CN108425272A - 一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法，该方法应用于纸质文档，通过紫外屏蔽剂配置的静电纺丝溶液直接以纸质文档各种纸张的表面为接收基材进行静电纺丝形成静电纺纤维膜，并在该静电纺纤维膜的表面进一步使用无氟防水剂和紫外吸收剂配置的静电喷涂溶液进行静电喷涂形成静电喷涂保护膜，使纸质文档各种纸张的表面紧密贴合有无机‑有机复合的防水透气抗紫外薄膜材料，该薄膜材料膜结构具有多级粗糙结构，结合无氟防水剂的改性使得到的薄膜材料具有较好的超疏水性，并通过紫外屏蔽剂和紫外吸收剂的双重作用，实现了无机‑有机复合增加抗紫外效果的目标，使得薄膜材料的紫外防护能力、透气性能较高，对纸质文档的保护更加全面。

Description

一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法

技术领域

本发明涉及保护膜技术领域，特别涉及一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法。

背景技术

以纸张作为载体的文物图书和资料为人类文明的传播，社会的进步和科学技术的发展发挥着难以替代的重要作用。然而，随着时间的推移，这些纸质文档极其容易受到外界环境的侵蚀而导致老化、破损，从而使得具有纪念或者文物意义的纸质文档逐渐消逝。

我国现存的档案绝大多数是纸质档案，每年国家、博物馆、或者家庭对这些纸质文档的保养均需要花费大量财力。近年来，关于图书、档案老化自毁的可怕性已被世界各国所公认，对纸质文档的保护显得尤为重要。

现有对纸质文档的保护通常在纸质文档的封面包覆封皮，比如，申请号为201610226896 .4的发明专利申请提供了一种多层复合非织造布基书本皮，该申请通过使用BOPP薄膜及另外一面高温复膜包覆书本的两侧封面，从而为书籍本册内芯提供更具耐久性、柔软性和布面稳定性的保护。

发明人发现，在纸质文档的封面包覆封皮的方式仅仅能够对纸质文档的封面进行保护，而纸质文档，尤其是具有至少二页的纸质文档通常需要被用户时长翻阅，纸质文档内部的纸张极其容易暴露在紫外线等加剧纸张老化的环境中。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法，应用于纸质文档，所述方法包括：

将紫外屏蔽剂加入到含有紫外屏蔽剂溶剂的第一容器中超声处理1~20h，得到紫外屏蔽剂溶液，再将所述紫外屏蔽剂溶液加入到高分子聚合物溶液中机械搅拌3~24h，得到静电纺丝溶液；

将无氟防水剂和紫外吸收剂加入到含有无氟防水剂溶剂和紫外吸收剂溶剂的第二容器中机械搅拌3~24h，制备得到静电喷涂溶液；

对于所述纸质文档包括的每种纸张，以所述纸张作为接收基材，将所述静电纺丝溶液送入静电纺丝装置进行静电纺丝，使得静电纺丝工序得到的静电纺纤维沉积于所述纸张的表面形成静电纺纤维膜；

以所述静电纺纤维膜作为接收基材，将所述静电喷涂溶液送入静电喷涂装置进行静电喷涂，使得静电喷涂溶液沉积于所述静电纺纤维膜的表面形成静电喷涂保护膜；

将所述纸质文档、所述静电纺纤维膜和所述静电喷涂保护膜共同送入真空烘箱进行物理加热，加热温度为40~70℃，加热时间为2~10h，使得所述静电纺纤维膜和所述静电喷涂保护膜形成的复合保护膜固着于所述纸质文档中的各种纸张。

在一个优选的实施例中，所述紫外屏蔽剂为氧化锌、二氧化钛、三氧化二铝、氧化镁中的至少一种，所述紫外屏蔽剂的含量为所述静电纺丝溶液的0.05~10wt%，所述高分子聚合物溶液中的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚醚砜、芳纶、尼龙6、尼龙66、聚苯乙烯、聚乳酸中的至少一种。

