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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Massenentsäuerung von
Zellulosematerialien, mit der Eliminierung freier Azidität des behandelten
Materials, die insbesondere für die
Konservierung und Behandlung von Büchern, Dokumenten, Zeitungspapier,
Karten, Zellulosevliese und graphische Arbeiten auf Papier, ausgelegt
sind, das eine große
Effizienz in sowohl Sicherheit als auch Qualität ebenso wie wesentliche Energieeinsparungen
und einen größeren Grad
einer Automatisierung liefert, da es einen Roboter, der den Vorgang
steuert, und eine Anzeige, die eine Ansicht dessen Entwicklung anzeigt,
einsetzt.
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Die
Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung sind besonders gut dazu
geeignet, die Probleme von Bibliotheken und Archiven, die Dokumente
mit einem bestimmten Alter aufbewahren, vorzugsweise von dem Ende
des 18. Jahrhunderts bis zu dem Jahr 1960, insbesondere zum Konservieren
und Haltbarmachen von diesen, um eine ausreichende Haltbarkeit über die
Zeit zu erhalten, zu lösen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Probleme, an denen Bibliotheken und Archive, die sehr alte Dokumente
aufbewahren, leiden, konzentrieren sich hauptsächlich auf deren Konservierung
und Präparierung,
um deren Haltbarkeit über
die Zeit zu erreichen. Diese Bedingungen werden in nahezu keiner
Bibliothek oder keinem Archiv erfüllt, so dass schnelle Handlungen
erforderlich sind, die auf eine geeignete Restaurierung zielen.
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Die
meisten Restaurierungsverfahren erfolgen per Hand, sie sind langsam
und teuer. Die Kosten zum Restaurieren von beschädigten Büchern und Dokumenten können hinderlich
sein, mit der Ausnahme von Manuskripten der frühesten Anfänge oder der seltenen Bände, die
unschätzbar
für die
Dokumentation, aus ästhetischen
oder historischen Gründen,
sind.
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Eines
der dringendsten Probleme bei der Konservierung von Papier in Büchern und
anderen Zellulosematerialien (Stoffe bzw. Vliese, Dokumente, Zeitungspapier,
usw.) ist die Säurehaltigkeit
bzw. Azidität
des Papiers, was eine Folge der Art des Papiers ist, das aus Zellulosefasern
erhalten ist, die aus Holz mit Additiven, wie beispielsweise Alaun
oder Harz, erhalten sind, und die Wirkung von externen Mitteln,
wie beispielsweise Wärme, säurehaltige
Verunreinigungen, Ozon, hohe Luftfeuchtigkeit und hohe Temperaturen.
Die Azidiätät ist eine
der Ursachen der Zerstörung
von Papier. Demzufolge sind, ein Jahrzehnt zuvor, Untersuchungen
zum Entwickeln von Verfahren zur Massenentsäuerung durchgeführt worden,
um große
Dokumentenaufzeichnungen zu sichern, die durch das Problem des säurehaltigen
Papiers gefährdet
sind, das hauptsächlich
durch Papier des späten
18. Jahrhunderts, des 19. und 20. Jahrhunderts vorgefunden wird.
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Verfahren
zur Massenentsäuerung,
die zuvor getestet wurden, stimmen in deren Aufgabe, Kosten zu verringern, überein,
mit Ergebnissen, die gegenüber
solchen, die durch eine Restaurierung per Hand erhalten werden,
unterschiedlich sind. Der Stundenlohn für die Arbeit eines Restaurators
in Spanien liegt zwischen 1.800 und 2.000 Pta. in offiziellen Restaurierungszentren,
wobei ein Buch mit 500 Seiten ungefähr 70 Stunden, zusätzlich zu
weiteren 15 zum Nähen
und Binden, erfordert. Deshalb kann ein Restaurator/Buchbinder,
der 1.750 Stunden pro Jahr arbeitet, wobei er gelegentlich Zeit
aufwendet, um zu binden, ungefähr
20 Bücher
pro Jahr restaurieren (zwischen 175.000 und 158.000 Pta./Buch).
Diese Angaben machen eine globale Restaurierungspolitik uninteressant.
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Bestimmte
Verfahren zur Massenentsäuerung
sind entwickelt worden, allerdings kann gesagt werden, dass keine
dieser Techniken, die angeboten sind, vollständig die empfohlenen Qualitätskriterien
erfüllt,
wie beispielsweise Vorauswahl des Materials, das restauriert werden
soll, Vortrocknen, Auswirkung auf Tinte, Farben, Cover, Neutralisierung
der Papiersäurehaltigkeit,
End-pH-Wert, Alkalirückhaltung,
Gesundheitsrisiken für
die Arbeiter und die Leser, Umgebungseinfluss, Kosten der Gerätschaften,
Kosten der Behandlung.
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Der
derzeitige Stand der Technik wird unter anderen Dokumenten in der
Patentanmeldung PCT WO 90/03466, der Lithium Corporation of America,
beschrieben, die ein Massenbehandlungsverfahren für Zellulosematerial
beschreibt, das ein Entsäuern
des Papiers aufweist, das aus einem Platzieren des Papiers in Kontakt
mit Lösungen
in Kohlenwasserstoffen oder Halochlorkohlenstoffe bestimmter Magnesiummethoxy-
und Butoxy-Polyethylenglycolen,
behandelt mit Kohlendioxid, um Lösungen
mit niedriger Viskosität
bereitzustellen, die stabiler bei Luftfeuchtigkeit sind, besteht.
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In
einem Artikel von Dr. Robert S. Wedinger in Restaurator, Vol. 12,
Seiten 1–17
(1991), wird eine Technik zur Massenentsäuerung beschrieben, die aus
einem Entwickeln einer Anzahl von Verbindungen für ein gleichzeitiges Entsäuern und
Festigen eines Papiers besteht. Die spezifische Verbindung, die
eingesetzt ist, ist karboniertes Magnesiumbutoxytriglycolat (MG-3),
das die Säurekomponenten
des Papiers neutralisiert. Dieser Vorgang wurde 1997 eingestellt,
unter anderen Gründen
aufgrund der langsamen Diffusion des Reagenz und der Wechselwirkungen
zwischen Glykolen und Zellulose (R. Areal, J. M. Gibert und J. M.
Dagá,
The Effect of Aqueous Solutions of Alkoxypolyethylene glycols on
the Mechanical Properties of Paper; communication in the Interim
Meeting of the ICOM-CC Working Groups, 20–22 April 1998. Graphische
Documents, Stugard, Ludwigsburg, Germany; und R. Areal, J. M. Gibert
and J. M. Dagá,
The Effect of Aqueous Solutions of Alkoxypolyethylene Glycols on
the Mechanical Properties of Paper, in the journal Restaurator,
19, 187–211, (1998)).
Diese Reagenzien stehen nicht in Bezug zu der Erfindung, die nachfolgend
beschrieben ist. Sie sind in den Laboratorien des Erfinders getestet
worden, und es ist gezeigt worden, dass eine Erhöhung in dem Zellulose-Volumen
aufgrund einer Beseitigung der Wasserstoffbrücken in dem Zellulosematerial
stattfindet, und dass die Seiten anschwellen, mit einer erhöhten Seitendicke,
wenn sie mit einem Mikrometer gemessen wird. Die Zugfestigkeit wird
auch mit dem beschleunigten Altern des Papiers verringert, so dass
die Ergebnisse, die durch die Verwendung dieser Reagenzien erhalten
sind, nicht so sehr glaubwürdig
sind.
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In
einem Artikel von Peter Schwerdt, in Sauvegarde et Conservation,
Actes des Journées
Internationales d'Études
de L'ARSAC, Paris
30. September–4.
Oktober 1991, Seiten 213–216,
wird ein Massenentsäuerungssystem
für die
Deutsche Bibliothek, Leipzig, beschrieben, das die folgenden Behandlungsstufen
für säurehaltige
Bücher
und Papiere aufweist: Vortrocknen, Entsäuern, Trocknen.
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Die
Patentanmeldung PCT WO 91/04800 (FMC Corporation) und das US-Patent
5,282,320 (Wedinggwe et al.) beschreiben eine Maschine mit einer
Größe, die
vermittelt, dass sie nicht bewegt werden kann, wie beispielsweise
eine Buchherstellungseinrichtung, der Mittel für ein effizientes Dosieren
und Doppel-Behandlungs-Autoklaven fehlen.
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Das
US-Patent Nr. 5,120,500 (Batelle Institut) beschreibt ein Verfahren
für eine
nicht-verunreinigende Entsäuerung
von Büchern
und anderem Papier und Druckmaterial einer Größe ähnlich zu derjenigen des FMC-Designs,
so dass diese eine Anordnung für
die Restaurierung ist, die einen Vortrocknungsprozess für diese
Produkte unter Verwendung von Hochfrequenzstrahlung in einem Vakuum,
Behandlung mit Lösungen
für eine
Entsäuerung
und spätere
Beseitigung der Lösungsmittel
durch Vakuumtrocknen mit Hochfrequenzstrahlung erneut aufweist.
Dieser letzte Typ einer Vortrocknung und einer Endtrocknung ist
durch herkömmliche
Mittel ersetzt worden, die Wärme
und Vakuum einsetzen, und zwar aufgrund der Veränderungen der Buchseiten, verursacht
durch Mikrowellen, als eine Folge der Mobilität von Metallteilchen, die an
der Oberfläche
der Seiten anhaften. Es setzt Hexamethyldisiloxan als ein Lösungsmittel
und ein Addukt, gebildet durch Magnesiumethylat und Titanethylat,
als Entsäuerungsmittel
ein. Die Vortrocknungszeit wird nicht angegeben. Das System bezieht
sich nicht global auf die Erfindung hier.
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Das
Patent
GB 1,582,265 (Batelle
Ingenieurtechnik) beschreibt ein Verfahren, in dem gealtertes, beschädigtes und
brüchiges
Papier mit einer Lösung
behandelt wird, die Isocyanat oder Isocyanatdampf enthält, vorzugsweise
unter Verwendung von Isocyanat mit zwei oder mehr Isocyanatgruppen.
