CN103485240B - 一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法，用单根棉丝在织网机上进行织网；用喷枪将喷网液均匀喷涂丝网；将喷涂过的丝网在常温下晾干，然后进行裁切，得到加固丝网；在拱形展台上铺附一层漆布，将需要加固的纸张平铺在漆布上，在纸张上表面平铺加固丝网，将加固丝网边缘固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂无水乙醇将加固丝网充分润湿后晾干；将加固好的纸张取下来，并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形台上，用脱酸液进行喷洒脱酸处理；将脱酸后的纸张四周固定，等到脱酸液完全晾干后档案即可完全展平，最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。解决了现有技术中存在的文物二次损伤，加固后不利于保存，且耐久性差的问题。

Description

一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法

技术领域

本发明属于文物修复技术领域，涉及一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法。

背景技术

纸张丝网加固技术，不但可以解决单面有字的脆弱纸质文物，而且可以解决两面有文字且不能用传统托裱修补的脆弱纸质文物加固的问题。目前已报道的丝网加固技术是采用单根蚕丝织成丝网，在丝网上喷涂树脂粘结剂，使用时用电熨斗熨烫热压复盖在脆弱纸质文物上，使之与纸张粘连即可。但是，由于其采用织网的蚕丝是一种动物蛋白质纤维材料，是微生物赖以生存的场所，因此以蚕丝为原料加工不利于保存；另外，丝网上喷涂的树脂粘结剂是具有胶粘性能的高聚物树脂材料,其原聚合单体很难全部除尽,故该树脂中会残留一些醛类物质，而蚕丝蛋白质中的胺基对树脂中残留的醛类物质又很敏感,在电熨斗熨烫热压条件下二者会发生缩合反应，不但加重了蚕丝的老化变质,而且会使树脂粘结剂的性能劣化，粘结效果变差。

目前，国内外对于采用棉纤维丝网加固脆弱纸张的方法还未见报道，但已有传统蚕丝丝网加固脆弱纸张技术的相关文献报道：研究主要从丝网材料的选用，到工艺操作都进行了的尝试，用高分子材料代替蚕丝，用机器织网代替手工操作，并且改换了喷涂用的树脂材料改善成膜性能。中国社会科学院王

需曾用蚕丝织网加固出土糟朽丝绸；南京博物院奚三彩首创发明用蚕丝网加固纸质文献；随后江苏省档案局对蚕丝加固进行了改进，一根丝线改为两根丝，从而使新的丝网在强度、耐久性以及加膜速度上都有所提高。但改进后的丝网加固技术仍存在与纸张纤维不同种类、丝网易老化、电熨斗熨烫热压复盖易伤害纸张、工艺操作效率低等严重问题，仍无法有效用于脆弱纸张的加固处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法，解决了现有技术中存在的文物二次损伤，加固后不利于保存，且耐久性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法，按照以下步骤实施，

第一步，织网

选取直径为70～90um的单根棉丝在织网机上进行织网；

第二步，胶黏丝网

1）向聚乙烯醇缩丁醛中加入无水乙醇并搅拌至呈均匀的絮状，然后再加入正丁醇后在密封状态下用搅拌器进行搅拌12h，密封静置12h，然后再用搅拌器密封搅拌12h后形成澄清的喷网原液；

2）将步骤1）中制成的喷网原液用无水乙醇进行稀释后形成喷网液，澄清液体与无水乙醇的体积比1.5：1，用喷枪将喷网液均匀喷涂第一步制得的丝网；

3）将喷涂过的丝网在常温下室内晾干，然后从织网框架上裁切下来，得到加固丝网；

第三步，加固

先在拱形展台上铺附一层漆布，将需要加固的纸张平铺在漆布上，在纸张上表面平铺第二步制得的加固丝网，将加固丝网边缘固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂无水乙醇，将加固丝网润湿至饱和，之后常温下室内晾干；

第四步，脱酸

将加固好的纸张揭取下来，并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形台上，用小型仓又式喷雾器喷洒脱酸液，使脱酸液喷洒成细雾状对纸张进行脱酸，使纸张纤维充分溶胀，使纸张的pH值为7.0～7.5；

