本發(fā)明涉及水溶液脫酸處理酸化圖書文獻的真空冷凍干燥工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種館藏老舊圖書水溶液脫酸保護處理中，真空冷凍干燥浸水圖書的夾緊方法及夾具裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)存館藏近現(xiàn)代紙質(zhì)文獻隨著歲月的流逝，內(nèi)在因素(紙質(zhì)文獻材料本身的劣化)和外在因素(保管環(huán)境、使用不當(dāng)?shù)?都會造成紙質(zhì)文物的變質(zhì)和損壞。許多研究結(jié)果都證明了酸對文獻紙張的破壞起主導(dǎo)作用，并且酸在文獻中會越積越多，酸度越高，文獻的壽命就越短。近年來，國內(nèi)外紛紛開展紙質(zhì)文物的脫酸處理工作，在單頁紙張脫酸應(yīng)用研究方面，國內(nèi)取得了一定的成果。但是，這種需要耗費大量人力和時間的單頁紙張脫酸處理方法，無法滿足數(shù)量巨大的近現(xiàn)代館藏圖書文獻的脫酸要求。
水溶液脫酸方法是把整本書籍文獻放在堿性脫酸溶液中浸潤，可以一次性除去紙中的酸，并有效減緩以后的酸化反應(yīng)。水溶液脫酸法具有對環(huán)境安全，便于操作，經(jīng)濟和脫酸效果好的優(yōu)點，但是脫酸后必須采取適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ㄊ箞D書脫水干燥，并確保處理過程不發(fā)生影響文獻安全和圖書紙張皺縮變形的事件發(fā)生。
在圖書水溶液脫酸中，引入真空冷凍干燥工藝，該方法安全可靠，干燥后書籍形狀恢復(fù)良好，適合圖書的批量化脫酸處理。真空冷凍干燥(vacuumfreezedrying)的基本原理是先將濕物料凍結(jié)到所含溶液的共晶點(溶液可完全結(jié)晶對應(yīng)的溫度)溫度以下，使溶液由液態(tài)變成固態(tài)，然后在一定的真空條件下直接升華為氣態(tài)的水蒸氣，從而達到干燥物料的目的。
真空冷凍干燥是在低溫低壓環(huán)境下進行的，圖書在升華干燥前需先經(jīng)過預(yù)凍，使溶液和圖書整體形成一個固體結(jié)構(gòu)，紙張是這個固體結(jié)構(gòu)的大骨架，溶液結(jié)晶后形成自身的小骨架，固態(tài)溶液升華時，溶劑由汽態(tài)不斷轉(zhuǎn)移出來，骨架保持著原有的形狀，避免出現(xiàn)收縮、變形等現(xiàn)象。
圖書中的水分經(jīng)預(yù)凍之后以冰晶的形態(tài)存在，原來溶于水中的保護劑等溶解物質(zhì)被均勻地分配在紙張之中，升華時，溶于水中的溶解物質(zhì)就地被析出，避免了一般干燥法中因紙張內(nèi)部水分向表面遷移，所攜帶的保護劑在表面處析出造成表面硬化現(xiàn)象。
由于紙質(zhì)文獻處于凍結(jié)狀態(tài)，溫度很低，對供熱的熱源溫度要求不高，在真空狀態(tài)下采用較低溫?zé)嵩醇纯蓾M足升華要求，紙質(zhì)文獻不會出現(xiàn)局部碳化。有國外學(xué)者velardi建立了非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，通過模擬傳熱傳質(zhì)過程，模擬結(jié)果顯示此方法能除去物料中95％～ 99.5％的水分，這一結(jié)論可以滿足紙質(zhì)文獻干燥要求。
由于冰在轉(zhuǎn)化的過程中沒有經(jīng)過液態(tài)水的過程，能有效消除由于液態(tài)水表面張力所帶來的收縮、變形等現(xiàn)象，可最大程度保持文獻的原貌。
綜上可知，圖書在冷凍工序前經(jīng)過了脫酸水溶液的充分浸潤，并需要進一步的整形和冷凍等多工序的處理，已嚴重軟化的含水紙張需要一個合適的夾板保持圖書的基本形狀，并需要通過適當(dāng)?shù)募訅簲D出多余的水分。
實驗表明，過大的夾板壓力會使得圖書干燥后紙張粘連，過小的夾板壓力則使得圖書中含水過高，除了冷凍干燥效率降低以外，還不容易保持圖書經(jīng)水溶液浸泡后的形狀規(guī)整。
