(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109944113 A(43)申请公布日 2019.06.28
(21)申请号 201910083847.3(22)申请日 2019.01.29
(71)申请人 齐鲁工业大学
地址 250353 山东省济南市长清区大学路
3501号
申请人 济南迈越信息科技有限公司(72)发明人 侯萌 寻广龙
(74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限
公司 37221
代理人 张晓鹏(51)Int.Cl.
D21H 25/06(2006.01)D21H 25/18(2006.01)
权利要求书1页 说明书6页 附图1页
(54)发明名称
一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置及方法(57)摘要
本发明公开了一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置及方法。将浸泡有脱酸液的纸质文献竖向放置于支撑架体的容纳仓中，使纸质文献的脊部与容纳仓的底部接触，纸质文献呈打开状靠于容纳仓的倾斜侧壁上；利用支撑架体对纸质文献进行加热，达到脱酸液载体剂的沸点后，维持该温度；当箱体与冷凝器中的压差达到设定值时，打开箱体与冷凝器之间的连接管道上的阀门，使箱体中的气体流入冷凝器，经过降温冷凝后回收。该方法不但可以缩短纸张干燥时间，保障纸张脱酸安全，而且脱酸设备的结构简单，降低了纸张脱酸成本。CN 109944113 ACN 109944113 A
权 利 要 求 书
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1.一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置，其特征在于：包括箱体、支撑架体、第一压力表、第二压力表、压差控制器和冷凝器，其中，所述第一压力表安装于箱体上，用于测定箱体内部气体压强，第二压力表安装于冷凝器上，用于测定冷凝器内部气体压强，第一压力表和第二压力表均与压差控制器连接；
所述支撑架体安装于箱体内部，支撑架体上设置有若干个容纳仓，每个容纳仓均与箱体连通，每个容纳仓的高度大于宽度，侧壁自下向上向外倾斜设置；支撑架体用于提供热辐射；
箱体与冷凝器之间连接有管道，管道上设置有阀门，所述阀门与压差控制器连接，压差控制器通过计算第一压力表和第二压力表之间的压差来控制所述阀门的启闭。
2.根据权利要求1所述的干燥装置，其特征在于：所述支撑架体的内部中空，与热源连接。
3.根据权利要求1所述的干燥装置，其特征在于：所述容纳仓的侧壁与水平方向的夹角为60°-80°。
4.根据权利要求1所述的干燥装置，其特征在于：所述箱体与脱酸液源连接。5.根据权利要求1所述的干燥装置，其特征在于：所述支撑架体的最底层容纳仓与箱体的底部留有设定距离。
6.根据权利要求5所述的干燥装置，其特征在于：所述冷凝器的底部设置有排液管道。7.一种用于纸张浸没脱酸的干燥方法，其特征在于：包括如下步骤：将浸泡有脱酸液的纸质文献竖向放置于支撑架体的容纳仓中，使纸质文献的脊部与容纳仓的底部接触，纸质文献呈打开状靠于容纳仓的倾斜侧壁上；
利用支撑架体对纸质文进行加热，达到脱酸液载体剂的沸点后，维持该温度；当箱体与冷凝器中的压差达到设定值时，打开箱体与冷凝器之间的连接管道上的阀门，使箱体中的气体流入冷凝器，经过降温冷凝后回收。
8.根据权利要求7所述的干燥方法，其特征在于：所述箱体与冷凝器中的压差达到5-10KPa时，打开箱体与冷凝器之间的连接管道上的阀门。9.根据权利要求7所述的干燥方法，其特征在于：所述箱体与冷凝器之间的压差为5KPa。
10.根据权利要求7所述的干燥方法，其特征在于：所述散热器中的温度为10-20℃。
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CN 109944113 A
说 明 书
一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置及方法
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技术领域
[0001]本发明属于纸张脱酸领域，具体涉及一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置及方法。背景技术
