EP0386436B1 - Rationelles Verfahren zur umweltfreundlichen Massenentsäuerung von Büchern und anderen Papiererzeugnissen - Google Patents

Rationelles Verfahren zur umweltfreundlichen Massenentsäuerung von Büchern und anderen Papiererzeugnissen Download PDF

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EP0386436B1
EP0386436B1 EP90101632A EP90101632A EP0386436B1 EP 0386436 B1 EP0386436 B1 EP 0386436B1 EP 90101632 A EP90101632 A EP 90101632A EP 90101632 A EP90101632 A EP 90101632A EP 0386436 B1 EP0386436 B1 EP 0386436B1
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EP
European Patent Office
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drying
chamber
deacidification
books
treatment chamber
Prior art date
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EP90101632A
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French (fr)
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EP0386436A2 (de
EP0386436A3 (de
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Jürgen Wittekind
Rolf Dipl.-Ing. Eggersdorfer
Peter Schwerdt
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Battelle Ingenieurtechnik GmbH
Original Assignee
Battelle Institut eV
Battelle Ingenieurtechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/0063—Preservation or restoration of currency, books or archival material, e.g. by deacidifying
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/18—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00 of old paper as in books, documents, e.g. restoring

Definitions

  • the present invention relates to a method for environmentally friendly mass deacidification of books and other printed and paper products of all kinds such as magazines, files, etc., and an apparatus for performing this method.
  • a known method is to treat books with vapors of metal alkyls, especially vapors of diethyl zinc. Due to the moisture in the paper, the metal alkyls are converted into the oxides of the metals, e.g. converted to zinc oxide, which remains in the paper and is a good neutralizing agent for free acids.
  • the metal alkyls suitable for this application are self-igniting substances in air, which represent a constant fire and explosion hazard during handling and therefore require an extremely high level of care and appropriate qualifications.
  • the books are treated with a solution of an organomagnesium compound, such as, for example, methyl magnesium carbonate, in a suitable solvent after a previous drying.
  • an organomagnesium compound such as, for example, methyl magnesium carbonate
  • the magnesium compound is converted into magnesium oxide and magnesium carbonate by moisture in the paper, both of which are able to neutralize acids.
  • suitable solvents are fluorocarbons, e.g. Trichlorotrifluoroethane mixed with alcohols such as e.g. Methanol.
  • fluorocarbons and chlorofluorocarbons also offer good compatibility with most book materials such as paper, cardboard, printing inks, glue and other adhesives and are therefore particularly suitable for the present purpose.
  • the invention has for its object to provide a method according to the preamble of claim 1, which allows quick and therefore rational treatment for mass deacidification of books and other paper products in an environmentally friendly manner. Furthermore, an apparatus for performing the method according to the invention is to be specified. This object is solved by the subject matter of claims 1 and 6. Advantageous further developments are characterized in the subclaims.
  • the speed of the process sequence according to the invention is extremely important. It is not only advantageous, but ultimately enables the handling of large volumes of books, which will be required to a large extent in the future. Effective drying is extremely gentle due to the low heating of the treated print and paper products. As a result of the practically complete solvent removal that can be achieved in practical times, the solvents mentioned, which are suitable but are environmentally harmful, can also be used.
  • the speed of the process also offers the advantage that predrying, neutralization treatment and drying can be carried out in a single chamber, since time-consuming drying processes in special dryers are eliminated.
  • Such a chamber offers the advantage of a closed system with the optimal possibility of complete recording and controlled processing of the exhaust air quantities.
  • the expensive solvents can also be recovered by environmentally friendly separation, whereby all of the airborne amounts of solvent in the process are recorded.
  • the device in FIG. 1 has as its main component a single chamber 1 both for predrying and for treatment with solutions and subsequent post-drying.
  • the treatment chamber 1 is provided with a microwave generator 2, with which the interior of the chamber e.g. can be exposed to microwave radiation of 2450 MHz, as indicated schematically.
  • a microwave chamber with a radiation frequency of 2450 MHz was used.
  • the chamber 1 is connected via a valve to an air dryer 3, via which dried purging air can be supplied to the chamber. Furthermore, the chamber 1 is connected to a storage container 4 for treatment solutions via valves and cleaning filters, which are each provided in the inflow and outflow lines. A feed pump is provided in the feed line upstream of the filter.
  • the chamber 1 is connected to a vacuum pump 5, the chamber pressure being measurable and controllable by means of a pressure sensor PC (dashed line to the purge air valve).
  • the temperature in the chamber can also be controlled, a temperature sensor TC with corresponding feedback to the generator 2 being provided for this purpose.
  • the temperature of the outer wall of the chamber can be adjusted by means of an electrical, direct or indirect jacket heating indicated at 6 so that water vapor condensation on the chamber wall is avoided and microwave drying is accelerated.
  • a compressor 7 connected to the vacuum pump 5 via a valve is connected to the chamber 1 and represents the connection to the preparation and recovery devices for the solvents.
  • a solvent tank 8 is also connected to these devices via a corresponding recovery line.
  • This and a storage tank 9 for the active compound to be used - in the present case methyl magnesium carbonate - have supply lines to the storage container 4.
  • the solvent tank 8 is supplied by a device 10 for solvent preparation by drying and neutralization, which in turn is connected to a solvent collecting container 11.
  • This solvent collecting container 11 is connected, on the one hand, to a condenser 13 connected to a refrigeration machine 12, to which the exhaust air resulting from the after-drying is fed via the compressor 7.
  • the condenser 13 is connected via a valve to a device 14 for adsorptive exhaust air purification. This valve is also connected to a blower 15, which forms an adsorption treatment circuit with the device 14 and an air cooler 16 connected thereto and to the blower.
  • the device 14 for adsorptive exhaust air purification are supplied with desorption steam and, depending on the position of the valve to the condenser 13 and blower 15, either the exhaust air from the compressor or for dilution of the exhaust air additional air via the blower.
  • a valve for feeding in additional air is connected between air cooler 16 and blower 15.
  • an exhaust air valve for cleaned exhaust air is provided in front of the air cooler.
  • the device 14 for adsorptive exhaust air purification also supplies regenerated solvent to the solvent collecting container 11 via a further condenser 17 and a device 18 for water / desorbate phase separation, which is connected to a device 19 for water treatment.
  • the single-chamber process carried out with the device according to FIG. 1 for environmentally friendly mass deacidification of books proceeds as follows.
  • the books are used for back-to-back treatment in baskets made of a suitable material, such as polyethylene or polypropylene. By inserting spacers, the books can be fanned out and floating can be avoided.
  • the pre-drying is then carried out in the vacuum and pressure-resistant chamber 1.
  • the chamber is evacuated to a pressure of approximately 100 mbar using the vacuum pump 5.
  • the books are heated to a maximum of 60 ° C in the microwave field, using the pressure and temperature control mentioned.
  • a small air flow from the air dryer 3 conducted through the chamber and simultaneous jacket heating (6) of the chamber avoid water vapor condensation on the chamber wall and accelerate the drying.
  • the vacuum exhaust air is passed outside via pump 5.
  • the vacuum pump 5 is switched off and the treatment chamber 1 is flooded with neutralization solution.
  • an excess pressure is generated. If necessary, pressure pulsation and / or sonication with suitable frequencies can be used for an even better impregnation.
  • the solution is conveyed back into the storage container 4, the fine filter provided retaining dirt particles and rinsed-off magnesium oxide. Then the microwave generator 2 is switched on again and the drying of the Solvent is introduced.
  • the solvent adsorption in 14 is regenerated with water vapor supply and, if necessary, with vacuum support. After condensation and phase separation (17, 18), the solvent recovered from the collecting container 11, to which the solvent separated in the condenser 13 had also been fed, is neutralized and dried in the device 10 and then fed to the solvent tank 8.
  • the water condensate is either used again for regeneration or passed into the waste water.
  • all other exhaust air i.e. the chamber exhaust air during filling and emptying, as well as the exhaust air from the storage containers and from the water treatment, are fed to the facility for exhaust air purification.
  • the device outlined in FIG. 2 corresponds to the device from FIG. 1 except for the formation of an additional predrying chamber 20.
  • This chamber 20 is also connected to the air dryer 3 via a valve and is exposed to a microwave radiation with the generator 2.
  • the method also corresponds to that explained above, with a higher throughput being possible since, while a batch of books is predried, an already predried batch can be neutralized at the same time.
  • the process is also completely closed, since the exhaust air treatment in chamber 1 takes place, as in the example explained, without any emission of solvents into the environment.