第五步，展平

将完成脱酸液喷洒后的纸张四周固定，在脱酸液于室内晾干后档案即可完全展平，最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。

本发明的特点还在于，

第一步中所述织网的网格大小为1.5mm、2.5mm或3.5mm。

第二步的步骤1）中聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇的质量比为5：38～40，正丁醇与无水乙醇的体积比为2～3：500。

第二步的步骤1）中聚乙烯醇缩丁醛的密度为1.07g／cm³，分子量为40000，纯度为99.5%。

其中无水乙醇的分析纯纯度均不小于99.7%；正丁醇的分析纯纯度均不小于99.5%。

第二步的步骤1）中搅拌器第一次搅拌的转速为180r/min，搅拌器第二次搅拌的转速为150r/min。

第二步的步骤2）中喷枪的喷压值为4～6个大气压。

第三步中所述脱酸液的制备方法为，以7.5g/L的质量体积比向蒸馏水中加入碱式碳酸镁，之后持续通入二氧化碳反应48小时，得到澄清的饱和碳酸氢镁溶液，即脱酸液。

第三步中若纸张pH值为5-7，则喷涂一遍脱酸液，若纸张pH值为5以下，则待喷涂脱酸液微干之后再次喷涂一遍。

本发明的有益效果是，由于采用纯棉纤维，第一，这种植物纤维素与纸质文物有着很好的兼容性；第二，采用棉丝网加固只需在常温下进行，不需要在60～80℃下用熨斗热熨，热熨会给文物带来二次损伤；第三，可逆性好，加固后喷涂无水乙醇可将丝网很好的接下来，便于后续的保护；第四，操作简便；第五，介入小即要最低限度的干预，最少干预原则要要求尽可能多地保留文物的原貌,因此本发明就是在保留文物原貌的基础上进行加固保护工艺，不刻意的弥补其残缺不全。

附图说明

图1是本发明用于脆弱纸张的丝网加固方法中拱形展台的结构示意图。

图中，1.底座，2.延展板，3.固定磁条。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法，按照以下步骤实施，

第一步，织网

选取直径为80～90um的单根棉丝在织网机上进行织网，织网的过程中有不同的丝杠，可以把网格大小控制在1.5mm、2.5mm、3.5mm。并且，在织的过程中保证不能断线；

第二步，喷网

1）向密度为1.07g／cm³，分子量为40000，纯度为99.5%的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）中加入分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇并搅拌至呈均匀的絮状，聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇的质量比为5：38～40，然后再加入分析纯纯度≥99.5%的正丁醇，正丁醇与无水乙醇的体积比为2～3：500，后用保鲜膜密封，在密封状态下用转速为180r/min的搅拌器进行搅拌12h，静置12h，然后再用转速为150r/min的搅拌器密封搅拌12h后形成澄清的喷网原液；

2）将步骤1）中制成的喷网原液用分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇进行稀释后形成喷网液，喷网原液与分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇的体积比1.5：1，用喷枪将喷网液均匀喷涂第一步制得的丝网，喷枪的喷压值为4～6个大气压；

3）将喷涂过的丝网在常温下室内晾干，然后从织网框架上裁切下来，得到加固丝网；

第三步，加固

以下步骤在拱形展台上进行，其结构如图1所示，包括扁平的长方体结构的底座1，底座1上表面固接有由可磁吸的材料制成的拱形的延展板2，延展板2在底座1上的正投影面积与底座1底面相等，延展板2上表面设置有由磁性材料制成的固定磁条3，固定磁条3沿延展板2的四周设置有四条。

先在拱形的延展板2上铺附一层漆布，将需要加固的纸张平铺在漆布上，在纸张上表面平铺第二步制得的丝网，将加固丝网边缘利用固定磁条2与延展板2的吸附作用固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇将加固丝网润湿至饱和，之后常温下室内晾干；