[0002]二十世纪初至八十年代，采用现代造纸工艺制造的纸张，普遍存在酸化情况。这是因为纸张当中来自造纸环节的添加剂，以及与空气的长期接触，会促使纸张发生酸催化水解反应，纸张逐渐变黄、变脆，最终完全碎化。我国图书馆、档案馆、博物馆和民间收藏有大量珍贵的纸质文献，如书画、古籍、信札、档案、报刊、图纸等。这些纸质文献的纸张普遍存在酸化情况，必须脱酸，才能阻止其损毁。[0003]在纸张脱酸技术中，无水脱酸法是一种有效的方法。该方法将无水脱酸液喷涂到纸张上，或者将纸张在无水脱酸液中浸泡。无水脱酸液为脱酸剂与载体剂混合物。脱酸剂为纳米级氧化镁，载体剂为液态有机物，混合后表现为可长期保持无沉降、无絮凝的白色悬浮液。通过喷涂或浸泡方式，载体剂将脱酸剂均匀输送到纸张内部。然后，载体剂挥发，脱酸剂逐渐与空气中的水分和CO2发生反应生成碱性物质，通过与纸张中的酸性物质酸碱中和达到脱酸效果。
[0004]无水脱酸的载体剂是一种液态溶剂，有较强的挥发性，浸湿纸张后，经过一段时间，会完全挥发。这种载体剂用于纸张脱酸时，在使用效果上，因不含水，其优点是不会造成纸张变形、褶皱，不会导致字迹的褪色、洇化；在安全性上，其优点是无毒、无污染、不燃烧、不爆炸、无腐蚀性。
[0005]载体剂价格较高，需要对其进行回收，以降低纸张脱酸成本。现有相关技术存在下列问题：自然挥发的方法用时较长，增加脱酸作业工艺时间；离心分离的方法极易对纸张产生破坏，离心分离装置的结构复杂，离心分离方法回收得到的载体剂杂质较多，造成脱酸液再生工艺繁琐；采用加热和抽真空的方式对整本书进行脱酸干燥时，干燥效率偏低，且整本书具有一定的厚度，在加热和抽真空的作用下，书本靠近外面的部分干燥速度很快，而书本内部的干燥速度较慢，书本的干燥速度不均匀，对脱酸后的书本纸张的抗张强度和柔软度不利。
发明内容
[0006]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置及方法。该方法不但可以缩短纸张干燥时间，保障纸张脱酸安全，而且脱酸设备的结构简单，降低了纸张脱酸成本。[0007]为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：[0008]一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置，包括箱体、支撑架体、第一压力表、第二压力表、压差控制器和冷凝器，其中，所述第一压力表安装于箱体上，用于测定箱体内部气体压强，第二压力表安装于冷凝器上，用于测定冷凝器内部气体压强，第一压力表和第二压力表均与压差控制器连接；
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CN 109944113 A[0009]
说 明 书
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所述支撑架体安装于箱体内部，支撑架体上设置有若干个容纳仓，每个容纳仓均
与箱体连通，每个容纳仓的高度大于宽度，侧壁自下向上向外倾斜设置；支撑架体用于提供热辐射；
[0010]箱体与冷凝器之间连接有管道，管道上设置有阀门，所述阀门与压差控制器连接，压差控制器通过计算第一压力表和第二压力表之间的压差来控制所述阀门的启闭。[0011]整个支撑架体用于提供热辐射，将待干燥的浸渍有脱酸剂的书本竖向放置于容纳仓上时，容纳仓从四周向书本提供热辐射，可以对书本进行快速均匀加热。将容纳仓的侧壁设置为自下向上向外倾斜设置的方式，当书本竖向放置于容纳仓中，书本的脊背位于容纳仓的底部，书本的书皮和纸张分散倚靠在容纳仓的两侧倾斜侧壁上，用以使书本纸张松散，以增加书本纸张内部纸张的干燥速度，保证书本纸张干燥的均匀程度，同时，倾斜设置的侧壁对书本等纸质文献起到较好的支撑作用，防止纸质文献变形。
[0012]压差控制器通过检测箱体和冷凝器之间的气体压强来控制阀门的启闭，当箱体中的气体压强大于冷凝器中的气体压强超过一定程度时，压差控制器控制阀门打开，挥发的脱酸液载体剂从箱体中顺利流入冷凝器中，在冷凝器中降温冷凝，用于载体剂的回收。一方面可以防止冷凝器中的温度较低的气体返流回箱体内，对箱体内的干燥环境造成干扰，影响纸张的干燥效率和干燥质量。另一方面，通过控制干燥环境中的载体剂的压强，可以改善脱酸剂对纸张的影响，对脱酸、干燥后的纸张的柔软度、抗张强度和耐折度等性能较为有利。
