CN113279285A - 一种等离子整册纸张脱酸装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种等离子整册纸张脱酸装置，包括装置底座，装置底座上部依次设置有下压板与上压板，所述下压板与上压板之间设置有若干导柱，以及上压板上下运动的下压空间，所述导柱向下连接至装置底座，所述上压板上部设置有带动上压板上下运动的动力机构，所述动力机构通过外部控制系统控制连接，所述下压板下面设置有超声波发生装置，所述超声波发生装置连接外部控制系统。与现有技术相比，本发明脱酸装置结构简单，脱酸方法操作简单，避免了水溶性、油溶性染料脱酸时易出现褪色、晕染的问题；本发明使用水性脱酸剂，避免了有机溶剂对人体、环境的危害，实现环境友好；本发明进一步使水性脱酸剂作用到纸张纤维微纳米孔洞深处，达到高效彻底的脱酸目的。
Description
技术领域
本发明涉及纸张脱酸技术领域，特别涉及一种等离子整册纸张脱酸装置及工艺。
背景技术
我国是历史悠久的文明古国，保留着大量的纸质文献，这些文献承载着我国数千年的历史，是中华璀璨文明的结晶。然而随着时光的流逝，在周围环境的不断影响下，纸张逐渐出现变黄、发脆的现象，究其原因，主要是纸张酸化所导致的结果。纸质文献中，以装订成册的居多。
按GB_T21712-2008《古籍修复技术规范与质量要求》，整书整册脱酸后，书叶pH要求达到7.5―10。
目前市场上的整册脱酸技术通常采用浸泡法脱酸，其中的脱酸剂有无水(有机溶剂)与水溶液之分。无水浸泡脱酸又分为有机溶液法与有机悬浊液法，有机溶液法中，溶液中的醇镁碱性因子遇水会产生大量沉淀直接包覆纸张表面影响脱酸效果，故有机溶液法对整册文献脱酸前，需将文献的含水率从正常的8％左右抽真空脱水到0.5％以内，工艺设备要求苛刻；有机悬浊液法，其氧化镁碱性因子颗粒大部分停留于纸张表面，脱酸不彻底。上述无水浸泡脱酸还有其他隐患，如有机溶液会使油溶性的油墨染料褪色，会使书册书脊处粘结剂脱落，有机溶液污染环境，操作时必须保持密闭环境，为了安全还必须配有庞大的废气废液处理系统等。
传统的水溶液浸泡脱酸，虽然解决了上述缺陷，但纸张直接浸泡在水溶液中，会出现脱酸纸张褶皱变形、水溶性染料褪色、洇化扩散、水溶性粘结剂脱落等现象。
等离子雾润脱酸技术(《一种纸张保护方法和设备》ZL201710835116.0) 通过设置承载纸张的金属基板(低压端)以及与其配合的放电电极(高压端)，从而在金属基板和放电电极之间产生等离子体对保护处理纸张进行杀菌和脱酸预处理(纸张活化)，再对纸张喷洒脱酸剂(雾润)进行脱酸，并且设有导轨来引导放电电极和喷头的运动。
所用水性脱酸剂分为溶液型与悬浊液两类，碱性脱酸因子包括碱土金属的氢氧化物、碳酸氢盐、碳酸盐、氧化物，可溶性四硼酸盐，天然生物碱等的一种或几种。优先使用F3170型水性钙系脱酸剂(《一种纸张脱酸剂及其方法和应用》ZL201810184524.9)，主要成分为Ca(OH)2，Ca(HCO3)2，可溶性四硼酸盐，天然生物碱)。
发明内容
针对现有技术存在以上缺陷，本发明提供一种等离子整册纸张脱酸装置及工艺如下：
本发明的技术方案是这样实现的：
一种等离子整册纸张脱酸装置，包括装置底座，所述装置底座上部依次设置有下压板与上压板，所述下压板与上压板之间设置有若干导柱，以及上压板上下运动的下压空间，所述导柱向下连接至装置底座，所述上压板上部设置有带动上压板上下运动的动力机构，所述动力机构通过外部控制系统控制连接，所述下压板下面设置有超声波发生装置，所述超声波发生装置连接外部控制系统。
优选地，所述动力机构包括竖直螺杆，所述竖直螺杆上端设置有动力电机，所述动力电机的输出轴通过减速机驱动连接在竖直螺杆上端，所述竖直螺杆下端设置有压力传感器，所述外部控制系统通过继电开关连接动力电机，所述外部控制系统连接压力传感器。
优选地，所述下压板与装置底座之间还布设有若干与导柱对应的平衡弹簧，所述平衡弹簧套设在对应的导柱外围。
本发明还公开了一种等离子整册纸张脱酸工艺，包括以下步骤：
1)缓释膜制备，通过等离子雾润方式制备缓释膜，将待脱酸书册的书页逐一翻开，每页衬夹一张缓释膜；
2)通过外部控制系统设置脱酸装置的纸面有效压强、超声波频率、静压时间、超声波时间参数；
3)设置完成后将夹有缓释膜的待脱酸书册放置于下压板上表面的指定区域上；