第四步，脱酸

对纸张进行脱酸处理，将加固好的纸张从拱形展台取下来并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形展台上，用小型仓又式喷雾器喷洒自制的碳酸氢镁脱酸液进行脱酸，使脱酸液喷洒成细雾状，使纸张纤维充分溶胀。用饱和的碳酸氢镁溶液进行喷洒脱酸处理。如果纸张酸化轻微，纸张pH值为5-7，可喷洒一次脱酸液，如果纸张酸化比较严重，纸张pH值在5以下，则连续喷洒两次脱酸液，等第一次微干之后再喷洒第二次，随后再用湿毛巾轻轻擀一遍，脱酸处理后使纸张的pH值为7.0～7.5；

其中脱酸液的制备方法为，以7.5g/L的质量体积比向蒸馏水中加入碱式碳酸镁（分析纯），之后持续通入二氧化碳反应48小时，得到澄清的饱和碳酸氢镁溶液，即脱酸液；

第五步，展平

用固定磁条3将完成脱酸液喷洒并擀后的纸张四周固定，固定磁条3压在纸张周边的丝网上，固定磁条3距纸张一厘米左右，等到脱酸液于室内晾干后纸张即可完全展平，达到上墙的效果。最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。

实施例1

选取直径为80～90um的单根棉丝在织网机上进行织网，网格大小控制在2.5mm，然后向密度为1.07g／cm³，分子量为40000，纯度为99.5%的聚乙烯醇缩丁醛中加入分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇并搅拌至呈均匀的絮状，聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇的质量比为5：40，然后再加入分析纯纯度≥99.5%的正丁醇，正丁醇与无水乙醇的体积比为2：500，后在密封状态下用转速为180r/min的搅拌器进行搅拌，后密封静置12h，然后再用转速为150r/min的搅拌器密封搅拌12h后形成澄清的喷网原液；将喷网原液用分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇进行稀释后形成喷网液，喷网原液与无水乙醇的体积比1.5：1，用喷枪以4个大气压的压强将喷网液均匀喷涂丝网后在常温下晾干并裁切，得到加固丝网；

在拱形的延展板2上铺附一层漆布，将需要加固的熟宣纸平铺在漆布上，在纸张上表面平铺加固丝网，将加固丝网边缘利用固定磁条2与延展板2的吸附作用固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇将加固丝网润湿至饱和，之后常温下室内晾干；将加固好的纸张从拱形展台取下来并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形展台上，用饱和的碳酸氢镁溶液进行喷洒脱酸处理。

经测定该纸张的pH值为6，故喷洒一次脱酸液，随后用湿毛巾轻轻擀一遍。用固定磁条3压在纸张周边的丝网上，固定磁条3距纸张一毫米左右，等到脱酸液完全晾干后纸张即可完全展平，达到上墙的效果，之后测定该纸张pH值为7.5，最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。

实施例2

选取直径为80～90um的单根棉丝在织网机上进行织网，网格大小控制在2.5mm，然后向密度为1.07g／cm³，分子量为40000，纯度为99.5%的聚乙烯醇缩丁醛中加入分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇并搅拌至呈均匀的絮状，聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇的质量比为5：38，然后再加入分析纯纯度≥99.5%的正丁醇，正丁醇与无水乙醇的体积比为2.5：500，后在密封状态下用转速为180r/min的搅拌器搅拌，后密封静置12h，然后再用转速为150r/min的搅拌器密封搅拌12h后形成澄清的喷网原液；将喷网原液用分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇进行稀释后形成喷网液，喷网原液与无水乙醇的体积比1.5：1，用喷枪以6个大气压的压强将喷网液均匀喷涂丝网后在常温下晾干并裁切，得到加固丝网；

在拱形的延展板2上铺附一层漆布，将需要加固的生宣纸平铺在漆布上，在纸张上表面平铺加固丝网，将加固丝网边缘利用固定磁条2与延展板2的吸附作用固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇将加固丝网润湿至饱和，之后常温下室内晾干；将加固好的纸张从拱形展台取下来并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形展台上，用饱和的碳酸氢镁溶液进行喷洒脱酸处理。