進一步地，在含水圖書的冷凍過程中，圖書的體積會發(fā)生膨脹，而在干燥過程中，圖書表面紙張會首先升華干燥，并使得紙張的含水率大大低于常溫常壓下的水平，過于干燥的紙張若不受到適當(dāng)?shù)南拗埔矔N曲變形。
本專利提供了一種真空冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置，能夠較好地解決上述圖書水溶液脫酸后冷凍干燥工藝中出現(xiàn)的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
技術(shù)問題：針對圖書經(jīng)水溶液法脫酸后，冷凍干燥工藝過程中對圖書夾板的特殊要求，本發(fā)明提供了一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置，可以使浸漬了水溶液的圖書得以整形并獲得合適的初始夾緊力以去除多余的水分；在含水圖書冷凍過程中，自動釋放一定的空間以容納水溶液結(jié)晶過程中體積的膨脹，并在圖書表層紙張首先完成升華干燥后對紙張施加合適的壓力，有效阻止紙張的過干燥變形，滿足圖書水溶液法脫酸工作中冷凍干燥工藝的要求。
技術(shù)方案：本發(fā)明技術(shù)方案是：兩塊長寬尺寸均大于被處理圖書的金屬板，金屬板大于圖書尺寸的部分，四周均勻?qū)ΨQ布置若干上下對應(yīng)的可安裝螺栓的孔；含有脫酸水溶液的圖書被放置在兩金屬板之間，在上下金屬板孔中穿入螺栓，在每個螺栓與螺母之間加入一段適當(dāng)長度和彈力的加壓彈簧(彈簧的選取可通過試驗確定)；均勻旋緊螺母，使兩金屬板夾緊圖書形成夾板，逐漸擠出多余的水溶液，并使圖書紙張進一步平整；待夾緊力增大到預(yù)定范圍后，停止旋動螺母；待圖書中的水分充分外溢后，金屬夾板隨同圖書一起送入冷凍和真空干燥箱進行冷凍和干燥處理；圖書在真空冷凍干燥箱內(nèi)的工序完成后，夾板隨同圖書一起從干燥箱取出，在室內(nèi)環(huán)境下存放一定的時間，隨后緩慢去除夾板壓力，完成圖書的脫酸干燥。
進一步地，一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置的技術(shù)方案中，所 述兩金屬夾板要表面平整，要求有良好傳熱性和一定厚度，并有一定的抗腐蝕性。較合適的材料是鋁板(厚度一般不小于8mm)或銅板(厚度一般不小于5mm)，使其有較好導(dǎo)熱性的同時還有足夠的剛度抵抗夾緊時夾板的變形。
進一步地，一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置的技術(shù)方案中，所述兩金屬夾板可以做成無孔光板和有孔篩板兩種形式。使用無孔光板時，只在后續(xù)的升華干燥過程中通過金屬板自身的材質(zhì)向被干燥的圖書內(nèi)部傳遞冰晶升華所需的熱量，由于夾板表面光整，圖書干燥后的表面也較光整平滑；有孔篩板表面可適當(dāng)布置一些小孔，有助于圖書中升華物質(zhì)的外溢，但為避免干燥后圖書表明留有痕跡，小孔尺寸要盡量小，并需在金屬夾板和圖書之間適當(dāng)加入一定厚度的墊層材料(如無紡布)，以盡量減少小孔在圖書表面留下痕跡。
進一步地，一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置的技術(shù)方案中，所述兩金屬板形狀與被夾緊圖書相似，但在兩金屬板長寬兩邊方向各留出安裝夾緊螺栓的距離。兩金屬板上的螺栓孔要上下對應(yīng)排布，并在被夾緊圖書的四周均勻分布。螺栓盡量靠近圖書四邊，以減小螺栓施行夾緊力時金屬夾板的變形。
進一步地，一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置的技術(shù)方案中，所述螺栓要滿足強度、使用方便性以及防腐蝕的要求，其長度要滿足加壓彈簧安裝時對螺栓長度的要求。
進一步地，一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置的技術(shù)方案中，所述的加壓彈簧外套在螺栓和螺母之間，其長度和剛度根據(jù)處理圖書的紙張不同，經(jīng)實驗確定。
