| 研究課題/領域番号 |
18H00758
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| 研究機関 | 国立民族学博物館 |
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研究代表者 |
園田 直子 国立民族学博物館, 人類基礎理論研究部, 教授 (50236155)
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| 研究分担者 |
日高 真吾 国立民族学博物館, 人類基礎理論研究部, 教授 (40270772)
小瀬 亮太 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60724143)
岡山 隆之 東京農工大学, その他の研究科, 教授 (70134799)
末森 薫 国立民族学博物館, 学術資源研究開発センター, 機関研究員 (90572511)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 酸性紙 / 強化処理 / 脱酸性化処理 / 微細セルロースファイバー / 塗工処理 / 劣化抑制 / 紙資料 / 保存環境 |
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| 研究実績の概要 |
近代製紙技術が確立した19世紀半ば以降、1990年頃に中性紙製造技術が定着するまでの図書や文書資料は、そのほとんどが酸性紙で製造されており、劣化の進行が著しい。この問題の解決法として最も有効な方法の一つに、酸性紙の脱酸性化処理があり、これまでいくつかの大量脱酸性化処理が世界で実用化されてきた。酸性紙に脱酸性化処理を施すことによって紙の劣化は抑制できるが、脆弱化して低下した紙の強度は復元できない。
本研究代表者らは、セルロースナノファイバー(CNF)に代表される微細セルロースファイバー(FCF)のもつ高強度特性及び光学透明性に着目し、FCFを用いた劣化紙の強化処理を提案している。ドライ・アンモニア・酸化エチレン(DAE)法またはブックキーパー(BK)法のいずれかの脱酸性化処理を施した自然劣化紙に湿潤処理を行った後、サクションテーブル上で脱水後、紙表面にFCF塗工処理を施すと、紙の劣化抑制効果のみならず、自然劣化した紙の引裂強さや引張強さなどを向上させることを明らかにした。さらに、実用化に当たって注意を要するFCF塗工後の乾燥処理条件について検討し、比較的常温に近い40℃の乾燥温度で真空乾燥処理を施すことによって安定した紙表面に仕上げることに成功した。
本研究計画の初年度には、劣化紙資料を強化できるFCF塗工の実用化を目指して、経年劣化紙の両面に連続的なコーティングを可能にする小型塗工機を設計、試作した。令和元年度には、試作した小型のプロトタイプ塗工機を用いてFCF塗工紙の品質をコントロールする最適処理条件の検討を行った。その結果、小型塗工機を用いて自然劣化酸性上質紙にFCF処理を施すと、紙の劣化の指標とされている引裂強さを向上させるとともに、FCF塗工量の増加によって紙の引裂強さの向上効果が増大する傾向を示した。この傾向は紙の引張強さでも認められるものの、その効果は小さかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究代表者らは、紙の脱酸性化処理にFCFを活用した強化処理を併用することによって、経年劣化紙の劣化抑制効果及び補強効果を同時に付与できることを確認した。小型塗工機では、正回転のアプリケータロールに塗工液を転移して、ワイヤーを巻いたコーティングロッドによって過剰の塗工液を削り落として塗工する方式を採用した。2本のアプリケータロールを縦方向に重ねてその間隙部分に通紙することによって紙の両面に塗工するよう設計した。令和元年度には、この装置を用いて自然劣化酸性上質紙両面に連続的なFCF塗工を可能にすることに成功した。これまでのFCFの手塗り塗工方式から、コーティングロッド（ワイヤーバー）を取り付けた小型塗工機によるロール塗工方式にグレードアップしたことによってFCF塗工量の標準偏差は小さく、小型塗工機によるFCF塗工量の精度が良好に保たれていることが判明している。コーティングロッドの番号及び塗工速度を変数としてロール塗工したところ、ばらつきなく安定的に両面塗工量をコントロールできることを確認した。また、コーティングロッドのワイヤー直径や塗工速度を増加させると、紙の両面塗工量を増加させることが判明した。
紙資料等の保存環境については、地震によって被災した図書室の被害と対応、海外での共有型収蔵施設に関する調査を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の課題として、試作した小型塗工機を用いて、異なるワイヤー直径のコーティングロッド、塗工速度、2本のコーティングロールの間隙、塗工用FCF懸濁液濃度などの塗工条件を組み合わせて自然劣化紙に対するロール塗工法をひきつづき検討する必要がある。
これに関連して、FCF塗工後に紙の水分除去のために行う乾燥処理は、劣化紙の強度低下を引き起こすことが懸念される。経年劣化酸性紙に脱酸性化処理を施した後、湿潤処理の上、FCF塗工による強化処理を行う手法について、劣化紙の強度向上及び劣化抑制に及ぼすFCF塗工後の乾燥条件の影響を検討することも必要である。
また、紙の強度特性の種類によっては、紙表面上に塗工されたFCFの分散状態が影響を及ぼすことも想定されることから、必ずしもFCF塗工量の増加がその向上に大きな効果を発揮するわけではないことも念頭に入れておく必要がある。
加えて、ロール塗工後の紙の強化効果に及ぼすFCF調製用原料パルプの種類や自然劣化紙の繊維組成及び化学組成の影響を検討することによってFCF塗工劣化紙の品質を最適にコントロールする強化及び劣化抑制処理法を見出し、脱酸性化処理と併用することによって、実用化に向けて経年劣化酸性紙の大量強化処理法の確立を目指す。
また、紙資料等を対象に、保存環境調査を継続実施する。
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