经测定该纸张的pH值为4，故连续喷洒两次脱酸液，等第一次微干之后再喷洒第二次，随后再用湿毛巾轻轻擀一遍。用固定磁条3压在纸张周边的丝网上，固定磁条3距纸张一毫米左右，等到脱酸液完全晾干后纸张即可完全展平，达到上墙的效果，之后测定该纸张pH值为7.0。最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。

实施例3

选取直径为80～90um的单根棉丝在织网机上进行织网，网格大小控制在1.5mm，然后向密度为1.07g／cm³，分子量为40000，纯度为99.5%的聚乙烯醇缩丁醛中加入分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇并搅拌至呈均匀的絮状，聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇的质量比为5：39，然后再加入分析纯纯度≥99.5%的正丁醇，正丁醇与无水乙醇的体积比为3：500，后在密封状态下用转速为180r/min的搅拌器搅拌，后密封静置12h，然后再用转速为150r/min的搅拌器密封搅拌12h后形成澄清的喷网原液；将喷网原液用分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇进行稀释后形成喷网液，喷网原液与无水乙醇的体积比1.5：1，用喷枪以5个大气压的压强将喷网液均匀喷涂丝网后在常温下晾干并裁切，得到加固丝网；

在拱形的延展板2上铺附一层漆布，将需要加固的毛边纸平铺在漆布上，在纸张上表面平铺加固丝网，将加固丝网边缘利用固定磁条2与延展板2的吸附作用固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇将加固丝网润湿至饱和，之后常温下室内晾干；将加固好的纸张从拱形展台取下来并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形展台上，用饱和的碳酸氢镁溶液进行喷洒脱酸处理。

经测定该纸张的pH值为6.8，故喷洒一次脱酸液，随后用湿毛巾轻轻擀一遍。用固定磁条3压在纸张周边的丝网上，固定磁条3距纸张一毫米左右，等到脱酸液完全晾干后纸张即可完全展平，达到上墙的效果，之后测定该纸张pH值为7.0，最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。

实施例4

选取直径为80～90um的单根棉丝在织网机上进行织网，网格大小控制在3.5mm，然后向密度为1.07g／cm³，分子量为40000，纯度为99.5%的聚乙烯醇缩丁醛中加入分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇并搅拌至呈均匀的絮状，聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇的质量比为5：40，然后再加入分析纯纯度≥99.5%的正丁醇，正丁醇与无水乙醇的体积比为3：500，后在密封状态下用转速为180r/min的搅拌器搅拌，后密封静置12h，然后再用转速为150r/min的搅拌器密封搅拌12h后形成澄清的喷网原液；将喷网原液用分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇进行稀释后形成喷网液，澄清液体与无水乙醇的体积比1.5：1，用喷枪以6个大气压的压强将喷网液均匀喷涂丝网后在常温下晾干并裁切，得到加固丝网；

在拱形的延展板2上铺附一层漆布，将需要加固的新闻纸平铺在漆布上，在纸张上表面平铺加固丝网，将加固丝网边缘利用固定磁条2与延展板2的吸附作用固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂分析纯纯度≥99.7%的无水乙醇将加固丝网润湿至饱和，之后常温下室内晾干；将加固好的纸张从拱形展台取下来并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形展台上，用饱和的碳酸氢镁溶液进行喷洒脱酸处理。

经测定该纸张的pH值为3，故连续喷洒两次脱酸液，等第一次微干之后再喷洒第二次，随后再用湿毛巾轻轻擀一遍。用固定磁条3压在纸张周边的丝网上，固定磁条3距纸张一毫米左右，等到脱酸液完全晾干后纸张即可完全展平，达到上墙的效果，之后测定该纸张pH值为7.2。最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。

本发明采用的棉纤维丝网加固是一种单纯的物理加固方法，符合现代文物修复保护规则的三大原则：

第一：最低限度干预原则。文物之所以要修复，是因为它存在这样或那样的问题，纸质文物或档案修复时常常会出现部分残缺的现象，最少干预原则要求尽可能多地保留文物的原貌,因此本发明就是在保留文物原貌的基础上进行加固保护工艺，不刻意的弥补其残缺不全。比如对破碎、缺失的档案与古文献，该技术相对于修裱和纸浆补洞比较，对于纸质档案的干涉小。最大限度的维护了历史真实原貌。