Dieses System bezieht sich nicht auf die Erfindung.
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Eine
Veröffentlichung
von James Stroud, The Paper Coservator, Vol 18, 57–70, (1994)
beschreibt ein Verfahren zur Entsäurerung unter Verwendung von
Diethylzink (DEZ), das eine 5-stufige Behandlung erfordert: Dehydrierung,
Imprägnierung,
Stabilisierung, Rehydrierung und Nachbehandlung bei 1 atm. Die ersten
zwei Stufen finden in einer Vakuumkammer statt; der Rest des Verfahrens
findet bei Atmosphärendruck
statt und der gesamte Vorgang dauert bis zu 5 Tagen. Derzeit ist
das DEZ-Projekt nicht in Betrieb, und obwohl die Arbeit durchgeführt wird,
die nicht erwünschten
Bestandteile zu lösen,
erwarten Personen, die für
das Projekt angestellt sind, nicht, dass es bis zu dem Jahr 2003
einsatzfähig
ist.
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In
dem Buch „BOOK
PRESERVATION TECHNOLOGIES",
US Congress, Office of Technology Assessment. Washington, DC; US
Government Printing Office, Mai 1988, werden verschiedene, unterschiedliche Probleme
und Lösungen
beschrieben, die sich auf diesen Punkt beziehen.
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Ein
weiteres Verfahren mit einer bestimmten Zuverlässigkeit ist Bookkeeper von
Preservation Technologies, Inc., das Magnesiumoxid mit einer Teilchengröße zwischen
0,2 und 0,9 Mikron und ein oberflächenaktives Mittel, das als
ein Dispergiermittel des Magnesiumoxids in dem Lösungsmittel, mit Perfluoroheptan
als Lösungsmittel,
wirkt, einsetzt. Das Verfahren besteht aus einer Vorbehandlung,
einer Imprägnierung
und einer Nachbehandlung. Dieser letzte Vorgang ist ohne Zweifel
einer der vielversprechendsten derzeit aufgrund der erfolgreichen
Evaluierungen und Änderungen,
die daran vorgenommen sind; die Erfahrung der Forscher zeigt, dass
bei diesem Verfahren, da es eine Mikrodispersion aus Magnesiumoxid
einsetzt, dessen Querdurchdringung in dem Papier von der Anzahl
von Schleifen des Magnesiumoxids abhängt, in Glanzpapier die Oxidteilchen
auf der Oberfläche
verbleiben und eine geringe Eindringung in das Papier haben, wie
dies in den Beispielen einer Anmeldung des Verfahrens, offenbart
durch die Erfinder in der Patentanmeldung PCT WO 00/08250, gezeigt
ist. Eine Präparation
von Magnesiumoxid und dessen Anwendung sind in dem US Patent Nr.
4,522,843 beschrieben.
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Das
Pionierverfahren ist das Canadian Wie T'o, das gute pH-Ergebnisse ergibt, allerdings
nicht so gute Ergebnisse für
die Homogenität
des alkalischen Rests, der dadurch entsteht, dass die niedrige Löslichkeit der
Reagenzien in Methanol Nebeneffekte bei den Farben hervorruft; der
alkalische Rest, der in dem Papier nach dem Prozess verbleibt, ist
relativ niedrig, so dass es nach einer allgemein kurzen Zeit wieder
notwendig ist, zu entsäuern.
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Das
Verfahren von Sable ist eine Variation des Wie T'o Verfahrens; dessen Nachteile sind
diejenigen, dass gedruckte Farbe verlaufen wird und sich weißer Staub
an den Bindungen niederschlagen wird. Der gesamte alkalische Rest
und seine Verteilung ist unzufriedenstellend.
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Zu
den früheren
Vorgängen
im Stand der Technik zählt
auch das Spanische Patent Nr.
ES
2,125,792 , im Namen des Anmelders, das sich auf eine Vorrichtung
und auf ein Verfahren zur Massenentsäuerung-Ungezieferbekämpfung und
dessen Infektion von Dokumenten und Büchern bezieht, die eine Lösung eines
Reagenz und eines geeigneten Lösungsmittels
HFC R134a einsetzen; die Reagenzien sind Methoxy- und Butoxypolyethylenglycolat-Magnesiumkarbonate,
wobei diese Reagenzien sehr ähnlich
zu solchen sind, die durch die Lithium Corporation of America eingesetzt
werden, allerdings wurde gezeigt, dass sie unzufriedenstellende Ergebnisse
zeigen, so dass sie nach deren Anmeldung in der patentierten Vorrichtung
ausgesondert und durch andere Produkte ersetzt wurden. Die Spanische
Patentanmeldung P9700964 im Namen des Anmelders ist eine Modifikation
des Spanischen Patents
ES 2,125,792 .
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Die
vorstehenden Verfahren zeigen Schwierigkeiten in der Imprägnierungsstufe
aufgrund einer Imprägnierungszeit
von 3 Stunden, allerdings tritt, wenn die Lösungsmittel-Destillationsstufe in demselben Autoklaven
stattfindet, während
der die Destillation stattfindet, eine Zeitverlängerung in der Größenordnung
von 4 bis 6 Stunden, in Abhängigkeit
von der Menge des Lösungsmittels,
auf. Dieser Defekt kann nicht in diesem Verfahren korrigiert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für eine Massenentsäuerung und
ein Eliminieren freier Azidität
anzugeben, das Umweltfaktoren berücksichtigt, das bedeutet, das
in einer geschlossenen Schaltung ohne verunreinigende Reagenzien
und Lösungsmittel
arbeitet, das das Montreal Protokoll erfüllt und so viele Bedingungen
wie möglich
für eine
Massenentsäuerung
erfüllt.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
weist die Vorrichtung, die offenbart ist, die Merkmale auf, die
in Anspruch 22 angegeben sind.
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Zusätzlich umfasst
das Verfahren, das durch die Erfindung offenbart ist, die Schritte,
wie sie in Anspruch 1 angegeben sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine vordere Aufrissansicht, eine Seitenaufrissansicht und eine
obere Draufsicht einer Maschine, die die Vorrichtung, die Gegenstand
dieser Erfindung ist, enthält.
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2 stellt
eine spezifische Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß dieser
Erfindung mit deren Bauteilen dar.
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3 stellt
eine spezifische Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß dieser
Erfindung mit deren Bauteilen, identifiziert durch DIN und ISO Standards
für Bauteile
(Filter, Elektroventile, usw.), dar.
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4 stellt
eine spezifische Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß dieser
Erfindung mit deren Bauteilen, ähnlich
zu denjenigen der 2, allerdings mit einer unterschiedlichen
Ausführungsform,
dar.
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5 stellt
ein Flussdiagramm für
die Vakuum/Lufteinlasszyklen dar.
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6 stellt
das Flussdiagramm für
die Eingangszyklen des konzentrierten Reagenzmittels dar.
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7 stellt
ein Flussdiagramm für
die Verdünnung
des Reagenz mit dem Lösungsmittel
dar.
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8 stellt
ein Flussdiagramm zum Sammeln der überschüssigen Lösung dar.
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9 stellt
das Flussdiagramm für
die Destillierung der Lösungsmittel
des Behälters
(3) dar.
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10 stellt
das Flussdiagramm zum Nachfüllen
in dem Fall eines Lösungsmittelverlusts
in dem Behälter
(2) dar.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1. Gerätschaft
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Als
erstes schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Massenentsäuerung,
die Eliminierung freier Azidität
und die Desinfizierung von Zellulosematerialien; wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch umfasst: einen Autoklaven (1) mit Druck- und Temperatursteuerung,
in dem die zu behandelnden Zellulosematerialien eingelegt werden.
Eine Reihe von chemischen und physikalischen Prozessen wird dann
durchgeführt,
die physikalische und chemische Änderungen
in dem Substrat der vorstehend angegebenen Zel lulosematerialien
hervorrufen; eine Lösungsmittelflasche
(2) ist mit dem Autoklaven (1) verbunden; eine
Lastzelle (13), auf der die Lösungsmittelflasche (2)
aufgesetzt wird und die dazu dient, die Menge an Lösungsmittel
in jedem Prozess zu programmieren; einen Dosierbehälter (8)
für ein
konzentriertes Reagenz, in den eine geeignete Menge des Reagenz
entsprechend der Masse des Materials, die behandelt werden soll,
eingegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Behälter 3 zum
Sammeln der aus dem Autoklaven (1) kommenden Restlösung durch
Schwerkraft zu ihrer anschließenden
Rückgewinnung
versehen ist.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
weist der Autoklav (1) einen Körper, zum Beispiel zylindrisch, und
einen Deckel mit einer luftdichten Verbindung, einen Drucksensor,
ein Sicherheitsventil, ein Temperatursteuer-Thermoelement in dem
Inneren des Autoklaven (1), ein System zum Messen des Drucks
und des Vakuums, eine externe Temperatursteuerung und Heizbänder auf
der Außenseitenwand
des Autoklaven (1) auf.
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Die
Lösungsmittelflasche
(2) enthält
das Lösungsmittel
und besitzt ein externes Kühlsystem,
das, in einer spezifischen Ausführungsform,
aus einer Kühleinheit,
die aus einem hermetischen Kompressor (C), einem Kondensator und
einem Kühlmantel,
der den oberen Teil der Lösungsmittelflasche
(2) umhüllt,
aufgebaut ist, besteht. In diesem Fall könnten die Vorrichtungen der
Erfindung ein Enteisungssystem umfassen, um das Eis, das sich auf
dem Mantel, der die Lösungsmittelflasche
(2) abdeckt, bildet, das sich während des Destillationsvorgangs
bildet, zu beseitigen. in einer spezifischen Ausführungsform
besteht dieses Enteisungssystem aus einem Gebläse (V), das durch einen Motor
(M) angetrieben wird, und einem Heizwiderstand (R). Der zuvor erwähnte Kühlmantel,
der sich um den unteren Teil der Lösungsmittelflasche (2)
wickelt, kann ein Ventil für
den automatischen Abfluss des Kondensats haben.
