CN111472196A - 一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制浆造纸技术领域，公开了一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸及其制备方法，填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法包括：在弱碱性环境下原位制备微纳米钙或者弱碱性微纳米钙直接加填的方法在磨浆预处理或者捞纸过程中将微纳米钙填充于原料纤维中，制备所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸。本发明通过弱碱性原位制备微纳米钙或者弱碱性微纳米钙直接加填的方法将微纳米钙应用于磨浆预处理或者捞纸过程中，实现了微纳米钙填充于原料纤维中，赋予了书画纸良好的耐久性、润墨性和抗张强度。本发明纸产品的稳定和环保性能好，技术、产品的应用范围广、前景广阔。

Description

一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸及其制备方法
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域，尤其涉及一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸及其制备方法。
背景技术
目前，基于艺术创作和文化传承的客观需要，耐久性能成为书画纸发展的一大核心的技术难题。
随着存放时间的延长、存放环境的变迁，纸张中的木质纤维原料、辅料等会发生缓慢衰变，致使纸张材料在外观表现、微观结构和化学性能等方面受到影响，并导致纸张承载艺术作品遭受破坏。据现有资料调研和文献资料显示，木质纤维纸张的老化和破坏主要来源于纸张自身的酸化。纸张材料中的植物纤维原料、松香等化工辅料、灰尘颗粒、硫或者氮氧化物等酸性气体，容易和水分子发生协同反应，导致艺术作品的酸化和加速衰变。纸张中酸的主要来源是造纸生产过程带来的，特别是采用酸性抄纸时，***中的明矾遇水发生水解导致纸中产生游离酸，纸张中的纤维在酸作用下变得僵硬，造成纤维素大分子基本单元之间的氧桥水解断裂，醌类发色基团被还原，纸张返黄发脆，经过十几年或几十年，逐渐丧失强度，最后碎裂成粉末。此外，纸浆中漂白剂残留物和有机酸，纸张的表面施胶剂和涂料，大气中的酸性气体，印刷在档案纸张上的含酸字迹材料以及与人的皮肤接触，都会使纸张的酸性增加而加速老化。现有技术1研究了酸性和碱性气体对档案纸和杂志纸耐久性的影响。结果表明，含NH3的空气、含(CH3)2NH的空气和CO2气体能够提高纸的抗老化性，而SO2和HCl气体会明显破坏纸的强度，降低其耐久性。现有技术2对不同酸度的复印纸、胶版纸、新闻纸等进行了模拟老化试验，实验通过105士1℃条件下热老化6天、12天、18天(相当于在自然条件下保存50年、100年、150年)进行模拟，结果显示纸张酸度对纸张的耐久性具有强烈的破坏性。
如何将无酸耐久性能用于高级书画纸中，赋予书画纸的耐久性，实现高端艺术作品的长久保存由“抢救性”转向“预防性”，实现高端艺术作品的源头耐久性，是现有技术要解决的问题。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有书画纸在长期保存中会因酸性降解导致强度下降、返黄。
解决上述技术问题的难度：现有的文献对耐久性手工纸的研究报道鲜见报道，现有研究中耐久性的研究和工业化应用多采用降低纸张酸性的方法，常用的方法是中碱性施胶，以及碱性物质在纸张表面喷洒和涂覆。中碱性施胶和碱性物质的表面涂覆需外加AKD、阳离子淀粉、乳化剂、NaOH等化工原料，该物料在耐酸性方面贡献较大，但是在耐久性、书画性等影响方面，目前尚无相关的研究报道，技术参考性小。
解决上述技术问题的意义：当前的国内外在书画创作、文化传承、古籍修复等方面需求日益严峻，特别是历史长河中诸多的古籍、书画经典等创作载体即书画纸来源于不同的时期、不同的制造工艺，在耐久性方面存在较大的差异，本发明借鉴古法制浆中的生石灰制浆原理，将钙离子的书画性和耐酸性通过原位制造的方式引入至纤维胞腔或者纤维表面，赋予书画纸的耐酸性，赋予成纸润墨的层次性，实现了书画作品的源头耐久性，文化、社会意义显著。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸及其制备方法，所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法包括：利用弱碱性原位制备微纳米钙或者弱碱性微纳米钙直接加填的方法在磨浆预处理或者捞纸过程中将微纳米钙填充于原料纤维中，制备所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
进一步，所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法包括以下步骤：
步骤一，选择竹浆、檀树皮浆、稻草浆、麦草浆中的其中一种或者多种作为纤维原料；
步骤二，对选择好的纤维原料进行预处理，将预处理的混合纤维原料，以水为介质调整浓度为15-50％，然后采用碓石磨浆至混合磨浆度18-25°SR，得到混合浆料；
步骤三，将磨浆后的混合浆料置于传统手工纸抄造用纸槽中，向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙，用水调节混合浆料的浓度1‰-10‰，并根据纸张的定量调整混合浆料的浓度，搅拌10min-60min，采用竹簾捞纸；
步骤四，采用平板压缩机压榨捞纸至纸张干度35-55％；烘墙干燥，即得所述充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
进一步，步骤二中，所述纤维原料预处理方法包括：
采用0.1％-0.15％浓度氢氧化钙溶液、30-50％浓度氯化钙预处理纤维原料。
进一步，步骤二中，所述磨浆处理包括：将经氢氧化钙、氯化钙预处理的浆料，置于pH＝8-9.5的弱碱性碳酸钠溶液中，碳酸钠的浓度为5-15％，纤维原料浓度为10-15％，搅拌、浸泡1-3h，捞出，浓缩挤压至干度30％以上即可。