第二：可逆或可去性原则。由于文物修复是建立在文物历史及艺术研究上，并采用现代技术、材料进行的，而现代的认识限于各种原因，不一定能最恰当的恢复其历史真实性与原始风貌，特别是随着考古的深入，科技的发展以及材料的进步，今后有可能会有更多的残片，更好的方法，更理想的材料来对文物进行更可学的修复，因此所有的修复应该是可逆的，这样重新修复时才易于除去原来的修复材料而不破坏原件，不影响今后的再修复，为再次修复保留更多的原件。可逆性原则还使得我们在修复中可以随时纠正错误的修复或添加新发现的部件。本发明提出的的棉纤维丝网加固工艺，可以在加固后的文物或档案上喷洒适量的无水乙醇后将棉丝网从文物上完整的剥离开，不会对文物产生任何二次破坏，具有很好的可逆性。

第三：材料的一致性及匹配性。文物修复而添加的材料应与原有材料相似，也就是说采用的加固材料要与被修复的纸张材料有好的兼容性。纸张的主要成份为植物纤维，而本发明采用的丝网是由纯棉线织成的，纯棉线为优质植物纤维，所以两者兼容性好。

另一方面，采用棉纤维丝网加固耐久性好。纯棉植物纤维相对于其它昆虫纤维而言，耐久性好，优质宣纸有“纸寿千年”之称，其原因之一就是纤维素含量高。而纯棉纤维的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。

对于本发明提供的加固方法，对其加固的耐久性进行如下实验：

选用生宣、熟宣、毛边纸、新闻纸，通过人工加速老化模拟试验，使其各项物理与化学性能与实际纸质文物档案接近，然后用耐折度、抗张强度、撕裂度、耐破度等性能指标分别对这四种加固前后的纸样进行耐久性评价，从而得出丝网加固后纸张优异的物理性能。

将四种样品分别进行加速人工老化，老化方法分别是：在105℃的温度下，干热老化72h；在80℃、RH为60%的条件下，湿热老化72h；在试验温度：25.0℃，紫外灯功率60W，垂直照射距离5cm，紫外老化72h。分别测定四种样品老化前后的耐折度、抗张强度、撕裂度、耐破度等性能。

一、性能测定

（1）耐折度的测定

耐折度是指纸张在一定张力下所能经受180度的往复折叠的次数。耐折度是纸张机械强度指标中对于人工加速老化反映最为灵敏的指标，对于评价纸张的耐久性具有较大参考价值。耐折度主要取决于纸张纤维本身的强度、平均长度和纤维间的结合力大小等因素。耐久性较差的纸张在老化后，纤维素本体更容易发生氧化和断裂，使得纸质开始变硬发脆，表现出老化的特征。通过测定老化前后纸样耐折度的变化，可以评价纸张的耐久性强弱。耐折度性能指标数值比较大的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较小；数值比较小的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较大。

将纸样按纵横向，裁剪成长250mm，宽15±0.1mm的足够数量的纸条，以保证纵向和横向各有10个有效的数据（如距夹头10mm以内断裂者，应除去不记）。纸样不允许有任何纸病，纸样的两个边应是平直的，切口应整齐无任何损伤。按国标GB/T2679.5～1995进行试样的耐折度测定（MIT耐折度仪法）。

（2）抗张强度的测定

抗张强度是指在标准试验方法规定的条件下，单位宽度的纸断裂前所承受最大拉力。抗张强度是纸张力学特征中的重要参数之一，抗张强度又是最常用的纸张强度指标，在测定时外力通过纤维网络在纤维间传递，作用于纤维与纤维之间的剪切力导致纤维间结合的破坏，当剪切力增大到超过纤维间结合的抗剪强度时，纤维间结合就会发生断裂。通过测定老化前后纸样抗张强度的变化，可以评价纸张的耐久性强弱。耐折度性能指标数值比较大的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较小；数值比较小的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较大。