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Die
Lösungsmittelflasche
(2) besitzt auch ein Heizsystem (10).
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Der
Dosierbehälter
(8) für
das konzentrierte Reagenz ist ein Behälter, der das konzentrierte
Entsäuerungsreagenz
enthält,
und ist mit dem Autoklaven (1) in einer solchen Art und
Weise verbunden, dass die geeignete Menge des konzentrierten Reagenz
direkt zu dem Autoklaven (1) führen kann, wo es später die
gewünschte
Endkonzentration durch Eingießen
von Lösungsmittel
direkt von der Lösungsmittelflasche
(2) in das Innere des Autoklaven (1) erreichen
wird. In diesem Fall besitzt der Autoklav (1) eine Eingabeleitung
für Lösungsmittel
und konzentriertes Reagenz, die entweder mit dem Dosierbehälter (8)
für das
konzentrierte Reagenz oder mit der Flasche (2) für reines
Lösungsmittel
verbunden ist.
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Der
Schwerkraft-Sammelbehälter
(3) für
die Restlösung,
die von dem Autoklaven (1) kommt, ermöglicht das Sammeln dieser Restlösung für eine spätere Aufbereitung.
Dieser Behälter
(3) besitzt ein Kühlsystem (14),
das er während
des Entleerens des Autoklaven (1) verwendet.
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Der
Sammelbehälter
(3) für
die Restlösung
besitzt auch ein Heizsystem (14), das dazu verwendet wird,
das Lösungsmittel,
enthalten in der Restlösung,
zu destillieren.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
der Vorrichtung der Erfindung besitzt der Restlösung-Sammelbehälter (3)
einen Eingang für
ein reinigendes Produkt, zum Beispiel wasserfreies n-Propanol, oder
Luft.
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Der
Restlösung-Sammelbehälter (3)
besitzt auch ein Evakuierungsventil (VM7) für die Suspension, die nach
dem Destillierungsvorgang gebildet ist.
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Die
Verbindung zwischen dem Autoklaven (1) und dem Restlösung-Sammelbehälter (3)
wird mittels eines manuellen oder automatischen Ventils (NV5, VM6)
geöffnet
oder geschlossen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann eine Vakuumpumpe, verbunden mit dem Autoklaven (1),
eine Lastzelle (11), auf der der Dosierbehälter (8)
für das
konzentrierte Reagenz platziert wird, einen programmierbaren Roboter
für die
automatische Steuerung der Abläufe
der Gerätschaft
und einen Berührungsbildschirm, mit
dem der Typ und die Schritte des Prozesses, die vorgenommen werden
sollen, ausgewählt
werden, und zwar entsprechend der Menge des Materials, die behandelt
werden soll, umfassen.
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Das
erfindungsgemäße Gerät kann unterschiedliche
Typen von Ventilen umfassen, wie, zum Beispiel:
- – eine Reihe
von pneumatischen Ventilen, die, in einer spezifischen Ausführungsform,
durch den Roboter gesteuert und über
den Berührungsbildschirm,
verbunden mit dem Roboter, betätigt
werden könnten;
- – einen
Satz von Elektroventilen, die den Durchgang zu unterschiedlichen
Stufen des Prozesses öffnen oder
verschließen;
und
- – eine
Reihe von manuellen Ventilen, die für die Wartung, das Halten der
Flüssigkeiten,
den Eintritt von Reagenzien und Lösungsmittel vorgesehen sind.
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Das
erfindungsgemäße Gerät besitzt
auch die Möglichkeit,
dass eine wiederbefüllbare
Flasche (12), verbunden mit dem System, verfügbar ist,
um die Lösungsmittelflasche
(2) in dem Fall von Verlusten, die während des Prozesses hervorgerufen
sein können,
wieder nachzufüllen.
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Das
erfindungsgemäße Gerät kann eine
Sicherheitsvorkehrung, ein Sicherheitsventil in dem oberen Abschnitt
der Lösungsmittelflasche
(2), ein Sicherheitsventil in dem unteren Teil des Restlösung-Sammelbehälters (3)
und, optional, ein Sicherheitsventil in dem oberen Abschnitt des
Autoklaven (1) haben.
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Das
erfindungsgemäße Gerät kann auch
einen Filter umfassen, mit einem Feuchtigkeits-Absorptionsindikator
in dem Verbindungsrohr (2) für die Lösungsmittelflaschen zu dem
Rest des Systems, und weist einen Wärmeaustauscher (6)
auf, der die Kühleinrichtung
der Lösungsmittelflasche
(2) optimiert und Gebrauch von der Wärme, die erzeugt ist, macht,
um den Restlösung-Sammelbehälter (3)
zu erwärmen.
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2. Verfahren
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Gemäß einem
anderen Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren für die Massenentsäuerung,
die Eliminierung freier Azidität
und die Desinfektion von Zellulosematerialien. In Folge ist das
Verfahren der Erfindung, unter Verwendung der Gerätschaft
der Erfindung, ein solches, das die folgenden Stufen besitzt:
- – Trocknen
oder Dehydratisierung des Zellulosematerials in der Autoklavenkammer;
- – Dosierung
eines aktiven Entsäuerungsprodukts;
- – Imprägnieren
des Zellulosematerials durch Kontakt mit einer Lösung des aktiven Entsäuerungsprodukts in
der Autoklavenkammer;
- – Leeren
durch Ausgießen
unter Schwerkraft der restlichen Lösung von dem Autoklaven zu
dem Restlösungsbehälter; und
- – Lösungsmittel-Rückgewinnung
durch Destillieren der Restlösung,
wobei die destillierte Lösung
von dem Restlösungsbehälter zu
der Lösungsmittelflasche überführt wird.
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Das
Trocknen oder die Dehydratisierung des Zellulosematerials, das behandelt
werden soll, wird in der Autoklavenkammer durch intermittierende
Zyklen eines Evakuierens und des Eintritts von vorzugsweise heißer Luft
ausgeführt.
Um diese Stufe auszuführen,
wird ermöglicht,
dass Luft in die Autoklavenkammer eindringt, und sie wird, wenn
sie einmal eingeführt
worden ist, für
die Zeitperiode erwärmt,
die notwendig ist, dass sie eine vorgegebene Temperatur, 50° maximal,
erreicht, um so nicht das Material, das behandelt wird, zu beschädigen, unter
Erhöhen
des Drucks innerhalb des Autoklaven aufgrund der Temperaturzunahme
und des Verschließens
des Ventils der Vakuumpumpe. Der Evakuierungszyklus wird mittels
einer Vakuumpumpe und einem Drucksensor ausgeführt, bis ein Vakuum von 30
bis 40 Millibar erreicht ist. Der letzte Zyklus in der Reihe der
Trocknungs- oder
Dehydratisierungszyklen ist ein Vakuumzyklus, der den Autoklaven
unter einem Vakuum belässt,
verwendet dazu, den Eintritt der Reagenzien während der Dosierungsphase zu
erzwingen. Die Anzahl von Vakuum- und Lufteintrittszyklen ist eine
Funktion der Masse des Zellulosematerials. Allgemein werden in einem
Autoklaven mit einem Volumen von ungefähr 80 Litern (l) vorzugsweise
zwischen 10 und 50 Vakuum- und Heißluft-Eintrittszyklen ungefähr 8 Minuten
ausgeführt,
um eine Masse von ungefähr
20 bis 60 Kilogramm (kg) an Zellulosematerial zu trocknen und zu
dehydrieren.
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Wenn
einmal die Trocknungs- oder Dehydratisierungsstufe abgeschlossen
ist, ist verständlich,
dass die Luftfeuchtigkeit des Zellulosematerials zwischen 2% und
2,5% liegen wird.
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Der
Trocknungs- und Dehydratisierungsvorgang, verwendet in dem Verfahren
der Erfindung, ist schneller als irgendwelche derjenigen, die in
anderen, ähnlichen
Prozessen verwendet werden, da bei einem Atmosphärendruck und sogar bei niedrigeren
Drücken,
in der Größenordnung
von 30 Millibar, die thermische Leitfähigkeit von Wasserdampf viel
höher als
unter Vakuum ist, bei dem herkömmliche
Systeme arbeiten. Dieser Typ eines Dehydratisierungsverfahrens,
basierend auf intermittierenden Vakuum/Heißluft-Eintrittszyklen, besitzt auch deutlich
einige Unterscheidungspunkte gegenüber den herkömmlichen
Systemen, unter Berücksichtigung,
dass einige davon Hochfrequenzströme verwenden. Dies musste aufgrund
der Beschädigung,
verursacht durch die metallischen Teilchen innerhalb des Zellulosematerials,
oder sogar aufgrund der Materialien, die in dem Maschinenaufbau
verwendet werden, beseitigt werden.
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Die
Dosierungsstufe des aktiven Entsäuerungsprodukts
wird in zwei Unterstufen unterteilt, (i) eine Eintrittsstufe für konzentriertes
Reagenz, in einer spezifischen Menge, von dem Dosierungsbehälter zu
dem unteren Teil des Autoklaven, unter der Wirkung eines Vakuums,
erzeugt in dem Autoklaven in dem letzten Trocknungszyklus, in einer
solche Art und Weise, dass das konzentrierte Reagenz nicht in Kontakt
mit dem Zellulosematerial gelangt; und (ii) eine Verdünnungsstufe
des konzentrierten Reagenz auf eine vorgegebene Konzentration. Das
aktive Entsäuerungsprodukt
kann irgendeine geeignete Substanz für eine Entsäuerung des Zellulosematerials
sein, optional begleitet durch einen geeigneten Träger. In
einer spezifischen Ausführungsform
ist das aktive Entsäuerungsprodukt
das Karbonat von Magnesium-di-n-Propylat, verdünnt in HFC 227, und eine kleine
Menge an n-Propanol.
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Die
Konzentration des Reagenz in dem Dosierbehälter kann über einen breiten Bereich variieren,
vorzugsweise zwischen 50% und 70% bezogen auf das Gewicht des reinen
Reagenz.