在一个优选的实施例中，所述紫外吸收剂为水杨酸酯类、二苯酮衍生物、苯并***类、肉桂酸酯类聚合物中的至少一种，所述紫外吸收剂的含量为所述静电喷涂溶液的0.1~15wt%，所述无氟防水剂为聚硅氧烷、氨基硅油、超支化树状大分子聚合物、长链烷烃类防水剂的至少一种，所述无氟防水剂的含量为所述静电喷涂溶液的1~25wt%。

在一个优选的实施例中，静电喷涂工序所用的电压为30~120kV，接收距离为5~60cm，温度为15~30℃，相对湿度为20~90%。

在一个优选的实施例中，所述方法还包括：

用吹风设备对所述纸质文档中每种纸张的复合保护膜进行表面风干，去除所述复合保护膜表面的残留溶剂。

与现有技术相比，本发明提供的一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法具有以下优点：

本发明提供的一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法，通过紫外屏蔽剂（无机抗紫外剂）配置的静电纺丝溶液直接以纸质文档各种纸张的表面为接收基材进行静电纺丝形成静电纺纤维膜，并在该静电纺纤维膜的表面进一步使用无氟防水剂和紫外吸收剂（有机抗紫外剂）配置的静电喷涂溶液进行静电喷涂形成静电喷涂保护膜，使得纸质文档各种纸张的表面紧密贴合有无机-有机复合的防水透气抗紫外薄膜材料，该薄膜材料的膜结构上具有多级粗糙结构，结合无氟防水剂的改性使得到的薄膜材料具有较好的超疏水性：接触角≥150°，滚动角≤5°，并通过紫外屏蔽剂和紫外吸收剂的双重作用，实现了无机-有机复合增加抗紫外效果的目标，使得薄膜材料的紫外防护因子（UPF）≥1500，薄膜材料同时也保持了较好的透气性（≥10mm/s），且该兼具防水透气和抗紫外性能的薄膜材料还具备良好的可裁剪性和易用性， 在纸质文档保护和重要档案保存等领域具有广阔的应用潜力，采用较为环保的物理加固对纸质文物表面进行薄膜加固，对环境的污染较小。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法的方法流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种各种纸张及复合保护膜的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例（但不限于所举实施例)与附图详细描述本发明，本实施例的具体方法仅供说明本发明，本发明的范围不受实施例的限制，本发明在应用中可以作各种形态与结构的修改与变动，这些基于本发明基础上的等价形式同样处于本发明申请权利要求保护范围。

图1是根据一示例性实施例示出的一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法的方法流程图，该方法应用于纸质文档，包括：

步骤101，将紫外屏蔽剂加入到含有紫外屏蔽剂溶剂的第一容器中超声处理1~20h，得到紫外屏蔽剂溶液，再将所述紫外屏蔽剂溶液加入到高分子聚合物溶液中机械搅拌3~24h，得到静电纺丝溶液。

该第一容器可以为烧杯、烧瓶等化学容器。

步骤102，将无氟防水剂和紫外吸收剂加入到含有无氟防水剂溶剂和紫外吸收剂溶剂的第二容器中机械搅拌3~24h，制备得到静电喷涂溶液。

该第二容器可以为烧杯、烧瓶等化学容器。

步骤103，对于所述纸质文档包括的每种纸张，以所述纸张作为接收基材，将所述静电纺丝溶液送入静电纺丝装置进行静电纺丝，使得静电纺丝工序得到的静电纺纤维沉积于所述纸张的表面形成静电纺纤维膜。

纸质文档中的纸张可以以拆分或者单独打开的形式作为静电纺丝工序的接收基材，从而保证纸质文档中的每一张纸张均能够在表面形成静电纺纤维膜。

对于纸质文档中包括的每种纸张，本发明可以将该纸张包含文字、图案等内容的一面作为接收面以接收静电纺纤维形成静电纺纤维膜，或，将该纸张的两面均作为接收面以接收静电纺纤维形成静电纺纤维膜。为了获得更好的保护效果，优选的，本发明实施例将该纸张的两面均作为接收面以接收静电纺纤维形成静电纺纤维膜。