[0013]进一步的，所述支撑架体的内部中空，与热源连接。[0014]通过向中空的支撑架体内部通入加热空气等热介质，可以通过支撑架体对放置于支撑架体的每个容纳仓中的书本等浸渍脱酸液的纸张进行干燥。通过控制加热介质的温度来调节加热的温度，具有较好的安全性。[0015]进一步的，所述容纳仓的侧壁与水平方向的夹角为60°-80°。[0016]进一步的，所述箱体与脱酸液源连接。[0017]用于向箱体内通入脱酸液，将纸质文献放置于支撑架体上时，可以在微加热的情况下对纸质文献进行浸泡脱酸，以保证纸质文献的脱酸效率和脱酸质量。[0018]更进一步的，所述支撑架体的最底层容纳仓与箱体的底部留有设定距离。当对纸质文献浸泡脱酸完成后，可以将箱体中的脱酸液外排回收，仅留下支撑架体上的纸质文献。再进行加热干燥时，有利于提高干燥速度。[0019]进一步的，所述冷凝器的底部设置有排液管道。用于将冷凝回收的载体剂外排。[0020]一种用于纸张浸没脱酸的干燥方法，包括如下步骤：
[0021]将浸泡有脱酸液的纸质文献竖向放置于支撑架体的容纳仓中，使纸质文献的脊部与容纳仓的底部接触，纸质文献呈打开状靠于容纳仓的倾斜侧壁上；[0022]利用支撑架体对纸质文进行加热，达到脱酸液载体剂的沸点后，维持该温度；[0023]当箱体与冷凝器中的压差达到设定值时，打开箱体与冷凝器之间的连接管道上的阀门，使箱体中的气体流入冷凝器，经过降温冷凝后回收。[0024]进一步的，所述箱体与冷凝器中的压差达到5-10KPa时，打开箱体与冷凝器之间的连接管道上的阀门。[0025]再进一步的，所述箱体与冷凝器之间的压差为5KPa。
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CN 109944113 A[0026]
说 明 书
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进一步的，所述冷凝器中的温度为10-20℃。
[0027]以保证将载体剂迅速冷凝回收。[0028]本发明的有益效果为：
[0029]因纸张在支撑架体中受热，该方法缩短了纸张干燥时间，所需干燥时间比在空气中自然干燥减少了2-3倍，提高了脱酸工作效率。
[0030]载体剂经过液相到气相再到液相的回收过程，回收的载体剂无杂质，纯度高，大幅降低了再制脱酸液的工艺难度。
[0031]不对脱酸装置中的纸张产生作用力，避免破坏纸张。[0032]压差控制的回收方式，回收效率高达95％。回收后的载体剂添加脱酸剂后，实现了再生，从而节省了纸张脱酸操作中原材料的消耗，降低了纸张脱酸的成本。[0033]因大部分载体剂被回收而不是挥发到空气中，该方法还可以抑制脱酸工作环境中的化学气体浓度的升高。
附图说明
[0034]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。[0035]图1为本发明的实施例的工艺系统结构示意图。[0036]其中，1、第一阀门，2、第一压力表，3、箱体，4、支撑架体，5、压差控制器，6、第二压力表，7、第三阀门，8、第二阀门，9、冷凝器。具体实施方式
[0037]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0038]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。[0039]实施例1
[0040]如图1所示，一种用于纸张浸没脱酸的干燥装置，包括箱体3、支撑架体4、第一压力表2、第二压力表6、压差控制器5和冷凝器9，其中，所述第一压力表2安装于箱体3上，用于测定箱体3内部气体压强，第二压力表6安装于冷凝器9上，用于测定冷凝器9内部气体压强，第一压力表2和第二压力表6均与压差控制器5连接；所述支撑架体4安装于箱体3内部，支撑架体4上设置有若干个容纳仓，每个容纳仓均与箱体3连通，每个容纳仓的高度大于宽度，侧壁自下向上向外倾斜设置；支撑架体4用于提供热辐射；箱体3与冷凝器9之间连接有管道，管道上设置有第三阀门7，第三阀门7与压差控制器5连接，压差控制器5通过计算第一压力表2和第二压力表6之间的压差来控制第三阀门7的启闭。[0041]容纳仓可以为5-30个中的任意数量，之所以规定上限，是为了限定箱体的体积较小。如果箱体的体积不限，容纳仓的数量不限。容纳仓可以设置在同一高度上，也可以分层
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说 明 书
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设置于不同的高度处。
