CN103952948B - 一种环保、低成本棉纤维丝网加固脆弱纸张的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保、低成本棉纤维丝网加固脆弱纸张的方法，先将待加固的脆弱纸张平铺用碳酸氢镁水溶液脱酸至纸张的pH值为7.0～7.5，然后用乙基纤维素、无水乙醇、乙酸乙酯组成的加固液对脱酸后的纸张进行预加固，再向预加固后的纸张上涂抹质量分数为3％～8％的聚乙烯醇217水溶液，最后将棉丝网平铺在纸张上，常温晾干，完成脆弱纸张的加固。本发明操作简单，绿色环保、成本低，加固后的纸张耐久性好、保持率高、外型美观，解决了现有技术中存在的成本高、不安全、不环保的问题，以及对于较薄较柔软纸张加固后棉线网格渗透到纸张另一面影响美观的问题。

Description

一种环保、低成本棉纤维丝网加固脆弱纸张的方法

技术领域

本发明属于文物修复技术领域，具体涉及一种环保、低成本棉纤维丝网加固脆弱纸张的方法。

背景技术

造纸术是我国古代四大发明之一。纸张自诞生以来便成为人类文明和文化的一个有形的实物载体，为全人类的文化交流传播和历史记载做出了巨大的贡献。在全球各地形成了丰富多彩的纸质文物，在我国各地的博物馆、纪念馆、图书馆、档案馆、社科研究单位以及社会各界收藏有卷帙浩繁的纸质文物。目前面临大量的酸化、糟朽的古籍善本、纸质档案、民国报纸急需加固保护。

纸张丝网加固技术，不但可以解决单面有字的脆弱纸张的加固，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张加固的问题。中国社会科学院王□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，将其强度提高。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，由于其采用蚕丝织网，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。

CN103485240A中公开了一种采用直径为75～95μm的纯棉纤维代替蚕丝进行加固，并且在常温下给棉丝网喷洒无水乙醇使聚乙烯醇缩丁醛树脂处于半溶解分散状态与纸张粘附。棉纤维与纸张有好的兼容性，加固后耐久性好，同时避免了电熨斗的热压给纸张带来的二次损伤。但同时又存在以下缺点：(1)使用的喷网液溶质为无水乙醇，大规模使用，价格比较昂贵，无法推广应用；(2)用气枪喷网时挥发出大量的无水乙醇气体，影响人呼吸健康，同时存在安全隐患，也不环保；(3)对于较薄较柔软的纸张加固后发现有部分棉线网格渗透到纸张另一面，影响纸质档案与文献的美观。基于以上的原因仍无法有效用于脆弱纸张的加固处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于解决现有丝网加固技术中存在的成本高、不安全、不环保的问题，以及对于较薄较柔软纸张加固后棉线网格渗透到纸张另一面影响美观的问题，提供一种环保、成本低，棉纤维结合水溶性树脂加固脆弱纸张的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、织网

选取直径为80～90μm的单根棉丝在织网机上织成网格，在网格上喷涂质量分数为3％～8％的聚乙烯醇217水溶液，常温晾干，得到棉丝网。

上述的聚乙烯醇217由天津华昌源化工贸易有限公司提供，其粘度为20.5～24.5cps，醇解度为87％～89％。

2、脱酸

在拱形展台上铺一层漆布，将待加固的脆弱纸张平铺在漆布上，然后在纸张上喷洒新制备的碳酸氢镁水溶液，至纸张的pH值为7.0～7.5。

3、预加固

将加固液均匀的涂抹在脱酸后的纸张上，然后展平纸张，所述加固液由乙基纤维素、无水乙醇、乙酸乙酯组成，其中乙基纤维素与无水乙醇的质量比为1:30～40，无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为9:1。