進一步地，一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置的技術(shù)方案中，所述的螺栓、螺母和金屬板之間的其它配套墊片按機械安裝規(guī)范配置，螺母可以采用帶雙耳的碟形螺母以便于手工操作。
有益效果：館藏歷史圖書文獻規(guī)?；撍岜Ｗo技術(shù)中，圖書經(jīng)水溶液浸潤脫酸后，需要在整形和冷凍干燥工藝過程中對圖書進行夾板夾持。本專利技術(shù)可以使夾板的夾持力在含水圖書冷凍和干燥的整個工藝過程中保持基本一致，達到圖書脫酸后干燥處理的技術(shù)要求。
附圖說明
圖1冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置工作示意圖；
圖中：1-下夾板，2-上夾板，3-夾緊螺栓，4-加壓彈簧，5-碟形螺母，6-墊片。
具體實施方式
本發(fā)明實施例中提供了一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置，由下 夾板1，上夾板2、夾緊螺栓3、加壓彈簧4、碟形螺母5、墊片6等組成。
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清晰地描述，顯然，描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
結(jié)合圖1，一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置的特征在于兩塊鋁質(zhì)或銅質(zhì)金屬光板組成下夾板1和上夾板2，上下夾板形狀與被夾持圖書相似，尺寸要大于被夾持圖書，即在上下夾板長度的前后和寬度的左右方向留有足夠的距離，夾板的四周可均布若干個適當(dāng)?shù)穆菟祝谷繆A緊螺栓安裝時不與被夾持圖書發(fā)生干涉。
進一步地，經(jīng)脫酸水溶液充分浸漬脫酸后的圖書放置在所述下夾板1中間位置，夾緊螺栓3尖部向上穿入下夾板1的螺栓孔內(nèi)，夾緊螺栓選用不銹鋼材質(zhì)，螺紋尺寸m8；
進一步地，所述的上夾板2對齊下夾板位置，使其上的螺栓孔對應(yīng)穿入夾緊螺栓，形成上下夾板夾持圖書的形式；
進一步地，在各夾緊螺栓高出上夾板的部分套上加壓彈簧4，并在加上墊片6后旋上碟形螺母5；
進一步地，依次交替旋緊所述的碟形螺母5，使所述的加壓彈簧4被均勻壓縮，上下夾板對含水圖書產(chǎn)生擠壓作用，使紙張之間的多余水溶液被擠出，并對紙張進行加壓平整；
進一步地，所述的夾緊彈簧4壓縮到一定程度，對紙張的壓力達到預(yù)定壓力，停止旋動螺母5并放置一段時間后，圖書連同夾緊的夾板一同放入冷凍箱快速冷凍；
進一步地，所述夾緊圖書的夾板在冷凍過程中，圖書紙張中尚存的水分結(jié)晶后體積會膨脹，上下夾板之間的距離會略有增大，加壓彈簧被進一步壓縮，但基本保持夾板夾緊力不變，可以避免上下夾板的變形；
進一步地，所述的冷凍過程結(jié)束后，圖書連同夾板一同移動到冷凍干燥設(shè)備的真空干燥箱。
進一步地，真空冷凍干燥工作開始后，由于熱量傳遞的緣故，離金屬夾板最近的圖書紙張首先獲得升華所需的熱量，紙張中的冰晶被升華干燥，干燥的紙張會釋放出一定的空間，壓縮的彈簧則推動夾板自動消除此空間，并對圖書紙張保持基本一致的壓緊力，以阻止過度干燥紙張的變形，直到整本圖書升華干燥完畢。
進一步地，所述的圖書連同夾板在整本圖書升華干燥完畢后一同移出干燥箱。
進一步地，所述的圖書連同夾板一同移出升華干燥箱后，不要立即解除夾板，需要在常溫常濕的環(huán)境下放置一定的時間，原因是此時圖書紙張的含水率一般遠低于環(huán)境濕度， 立即去除夾板會使部分紙張翹曲，待圖書紙張含水率與環(huán)境濕度相近時去除夾緊螺栓和夾板，圖書冷凍干燥過程結(jié)束。
以上對本發(fā)明所提供的一種冷凍干燥水溶液脫酸圖書的夾緊方法及夾具裝置進行了詳細介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。