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Die
Eintrittsstufe für
das konzentrierte Reagenz in den Autoklaven besteht darin, eine
spezifische Menge des vorstehend erwähnten, konzentrierten Reagenz
von dem Dosierbehälter
zu dem unteren Teil des Autoklaven einzulassen.
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Die
Reagenz-Verdünnungsstufe
besteht daraus, dass eine spezifische Menge an Lösungsmittel zugelassen wird,
die von der Lösungsmittelflasche
zu dem Autoklaven führt.
In einer spezifischen Ausführungsform wird
das Eingießen
des Lösungsmittels
von der Lösungsmittelflasche
in den Autoklaven, unterstützt
durch Erwärmen
der Flasche mittels eines Heizsystems, ausgeführt, mit dem Ziel, den Fluss
des Lösungsmittels
zu dem Autoklaven zu verstärken.
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Die
Mengen an konzentriertem Reagenz und Lösungsmittel, die zu dem Autoklaven
hinzugefügt
werden, werden als eine Funktion der Endkonzentration des Reagenz,
die erforderlich ist, bestimmt, und sie werden automatisch mittels
der Wägezelle-Durchgangswege, auf
denen die Behälter
für das
konzentrierte Reagenz und das Lösungsmittel
jeweils vorgefunden werden, hinzugegeben. In einer spezifischen
Ausführungsform
sollte die Konzentration des reinen Reagenz, bezogen auf das Gewicht,
nach einer Dosierung zwischen 2,0% und 4,5%, entsprechend zu dem
pH-Wert des Zellulosematerials, das behandelt wird, liegen. Die
Reagenzlösung
kann mittels Lastzellen, betätigt
durch den Roboter, von dem konzentrierten Reagenz programmiert werden,
um die zuvor angegebenen Konzentrationen zu erhalten, die am geeignetsten
sind, um das Papier mit Alkali-Resten zu versehen, die zwischen
1% und 1,5% liegen sollten. Die Programmierung wird als eine Funktion
der Menge (kg) und der Azidität
des Zellulosematerials, das behandelt wird, vorgenommen.
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Wenn
die notwendigen Reagenzien zu dem Autoklaven hinzugegeben worden
sind, beginnt die Imprägnierung
in der Stufe des Zellulosematerials, das behandelt wird, durch in
Kontakt bringen des aktiven, entsäuernden Produkts in der Autoklavenkammer
mit einer Lösung.
Allgemein dauert die Imprägnierungsstufe
bis zu 3 Stunden entsprechend dem Gewicht des Zellulosematerials.
In dieser Zeitperiode wird eine homogene Verteilung in dem Innern
des Zellulosematerials, das behandelt wird, insbesondere in den
Seiten der Bücher, erreicht.
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Die
lange Dauer dieser Imprägnierungsstufe
resultiert aus der Tatsache, dass das Karbonat von Magnesium-di-n-Propylat,
das verwendet ist, weniger reaktiv als das Magnesium-di-n-Propylat
ist, allerdings wird dieser offensichtlich nachteilige Zeitverlust
durch den Vorteil kompensiert, dass die Reaktion langsamer ist,
die Diffusion homogener ist und keine weißen Markierungen auf den Deckeln
erzeugt werden, wie dies in Vorgängen
auftritt, die wirkungsvollere Reagenzien einsetzen.
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Die
Evakuierungsstufe der Restlösung
wird beim Abschluss der Imprägnierungsstufe
durch Eingießen nicht
nur unter Schwerkraft, sondern auch durch Kühlen des Restlösungsbehälters, von
dem Autoklaven zu dem Restlösungsbehälter durchgeführt. Eine
Evakuierung des Autoklaven wird auch durch diese Erwärmung unterstützt.
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Die
Restlösung,
die nach der Behandlung des Zellulosematerials verbleibt, enthält Schlamm
und Lösungsmittel,
hauptsächlich
HFC 227. Diese Restlösung
kann eine kleine Menge an Klebemittel zum Fertigstellen des Buchrückens, insbesondere
solche nach 1960, enthalten, da sie synthetisch, Magnesiumsalze,
ebenso wie Sulfate, Chloride und Nitrate und kleine Mengen an n-Propanol,
waren, neben dem Schmutz der Bücher, der
durch das Lösungsmittel
entfernt wird, zum Beispiel das HFC 227. Diese Produkte werden an
dem Ende abgeschieden oder aufgelöst.
-
Die
Flüssigkeiten,
die sich unter Druck befinden, führen
zu dem Sammelbehälter
durch Schwerkraft und Kühlen
des Systems mit dem Kompressor des Systems mittels des Wärmetauschers
durch Öffnen
des entsprechenden, pneumatischen Ventils. Deshalb ist der vorstehend
erwähnte
Behälter
in dem unteren Teil der Anlage angeordnet, die die erfindungsgemäße Gerätschaft
umfasst.
-
Wenn
einmal der Autoklav evakuiert ist, wird das entsprechende, pneumatische
Ventil geschlossen, so dass der Dampf des Behälters nicht wieder zurück zu dem
Autoklaven fließt,
und zwar zu derselben Zeit, wie der Restlösung-Sammelbehälter mittels
des Wärmetauschers
mit der Kompressoreinheit gekühlt
wird.
-
Wenn
einmal das Ausgießen
der Restlösung
zu diesem Behälter
stattgefunden hat, wird das Zellulosematerial von der Autoklavenkammer
gesammelt.
-
Nachfolgend
wird weiter zu der Zurückgewinnung
des Lösungsmittels
durch Destillation der Restlösung,
evakuiert von dem Autoklaven während
der Evakuierungsstufe, gegangen, mit einer Übertragung des destillierten
Lösungsmittels
von dem Restlösungsbehälter zu
der Lösungsmittelflasche.
Die Destillation wird durch Erwärmen
des Restlösungsbehälters und
Führen
des Dampfs zu dem Lösungsmittelbehälter und
Kühlen
des Behälters,
um das Lösungsmittel
zurückzugewinnen,
durchgeführt.
-
Damit
der Destillationsvorgang effizienter ist, unter Zurückgewinnen
nahezu des gesamten Lösungsmittels,
das als Verdünnung
verwendet ist, wird der Restflüssigkeit-Sammelbehälter mittels
eines Wärmetauschers
erwärmt,
wenn die Kompressor-Kühlungseinheit,
die den Destillat-Aufnahmebehälter
kühlt,
in Betrieb versetzt ist [das be deutet die Lösungsmittelflasche (2)].
Wenn die Destillation beginnt, werden die behandelten Bücher von
der Autoklavenkammer entfernt und eine neue Charge an Büchern kann
für eine
Dehydratisierung und Behandlung eingegeben werden. Beide Vorgänge sind
gleichzeitig, wobei die Dauer der Destillation zwischen 4 und 6
Stunden liegt, in Abhängigkeit
von dem Volumen des Lösungsmittels,
das verwendet wird. Der Trocknungsvorgang des Zellulosematerials
benötigt
zwischen 4 und 6 Stunden, auch entsprechend der Menge (kg) an Büchern, die
behandelt werden soll, eine Zeit, die dieselbe wie diejenige des
Destillationsvorgangs ist. Dies bringt einer Verringerung der gesamten
Zeit des Vorgangs der Erfindung mit sich, da beide Vorgänge gleichzeitig
ausgeführt
werden können.
Dies bedeutet, dass die gesamte Zeit des Verfahrens der Erfindung
in der Größenordnung
von 9–10
Stunden in dem Fall des größten Volumens
an Lösungsmittel
und der größten Menge
an Büchern
liegt. Zusammengefasst wird, in einer spezifischen Ausführungsform,
der Destillationsvorgang, gleichzeitig mit dem Trocknungs- oder
Dehydratisierungsvorgang einer neuen Charge an Zellulosematerial,
die behandelt werden soll, ausgeführt.
-
Als
Zweites wird, um eine Lösungsmittel-Zurückgewinnung
nach der Behandlung zu bewirken, unter Verwendung einer Kondensation
in den entsprechenden Behälter
hinein [Lösungsmittelflasche
(2)], dieser einer Außenkühlung mittels
der Kühlsystemeinheit
und eines Erwärmens
des Restlösung-Sammelbehälters, um vollständig das
Lösungsmittel
HFC 227 zurückzugewinnen,
unterworfen. Dies kann zum Beispiel dann erreicht werden, wenn die
absoluten Drücke
dieser Behälter
gleich zu 1,5 bar sind.
-
Periodisch
wird es notwendig, den Restlösung-Sammelbehälter zu
reinigen, wo sich nichtflüchtige Produkte
ansammeln, die dann nach dem Destillationsvorgang verbleiben. Unter
diesen Produkten befindet sich n-Propanol, das einen sehr niedrigen
Dampfdruck in Bezug auf das HFC 227 besitzt, wodurch es nicht destilliert
werden kann, allerdings eine kleine Menge während des Destillationsvorgangs überführt wird,
ohne darauf folgende Vorgänge
zu beeinträchtigen,
wobei das meiste davon in den Filterkassetten (F1) zurückgehalten
wird, die austauschbar sind.
-
Um
den vorstehend erwähnten
Behälter
zu reinigen, ist eine Öffnung
zu dem Behälter
von dem manuellen Eingangsventil für die Einführung eines Reinigungsprodukts,
zum Beispiel n-Propanol, vorgesehen worden, und dann wird Luft blasenförmig eingelassen,
um das Feststoffmaterial von dem Ende des Behälters zu rühren und zu dispergieren, was
zu einer Suspension führt,
die über
das Evakuierungsventil des Behälters, zum
Beispiel über
ein manuelles Ventil, an dem Ende des Behälters, entfernt werden kann.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht die Möglichkeit
eines Prüfens
eines möglichen
Gewichtsverlusts n der Lösungsmittelflasche
vor, nachdem eine Reihe von Vorgängen
durchgeführt
worden ist, und sieht die Möglichkeit
eines Nachfüllens
des Lösungsmittels,
falls notwendig, unter Verwendung eines Außenbehälters, der mit der vorstehend
erwähnten
Flasche verbunden ist, an Stellen, die zuvor für diese Zwecke ausgelegt sind,
vor.