4、棉丝网加固

在步骤3预加固后的纸张上均匀涂抹质量分数为3％～8％的聚乙烯醇217水溶液，然后将步骤1得到的棉丝网平铺在纸张上，用软磁条将棉丝网的边缘固定在拱形展台上，控制软磁条不接触纸张，然后将漆布覆盖在棉丝网上，排空棉丝网与纸张之间的空气，使棉丝网与纸张充分接触，再揭开漆布，常温晾干，裁剪掉纸张边缘多余的棉丝网，完成脆弱纸张的加固。

上述的织网步骤1中，选取直径为80～90μm的单根棉丝在织网机上织成网格，网格的大小具体可以根据所要加固的脆弱纸张的大小来确定，本发明优选网格的大小为1.5～3.5mm。

上述的织网步骤1中，在网格上喷涂质量分数为3％～8％的聚乙烯醇217水溶液时，具体可以选择喷枪在喷压值为4～6个大气压条件下喷涂，然后常温晾干，得到棉丝网。

上述的脱酸步骤2中，所用的碳酸氢镁水溶液必须现制现用，其制备方法具体可以本领域的常规制备方法，本发明选择按如下方法制备：将碱式碳酸镁与蒸馏水按质量比为1:80～150混合，然后向混合液中持续通入二氧化碳气体，常温反应48小时取上层澄清液，即可得到碳酸氢镁水溶液。

本发明的有益效果如下：

1、本发明采用聚乙烯醇217水溶液为胶黏剂，安全环保，避免了有机溶剂的使用，极大的降低了生产成本，便于进一步推广应用。

2、本发明使用乙基纤维素溶液对脆弱纸张进行预加固处理，使纸张具有一定强度后再进行棉丝网加固，对糟朽严重的纸张也适用，在一定程度上扩展了棉丝网加固的应用范围。

3、本发明采用聚乙烯醇217水溶液喷涂过的棉丝网单薄柔软，便于纸张加固，避免了脆弱纸张加固后部分棉线网格渗透到纸张另一面影响纸张美观的问题。

4、本发明操作简单，加固后的纸张耐久性好、保持率高，而且加固后不会影响纸张的色泽和原始风貌，符合“保持文物原貌”的基本原则，满足文物保护的要求。

附图说明

图1是本发明拱形展台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

1、织网

选取直径为80～90μm的单根棉丝在织网机上织成边长为2.5mm的正方形网格，然后用喷枪在喷压值为5个大气压条件下，在网格上喷涂质量分数为5％的聚乙烯醇217水溶液，常温晾干后将其从织网框架上裁切下来，得到棉丝网。

上述的聚乙烯醇217由天津华昌源化工贸易有限公司提供，其粘度为20.5～24.5cps，醇解度为87％～89％。

2、脱酸

将碱式碳酸镁与蒸馏水按质量比为1:130混合，然后向混合液中持续通入二氧化碳气体，常温反应48小时后，取上层澄清液，得到碳酸氢镁水溶液。在如图1所示的拱形展台上铺一层漆布，将待加固的脆弱纸张平铺在漆布上，然后用小型仓又式喷雾器向纸张上喷洒新制备的碳酸氢镁水溶液，喷洒成细雾状对纸张进行脱酸，使纸张纤维充分溶胀，直至纸张的pH值为7.0～7.5。

3、预加固

将加固液用脱脂棉均匀的涂抹在脱酸后的纸张上，同时用毛刷轻轻的将纸张褶皱的部位展平，所述加固液由乙基纤维素、无水乙醇、乙酸乙酯组成，其中乙基纤维素与无水乙醇的质量比为1:30，无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为9:1。

4、棉丝网加固

用脱脂棉在步骤3预加固后的纸张上均匀涂抹质量分数为5％的聚乙烯醇217水溶液，然后将步骤1得到的棉丝网平铺在纸张上，用软磁条将棉丝网的边缘固定在拱形展台上，软磁条距离纸张1cm左右，然后将漆布覆盖在棉丝网上，用橡皮球充分排实，排空棉丝网与纸张之间的空气，使棉丝网与纸张充分接触，慢慢揭开漆布，常温晾干，裁剪掉纸张边缘多余的棉丝网，完成脆弱纸张的加固。