[0042]支撑架体4的内部中空，与热源连接；所述容纳仓的侧壁与水平方向的夹角为60°-80°，可以为60°、65°、70°、75°、80°等；所述箱体3与脱酸液源连接。所述支撑架体4的最底层容纳仓与箱体3的底部留有设定距离。所述冷凝器9的底部设置有排液管道，排液管道上设置有第一阀门1。[0043]在使用时，将5本浸渍脱酸液的书本放置在浸没箱体的热辐射格栅之间，书本的厚度为1cm，纸张张数为50张，通过支撑架体控制浸湿纸张的温度，使其吸附的载体剂达到沸点(56摄氏度)，由液相变为气相，箱体3的压力升高；气相载体剂通过管道进入冷凝器9，气相载体剂散热后，温度降低到沸点以下，由气相变为液相，储存在冷凝器9中，实现了载体剂的回收；由于浸没箱体压力持续升高，冷凝器9内压力持续降低，在压差作用下，气相载体剂不断的进入到冷凝器9，当压差减少到5KPa以下时，关闭管道，确保气体通过阀门3单向流动；在一定时间范围内，多次抽样采集到的压力表1数值与压力表2数值之差小于5KPa时，则关闭阀门3，关闭热辐射，回收过程完毕。[0044]实施例2
[0045]与实施例1的区别是，所述支撑架体4为电加热结构，支撑架体4的侧面固定于箱体的侧壁上，在固定位置处将电线从支撑架体4引至电源，向支撑架体4通电。[0046]实施3
[0047]所述箱体3的内部与脱酸液储罐连接，通过脱酸液储罐向箱体3中通入脱酸液，将纸质文献浸泡一段时间后，将箱体底部的脱酸液排出另外储存。这部分脱酸液属于自然回收的，还有一部分脱酸液吸附在了纸张上，需要通过实施例1的干燥装置和方法进行回收。回收完成后，纸张完全干燥，取出后完成本次脱酸操作。而回收的为脱酸液中的载体剂部分，通过添加脱酸剂再生为脱酸液。[0048]对比例1
[0049]将与实施例1相同材质、种类的书本浸渍相同的脱酸液后，放置于相同的箱体内的相同支撑架体上，放置方式相同。与实施例1的区别在于该对比例采用真空泵将箱体中的挥发载体剂抽至冷凝器中。得到干燥后的书本。[0050]对比例2
[0051]与实施例1的区别在于：将书本平放在箱体内的平面支撑物上，采用真空泵将箱体中的挥发载体剂抽至冷凝器中，得到干燥后的书本。[0052]相关性能测试[0053]1、抗张强度测试
[0054]分别取试验中每本书的脱酸和未脱酸的纸张，为了保证检测的可靠性，选取书本中部的纸张进行试验，纸条横向截取(沿平行于书本的宽度方向，即自脊背向最外侧开口方向)，将其裁成宽度15mm，长度大于100mm的纸条，采用DRK101B型电子拉力试验机进行抗张强度实验。两组试验均需取得10个以上的有效数据，然后算其算术平均值作为各自的抗张强度。测试结果如表1所示。将脱酸和未脱酸的纸张在105℃下干热老化72h，按上述方法分别测试其抗张强度，测试结果如表1’所示。[0055]表1
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说 明 书
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[0057][0058]
表1续
[0059][0060]
表1’
[0061][0062]
表1’续
2、耐折度测试
[0064]分别取试验中每本书的脱酸和未脱酸的纸张，将其裁成宽度15mm，长度大于100mm的纸条，选取书本中部的纸张进行试验，纸条横向截取(沿平行于书本的宽度方向，即自脊背向最外侧开口方向)，采用DRK111型纸张耐折度测定仪进行耐折度实验。两组试验均需取得10个以上的有效数据，然后算其算术平均值作为各自的抗张强度。测试结果如表2所示。[0065]表2
[0063]
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说 明 书
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[0067][0068]
表2续
3、柔软度测试
[0070]分别取试验中每本书的脱酸和未脱酸的纸张，将其裁成100mm*100mm的试片，选取书本中部的纸张进行试验，将试片在105℃下干热老化72h后，采用DRK119型柔软度测试仪进行柔软度实验。两组试验均需取得10个以上的有效数据，然后算其算术平均值作为各自的柔软度值。测试结果如表3所示。[0071]表3
[0072]
[0069]
[0073][0074]
表3续
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技
术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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