将纸样按纵横向，裁剪成长250mm，宽15±0.1mm的足够数量的纸条，以保证纵向和横向各有10个有效的数据（如距夹头10mm以内断裂者，应除去不记）。纸样不允许有任何纸病，纸样的两个边应是平直的，切口应整齐无任何损伤。按国标GB/T453～2002进行纸样的抗张强度测定（恒速加荷法）。

（3）撕裂度的测定

撕裂度是指撕裂纸时所做的功。在表示纸的机械强度的指标中，撕裂度具有重要的意义。本发明采用内撕裂发表示，是指在规定的条件下，已被切的纸沿切口撕开时所需要的力，单位是mN。由于纸撕裂时要把纤维从样品中拉出，或者要把纤维撕断，所以撕裂度的大小取决于纤维的平均长度，其次是纤维间的结合力，纤维的排列方向、纤维本身的强度及纤维的交织情况等，撕裂度随着纤维的长度增加而增加。通过测定老化前后纸样撕裂度的变化，可以评价纸张的耐久性强弱。耐折度性能指标数值比较大的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较小；数值比较小的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较大。

试样大小为长75±2mm，宽63±0.5mm，纵、横向分别切取。若纸纵向与试样长向平行，则进行横向试验，反之则进行纵向试验。每次试验所采取的试样层数为16层，试样8层正面对着刀，另外8层反面对着刀。每个方向做10次有效的试验，若试样撕裂线的末端与刀口延长线左右偏斜超过10mm，应弃去不记。按国标GB/T455～2002进行试样的撕裂度测定。

（4）耐破度的测定

耐破度是指纸在单位面积上所能承受的均匀增加的最大压力，单位为kPa，具体说它是通过一定面积的弹性胶膜向纸逐步施加压力，在这个过程中胶膜将试样顶起，当试样被顶破的瞬间，测量试样所能承受的最大压力，即为试样的耐破度。耐破度是纸的一项主要物理指标，它是表示纸张在不破裂时所能承受外压的程度，代表纸张的总强度与均匀性，主要受纤维间的结合力，纤维的平均长度，纤维本身的强度，匀度与纤维的交织、排列情况，伸长率等。通过测定老化前后纸样耐破度的变化，可以评价纸张的耐久性强弱。耐破度性能指标数值比较大的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较小；数值比较小的则说明，老化过程对其纸张纤维破坏程度较大。

切取大小为70mm*70mm的试样进行试验，此时不分纵横。每次试验所采取的试样层数为4层，试样2层正面对着胶膜，另外2层反面对胶膜，保证上下夹盘重合。做10次有效的试验，若破裂形式（如在测量面积周边处破裂）表明夹持力过高或在夹持时夹盘转动导致试样损伤，则应舍弃此组实验数据。按国标GB/T450～2002进行试样的耐破度测试。

（5）白度分析

采用荧光白度仪WSB-2C，主要适用于非彩色表面平整的物体或粉末的白度测量，可以准确地得出与视感度相一致的白度值。荧光白度仪对于经荧光增白剂处理过的物体，可以定量反映荧光增光后的白度值。对于纸张的不透明度可以准确测量。加固样与空白样在老化前后的白度变化情况。该方法作为一种无损、迅速、准确的技术可方便地测出老化前后模拟样品表面颜色的变化。测量时根据QB534-67规定取重叠50*70毫米的试样，使纸张不透光为止，取十组比较稳定的数值，然后取其平均值。

二、棉纤维加固与蚕丝网加固实验结果对比

（1）进行湿热老化试验

水汽对高分子材料具有一定的渗透能力，尤其是在热的作用下，这种渗透能力增强，能够渗透到材料体系内部并积累起来。同时，水的渗入导致高分子材料的物理机械性能发生变化。在一定的相对湿度条件下，温度越高，周围空间的水蒸气压力越大，水汽向材料体系内部的扩散能力也加大，从而加速材料的受潮速度。同时，温度越高，高分子链的热运动加剧，分子间的作用力减弱，加速形成了分子间的空隙，这也有利于水分的进入。湿热老化试验是用于鉴定或研究高分子材料在高温高湿环境下耐老化性能的试验方法。采用棉丝网加固与蚕丝网加固实验结果如下表：