-
Die
Möglichkeit
eines Prüfens
der Funktionalität
des Systems, gebildet gemäß der Erfindung,
ist auch vorgesehen worden. Um dies vorzunehmen, besitzt, in einer
spezifischen Ausführungsform,
das erfindungsgemäße Verfahren
eine Ergebnissteuerstufe an dem Ende des Vorgangs. Die Ergebnissteuerung
kann durch die Bestimmung der Verteilung von Magnesium (Magnesiumkarbonat)
in dem behandelten Material vor und nach der Behandlung durchgeführt werden.
Querschnitte können
ausgeführt
werden, um die Verteilung der Magnesiumteilchen über die Länge des Schnitts, unter Verwendung
eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) und durch die quantitative
Bestimmung und die Identifizierung unter Verwendung einer Abtastung-Erfassung mittels
elektronischer Mikrosonde und einer pH-Wert-Bestimmung unter Verwendung
einer ebenen Elektrode an unterschiedlichen Teilen der Seite unter
Verwendung einer zufälligen
Abtastung, zu sehen. In einer spezifischen Ausführungsform ist, durch Evaluierung,
bestimmt worden, dass der alkalische Rest, der in den unterschiedlichen
Abschnitten eines Buchs erreicht ist, zwischen 1% und 1,5% liegen
könnte.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht die Möglichkeit
einer automatischen Steuerung mittels eines Roboters vor.
-
In Übereinstimmung
mit anderen Charakteristika der Erfindung ist auch vorgesehen worden,
dass die Autoklaven-Kammer, wo eine Dehydratisierung ausgeführt wird,
verwendet werden kann, um Bibliothekbücher oder Archivdateien wiederherzustellen,
die eine Beschädigung
durch Wasser oder Feuer erfahren haben, was bewirkt, dass die Seiten
aneinander haften.
-
3. Trocknungsvorgang
für Zellulosematerial
-
Die
Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Trocknen von Zellulosematerial,
das die erfindungsgemäße Gerätschaft
verwendet und bei dem ein Trocknen des Zellulosematerials mittels
intermittierender Zyklen eines Evakuierens und eines Einlassens
von heißer
Luft ausgeführt
wird. Hierfür
wird, nachdem die eingelassene Luft für die Zeitdauer erwärmt ist,
die notwendig ist, um eine Temperatur von 50°C als ein Maximum zu erreichen,
der Druck innerhalb des Autoklaven aufgrund des Temperaturanstiegs
erhöht.
Der Evakuierungszyklus kann unter Verwendung einer Vakuumpumpe und
eines Drucksensors ausgeführt
werden, bis ein Vakuum zwischen 30 und 40 Millibar erreicht ist.
Die Anzahl von Vakuum- und Lufteintrittszyklen ist eine Funktion
der Masse des Zellulosematerials, das getrocknet werden soll.
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4. Verwendung der Gerätschaft
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
-
Gemäß einem
anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der
erfindungsgemäßen Gerätschaft
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
für die
Behandlung von Zellulosematerial allgemein, und insbesondere von
Büchern
oder irgendeinem anderen Typ einer Publikation auf Papier.
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5. Spezifische
Ausführungen
der erfindungsgemäßen Gerätschaft
-
Um
einige spezifische Ausführungen
der erfindungsgemäßen Gerätschaft
zu beschreiben, wird Bezug auf die Figuren, die die Beschreibung
begleiten, genommen. 1 stellt eine Maschine dar,
die ein Gerät
der Erfindung umfasst, mit:
einem Autoklaven (1);
einer
Lösungsmittelflasche
(2), gekühlt/erwärmt, versehen
mit einem Mantel, in dem das Lösungsmittel
bevorratet ist, zum Beispiel HFC 227; wobei das Erwärmen durch
elektrisch versorgte Heizelemente durchgeführt wird, während das Kühlen unter Verwenden einer
Kompressorkühleinrichtung
erreicht wird;
einem Restlösung-Sammelbehälter (3)
für die
Materialien, die von dem Autoklaven (1), unter Schwerkraft,
ankommen, um Lösungsmittel
mittels eines Öffnens
des pneumatischen Ventils (NV5), betätigt durch Druckluft und über ein
automatisiertes Programm, zurückzugewinnen;
wobei die Flüssigkeit
und die neutralisierten, freien Säuren, ebenso wie das Lösungsmittel
und das nicht verbrauchte Reagenz, nach unten von dem Autoklaven
laufen;
einer Kompressoreinheit (4), die aus einer
Kühleinrichtung-Kühleinrichtung
mit dem Ziel eines Leitens des Lösungsmittels
durch Destillation von dem Behälter
(3) zu der Lösungsmittelflasche
(2), durch Kühlen
des Kühlmantels
durch die Wirkung des Kondensators, aufgebaut ist;
einer elektrischen
Leiterplatte (5);
einem Kondensator (6);
einer
Vakuumpumpe (7), um das Vakuum zum Trocknen der Bücher anzulegen;
aufgrund der niedrigen, thermischen Leitfähigkeit, die in dem Autoklaven
(1) bei hohem Vakuum erzeugt wird, und der Tatsache, dass
keine Heizplatten innerhalb des Autoklaven verwendet werden, ist
eine Umkehr (Recourse) von Zyklen für eine Evakuierung und einen Eintritt
von Luft vorhanden gewesen, der ermöglicht wird, sich mit einem
in Kontakt treten mit der heißen
Oberfläche
(40–5°C) des Autoklaven
zu erwärmen
(1), was ein Vakuum von zwischen 30 und 40 Millibar bewirkt,
was eine schnellere Dehydratisierung des Zellulosematerials, in
der Größenordnung von
4 Stunden für
20 kg an Büchern
in 30 Zyklen; 5:30 Stunden für
30 kg an Büchern
in 40 Zyklen; und 6:30 Stunden für
50 kg an Büchern
in 50 Zyklen; ermöglicht,
wobei die Zyklen mittels eines Roboterprogramms, das in das System
eingebaut ist, reguliert werden;
einem Dosierbehälter (8),
der das konzentrierte Entsäuerungsreagenz
enthält,
der auf einer Wägezelle
(11) steht, um eine entsprechende Dosierung für das Programm
zu erhalten.
-
Die 2–4 stellen
einige der spezifischen Ausführungen
des Geräts,
die durch diese Erfindung erzielt werden, mit den Gerätekomponenten
in deren montierten Positionen, dar, wobei die Symbole den ISO und
den DIN Standards für
die Identifizierung der Maschinenbauteile folgen. Diese Symbole
sind als Ergänzungen
an die Figur angefügt.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
umfasst das erfindungsgemäße Gerät einen
Autoklaven (1), dessen Kammer zu einem Sicherheitselektroventil
(9) mit einem Überlaufventil
zur Atmosphäre
hin verbunden ist. In einer spezifischen Ausführungsform ist die Kammer von
einer zylindrischen Form, die Dimenmsionen von 540 × 360 (eine
Kapazität
von 83 Litern) besitzt und in der Lage ist, einem maximalen Druck
von 10 bar standzuhalten. Die Dimensionen können entsprechend dem Design
und den Volumenerfordernissen variieren. Die Autoklavenkammer besitzt
ein Heizsystem, das aus Heizbändern
hergestellt ist, die einen Teil der Wand des Autoklaven (1)
abdecken. Sie besitzt in ähnlicher
Weise einen äußeren, programmierbaren
Temperatursteuersensor (TS), während
in deren Innerem ein anderes Thermoelement (TC) vorhanden ist, um
sicherzustellen, dass die Temperatur der Bücher nicht 40°C–50°C übersteigt.
Sie besitzt also auch einen Druck- und Vakuumsensor (PI). Der Autoklav
(1) besitzt ein Sicherheitsventil (VS), das dann freigegeben
wird, wenn der innere Absolutdruck 6 bar übersteigt.
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Eine
Doppel-Effekt-Drehvakuumpumpe (7), die eine effektive Strömungsmenge
von 8 m3/h besitzt, ermöglicht, eine schnellere Dehydratisierung
des Zellulosematerials vor einer Behandlung zu erreichen.
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In
einer spezifischen Ausführungsform
besitzt eine Lösungsmittelnachfüllflasche
(12), die mit dem System verbunden ist, um die Lösungsmittelflasche
(2) nachzufüllen,
wenn Verluste während
des Vorgangs aufgetreten sind, eine Kapazität von 60 Litern an HFC 227,
ein Fluorkohlenstofflösungsmittel,
das als ökologisch
klassifiziert ist, da es kein Chlor enthält, das die Ozonschicht beschädigt, und
es nicht toxisch ist, wobei es tatsächlich als ein Asthmaspray
verwendet wird.
-
Die
Lösungsmittelflasche
(2) ist durch einen Kühlmantel
umgeben, auf den eine Kühlkompressoreinheit
(4) einwirkt, die wiederum mit einem handbetriebenen Ventil
verbunden ist. In dem Verbindungskanal der Flasche mit dem Rest
des Systems ist ein Filter eingesetzt, der einen Feuchtigkeitsabsorptionsindikator
besitzt, um das zurückgewonne
HFC 227 zu reinigen.
-
Ein
System mit einem Heizband (10) umgibt den Rezipienten,
um das Erwärmen
der Lösungsmittelflüssigkeit
(2) zu erreichen und ein Ausgießen von dem Autoklaven zu erleichtern.
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Eine
Kühleinheit
mit einer Leistung von 0,750 CV und einem Ertrag von 865 Kcal/h
bei –10°C, ist aus einem
hermetischen Kompressor und einem Kondensator (6) und einem
Kühlmantel,
der sich um die Flasche herumwickelt, die das HFC 227 enthält, um deren
unteren Teil herum, um das Lösungsmittel
zu kondensieren, aufgebaut.