进一步，步骤三中，所述向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙包括：
向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙0-5％，相对于混合浆料的绝干量，碳酸钙平均粒径50nm-1000nm，碳酸钙最大粒径不超过2000nm。
进一步，步骤四中，所述烘墙干燥包括：
所述的烘墙干燥，可采用干燥温度为60、90、120℃三梯度干燥，也可采用80-120℃中温干燥；干燥后纸张干度90％以上。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的填充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的档案纸。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的包装纸。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的印刷纸。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明通过弱碱性原位制备微纳米钙或者弱碱性微纳米钙直接加填的方法将微纳米钙应用于磨浆预处理或者捞纸过程中，实现了微纳米钙填充于原料纤维中，赋予了书画纸良好的耐久性、润墨性和抗张强度。
本发明克服了现行书画纸在长期保存中存在的酸性降解而引起的强度下降、返黄等缺陷，通过在采用弱碱性原位制备微纳米钙或者弱碱性微纳米钙直接加填的方法将微纳米钙应用于磨浆预处理或者捞纸过程中，发明了一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸，显著降低了书画纸在贮存过程中可能遇到的酸化降解风险。本发明提供的纤维遴选、碓石磨浆、无机盐类加填或者原位制备、捞纸等过程，尽量减少高分子化合物等化学物质的添加，纸产品的稳定和环保性能好，技术、产品的应用范围广、前景广阔。
通过实验表明，本发明取得的效果为：
Figure BDA0002445944060000041
附图说明
图1是本发明实施例提供的填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法原理图。
图3是本发明实施例提供的CaCO3富集(分子聚集吸附或者结晶附着)在纸张纤维表面电镜效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有书画纸在长期保存中会因酸性降解导致强度下降、返黄。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸及其制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明实施例提供的填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法包括：利用弱碱性原位制备微纳米钙或者弱碱性微纳米钙直接加填的方法在磨浆预处理或者捞纸过程中将微纳米钙填充于原料纤维中，制备所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
如图1所示，本发明实施例提供的填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法包括以下步骤：
S101，选择竹浆、檀树皮浆、稻草浆、麦草浆中的其中一种或者多种作为纤维原料。
S102，对选择好的纤维原料进行预处理，将预处理的混合纤维原料，以水为介质调整浓度为15-50％，然后采用碓石磨浆至混合磨浆度18-250SR，得混合浆料。
S103，将磨浆后的混合浆料置于传统手工纸抄造用纸槽中，向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙，用水调节混合浆料的浓度1‰-10‰，并根据纸张的定量调整混合浆料的浓度，搅拌10min-60min，采用竹簾捞纸。
S104，采用平板压缩机压榨捞纸至纸张干度35-55％；烘墙干燥，即得所述充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
步骤S102中，本发明实施例提供的纤维原料预处理方法包括：
采用0.1％-0.15％浓度氢氧化钙溶液、30-50％浓度氯化钙预处理纤维原料。
步骤S102中，本发明实施例提供的磨浆处理包括：将经氢氧化钙、氯化钙预处理的浆料，置于pH＝8-9.5的弱碱性碳酸钠溶液中，碳酸钠的浓度为5-15％，纤维原料浓度为10-15％，搅拌、浸泡1-3h，捞出，浓缩挤压至干度30％以上即可。
步骤S103中，本发明实施例提供的向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙包括：
向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙0-5％，相对于混合浆料的绝干量，碳酸钙平均粒径50nm-1000nm,碳酸钙最大粒径不超过2000nm。
步骤S104中，本发明实施例提供的烘墙干燥包括：
所述的烘墙干燥，可采用干燥温度为60、90、120℃三梯度干燥，也可采用80-120℃中温干燥；干燥后纸张干度90％以上。
图2是本发明实施例提供的填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法原理图。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
纤维原料的选用竹浆与稻草浆(竹浆：稻草浆＝50：50)，混合使用。
将竹浆、稻草浆按照绝干量1:1比例顺序加入至0.1％浓度的氢氧化钙溶液、30％浓度氯化钙溶液中，调整液比至纤维原料浓度为10％，搅拌均匀并浸泡1h，分离纤维混合原料(无需清洗)，并浓缩挤压至干度35％，备用。
经氢氧化钙/氯化钙预处理的竹浆/稻草浆混合浆料，置于pH＝8.5的弱碱性碳酸钠溶液中，碳酸钠的浓度为5％，调整液比至纤维原料浓度为10％，搅拌均匀并浸泡1h，分离纤维混合原料(无需清洗)，并浓缩挤压至干度35％，备用。