表一 湿热老化熟宣和生宣棉丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表二 湿热老化熟宣和生宣蚕丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表三 湿热老化毛边和新闻报纸棉丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表四 湿热老化毛边和新闻报纸蚕丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

（2）进行光热老化试验

高分子受光激发后在有氧存在的大气环境中所发生的一系列氧化反应过程即高分子的光氧老化。根据目前对多种高分子的光氧老化过程进行研究的结果，认为它是无规降解过程，在降解进行中表现出分子量降低很快，单体量析出很少，量子产率很低（量子产率指每吸收一个光量子最终形成或分解的分子数目。它是光化学反应效率的一个重要参数）。

高分子光氧降解过程是非自由基过程和自由基过程的结合。首先表现在高分子链中含氧量增加，然后发生一系列由氧化引起的主链断裂。实验证实，在链断裂形成的氢过氧化物（ROOH）和羰基(＞C=O)是高分子链的吸光基团或称为生色团，这两个基团在吸收紫外光后能进一步诱发光氧化反应，是引起进一步光氧降解反应的主要基团。采用棉丝网加固与蚕丝网加固实验结果如下表：

表五 光热老化熟宣和生宣棉丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表六 光热老化熟宣和生宣蚕丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值

表七 光热老化毛边和新闻报纸棉丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表八 光热老化毛边和新闻报纸蚕丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

（3）进行干热老化试验

热和光一样是一种能量，使老化产生和加速。除低温老化（低于室温或零度）和高温老化（例如热解）以外，热老化的普遍形式在于室温至200℃范围产生的老化过程，它包括绝氧（真空条件和惰性气体气氛）以及各种腐蚀性介质中的老化，而烘箱老化是老化最基本的一种热老化形式，它以空气中的氧为介质产生热活化氧化，又叫热空气老化。

热氧老化反应是按自由基反应机理进行的。氢过氧化物（ROOH）是热氧化的初期产物。氢过氧化物在适当的条件下分解为自由基，能引发分子链的连锁反应，最后导致降解和交联。降解反应的结果，使高聚物分子量下降，抗张强度下降；交联使高聚物变脆。采用棉丝网加固与蚕丝网加固实验结果如下表：

表九 干热老化熟宣和生宣棉丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表十 干热老化熟宣和生宣蚕丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表十一 干热老化毛边和新闻报纸棉丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

表十二 干热老化毛边和新闻报纸蚕丝网加固各种物理性能的测试

实验数据均为10次有效测试平均值。

三、结果与讨论

纸的耐久性（Permanence），是表明纸张保持其化学稳定性仍然像最初状态的时间长短。耐久性对于法律上的记录用纸、重要的证明文件用纸、艺术作品用纸以及有长期保存价值的图书用纸等是非常重要的。由于纸在其他方面的许多用途，要求纸连续几十年不发生严重的变质，或者这些纸经得起短时间的高温而品质不过分损失。对于耐久性重要的性质包括：抗张力的下降、耐折以及抗撕等。

在室温条件下，纸中的纤维素是稳定的。随温度的升高，纸的老化速度会加快，纸中所含游离水的脱去，使纸张的干度增加，造成纸张脆化；纤维素分子的断裂，降低了纤维素的强度。湿度增高会使纸张的理化性能迅速恶化，纤维素分子间氢键的断裂，使纸张的强度下降，韧性和弹性发生变化；纸张纤维素的水解降解加快，纤维素强度降低。臭氧的存在，使纸张纤维素分子发生氧化降解，其强度和耐老化性能明显降低。

从上述实验数据，可以得出以下结论：

（1）不管是生宣，熟宣，毛边纸还是新闻纸，经三种不同人工加速老化前后的耐折度、抗张强度、撕裂度、耐破度值相比较，用棉纤维丝网加固试样的耐老化保持率要比蚕丝网加固试样的保持率高的多，说明棉纤维丝网与纸质文献或档案很好的兼容性，可以大大延长纸张的寿命。