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Die
Lösungsmittelflasche
(2) befindet sich auf einer Wägezelle (13), die
eine Dosierung des Lösungsmittels über ein
Programm entsprechend den unterschiedlichen Rezipienten, die als
eine Funktion des Gewichts der Bücher
und des entsäuernden
Reagenz, das von dem Dosierbehälter
hinzugegeben ist, ermöglicht. Die
Dosierung des Lösungsmittels
wird über
das Gewicht kontrolliert.
-
Die
Entsäuerungskammer
ist mit einem Vorratsbehälter
(3) für
die Restlösung
verbunden, und von dieser Lösung
wird das Lösungsmittel
in die Lösungsmittelflasche
(2) destilliert, um einen anderen Arbeitszyklus zu starten.
In einer spezifischen Ausführungsform
besitzt dieser Behälter
(3) eine Kapazität
von 90 Litern, verbunden mit dem Ende des Autoklaven (1)
mittels eines manuellen Ventils für Reinigungsvorgänge; ein
Elektroventil öffnet
den Evakuierungskreis von der Entsäuerungskammer zu dem Destillations-Rezipienten hin, wenn
die Imprägnierungszeit
des Reagenz, mit Büchern,
die in der Entsäuerungskammer
enthalten sind, abgeschlossen ist. Die Kammer kann nach der Behandlung
geöffnet
werden und entleert werden und auf diese Art und Weise kann ein
schnelles Trocknen der behandelten Bücher durchgeführt werden.
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Ein
Dosierungsbehälter
(8), angeordnet auf einer Wägezelle (11), ermöglicht,
durch Öffnen
von manuellen Ventilen und einem Elektroventil, durch ein Programm
eine Dosierung des Reagenz, dessen Zusammensetzung in dem vorstehend
erwähnten
Behälter
gemessen ist. Dann wird, nach der Eingabe des Reagenz in die Kammer,
eine Lösung
mit dem Lösungsmittel,
das direkt zu der Kammer von der Lösungsmittelflasche (2) ausläuft, hergestellt.
-
Liste
der erfindungsgemäßen Gerätebauteile
entsprechend zu 4: Autoklav (1).
-
Lösungsmittelflasche
(2) mit einem Mantel, einem Sicherheitsventil, einem VS
und verbunden mit einem Heizband und einer Kühlwicklung, die mit der Kompressoreinheit
und mit einem Druckindikator PI verbunden ist und an einer Wägezelle
(13) montiert ist.
-
Restlösung-Sammelbehälter (3)
mit einer Kapazität
von 90 Litern, versehen mit einer Kühl- und Heizwicklung, einem
Sicherheitsventil VS und einem Druckindikator PI, verbunden mit
dem Heiz- und Kühlsystem;
besitzt manuelle Ventile VM6 und VM10.
-
Dosierbehälter (8)
für das
konzentrierte Reagenz zum Versorgen des Autoklaven (1)
mit aktivem, konzentriertem Reagenz, aufgestellt auf einer Wägezelle,
die mit dem Roboter verbunden ist, um das Reagenz entsprechend zu
dem Volumen an Büchern
zu dosieren; die manuellen Ventile VM3 und VM4 sind mit flexiblen Rohren
verbunden.
-
Der
Reservebehälter
(12) mit HFC 227, um Verluste zu ersetzen, der über Schnellverschlüsse verbunden
ist und einen geeigneten Kreis verwendet, führt HFC 227 zu der Flasche
(2) zu.
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Das
System, aufgebaut aus dem Kompressor (4) und dem Kondensator;
diese Einheit liefert Kälte, und,
durch Umkehrung, erzeugt sie Wärme;
diese Einheit nimmt die Kühlung
der unterschiedlichen Teile bei dem Vorgang der Behandlung der Bücher vor;
dieses System besitzt ein Gebläse,
das durch einen Motor (M), der eingebaut ist, aktiviert wird, das
ein System eines flexiblen Kabels mit einem großen Oberflächenbereich kühlt, um
die Kühlung
der Wicklungen zu optimieren.
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Das
System ist mit einer Reihe von pneumatischen Ventilen versehen,
die durch den Roboter gehandhabt werden und mittels des Berührungsbildschirms,
der mit dem Roboter verknüpft
ist, betätigt
werden. Es besitzt auch einen Satz von Elektroventilen (4),
die einen Durchgang in unterschiedlichen Stufen des Prozesses verhindern
oder zulassen. Das System besitzt auch eine Reihe von manuellen
Ventilen, die darin eingebaut sind, die für die Wartung, das Nachfüllen von
Flüssigkeiten,
die Einführung
von Reagenz und Lösungsmittel
vorgesehen sind.
-
In
unterschiedlichen Teilen des Systems besitzt es Drucksensoren PS
und Druckindikatoren PI. Es ist auch eine Drucksteuereinheit PIC
vorhanden.
-
Temperaturregulatoren
sind an unterschiedlichen Punkten des Prozesses TS ebenso wie Temperaturindikatoren
zwischengefügt.
-
Alle
Rezipienten des Systems, die einem Druck standhalten müssen, sind
mit einer Reihe von Sicherheitseinstellungen auf einem Druck von
6 bar versehen. Das Gerät
wird bis zu 10 bar Absolut-Druck getestet, um eine ausreichende
Sicherheit sicherzustellen.
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Das
System besitzt einen Wärmeaustauscher,
um den Kühlzkylus
der Flasche (2), die das HFC 227 enthält, zu optimieren, und um Gebrauch
von der Wärme,
die abgegeben wird, um den Behälter
(3) zu erwärmen,
zu machen.
-
4 stellt
2 Filter, gekennzeichnet mit F und F1, dar. Deren Funktion ist diejenige,
Wasser und kleine Mengen an n-Propanol, die zu der Destillation
hinüber
geführt
sind, zu absorbieren, und der Filter F2 dient dazu, den Kühldampf
zu trocknen.
-
6. Beschreibung
der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Geräts
-
In 4 ist
die Nomenklatur der Gerätebauteile
angegeben, in denen die Ventile und deren Typen dargestellt sind:
die
manuellen Ventile sind mit VM (manuelle Ventile) bezeichnet;
die
Elektroventile sind solche, die als EV bezeichnet sind (Elektroventile);
die
pneumatischen Ventile sind als NV (pneumatische Ventile) angegeben.
-
E
stellt das System aus Verbindungen, unter Verwendung von positiven
(male) und negativen (female) Rohren, die sich auf das Ausgießen von
Flüssigkeiten
beziehen, dar.
B Vakuumpumpe.
C Kompressoreinheit, um
Kälte zu
erzeugen.
PS Drucksensoren.
PI Druckindikatoren.
VS
Sicherheitsventile.
TS Temperaturindikatoren.
TC Temperatusteuereinheiten.
M
Ventilatormotor, um Wärme
abzuführen.
F
Feuchtigkeits-, n-Propanol- und Feststoffsubstanz-Absorptionsfilter.
Lastzelle (8).
I Wärmetauscher.
Heizen
durch Bänder
(10).
V Ventilation.
R Widerstand.
Ri Kühlsystem.
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Die
Flaschen, die Rezipienten und der Autoklav sind entsprechend nummeriert:
Autoklav (1), Aufnahmebehälter für die Restlösung (3), Flasche
mit HFC 227 (2), Nachfüllflasche
mit HFC 227 (12).
-
Unter
Verwendung dieser Bezeichnung werden die Betriebsdiagramme der Vorrichtung,
die den Gegenstand dieser Erfindung bilden, beschrieben. Die Zahlen,
die jedem Ventil folgen, sind so bezeichnet, um den Figuren zu folgen,
die die Betriebsweise des Geräts
erläutern.
-
Der
Teil des Verfahrens, der in 5 beschrieben
ist, ist durch eine durchgezogene Linie, dicker in der Schematik
der Vakuumzyklen, angegeben. Die Betriebsweise ist wie folgt: das
Elektroventil EV1 (Elektroventil) wird geöffnet, betätigt durch den Roboter, der
in dem Gerät
eingesetzt ist, und dann wird das pneumatische Ventil NV1 geöffnet, das
das Vakuum mit dem Autoklaven (1) in Verbindung setzt,
bis 30 mbar erreicht sind, oder nachdem eine voreingestellte Zeit
von 4 Minuten vergangen ist, um ein ausreichendes Vakuum zu erhalten.
Wenn aber diese Zeit vergangen ist, wird der Ausgang des Autoklaven
geöffnet,
um das Vakuum mittels des Elektroventils EV1 aufzuheben, was ermöglicht,
dass ein Luftstrom von der Atmosphäre zu dem Autoklaven (1)
führt.
Der Autoklav befindet sich dann bei einer Temperatur von 45–50°C, die Luft
wird, wenn einmal das Elektroventil EV1 geöffnet ist und das Elektroventil
EV2 geschlossen ist, das das Vakuum unterbricht, für 4–5 Minuten
gehalten, bis die Temperatur des Autoklaven (45–50°C) erreicht. Das Elektroventil
EV1 schließt sich
automatisch, wenn 4–5
Minuten vergangen sind, und das Elektroventil EV2 und das pneumatische
Ventil NV1 öffnen
sich erneut, und ein neuer Vakuumzyklus wird erneut eingeleitet.
Ein aufeinanderfolgendes Öffnen und
Schließen
ermöglicht
den Durchgang eines Luftstroms und ein Druck von 1 bar wird in dem
Dehydratisierungs-Autoklaven
(1) erhalten, der sich bei einer Temperatur von 45°C befindet.
Die Luft wird in der Kammer gehalten, bis diese Temperatur durch
eine Luftverweilzeit von ungefähr
4 Minuten erreicht ist. Dann wird die Vakuumpumpe B durch Öffnen des
Elektroventils EV2 verbunden, bis 30–40 mbar erreicht sind (etwa
3 oder 4 Minuten), und über
den Vorgang der programmierten Zeit schließt sich EV2, um das Vakuum,
erzeugt durch die Pumpe, zu unterbrechen, und das Elektroventil
EV1 öffnet
sich erneut. Die gesamte Zeit des Vorgangs dieses Zyklus beträgt ungefähr 8 Minuten.