4)通过外部控制系统启动脱酸装置，动力电机转动带动下压螺杆，将上压板沿导柱垂直向下压，当上压板接触到待脱酸书册时，压力传感器感应到压力并控制上压板减速下压，当压力达到设定值时，停止下压；
5)静压一定时间后，启动超声波发生装置，在脱酸装置施加的静压下，超声波振荡进一步使水性脱酸剂作用到纸张纤维微纳米孔洞深处，当超声波时间达到设定值时，超声波发生装置停止运行，同时动力电机带动上压板上升，完成脱酸。
优选地，步骤1)中，所述缓释膜材质为无纺布、果纤、蚕丝、纯棉纤维、天丝、备长炭、生物纤维、粘胶纤维、壳聚糖中的一种或几种的复合材料。
优选地，步骤1)中，所述缓释膜内部采用水性脱酸剂。
优选地，所述缓释膜含水性脱酸剂为5～100％。
优选地，静压渗透时的纸面有效压强为0.1～18kg/cm2。
优选地，所述超声波频率10khz～80khz。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明的等离子整册纸张脱酸装置及工艺，脱酸装置结构简单，脱酸方法操作简单，避免了水溶性、油溶性染料脱酸时易出现褪色、晕染的问题；本发明使用水性脱酸剂，避免了有机溶剂对人体、环境的危害，实现环境友好、人体友好，本发明通过静压技术使水性脱酸剂均匀渗透到纸张内部，后期的超声波振荡，进一步使水性脱酸剂作用到纸张纤维微纳米孔洞深处，完成“体脱酸”，脱酸彻底，不易返酸。
附图说明
图1为本发明等离子整册纸张脱酸装置的结构示意图。
图中：装置底座100，下压板200，上压板300，外部控制系统400，竖直螺杆510，动力电机520，减速机530，压力传感器540，导柱550，继电开关 600，超声波发生装置700，平衡弹簧800。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种等离子整册纸张脱酸装置，包括装置底座100，所述装置底座100上部依次设置有下压板200与上压板300，所述下压板200与上压板 300之间设置有若干导柱550，以及上压板300上下运动的下压空间，所述导柱 550向下连接至装置底座100，上压板300上部设置有带动上压板300上下运动的动力机构，所述动力机构通过外部控制系统400控制连接，所述外部控制系统400可采用成熟的PLC控制系统，用于整册纸张脱酸装置各参数设定及运行。
所述动力机构包括竖直螺杆510，所述竖直螺杆510上端设置有动力电机 520，所述动力电机520的输出轴通过减速机530驱动连接在竖直螺杆510上端，所述竖直螺杆510下端设置有压力传感器540，所述外部控制系统400通过继电开关600连接动力电机520，所述外部控制系统400连接压力传感器540。
所述下压板200下面设置有超声波发生装置700，所述超声波发生装置700 连接外部控制系统400。
所述导柱550，在下压板200与底座100之间，还均匀布局有若干平衡弹簧 800，所述平衡弹簧800套设在对应的导柱550外围，用于保证下压板200各处受力均匀。
本发明还提供了一种等离子整册纸张脱酸工艺，包括以下步骤：
1)缓释膜制备，通过等离子雾润方式制备缓释膜，将待脱酸书册的书页逐一翻开，每页衬夹一张缓释膜；
2)通过外部控制系统设置脱酸装置的纸面有效压强、超声波频率、静压时间、超声波时间参数；
3)设置完成后将夹有缓释膜的待脱酸书册放置于下压板上表面的指定区域上；
4)通过外部控制系统启动脱酸装置，动力电机转动带动下压螺杆，将上压板沿导柱垂直向下压，当上压板接触到待脱酸书册时，压力传感器感应到压力并控制上压板减速下压，当压力达到设定值时，停止下压；
5)静压一定时间后，启动超声波发生装置，在脱酸装置施加的静压下，超声波振荡进一步使水性脱酸剂作用到纸张纤维微纳米孔洞深处，当超声波时间达到设定值时，超声波发生装置停止运行，同时动力电机带动上压板上升，完成脱酸。
步骤1)中，所述缓释膜材质为无纺布、果纤、蚕丝、纯棉纤维、天丝、备长炭、生物纤维、粘胶纤维、壳聚糖中的一种或几种的复合材料。
步骤1)中，所述缓释膜内部采用水性脱酸剂。
所述缓释膜含水性脱酸剂为5～100％。
静压渗透时的纸面有效压强为0.1～18kg/cm2。
所述超声波频率10khz～80khz。
静压时间为0.2小时～72小时。
所述超声波时间为0.2小时～36小时。
所述缓释膜的材质，选择无纺布、果纤、蚕丝、纯棉纤维、天丝、备长炭、生物纤维、粘胶纤维、壳聚糖中的一种或几种的复合材料。