需要说明的是，纸质文档包括但不限于宣纸、报纸、胶版纸、古书纸等具有代表性的纸张或纸张形成的书籍。

步骤104，以所述静电纺纤维膜作为接收基材，将所述静电喷涂溶液送入静电喷涂装置进行静电喷涂，使得静电喷涂溶液沉积于所述静电纺纤维膜的表面形成静电喷涂保护膜。

步骤105，将所述纸质文档、所述静电纺纤维膜和所述静电喷涂保护膜共同送入真空烘箱进行物理加热，加热温度为40~70℃，加热时间为2~10h，使得所述静电纺纤维膜和所述静电喷涂保护膜形成的复合保护膜固着于所述纸质文档中的各种纸张。

在一个优选的实施例中，所述紫外屏蔽剂为氧化锌、二氧化钛、三氧化二铝、氧化镁中的至少一种，所述紫外屏蔽剂的含量为所述静电纺丝溶液的0.05~10wt%，所述高分子聚合物溶液中的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚醚砜、芳纶、尼龙6、尼龙66、聚苯乙烯、聚乳酸中的至少一种。

上述紫外屏蔽剂均为无机抗紫外剂。

在一个优选的实施例中，所述紫外吸收剂为水杨酸酯类、二苯酮衍生物、苯并***类、肉桂酸酯类聚合物中的至少一种，所述紫外吸收剂的含量为所述静电喷涂溶液的0.1~15wt%，所述无氟防水剂为聚硅氧烷、氨基硅油、超支化树状大分子聚合物、长链烷烃类防水剂的至少一种，所述无氟防水剂的含量为所述静电喷涂溶液的1~25wt%。

上述紫外吸收剂均为有机抗紫外剂。

在一个优选的实施例中，静电喷涂工序所用的电压为30~120kV，接收距离为5~60cm，温度为15~30℃，相对湿度为20~90%。

在一个优选的实施例中，所述方法还包括：

用吹风设备对所述纸质文档中每种纸张的复合保护膜进行表面风干，去除所述复合保护膜表面的残留溶剂。

在进行物理加热后，纸质文档的表面可能还残存有残留溶剂，为了更好地保证纸张表面的复合保护膜的质量，可采用吹风设备吹干复合保护膜表面的残留溶剂。

其中，吹风设备可以为吹风机。

为了便于对本发明的理解，特示出使用本发明提供的采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法后，纸质文档中各种纸张及复合保护膜的结构示意图，如图2所示，在图2中，A为复合保护膜中的静电喷涂保护膜，B为复合保护膜中的静电纺纤维膜，C则为纸质文档中的纸张。

需要说明的是，紫外线是电磁波谱中波长从 10nm~400nm 辐射的总称，是由原子的外层电子受到激发后产生的。自然界的主要紫外线光源是太阳，太阳光透过大气层时波长短于 290nm 的紫外线被大气层中的臭氧吸收掉。现实生活中对纸质文档的存放地点，往往极易接触到阳光等含有强烈紫外线的因素，而紫外线是引起纸张纤维素变性的重要因素。现有对纸质文档的保护仅限于对其封面的保护，却往往忽略对纸质文档内部纸张的保护，更忽略紫外线对纸张的老化作用。本发明通过使用有机抗紫外剂和无机抗紫外剂的共同作用来提高纸质文档的抗紫外线能力，在纸质文档的纸张表面形成的复合保护膜兼具透气性、防水性和抗紫外性，且对纸质文档的保护方法流程较为简单便捷，处理效率较高。

为了提高本发明提供的一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法对纸质文档的保护效果，发明人对本发明中紫外屏蔽剂含量、紫外吸收剂含量以及无氟防水剂含量配比对最终纸质文档各种纸张表面形成的复合保护膜的效果特性影响进行了相关数据测试，得到的测试结果如表一所示。

表一

紫外屏蔽剂含量(%)	紫外吸收剂含量(%)	无氟防水剂含量(%)	防水性	UPF	透气率(mm/s)
						0.05	0.1	10	接触角150°，滚动角5°	617	8
5	0.1	10	接触角165°，滚动角3°	1490	15
						10	0.1	10	接触角155°，滚动角4°	1500	20
5	6	10	接触角160°，滚动角4°	1800	18
						5	15	10	接触角150°，滚动角5°	1627	12