Dieser Zyklus wiederholt sich 30-mal, um 20 kg an Büchern (4
Stunden) zu dehydrieren. Die Zahl der Zyklen beträgt 40 für 30 kg
an Büchern
(5 Stunden und 20 Minuten) und 50 für 40 kg an Büchern (6
Stunden und 40 Minuten). Auf diese Art und Weise wird eine Dehydratisierung
des Papiers erreicht, von einem Luftfeuchtigkeitsgehalt von 6–7% auf
ungefähr
2–2,5% übergehend.
-
Wenn
der Dehydratisierungsvorgang der Bücher oder der Dokumente abgeschlossen
ist, ist das Material für
die Imprägnierungsstufe
bereit. Diese Stufe (siehe 6) ist durch
die Dosierung des konzentrierten Reagenz, das von dem Behälter (8)
ankommt, der auf einer Wägezelle
(11) steht, charakterisiert; Behälterauslässe mit manuellen Ventilen
verbleiben offen, und geöffnet
durch das Programm, gesteuert durch den Roboter, wird das aktivierte,
pneumatische Ventil NV2 aktiviert, was ermöglicht, dass das Entsäuerungsreagenz
zu dem Autoklaven (1) läuft.
Das Reagenz tritt über
den Einlass an dem Boden des Autoklaven (1) ein, so dass das
konzentrierte Reagenz nicht zu Anfang in Kontakt mit dem Gegenstand,
der behandelt werden soll, tritt, bis es in dem Lösungsmittel
HFC 227 verdünnt
ist. Die Dosierung beginnt, nachdem die Dehydratisierung des Buchs
endet. Die Mengen an Reagenz, die hinzugefügt werden, werden zuvor programmiert
und in Abhängigkeit
von dem Gewicht des Buchs, das behandelt werden soll, berechnet.
Die Berechnung wird entsprechend der Konzentration des Dehydratisierungsreagenz
des Behälters
(8) durchgeführt,
die von den Chargen abhängt,
und die früheren
Analysen der Fabrik können
zwischen 50–70
Gew.-% reichen. Für
ungefähr
20 kg an Büchern
und mit einer Konzentration des Reagenz von 70 Gew.-% würden 800
g an Reagenz 100% durch die Bücher
erforderlich sein, um den Alkalirest zwischen 1% und 2% entsprechend
zu 1.150 g an konzentrierter Lösung
zu erreichen, die in dem Roboter programmiert ist.
-
7 stellt
die Stufe des Vorgangs dar, an der die konzentrierte Lösung des
Entsäuerungsreagenz, niedergeschlagen
auf dem Boden des Autoklaven (1), durch das Lösungsmittel,
enthalten in dem Behälter
(2), verdünnt
wird, wenn es in den Autoklaven (1) eintritt. In einer
spezifischen Ausführungsform
ist das Verdünnungsmittel
HFC 227 und der Behälter
(2) steht auf der Wägezelle
(13), so dass durch ein Programm das Reagenz auf Konzentrationen
zwischen 3,9% und 4,5%, in Abhängigkeit
der Azidität
(pH-Messung) des Materials, verdünnt
wird, für
das 19,650 kg an Lösungsmittel
hinzugefügt
werden müssen.
Der Vorgang umfasst ein Aktivieren der Wägezelle, ein Erwärmen des
Behälters
(2) durch Einschalten des Heizsystems, gebildet durch die
Heizbänder
(10) an dem Boden des Behälters (2), und die
durch eine geeignete Stromversorgungsquelle versorgt werden, ein
gleichzeitiges Öffnen
eines pneumatischen Ventils NV7, so dass das HFC 227 von dem Behälter (2)
zu dem Autoklaven (1) fließen kann; wobei die pneumatischen
Ventile NV3, NV8 geschlossen verbleiben. Die Reagenz-Imprägnierungs-Stufe
wird wie folgt durchgeführt:
von dem Behälter
(8) mit dem abgeschätzten
Reagenz (Konzentration in der Größenordnung
von 70 Gew.-%/Gewicht an Magnesium-di-n-Propylat-Carbonat), aufgelöst in n-Propanol
und mit HFC 227 für
den Rest von 30%, wird dieses automatisch entspre chend der Menge
(in kg) an Büchern,
die in (1) eingebracht sind, die zuvor dehydratisiert worden
sind, dosiert.
-
Beispiele
der nutzbaren Kapazität
des Autoklaven (1):
für 20 kg an Büchern, 800
g an Reagenz, d.h. 1.143 g eines Produkts, das in dem Reagenzgefäß enthalten
ist, werden 19,7 kg an HFC 227 hinzugegeben, unter Erreichen einer
Reagenzkonzentration von 4%;
für 30 kg an Büchern werden
1.720 g an Reagenz und 29,55 kg an HFC 227 hinzugefügt, für insgesamt
21 + 35 + 1,5 Liter = 57,5 Liter an Kapazität, was eine Restluftkammer
von 83–58
= 25 Litern belässt;
für 40 kg
an Büchern,
was die beste Arbeitsmenge ist, werden 2.286 g eines Reagenzprodukts
und 39,4 kg HFC 227 hinzugegeben, mit einer Dichte bei 20°C von 1,41
g/ml, was ein Gesamtvolumen von 28 Litern ergibt. Eine durchschnittliche
Dichte an Büchern
beträgt
0,86 g/ml, das gesamte Volumen, das mit 40 kg an Büchern belegt
ist, und die geeignete Reagenz-Lösung
ist: 28 + 46,5 + 2 = 76,5 Liter (die Kammer besitzt ein Volumen von
83 Litern, was 6,5 Liter an Volumen als eine Sicherheitskammer belässt).
-
Durch
Wägen werden
die Mengen an Reagenz durch ein pneumatisches Ventil NV2 eingeführt, das den
Kreis zu dem Autoklaven hin öffnet;
nach Dosieren der Menge durch Öffnen
des manuellen Ventils des HFC 227 Behälters und Öffnen des pneumatischen Ventils
NV7, wird die Anzahl an kg, programmiert in dem Roboter, eingegeben.
Wenn die erwünschte
Reagenz-Konzentration erreicht ist, die zuvor in den Roboter eingegeben
worden ist, und zwar entsprechend dem Gewicht der Bücher und
den Dokumenten, und deren pH-Wert, wird das pneumatische Ventil
NV7 automatisch geschlossen. Dann beginnt der Imprägnierungsvorgang,
der 3 Stunden dauert, da carboniertes Reagenz weniger reaktiv als
das entsprechende, nicht carbonierte Magnesium-n-Propoxid ist. Eine
Diffusion ist praktisch identisch, was demzufolge eine Homogenität der Behandlung
sicherstellt, was einer der Unterschiede gegenüber anderen, derzeitigen Anwendungsverfahren
ist. Nachdem der Imprägnierungsvorgang
abgeschlossen ist, wird der Autoklav (1) in dem Behälter (3)
durch Ausgießen
unter Schwerkraft geleert und die Bücher werden von dem Autoklaven
(1) entnommen und die Vorrichtung ist für eine andere Charge bereit.
Kürzere
Behandlungszeiten sind nicht zur Sicherheit bei dem Imprägnierungsvorgang
vorgesehen, da keine vorherige Auswahl des Papiers, auf dem die
Bücher
gedruckt sind, vorgenommen wird.
-
8 stellt
das System dar, das dazu verwendet wird, die überschüssige Lösung von der Behandlung zu
entleeren, die hauptsächlich
HFC 227, überschüssiges Reagenz und
eine Menge an Klebemittel, aufgelöst durch das HFC 227, Schmutz,
der sich auf den Büchern
oder Dokumenten niedergeschlagen hat, und Magnesiumsalze, die aus
den Säureprodukten
gebildet sind, die von den Zellulosematerialien extrahiert sind,
sind. Der Vorgang findet durch Öffnen
des pneumatischen Ventils NV5 statt und führt durch das ständig offene,
manuelle Ventil MV6. Eine Grundcharakteristik dieses Vorgangs ist
diejenige, dass sie schnell unter der Wirkung der Schwerkraft und
unter gleichzeitigem Erwärmen
des Autoklaven 1 und Kühlen
durch das Kühlsystem,
Hindurchführen
der Lösung
zu dem Behälter 3,
wo sie bis zu dem Beginn der nachfolgenden Stufe des Prozesses aufbewahrt
wird, was die Zurückgewinnung
des HFC 227 ist, stattfindet.
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Der
Autoklav (1) kann dann geöffnet werden und das Zellulosematerial,
das darin enthalten ist, wird entfernt, um eine neue Charge einzubringen,
um erneut den Dehydratisierungsvorgang der 5 zu starten. Demzufolge
ist die Verarbeitungszeit, die hier erhalten wird, eine Variation,
die beansprucht wird, da keine Wartezeit in dem Verfahren vorhanden
ist, wenn die Lösung
in ein paar Minuten von dem Autoklaven (1) zu dem Behälter (3)
führt,
da eine Destillation unabhängig
von dem Dehydratisierungsvorgang ist, da diese gleichzeitig auftreten.
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9 stellt
die Destillationsstufe für
die Lösung,
aufbewahrt in dem Behälter
(3), dar; sie besteht aus einem Erwärmen des Behälters so,
dass die Lösung
von dem vorherigen Vorgang, die zu diesem Behälter durch Erwärmen des
Autoklaven (1) auf 45°C
und durch Schwerkraft aufgrund des Aufbaus des Behälters geführt ist,
ankommt; dieser letzte Zustand ist sehr wichtig, um ein schnelles
Verfahren zu erhalten. Nachdem dieser Vorgang abgeschlossen ist,
wird der Behälter
(3) durch einen Widerstand, der das HFC 227 zu dem Lösungsmittelbehälter, angeordnet über der
Wägezelle,
führt,
erwärmt,
was eine Rückgewinnung
so umfassend wie möglich
des Lösungsmittels
durch Kühlen
der Flasche (2) ergibt. Für diesen Zweck werden manuelle Ventile
VM8 und VM10, ebenso wie ein pneumatisches Ventil NV3, geöffnet, so
dass das HFC 227 des Behälters
(3) zu dem Lösungsmittelbehälter (2)
führt,
der durch den Kompressor C gekühlt
ist, der so arbeitet und mit dem manuellen Ventil verbunden ist,
um eine Kühlung
des Behälters
zu ermöglichen.