实施例2

1、织网

选取直径为80～90μm的单根棉丝在织网机上织成边长为1.5mm的正方形网格，用喷枪在喷压值为4个大气压条件下，在网格上喷涂质量分数为8％的聚乙烯醇217水溶液，常温晾干后将其从织网框架上裁切下来，得到棉丝网。

2、脱酸

将碱式碳酸镁与蒸馏水按质量比为1:80混合，然后向混合液中持续通入二氧化碳气体，常温反应48小时后，取上层澄清液，得到碳酸氢镁水溶液。在如图1所示的拱形展台上铺一层漆布，将待加固的脆弱纸张平铺在漆布上，然后用小型仓又式喷雾器向纸张上喷洒新制备的碳酸氢镁水溶液，喷洒成细雾状对纸张进行脱酸，使纸张纤维充分溶胀，直至纸张的pH值为7.0～7.5。

3、预加固

将加固液用脱脂棉均匀的涂抹在脱酸后的纸张上，同时用毛刷轻轻的将纸张褶皱的部位展平，所述加固液由乙基纤维素、无水乙醇、乙酸乙酯组成，其中乙基纤维素与无水乙醇的质量比为1:35，无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为9:1。

4、棉丝网加固

用脱脂棉在步骤3预加固后的纸张上均匀涂抹质量分数为8％的聚乙烯醇217水溶液，然后将步骤1得到的棉丝网平铺在纸张上，用软磁条将棉丝网的边缘固定在拱形展台上，软磁条距离纸张1cm左右，然后将漆布覆盖在棉丝网上，用橡皮球充分排实，排空棉丝网与纸张之间的空气，使棉丝网与纸张充分接触，慢慢揭开漆布，常温晾干，裁剪掉纸张边缘多余的棉丝网，完成脆弱纸张的加固。

实施例3

1、织网

选取直径为80～90μm的单根棉丝在织网机上织成边长为3.5mm的正方形网格，用喷枪在喷压值为6个大气压条件下，在网格上喷涂质量分数为3％的聚乙烯醇217水溶液，常温晾干后将其从织网框架上裁切下来，得到棉丝网。

2、脱酸

将碱式碳酸镁与蒸馏水按质量比为1:150混合，然后向混合液中持续通入二氧化碳气体，常温反应48小时后，取上层澄清液，得到碳酸氢镁水溶液。在如图1所示的拱形展台上铺一层漆布，将待加固的脆弱纸张平铺在漆布上，然后用小型仓又式喷雾器向纸张上喷洒新制备的碳酸氢镁水溶液，喷洒成细雾状对纸张进行脱酸，使纸张纤维充分溶胀，直至纸张的pH值为7.0～7.5。

3、预加固

将加固液用脱脂棉均匀的涂抹在脱酸后的纸张上，同时用毛刷轻轻的将纸张褶皱的部位展平，所述加固液由乙基纤维素、无水乙醇、乙酸乙酯组成，其中乙基纤维素与无水乙醇的质量比为1:40，无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为9:1。

4、棉丝网加固

用脱脂棉在步骤3预加固后的纸张上均匀涂抹质量分数为3％的聚乙烯醇217水溶液，然后将步骤1得到的棉丝网平铺在纸张上，用软磁条将棉丝网的边缘固定在拱形展台上，软磁条距离纸张1cm左右，然后将漆布覆盖在棉丝网上，用橡皮球充分排实，排空棉丝网与纸张之间的空气，使棉丝网与纸张充分接触，慢慢揭开漆布，常温晾干，裁剪掉纸张边缘多余的棉丝网，完成脆弱纸张的加固。

