劣化条件的创造：对高低温交变湿热实验箱中增加紫外灯照射，温度90℃，相对湿度60%。

B、性能测试：（1）纸张pH值测定，使用冷抽提法，准确称取2g纸样，撕碎放入100ml蒸馏水中，浸泡30分钟，取上清液，对pH计进行校订。（2）采用WZL-300型抗强度测定仪测定抗张指数。

C、测试纸样：

第一纸样：仅用纳米二氧化钛处理的宣纸，

Figure 2012101931232100002DEST_PATH_IMAGE002

第二纸样：经硅藻土隔离后再经纳米二氧化钛处理后的宣纸，

第三纸样：经硅藻土隔离后再经纳米二氧化钛处理、最后喷涂薰衣草精油的宣纸。

D、结果：

经劣化条件处理后三种纸样pH值变化对照结果见表一：

表一

Figure 2012101931232100002DEST_PATH_IMAGE004

经劣化条件处理后三种纸样pH值变化曲线比较见附图1。

经劣化条件处理后三种纸样抗张指数曲线比较见附图2。

2、甲醛降解检验：

纸样：

第一纸样：仅用纳米二氧化钛处理的宣纸，

选用上述三种纸样各一张，每张厚0.6mm、面积为400×400mm²，将每张纸均分为二，在分开的两块纸之间均放置四只长300mm的紫外灯，其中两只紫外灯的波长254nm，另外两只紫外灯的波长385nm，将每种按照上述条件放置好的纸样分别置于面积为4m²的室内甲醛浓度相同的封闭房间内。然后每隔一段时间用分光光度法测量甲醛降解效果，测试结果见附图3：

3、防蛀实验：

取三只带盖可透气的瓶子，分别标上A、B、C标记，在A、B瓶中分别放入一小块传统宣纸，B瓶中再放一块依据本发明实施例1制得的环保宣纸，在C瓶中放一块依据本发明实施例1制得的环保宣纸。将书蠹虫分别放入A、B、C瓶中各3只。经30天后观察，A瓶中的传统宣纸被蠹虫吃出多个小孔；B瓶中的传统宣纸也被蠹虫吃出小孔，环保宣纸完好无损；C瓶中的环保宣纸完好无损。另外，观察至第6日时，C瓶中的蠹虫死亡，观察至第15日时，B瓶中的蠹虫先活动迟缓后慢慢死亡。

4、结果和分析：

分析表一、图1可以看出，通过劣化处理后，第一纸样的pH反应最强烈，第二纸样反应次之，第三纸样反应不明显。

分析图2可见，在同等劣化处理条件下，第三纸样的抗张指数的变化最大、第二纸样次之、第三纸样的抗张指数的变化最小。

分析图3可以看出，经同等条件处理的宣纸，对甲醛的降解效果有差别，其中第二纸样和第三纸样对甲醛的降解效果比第一纸样明显，应该是隔离剂硅藻土所起的吸附作用。虽然甲醛都是由纳米二氧化钛来降解，但当提高了纸的吸附力和“呼吸作用”后，隔离剂对宣纸降解甲醛的速率有影响。

通过防蛀实验可以看出，本发明所述环保宣纸在与其它纸混放时，书蠹虫选择不食本发明环保宣纸而食用其它类型的纸。在传统宣纸和环保宣纸分别单放时，传统宣纸被食，而环保宣纸未遭食用。更可喜的是，通过观察放有环保宣纸的瓶内书蠹虫分别死亡，说明环保宣纸中精油对书蠹虫有薰杀作用。

综上所述，本发明解决了环保宣纸的抗劣化问题，经实际生产和书画试验，本发明所述的环保宣纸具备基本的书画和环保功能，并且能达到防蛀的有益效果。

附图说明

图1：经劣化条件处理后三种纸样pH值变化曲线。

图2：经劣化条件处理后三种纸样抗张指数曲线。

图3：三种纸样对甲醛降解效果测试结果图。

图中：

：第一纸样，仅用纳米二氧化钛处理的宣纸；

：第二纸样，经硅藻土隔离后再经纳米二氧化钛处理后的宣纸；

：第三纸样，经硅藻土隔离后再经纳米二氧化钛处理、最后喷涂薰衣草精油的宣纸。

具体实施方式

实施例1：

一种环保宣纸，该环保宣纸的制备方法包括以下工艺步骤：

（1）称取除去杂质的含水量为85-90%的外排废浆50kg，其中外排草浆和外排皮浆各25kg，混合倒于带螺旋搅拌器的漂洗池内，用经过滤的山泉水冲洗、浸泡、搅拌、沉淀，用60-70目筛捞取浮起的含氢氧化钙、氯化钙的纤维组织数次，捞取物待用；再用100-110目筛网滤过沉淀物，将筛滤后得到的滤液以及上述捞取物集中合并，得到混合液；然后经离心机脱水、晾晒得到含水量50%的浆体20kg备用。

