一种电场辅助脱酸液扩散的纸张脱酸保护方法与流程

本申请涉及纸张脱酸保护领域，特别是涉及一种电场辅助脱酸液扩散的纸张脱酸保护方法。

背景技术：

纸质文献在保存一定时间后，由于保存环境或自身陈化的原因，都会出现一定的酸化，纸张酸化即纸张纤维中的酸性物质含量过高，导致纸张整体呈现酸性，宏观上会导致纸张出现变色，微观上会导致纤维素分子链发生水解，破坏纸张结构，使纸张强度降低，因此对酸化纸张要及时进行脱酸处理。

目前常用的纸张脱酸剂多为碱性水溶液脱酸剂，如氢氧化钙溶液，氢氧化镁溶液，碳酸氢钙溶液和碳酸氢镁溶液等。脱酸过程即将脱酸液引入到纸张中，使脱酸液中的电解质离子扩散到纸张中与酸性因子中和，实现纸张的脱酸保护。

但对于一些特殊的纸张，如果直接对其进行碱性水溶液脱酸，则可能会由于纸张表面存在惰性层或纸张的材质较厚等问题，导致脱酸液无法均匀渗透到纸张中，使得纸张在脱酸处理之后出现脱酸不均匀，不彻底的现象，即脱酸液无法充分扩散渗透到纸张内部，无法完全中和纸张内部的酸性因子，使得部分酸性物质残留在纸张中，脱酸效果较差，且这些残留的酸性物质很容易导致纸张再次出现酸化。

为了使这些浸润性较差的纸张实现充分脱酸，通常先采用有机溶液冲洗或等离子体轰击的方式对纸张进行活化，然后再利用脱酸液进行脱酸。但对于年代较为久远的纸质文献，采用有机溶液冲洗很容易破坏纸质文献表面的油墨和油溶性的染料、颜料等，而采用等离子体轰击来活化纸张表面，可能会破坏纸张的形貌和纤维结构，对纸质文献造成不可修复的破坏。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种电场辅助脱酸液扩散的纸张脱酸保护方法。

本发明所提供的技术方案为：一种电场辅助脱酸液扩散的纸张脱酸保护方法，包括：

1)在接高压电源的金属板和接地托板之间构建高压电场，将待处理的纸张放置在接地托板上，并保持处理环境为真空状态；

2)将雾化后的脱酸液喷雾到金属板和接地托板之间进行雾化脱酸。

上述技术方案中，通过在金属板上接入高电压，在金属板和纸张背面的接地托板之间构建高压电场，雾化后的脱酸液喷雾到金属板和接地托板之间，脱酸液的雾滴会在高压电场中感应带电，雾滴在重力和电场力作用下施加到纸张表面，在纸张表面均匀分布。其次，在高压电场下，纸张中的水分子被活化，水分子的能量和运动速度增加，脱酸液在纸张中的扩散和渗透速度加快，可以迅速中和纸张内部的酸性物质，实现对酸化纸张的均匀，充分脱酸。再次，保持处理环境为真空状态，可以保证高压电场稳定存在，不会出现空气击穿的问题。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述金属板上施加的电压为8kv～35kv。雾化雾滴感应带电的程度取决于电压值的高低，电压较低时，雾滴感应带电程度不明显，纸张中的水分子不能被活化。电压过高时，容易击穿电场中的空气，出现电火花，对待脱酸纸张的结构形貌造成破坏，进一步可选的，在金属板上施加的电压为25～32kv。

可选的，所述金属板与接地托板之间的距离为30～50cm。金属板与接地托板之间的距离影响到高压电场中的电场强度和雾化雾滴的感应带电程度。

可选的，所述处理环境的真空度为0.04mpa～0.09mpa。真空度代表了环境中的空气稀薄程度，保持一定的真空度，可以减少高压电场下的气体放电电离，保护纸张结构不被破坏。进一步可选的，真空度为0.06mpa～0.08mpa。

可选的，所述雾化后的脱酸液从金属板和接地托板的中部进行喷雾。喷雾从中部喷出，可以保证雾化雾滴有充分时间和空间感应带电。

可选的，所述雾化脱酸的持续时间为1～2min。

可选的，所述脱酸液为氢氧化钙溶液、氢氧化镁溶液、碳酸氢钙溶液或者碳酸氢镁溶液中的一种或多种。

可选的，所述雾化的方式包括机械雾化、介质雾化或者超声雾化。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供的方法可以在不影响纸张形貌和结构的情况下对润湿性较差的纸张进行均匀充分脱酸，且过程简便，易于操作。

(2)本发明利用高压电场辅助的方式进行雾化脱酸，雾化后的脱酸液在高压电场的辅助下能够快速渗透扩散进入纸张内部，脱酸效果更加明显。

(3)本发明在真空环境下利用高压电场辅助脱酸，保证高压电场的稳定，避免高压电场中出现空气电离和电火花。

附图说明

图1为实施例中用于电场辅助脱酸的装置结构示意图。

其中：1、真空处理室；2、雾化箱；3、接地托板；4、高压电源；5、金属板；6、通气阀；7、真空表；8、真空泵。

图2为对比例2中脱酸完成后纸张的表面形貌图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好地描述和说明本申请的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