为了证明本发明的有益效果，发明人选用生宣、毛边纸，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，得到脆弱纸张的模拟试样。采用实施例1的方法对脆弱纸张的模拟试样进行加固，对加固的模拟试样和未加固的模拟试样分别进行老化试验，老化方法分别是：在105℃下干热老化72小时；在试验温度25.0℃、紫外灯功率60W、垂直照射距离5cm条件下，紫外老化72小时。

采用耐折度、抗张强度、撕裂度性能指标分别对模拟试样的耐久性进行评价，其中耐折度按国标GB/T2679.5-1995进行测定(MIT耐折度仪法)，抗张强度按国标GB/T453-2002进行测定(恒速加荷法)，撕裂度按国标GB/T455-2002进行测定，同时采用X-RiteVS-450分光光度计测定模拟试样加固前后的色差ΔE，依据GB/T11186-1989规定ΔE值越大说明颜色改变越大，反之则说明颜色改变越小。测试结果见表1～3。

表1紫外老化测试结果

注：表中实验数据均为10次有效测试平均值。

表2干热老化测试结果

注：表中实验数据均为10次有效测试平均值。

由表1和表2的测试结果可以看出，不管是生宣还是毛边纸，经过棉纤维丝网加固的模拟试样的耐折度、抗张强度、撕裂度均比未加固模拟试样高出几倍到几十倍，且经过棉纤维加固后保持率也明显提高，说明采用本发明方法加固后的脆弱纸张耐久性明显提高，具有优异的耐久性。

表3色差测试结果

由表3中的色差测试结果可以看出，与未加固的生宣与毛边纸模拟试样相比，采用实施例1方法加固后的生宣与毛边纸模拟试样的色差变化不大，色差等级均可达到GB/T11186-1989规定的△E≤1.5的0级标准，可视为颜色无明显变化，说明采用本发明方法加固后不会影响纸张的色泽和原始风貌，符合“保持文物原貌”的基本原则，满足文物保护的要求。

Claims (2)

1.一种环保、低成本棉纤维丝网加固脆弱纸张的方法，其特征在于它由下述步骤组成：

(1)织网

选取直径为80～90μm的单根棉丝在织网机上织成网格，用喷枪在喷压值为4～6个大气压条件下，在网格上喷涂质量分数为3％～8％的聚乙烯醇217水溶液，常温晾干，得到棉丝网，所述棉丝网的网格大小为1.5～3.5mm；

(2)脱酸

在拱形展台上铺一层漆布，将待加固的脆弱纸张平铺在漆布上，然后在纸张上喷洒新制备的碳酸氢镁水溶液，至纸张的pH值为7.0～7.5；

(3)预加固

将加固液均匀的涂抹在脱酸后的纸张上，然后展平纸张，所述加固液由乙基纤维素、无水乙醇、乙酸乙酯组成，其中乙基纤维素与无水乙醇的质量比为1:30～40，无水乙醇与乙酸乙酯的体积比为9:1；

(4)棉丝网加固

在步骤(3)预加固后的纸张上均匀涂抹质量分数为3％～8％的聚乙烯醇217水溶液，然后将步骤(1)得到的棉丝网平铺在纸张上，用软磁条将棉丝网的边缘固定在拱形展台上，控制软磁条不接触纸张，然后将漆布覆盖在棉丝网上，排空棉丝网与纸张之间的空气，使棉丝网与纸张充分接触，再揭开漆布，常温晾干，裁剪掉纸张边缘多余的棉丝网，完成脆弱纸张的加固。

2.根据权利要求1所述的环保、低成本棉纤维丝网加固脆弱纸张的方法，其特征在于：在脱酸步骤(2)中，所述的碳酸氢镁水溶液的制备方法是，将碱式碳酸镁与蒸馏水按质量比为1:80～150混合，然后向混合液中持续通入二氧化碳气体，常温反应48小时取上层澄清液，得到碳酸氢镁水溶液。