Die pneumatischen Ventile NV6, NV5, NV7, NV4 und NV6 verbleiben
geschlossen, ebenso wie das manuelle Ventil VM9, um das HFC 227
zu dem Behälter
(2) zu führen.
Der Destillationsvorgang dauert ungefähr 6–7 Stunden und tritt gleichzeitig
zu einer Dehydratisierung der Bücher
auf, die, in Abhängigkeit
von dem Gewicht der Bücher,
4 Stunden, 5 Stunden und 20 Minuten und 6 Stunden und 40 Minuten,
jeweils, für
20, 30 und 40 kg an Büchern,
dauert. Wenn die Destillation als abgeschlossen angesehen wird,
ist das System für
die nächste
Stufe des Verfahrens bereit.
-
In
dem Behälter
(3) verbleiben Schlamm und Reste der Säurelösung und Schmutz, die durch
das HFC 227 von den behandelten Büchern mitgeführt werden.
Zusätzlich
verbleibt n-Propanol, das einen niedrigen Dampfdruck, verglichen
mit HFC 227, besitzt, und wird deshalb nicht destilliert, obwohl
eine kleine Menge mitgeführt
wird, was ebenso der Fall ist, wenn die Luftfeuchtigkeit durch den
Filter F1 zurückgehalten
wird. Nach einer Anzahl von Behandlungsvorgängen für Zellulosematerialien, zwischen
4 und 5, was einer Woche Benutzungszeit der Maschine entsprechen
kann, wird der Behälter
(3) durch Öffnen
des manuellen Ventils MV5 gereinigt, was n-Propanol, unter Offenhalten
des manuellen Ventils MV6 in seiner normalen Position, einlässt, und
es wird zugelassen, dass Luft eintritt, um ein Gurgeln zu verursachen,
was den Rest mit dem hinzugefügten
Lösungsmittel
rührt.
Dann wird das manuelle Ventil MV7 geöffnet, wie dies in 10 dargestellt
ist, um dadurch den Rest zu entfernen, der von den Betriebszyklen
zurückgelassen
ist.
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Nach
einer Anzahl von Vorgängen
wird ein Gewichtsverlust in dem Vorratsbehälter (2) für HFC 227 beobachtet,
wie dies in 10 dargestellt ist, und wenn
dies eine annehmbare Menge ist, wird sie von dem externen Behälter, verbunden
mit dem System durch verschraubte Verbindungen E1 und E2, nachgefüllt, wobei
das manuelle Ventil VM1 geschlossen verbleibt, und unter Öffnen der
manuellen Ventile VM2 und VM8, für einen
Auslass des Behälters
(12) und einen Einlass der Lösungsmittelflasche (2).
Der Behälter
(2) wird dann gekühlt,
wie dies in der Schematik dargestellt ist, durch Starten des Kompressors-Kondensators
C-R. Der Kompressor und das Kälte
erzeugende System zusammen mit einem Wärmeabführungssystem wird durch einen
Motor M angetrieben, der ein Gebläse M antreibt. Der Isolationsmantel
kondensiert das Wasser, und besitzt ein Kondensatauslass-Elektroventil,
in einem Enteisungsvorgang, der nach Kühlen der Flüssigkeit in dem Behälter (2)
stattfindet.
-
In
dem komplementären
Vorgang der Vorrichtung, die beschrieben ist, finden die nachfolgenden
Vorgänge
statt:
- I) Trocknen/Dehydratisierung der Bücher in
dem Autoklaven: weist ein Erwärmen
auf 50°C
und Evakuierung auf (siehe 5). Dieser
Vorgang umfasst eine Anzahl von Zyklen mit dem Einlass von warmer,
trockener Luft, um die Vortrocknungszeit zu optimieren, die in der
Größenordnung
von 4 bis 6 Stunden, in Abhängigkeit
von dem Gewicht der Bücher,
liegt, mit einer Zahl von Zyklen zwischen 30 und 50, wobei jeder ungefähr 8 Minuten
dauert, so dass der Wassergehalt der Bücher von 6% oder 8% auf zwischen
2% und 2,5% übergeht.
Dieser Vorgang berücksichtigt
die Tatsache, dass Wasser als eine Funktion des Vakuums und seiner
Wärmeleitfähigkeit
entfernt wird. Aus diesen Daten wurde die Schlussfolgerung gezogen,
dass es, um die Vortrocknungsbehandlungszeiten zu verkürzen, am
besten ist, kurze Evakuierungs- und Eintrittszyklen eines Ventils,
das einen Lufteintritt ermöglicht,
durchzuführen,
so dass eine Dehydratisierung von 48 Stunden auf 4–6 Stunden
verkürzt
wird. Das Elektroventil wird geöffnet,
wenn Drücke
in der Größenordnung
von 30–40
mbar erreicht werden, da bei einem höheren Vakuum die thermische
Leitfähigkeit als
eine Funktion des Dampfgewichts sehr niedrig ist und der Dehydratisierungsvorgang
weniger effizient wird.
- II) Entsäuerungsbehandlung,
die zwei Stufen aufweist:
Dosierung des konzentrierten Reagenz,
gebildet durch Magnesium-di-n-Propylat-Karbonat in Mengen, die zwischen 50
Gewichts-% und 70 Gewichts-%, entsprechend einer vorherigen Evaluierung,
und zwischen 50 Gewichts-% und 30 Gewichts-% an HFC 227 und n-Propanol
(das Letztere in Minoritätsmengen,
um unerwünschte
Effekte zu vermeiden) liegen; und
Lösung des vorherigen Reagenz
mit HFC 227 von dem Behälter
(2), so dass Konzentrationen zwischen 3,5 Gewichts-% und
4,5 Gewichts-% des reinen Reagenz erreicht werden.
- III) Imprägnierungs-
und Lösungsmittelzurückgewinnungsstufe:
die Imprägnierungslösung verbleibt
in Kontakt mit den Büchern
oder Dokumenten für
3 Stunden, um eine gleichmäßige Durchdringung,
Reaktion und Verteilung des Reagenz sicherzustellen. Die verbleibende
Lösung
ist dann zu dem Behälter
(3), unter Schwerkraft, geschickt und dann wird der Behälter (3)
gekühlt.
Die zurückgewonnene
Lösung
enthält
hauptsächlich
HFC 227, mit anderen Produkten, wie beispielsweise n-Propanol, einem
nicht reagierten Produkt, Schmutz von den Büchern, einer bestimmten Menge
an Klebemittel, aufgelöst
durch das HFC 227, und schließlich
freie Azidität,
die Magnesiumsalze bildet (Magnesiumsulfat und andere Salze).
- IV) Destillation des Lösungsmittels:
das Lösungsmittel
wird von dem Behälter
(3) zu der Flasche (2) durch Erwärmen des
Behälters
(3) und Kühlen
der Flasche (2) destilliert. Demzufolge wird nahezu die
gesamte Menge an HFC 227 zurückgewonnen,
und die viskose Flüssigkeit
des Behälters
(3) enthält
das n-Propanol, das einen viel niedrigeren Dampfdruck als HFC 227
hat, obwohl eine kleine Menge mitgeführt werden kann, die nicht
den nachfolgenden Zyklus schädigt,
wenn diese kleine Menge verdampft; Salze verbleiben in dem Behälter, ebenso
wie Schmutz und Klebemittel. Dieser Behälter wird nach al len 4 oder
5 Zyklen gereinigt, um die Reste zu entfernen. Das Reinigungssystem
wird durch eine Anzahl von manuellen Ventilen gesteuert und ist
ausreichend in der Betriebsweise der Maschine beschrieben.
- IV) Öffnen
des Autoklaven und Dehydratisierung: eine neue Charge kann beginnen,
während
der Destillationsvorgang abläuft,
indem Bücher
in den Autoklaven (1) erneut eingegeben werden.
- V) Bestimmung der Verteilung des Alkali-Rests, des pH-Werts
und des Zugwiderstands der behandelten Seiten: wenn einmal der Autoklav
geöffnet
worden ist, werden die Bücher
darin entleert, und nach einer geeigneten Konditionierung wird die
Verteilung der Behandlung durch Messen des Oberflächen-pH-Werts
an mehreren Punkten einer inneren Seite bestimmt, um die gleichmäßige Verteilung
von Magnesiumkarbonat zu prüfen.
Der Alkali-Rest und die Zugfestigkeit des behandelten Papiers können auch
bestimmt werden.
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BEISPIEL
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Eine
vollständige
Entsäuerungsbehandlung
eines Buchs mit säurehaltigen
Seiten ist mit einer 4% Lösung
eines aktiven Reagenz [Magnesium-di-n-Propylat-Karbonat, verdünnt in HFC
227, und eine kleine Menge an n-Propanol] durchgeführt worden.
Die experimentellen Ergebnisse der Behandlung sind in Tabelle 1
angegeben, die die Daten des Alkali-Rests, des Oberflächen-pH-Werts
und der Zugfestigkeit-Tests darstellt. Die Papiere, die behandelt
sind, besitzen unterschiedliche Dichten und Säurehaltigkeit. Das Erste ist
Photokopierpapier für
Tintenstrahldrucker (Inapa Multioffice) mit der Dichte von 80 g/m2, DIN A4 mit einer Dicke von 0,11 mm und
einem pH-Wert von 7,65; Notizblockpapier mit einer Dichte von 71,3
g/m2 zu Anfang und einem sauren pH-Wert
von 5,33; Papier von dem Buch „Enciclopedia
Catalana" mit einer
Anfangsdichte von 57,5 g/m2 und ein unbehandeltes
Papier mit einem pH-Wert von 6,29. Die Menge an Papier, die behandelt
wurde, betrug 25 kg in einem Autoklaven mit einer Kapazität von 83
l.
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