（2）称取山东青州清泉纤维素厂提供的羧甲基纤维素钠（ NX-100型造纸专用CMC） 300g溶于1500-2000ml蒸馏水，再和中国医药集团上海化学试剂公司出品的批号F20010116，含量75%的硅藻土化学纯800-1000g混合后充分搅拌均匀，得到隔离剂。

（3）取宣城晶瑞新材料有限公司提供的纳米TiO₂粉末（100g/灌装JR05型白色粉末状纳米TiO₂）10-15g溶于蒸馏水中，制成含量约0.5%的纳米TiO₂液，得到光催化剂。

（4）取新鲜猕猴桃藤1kg，硾碎切断成30-50cm，放入装有冷水的木桶内，藤水比例25：1，浸泡11-13小时，将浸泡物用布袋过滤，过滤得到的胶体液即为猕猴桃藤汁。

（5）将安徽六安星星轻纺集团提供的脱胶大麻纤维1kg充分揉搓至纤维起毛得加固纤维。

（6）将步骤（1）得到的含水量50%的浆体、步骤（5）制得的加固纤维与步骤（2）得到的隔离剂混合、充分搅拌均匀，得到纤维被均匀隔离的混合浆体。

（7）选择传统宣纸抄纸标准的四尺纸槽，把步骤（6）得到的混合浆体放入槽内，加山泉水至槽内3/5-4/5深度，将步骤（3）制得的光催化剂和步骤（4）制得的猕猴桃藤汁加入纸槽内，充分搅拌均匀。

（8）用传统宣纸抄纸的四尺簾进行抄纸。抄纸时，俩人各立槽两边握紧簾两头，在槽内水中左右一个来回抄起，连簾放于一边备好的榨上。由于环保宣纸的纸纤维相对较少，湿纸有别于传统宣纸的帖，故用一纸一簾的效果较好。

（9）将纸槽中的纸浆抄完后，在所抄的纸簾上架一与纸簾大小相等的平整木板，以逐渐加压的形式（板榨）挤压出纸中含水并使纸致密。板榨之前湿纸的含水量在96%左右，经压榨之后，当含水份不超过70%、仅少量滴水时晒纸，即从簾上取下已脱水的湿纸，将纸粘靠于用于烘纸的晒上。

（10）将步骤（9）制得的置于晒上的湿纸在烘箱内以105-110℃烘12-15h，收取已烘干的纸。

（11）在步骤（10）已烘干的每张纸的正反面分别喷涂一层薰衣草精油，入室温60℃的调湿房内调整湿度1-2h，当纸含水量在8%-10%时即得本发明所述环保宣纸。

本实施例中，加有羧甲基纤维素钠的隔离剂的粘附力好，能够使纤维被更好地隔离。

实施例2：

一种环保宣纸，该环保宣纸的制备方法包括以下工艺步骤：

（1）取除去杂质的含水量为85-90%的外排废浆50kg置于带螺旋搅拌器的漂洗池内，其中外排草浆和外排皮浆各25kg。用经过滤的山泉水冲洗、浸泡、搅拌、沉淀，用60-70目筛捞取浮起的含氢氧化钙、氯化钙的纤维组织数次，捞取物待用；再用100-110目筛网滤过沉淀物，将筛滤后得到的滤液以及上述捞取物集中合并，得到混合液；然后经离心机脱水、晾晒得到含水量50%的浆体20kg备用。

（2）称取河南内乡县兴源海泡石有限公司生产的绒纤维长4-8mm、绒>85%的海泡石绒 1000g溶于2000ml蒸馏水，得到隔离剂。

（3）取宣城晶瑞新材料有限公司提供的纳米TiO₂粉末10-15g溶于蒸馏水中，制成含量约0.5%的纳米TiO₂液，得到光催化剂。

（7）加过滤的山泉水100-120kg于纤维被均匀隔离的混合浆体中，再加入步骤（3）制得的光催化剂和步骤（4）制得的猕猴桃藤汁，充分搅拌使浆体均匀后进入步骤（8）。