从表一示出的数据结果可知，当紫外屏蔽剂含量、紫外吸收剂含量以及无氟防水剂含量配比分别为5%、0.1%、10%时，复合保护膜在防水性、抗紫外性以及透气性的综合性能最佳。

综上所述，本发明提供的采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法，通过紫外屏蔽剂（无机抗紫外剂）配置的静电纺丝溶液直接以纸质文档各种纸张的表面为接收基材进行静电纺丝形成静电纺纤维膜，并在该静电纺纤维膜的表面进一步使用无氟防水剂和紫外吸收剂（有机抗紫外剂）配置的静电喷涂溶液进行静电喷涂形成静电喷涂保护膜，使得纸质文档各种纸张的表面紧密贴合有无机-有机复合的防水透气抗紫外薄膜材料，该薄膜材料的膜结构上具有多级粗糙结构，结合无氟防水剂的改性使得到的薄膜材料具有较好的超疏水性：接触角≥150°，滚动角≤5°，并通过紫外屏蔽剂和紫外吸收剂的双重作用，实现了无机-有机复合增加抗紫外效果的目标，使得薄膜材料的紫外防护因子（UPF）≥1500，薄膜材料同时也保持了较好的透气性（≥10mm/s），且该兼具防水透气和抗紫外性能的薄膜材料还具备良好的可裁剪性和易用性，在纸质文档保护和重要档案保存等领域具有广阔的应用潜力，采用较为环保的物理加固对纸质文物表面进行薄膜加固，对环境的污染较小。

虽然，前文已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之进行修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (5)

1.一种采用静电纺纤维膜保护纸质文档的方法，应用于纸质文档，其特征在于，所述方法包括：

将紫外屏蔽剂加入到含有紫外屏蔽剂溶剂的第一容器中超声处理1~20h，得到紫外屏蔽剂溶液，再将所述紫外屏蔽剂溶液加入到高分子聚合物溶液中机械搅拌3~24h，得到静电纺丝溶液；

将无氟防水剂和紫外吸收剂加入到含有无氟防水剂溶剂和紫外吸收剂溶剂的第二容器中机械搅拌3~24h，制备得到静电喷涂溶液；

对于所述纸质文档包括的每种纸张，以所述纸张作为接收基材，将所述静电纺丝溶液送入静电纺丝装置进行静电纺丝，使得静电纺丝工序得到的静电纺纤维沉积于所述纸张的表面形成静电纺纤维膜；

以所述静电纺纤维膜作为接收基材，将所述静电喷涂溶液送入静电喷涂装置进行静电喷涂，使得静电喷涂溶液沉积于所述静电纺纤维膜的表面形成静电喷涂保护膜；

将所述纸质文档、所述静电纺纤维膜和所述静电喷涂保护膜共同送入真空烘箱进行物理加热，加热温度为40~70℃，加热时间为2~10h，使得所述静电纺纤维膜和所述静电喷涂保护膜形成的复合保护膜固着于所述纸质文档中的各种纸张。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述紫外屏蔽剂为氧化锌、二氧化钛、三氧化二铝、氧化镁中的至少一种，所述紫外屏蔽剂的含量为所述静电纺丝溶液的0.05~10wt%，所述高分子聚合物溶液中的高分子聚合物为聚丙烯腈、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚醚砜、芳纶、尼龙6、尼龙66、聚苯乙烯、聚乳酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述紫外吸收剂为水杨酸酯类、二苯酮衍生物、苯并***类、肉桂酸酯类聚合物中的至少一种，所述紫外吸收剂的含量为所述静电喷涂溶液的0.1~15wt%，所述无氟防水剂为聚硅氧烷、氨基硅油、超支化树状大分子聚合物、长链烷烃类防水剂的至少一种，所述无氟防水剂的含量为所述静电喷涂溶液的1~25wt%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，静电喷涂工序所用的电压为30~120kV，接收距离为5~60cm，温度为15~30℃，相对湿度为20~90%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

用吹风设备对所述纸质文档中每种纸张的复合保护膜进行表面风干，去除所述复合保护膜表面的残留溶剂。