（2）通过对经丝网加固试样与未加固试样的各项机械强度值相比较，可以看出：经过棉纤维丝网加固试样的各个机械强度值比未加固试样的高出几倍到几十倍，有的甚至高出上百倍。而相比之下，用蚕丝网加固的试样各项机械强度提高的不明显，保持率也远远不如棉纤维丝网加固的保持率高，这说明棉纤维丝网加固不但介入小，而且加固后具有优异的的机械强度与耐久性能。

（3）通过测其白度值可以得出，加固后其白度变化不大，而且棉纤维丝网加固后白度的保持率要比蚕丝网加固的保持率高，这说明棉丝网加固后不会影响文件的色泽及原始风貌。

（4）表中还可以看出，湿热老化、光热老化、干热老化对文件的影响是不同的，干热老化中丝网加固试样比未加固试样的各项机械强度值增加的幅度比湿热老化、光热老化略小一些，这说明干热条件对纸张的加速老化要更敏感一些，就是说干热环境下纸张纤维更容易发生降解破坏性大一些。

综上所述，与蚕丝网加固相比之下，采用棉纤维丝网加固纸质类的文献或档案耐久性好，具有高的保持率。不仅外型美观，而且各项机械强度达到了比较满意的加固效果。

Claims (9)

1.一种用于脆弱纸张的棉纤维丝网加固方法，其特征在于，按照以下步骤实施，

第一步，织网

选取直径为70～90μm的单根棉丝在织网机上进行织网；

第二步，胶黏丝网

1）向聚乙烯醇缩丁醛中加入无水乙醇并搅拌至呈均匀的絮状，然后再加入正丁醇后在密封状态下用搅拌器进行搅拌12h，密封静置12h，然后再用搅拌器密封搅拌12h后形成澄清的喷网原液；

2）将步骤1）中制成的喷网原液用无水乙醇进行稀释后形成喷网液，喷网原液与无水乙醇的体积比1.5：1，用喷枪将喷网液均匀喷涂第一步制得的丝网；

3）将喷涂过的丝网在常温下室内晾干，然后进行裁切，得到加固丝网；

第三步，加固

先在拱形展台上铺附一层漆布，将需要加固的纸张平铺在漆布上，在纸张上表面平铺第二步制得的加固丝网，将加固丝网边缘固定在拱形展台上，然后在加固丝网上喷涂无水乙醇，将加固丝网润湿至饱和，之后常温下室内晾干；

第四步，脱酸

将加固好的纸张揭取下来，并翻转到未丝网加固的一面平放在拱形台上，用小型仓又式喷雾器喷洒脱酸液，使脱酸液喷洒成细雾状对纸张进行脱酸，使纸张纤维充分溶胀，使纸张的pH值为7.0～7.5；

第五步，展平

将完成脱酸液喷洒后的纸张四周固定，在脱酸液于室内晾干后纸张即可完全展平，最后裁剪掉边缘多余的加固丝网后，即完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一步中所述织网的网格大小为1.5mm、2.5mm或3.5mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步的步骤1）中聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇的质量比为5：38～40，正丁醇与无水乙醇的体积比为2～3：500。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第二步的步骤1）中聚乙烯醇缩丁醛的密度为1.07g／cm3，分子量为40000，纯度为99.5%。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述无水乙醇的分析纯纯度均不小于99.7%；正丁醇的分析纯纯度均不小于99.5%。

6.根据权利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，第二步的步骤1）中搅拌器第一次搅拌的转速为180r/min，搅拌器第二次搅拌的转速为150r/min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步的步骤2）中喷枪的喷压值为4～6个大气压。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第三步中所述脱酸液的制备方法为，以7.5g/L的质量体积比向蒸馏水中加入碱式碳酸镁，之后持续通入二氧化碳反应48小时，得到澄清的饱和碳酸氢镁溶液，即脱酸液。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第三步中若纸张pH值为5-7，则喷涂一遍脱酸液，若纸张pH值为5以下，则待喷涂脱酸液微干之后再次喷涂一遍。

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