将预处理的混合纤维原料，以水为介质调整浓度为15％，然后采用碓石磨浆至混合磨浆度20°SR。
将混合磨浆度20°SR的混合浆料置于传统手工纸抄造用纸槽中，并在混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙1％(相对于混合浆料的绝干量，碳酸钙平均粒径50nm)，搅拌15min,用水调节混合浆料的浓度2‰，采用竹簾手动捞纸。
将手捞纸进行压榨至湿纸页干度为45％，并将手捞纸平铺于烘墙表面，烘墙表面温度为60、90、120℃三梯度干燥，干燥值纸张干度为90％以上。
实施例2：
纤维原料的选用竹浆与稻草浆(竹浆：檀树皮浆＝80：20)，混合使用。
将竹浆、檀树皮浆按照绝干量80：20比例顺序加入至0.12％浓度的氢氧化钙溶液、30％浓度氯化钙溶液中，调整液比至纤维原料浓度为10％，搅拌均匀并浸泡1h，分离纤维混合原料(无需清洗)，并浓缩挤压至干度35％，备用。
经氢氧化钙/氯化钙预处理的竹浆/稻草浆混合浆料，置于pH＝8.5的弱碱性碳酸钠溶液中，碳酸钠的浓度为5％，调整液比至纤维原料浓度为10％，搅拌均匀并浸泡1h，分离纤维混合原料(无需清洗)，并浓缩挤压至干度35％，备用。
将预处理的混合纤维原料，以水为介质调整浓度为15％，然后采用碓石磨浆至混合磨浆度22°SR。
将混合磨浆度22°SR的混合浆料置于传统手工纸抄造用纸槽中，并在混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙2％(相对于混合浆料的绝干量，碳酸钙平均粒径500nm)，搅拌15min,用水调节混合浆料的浓度2‰，采用竹簾手动捞纸。
将手捞纸进行压榨至湿纸页干度为55％，并将手捞纸平铺于烘墙表面，烘墙表面温度为90℃恒温干燥，干燥值纸张干度为90％以上。
实例取得的效果：
Figure BDA0002445944060000071
Figure BDA0002445944060000081
下面具体实验效果对本发明作进一步描述。
图3是本发明实施例提供的CaCO3富集(分子聚集吸附或者结晶附着)在纸张纤维表面电镜效果图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法，其特征在于，所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法包括：利用弱碱性原位制备微纳米钙或者弱碱性微纳米钙直接加填的方法在磨浆预处理或者捞纸过程中将微纳米钙填充于原料纤维中，制备所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
2.如权利要求1所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法，其特征在于，所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸的制备方法包括以下步骤：
步骤一，选择竹浆、檀树皮浆、稻草浆、麦草浆中的其中一种或者多种作为纤维原料；
步骤二，对选择好的纤维原料进行预处理，将预处理的混合纤维原料，以水为介质调整浓度为15-50％，然后采用碓石磨浆至混合磨浆度18-25 0SR，得混合浆料；
步骤三，将磨浆后的混合浆料置于传统手工纸抄造用纸槽中，向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙，用水调节混合浆料的浓度1‰-10‰，并根据纸张的定量调整混合浆料的浓度，搅拌10min-60min，采用竹簾捞纸；
步骤四，采用平板压缩机压榨捞纸至纸张干度35-55％；烘墙干燥，即得所述充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
3.如权利要求1所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法，其特征在于，步骤二中，所述纤维原料预处理方法包括：
采用0.1％-0.15％浓度氢氧化钙溶液、30-50％浓度氯化钙预处理纤维原料。
4.如权利要求1所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法，其特征在于，步骤二中，所述磨浆处理包括：将经氢氧化钙、氯化钙预处理的浆料，置于pH＝8-9.5的弱碱性碳酸钠溶液中，碳酸钠的浓度为5-15％，纤维原料浓度为10-15％，搅拌、浸泡1-3h，捞出，浓缩挤压至干度高于30％。
5.如权利要求1所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法，其特征在于，步骤三中，所述向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙包括：
向混合浆料的溶液中添加微纳米碳酸钙0-5％，相对于混合浆料的绝干量，碳酸钙平均粒径50nm-1000nm,碳酸钙最大粒径不超过2000nm。
6.如权利要求1所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法，其特征在于，步骤四中，所述烘墙干燥包括：
所述的烘墙干燥，采用干燥温度为60、90、120℃三梯度干燥，或采用80-120℃中温干燥。
7.一种利用如权利要求1-6所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的填充微纳米钙的耐久性手工书画纸。
8.一种利用如权利要求1-6所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的档案纸。
9.一种利用如权利要求1-6所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的包装纸。
10.一种利用如权利要求1-6所述填充微纳米钙的耐久性手工书画纸制备方法制备的印刷纸。
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