（8）经浆泵吸浆入造纸机，制出净纸宽度1092-1190mm，定量45-55g/m²的机制宣纸。

（9）将步骤（8）得到的机制宣纸烘干，在每张纸的正反面分别喷涂一层薰衣草精油，入室温60°C的调湿房内调整湿度1-2h，当纸含水量在8%-10%时即得本发明所述环保宣纸。

实施例3：

一种环保宣纸，其制备方法包括以下工艺步骤：

（1）选择安徽省泾县红星宣纸厂所产“红星”牌宣纸，规格：棉料六尺单，尺寸：970*1800mm，定量28.5g/m²，燎草70%，檀皮30%。

（2）取蒸馏水40-45ml、青岛海洋化工厂提供的含量25%-30%的胶体二氧化硅10-15g混合，滴入含量10%的氨水，调节pH值6-8，充分搅拌制得隔离剂。

（3）称取蚌埠市生原精细化工有限责任公司提供的纳米二氧化钛100-150g （JR-NT31C30% 金红石型白色浆料）、浓度为75%的乙醇2-2.5kg，在封闭的陶瓷缸内充分搅拌密封，制得光催化剂。

（4）将步骤（2）制得的隔离剂、步骤（3）制得的光催化剂、薰衣草精油依次喷涂在步骤（1）所述的宣纸表面。

（5）将步骤（4）经处理的宣纸至于调湿房内，35-40℃除乙醇和残水1-2h,即得本发明所述环保宣纸。

实施例4：

一种环保宣纸，其制备方法包括以下工艺步骤：

（1）选择中国宣纸集团所产“红星”牌宣纸，规格：净皮六尺单，尺寸970*1800，定量33g/m²，燎草40%，檀皮60%。

（2）取河南内乡县兴源海泡石有限公司生产的纤维长4-8mm、海泡石绒含量>85%的海泡石绒15-20g，溶于45-50ml蒸馏水中，制得隔离剂。

（3）称取宣城晶瑞新材料有限公司生产的纳米银抗菌剂粉体(纳米二氧化钛和银离子交换体，JR-N107 纳米银含量3.6%，均粒径30±10，pH值6-8) 10-15g，溶于2-2.5kg蒸馏水中，搅匀，制得光催化剂。

（5）将步骤（4）经处理的宣纸至于调湿房内，35-40℃除残水1-2h，即得本发明所述环保宣纸。

以上所述的仅是本发明的四种实施方式。具体实施时，具有吸附作用的隔离剂可采用珍珠岩或白蛭石，光催化剂可采用纳米氧化银，加固纤维可采用禾草、榆科、桑科等植物的纤维，植物精油还可采用香柏木精油、黄花蒿精油，均可达到制备本发明所述环保宣纸的目的。

宣纸制作过过程中，猕猴桃藤汁作为悬浮分散剂有很重要的作用，利用悬浮分散剂可以使得宣纸在后期处理时很容易地将每张宣纸分离，而不会发生粘附在一起不易分离的现象，经研究发现，采用葫芦科植物丝瓜汁液也可以达到在宣纸制作过程起到悬浮分散剂的作用，分离纸张的作用很好，且来源容易，经济，制备过程简单，将丝瓜通过简单的榨汁步骤即可获得。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种环保宣纸的制备方法，包括以下工艺步骤：

2.根据权利要求1所述的一种环保宣纸的制备方法，其特征在于：所述具有吸附作用的隔离剂为硅藻土或海泡石绒。

3.根据权利要求1所述的一种环保宣纸的制备方法，其特征在于：所述光催化剂为纳米二氧化钛。

4.根据权利要求1所述的一种环保宣纸的制备方法，其特征在于：所述加固纤维为桑科植物大麻的脱胶纤维。

5.根据权利要求1所述的一种环保宣纸的制备方法，其特征在于：所述遮蔽剂为植物精油。

6.一种环保宣纸的制备方法，包括以下工艺步骤：在普通宣纸表面依次喷涂具有吸附作用的隔离剂、光催化剂、遮蔽剂，经调湿即得环保宣纸。

7.根据权利要求6所述的一种环保宣纸的制备方法，其特征在于：所述具有吸附作用的隔离剂为硅藻土或海泡石绒。

8.根据权利要求6所述的一种环保宣纸的制备方法，其特征在于：所述光催化剂为纳米二氧化钛。

9.根据权利要求6所述的一种环保宣纸的制备方法，其特征在于：所述遮蔽剂为植物精油。

10.根据权利要求1至9任一所述的一种环保宣纸的制备方法制得的环保宣纸。