如图1所示，真空处理室1的外壳由绝缘材料组成，雾化箱2用于纸张脱酸液的雾化，待脱酸纸张放置将在接地托板3上，高压电源4用于给金属板5施加高压，在金属板5和接地托板3之间施加高压电场，通气阀6可用于调节真空处理室1中的气压，真空表7可以随时监测真空处理室1内部的真空程度，真空泵8用于为真空处理室1内部提供一定的真空度。

实施例1

选择酸化的纸质文献放置在真空处理室1中的接地托板3上，打开真空泵8调整真空处理室1中真空度，观察真空表7，待真空度为0.07mpa时关闭真空泵；调整金属板5与接地托板3的距离为40cm，取4wt％氢氧化钙溶液作为脱酸液在雾化箱2中进行超声雾化，雾化雾滴从金属板和接地托板中部喷出；打开高压电源4，向金属板5施加30kv的电压。电压施加后，开始计时，雾化脱酸时间为1min。脱酸过程完成后，关闭高压电源4，打开通气阀6，取出纸质文献，使其在空气中自然干燥。

性能测试：

取与实施例1中相同的未经任何脱酸处理的纸质文献与实施例1中脱酸处理过的纸质文献进行ph值的测试并计算纸张表面不同区域ph值的方差值，方差值用来表征纸张脱酸的均匀性。具体测试方法是将纸张平均分成若干个区域，测量每个区域中点的ph值作为该区域的ph值。

本专利所述实施例中均将纸张平均分为9个区域，分别测试这些区域的ph值，最后计算这些值的方差。

实施例1中电场辅助脱酸后的纸张和未脱酸纸张的ph值测试结果如表1所示，由表1可知未经任何处理过的酸化纸张明显呈现酸性，且酸化程度不均匀，方差很大；在经过高压电场辅助下的雾化脱酸后，纸张的ph值明显提高，方差减小，脱酸均匀且效果显著。

表1：纸张电场辅助脱酸处理前后的ph值及方差

对比例1

选择与实施例1中相同的酸化纸质文献放置在真空处理室1中的接地托板3上，打开真空泵8调整真空处理室1中真空度，观察真空表7，待真空度为0.07mpa时关闭真空泵；调整金属板5与接地托板3的距离为40cm，取4wt％氢氧化钙溶液作为脱酸液在雾化箱2中进行超声雾化，雾化雾滴从金属板和接地托板中部喷出；不施加高压电场，直接对纸张进行雾化脱酸，雾化脱酸时间为1min。脱酸过程完成后，打开通气阀6，取出纸质文献，使其在空气中自然干燥。

性能测试：

取与对比例1中相同的未经任何脱酸处理的纸质文献与对比例1中脱酸处理过的纸质文献进行ph值的测试，测试方法与实施例1相同。

测试结果如表2所示，未经处理过的酸化纸张明显呈现酸性，酸化不均匀，各区域方差值较大；在经过无高压电场辅助下的雾化脱酸后，纸张的ph值有所提高，但各区域ph的方差值增加，脱酸很不均匀，部分区域在脱酸后仍呈现酸性，部分区域脱酸后的碱性残留过高，容易引起纸张的碱性水解。

表2：纸张无电场辅助下脱酸处理前后的ph值及方差

对比例2

选择与实施例1中相同的酸化纸质文献放置在真空处理室1中的接地托板3上；不在真空处理室1中施加真空，调整金属板5与接地托板3的距离为40cm，取4wt％氢氧化钙溶液作为脱酸液在雾化箱2中进行超声雾化，雾化雾滴从金属板和接地托板中部喷出；打开高压电源4，向金属板5施加30kv的电压。电压施加后，开始计时，雾化脱酸时间为1min。脱酸过程完成后，关闭高压电源4，打开通气阀6，取出纸质文献，使其在空气中自然干燥。

性能测试：

对比例2纸张在高压电场辅助下的雾化脱酸过程中可以发现真空处理室中出现明显的空气电离放电现象，并出现电火花直接接触纸张表面，在脱酸完成后观察纸张的表面形貌图，如图2所示，可以发现纸张表面出现明显的烧损痕迹。这是因为在不存在真空的情况下，高电压直接电离空气，引起空气放电，在脱酸室中出现电火花，造成纸张形貌和结构的破坏。

实施例2

将实施例1中的真空度调整为0.06mpa，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例3

将实施例1中的真空度调整为0.08mpa，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例4

将实施例1中的脱酸液调整为8wt％碳酸氢钙溶液，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例5

将实施例1中的水性脱酸液调整为3wt％氢氧化镁溶液，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例6

将实施例1中的水性脱酸液调整为7wt％碳酸氢镁溶液，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例7

将实施例1中脱酸液的雾化方法调整为机械雾化，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例8

将实施例1中脱酸液的雾化方法调整为介质雾化，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例9

将实施例1中金属板与接地托板之间的距离调整为30cm，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例10

将实施例1中金属板与接地托板之间的距离调整为50cm，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例11

将实施例1中施加的高压电场调整为25kv，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。

实施例12

将实施例1中施加的高压电场调整为32kv，其余与实施例1的操作步骤相同。脱酸效果与实施例1基本相同。