实施例1
《最新棉纺学》，机制纸，克重50g/m2，A5大小，pH＝2.8，纸质偏黄易褪色，缓释膜材质为生物纤维，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量55％；脱酸机压力户3kg/cm2，静压时间16h；超声波频率80khz，超声波时长8h；脱酸完成pH范围为8.8，纸张无褶皱，未出现褪色现象。
实施例2
1999年《富阳日报》，机制纸，克重50g/m2，A3大小，pH＝5.2，缓释膜材质为生物纤维与天丝的复合材料，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量18％；脱酸机压力1.5kg/cm2，静压时间20h；超声波频率40khz，超声波时长2h；脱酸完成pH平均值为8.9，纸张无褶皱。
实施例3
《材料的磁性》，机制纸，克重50g/m2，A5大小，pH＝4.1，缓释膜材质为纯棉纤维，脱酸剂型号F3170，缓释膜脱酸剂含量20％；脱酸机压力0.4kg/cm2，静压时间2h；超声波频率40khz，超声波时长1h；脱酸完成时平均pH为7.8，纸张无褶皱。
实施例4
《结晶化学》，机制纸，克重47g/m2，A5大小，pH＝4.8，纸质偏灰易褪色，缓释膜材质为天丝，脱酸剂：纳米氢氧化镁的水分散液，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量40％；脱酸机压力1.0kg/cm2，静压时间1h；超声波频率20khz，超声波时长1h；脱酸完成时pH平均值为8.1，纸张无褶皱，未出现褪色现象。
实施例5
《外科手术图谱》，手工纸，克重22g/m2，A5大小，pH＝5.6，缓释膜材质为黏胶纤维，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量20％；脱酸机压力0.6t，静压时间4.8kg/cm2；超声波频率50khz,超声波时长0.3h；脱酸完成时pH平均值8.2，纸张无褶皱。
实施例6
《成人教育文件选编》，机制纸，克重50g/m2，A5大小，pH＝5.7，缓释膜为无纺布，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量30％；脱酸机压力0.8kg/cm2，静压时间3h；超声波频率20khz，超声波时长1.5h；脱酸完成时pH平均值8.3，纸张无褶皱。
实施例7
《光谱分析》，机制纸，克重50g/m2，A4大小，pH＝3.6，缓释膜为蚕丝，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量40％；脱酸机压力0.4kg/cm2t，静压时间24h；超声波频率20khz，超声波时长12h；完成时pH平均值8.8，纸张无褶皱。
实施例8
《硅酸盐工业热工过程及设备》，机制纸，克重50g/m2，A4大小，pH＝4.68，缓释膜为无纺布，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量25％；脱酸机压力0.2kg/cm2t，静压时间28h；超声波频率60khz，超声波时长8h；完成脱酸时pH平均值9.1，纸张无褶皱。
实施例9
富阳苦竹纸，手工纸，克重20g/m2，A3大小，pH＝5.6，含水溶性橙色条纹，缓释膜为纯棉纤维，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量15％；脱酸机压力1.2kg/cm2，静压时间3h；超声波频率30khz，超声波时间1h；完成脱酸后pH平均值7.6，纸张无褶皱，未出现橙色条纹洇开现象。
实施例10
李甫卿的政治学习笔记，机制纸，克重20g/m2，A6大小，pH＝5.9，含水溶性蓝色钢笔字迹，缓释膜为天丝，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量42％；脱酸机压力1.6kg/cm2，静压时间10h；超声波频率60khz，超声波时间4h；完成脱酸后pH平均值8.1，纸张无褶皱，蓝色钢笔字迹无洇开现象。
实施例11
笔记本，机制纸，克重30g/m2，A6大小，pH＝4.9，含水溶性红色印章，缓释膜为纯棉纤维，脱酸剂型号F3170，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量10％；脱酸机压力8.8kg/cm2，静压时间30h；超声波频率50khz，超声波时间16h；完成脱酸后pH平均值8.8，纸张无褶皱，红色印章轮廓清晰，未出现褪色、晕染。
实施例12
书刊《明密码电报书》，机制纸，克重50g/m2，A5大小，pH＝4.5，内含红色书页，缓释膜为生物纤维，脱酸剂：纳米氢氧化镁与碳酸钙混合物的水分散液，釆用等离子雾润脱酸技术锁碱后缓释膜中脱酸剂含量35％；脱酸机压力0.7 kg/cm2t，静压时间18h；超声波频率20khz，超声波时间10h；完成脱酸后pH 平均值8.6，纸张无褶皱、红色书页未褪色。
对比例1
本对比例所用设备与参数实施例2相同，区别仅在于缓释膜脱酸剂含量，脱酸后结果如表1所示，表明缓释膜中脱酸剂含量过低达不到脱酸目的。
表1
对比例2
本对比例所用设备与参数与实施例3相同，区别仅在于是否使用超声波，脱酸后结果如表2所示：
表2
对比例3
本对比例使用与实施例13相同的书籍，区别在于使用传统水溶液浸泡方法脱酸，脱酸剂型号HF3175，脱酸后结果如表3所示：
表3
综合本发明的脱酸装置结构以及脱酸工艺可知，本发明的等离子整册纸张脱酸装置及工艺，脱酸装置结构简单，脱酸方法操作简单，避免了水溶性、油溶性染料脱酸时易出现褪色、晕染的问题；通过静压技术促进水性脱酸剂均匀渗透进入纸纤维深处，完成“体脱酸”，脱酸彻底，不易返酸；本发明使用水性脱酸剂，避免了有机溶剂对人体、环境的危害，实现环境友好、人体友好，本发明采用静压渗透辅以超声波震荡，促进水性脱酸剂中的碱性因子从缓释膜中扩散、均匀渗透进入被脱酸书册纸张纤维深处，达到高效脱酸目的。
Claims (9)
1.一种等离子整册纸张脱酸装置，其特征在于，包括装置底座，所述装置底座上部依次设置有下压板与上压板，所述下压板与上压板之间设置有若干导柱，以及上压板上下运动的下压空间，所述导柱向下连接至装置底座，所述上压板上部设置有带动上压板上下运动的动力机构，所述动力机构通过外部控制系统控制连接，所述下压板下面设置有超声波发生装置，所述超声波发生装置连接外部控制系统。
2.如权利要求1所述的等离子整册纸张脱酸装置，其特征在于，所述动力机构包括竖直螺杆，所述竖直螺杆上端设置有动力电机，所述动力电机的输出轴通过减速机驱动连接在竖直螺杆上端，所述竖直螺杆下端设置有压力传感器，所述外部控制系统通过继电开关连接动力电机，所述外部控制系统连接压力传感器。
3.如权利要求2所述的等离子整册纸张脱酸装置，其特征在于，所述下压板与装置底座之间还布设有若干与导柱对应的平衡弹簧，所述平衡弹簧套设在对应的导柱外围。
4.一种等离子整册纸张脱酸工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)缓释膜制备，通过等离子雾润方式制备缓释膜，将待脱酸书册的书页逐一翻开，每页衬夹一张缓释膜；
2)通过外部控制系统设置脱酸装置的纸面有效压强、超声波频率、静压时间、超声波时间参数；
3)设置完成后将夹有缓释膜的待脱酸书册放置于下压板上表面的指定区域上；
4)通过外部控制系统启动脱酸装置，动力电机转动带动下压螺杆，将上压板沿导柱垂直向下压，当上压板接触到待脱酸书册时，压力传感器感应到压力并控制上压板减速下压，当压力达到设定值时，停止下压；
5)静压一定时间后，启动超声波发生装置，在脱酸装置施加的静压下，超声波振荡进一步使水性脱酸剂作用到纸张纤维微纳米孔洞深处，当超声波时间达到设定值时，超声波发生装置停止运行，同时动力电机带动上压板上升，完成脱酸。
5.如权利要求4所述的等离子整册纸张脱酸工艺，其特征在于，步骤1)中，所述缓释膜材质为无纺布、果纤、蚕丝、纯棉纤维、天丝、备长炭、生物纤维、粘胶纤维、壳聚糖中的一种或几种的复合材料。
6.如权利要求4所述的等离子整册纸张脱酸工艺，其特征在于，步骤1)中，所述缓释膜内部采用水性脱酸剂。
7.如权利要求4所述的等离子整册纸张脱酸工艺，其特征在于，所述缓释膜含水性脱酸剂为5～100％。
8.如权利要求4所述的等离子整册纸张脱酸工艺，其特征在于，静压渗透时的纸面有效压强为0.1～18kg/cm2。
9.如权利要求4所述的等离子整册纸张脱酸工艺，其特征在于，所述超声波频率10khz～80khz。
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