Description

  • Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur umweltfreundlichen Massenentsäuerung von Büchern und anderen Druck- und Papiererzeugnissen aller Art wie Zeitschriften, Akten usw., sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Die bei allen Druck- und Papiererzeugnissen und auch insbesondere bei Büchern während der Lagerung auftretende Alterung führt vor allem durch Spuren von im Papier freigesetzten Säuren zu einer fortschreitenden Schädigung der Papiersubstanz. Werden keine Gegenmaßnahmen getroffen, so führt diese Schädigung nach einigen Jahrzehnten zu einem völligen Zerfall des Papiers.
  • Zur Erhaltung von Archiven und Bibliotheksbeständen von weltweit einigen hundert Millionen Büchern ist es daher erforderlich, die Säuren im Papier zu neutralisieren und gleichzeitig im Papier die hinreichende Menge einer Substanz zu verankern, die auch eine zukünftige Säurefreisetzung im Papier neutralisiert.
  • In Anbetracht der sehr großen Büchermengen sind hierzu nur Verfahren geeignet, die eine Behandlung der ganzen Bücher gestatten, d.h. Verfahren, bei denen es nicht erforderlich ist, die Buchbindung zu öffnen und die Seiten einzeln zu behandeln. Dasselbe gilt auch für zu erhaltende Archivbestände aller Art, die ebenfalls die Behandlung von gebundenen oder andersartig zusammengefaßten Papierseiten erfordern.
  • Ein bekanntes Verfahren besteht in der Behandlung der Bücher mit Dämpfen von Metallalkylen, insbesondere mit Dämpfen von Diethylzink. Durch die Feuchtigkeit im Papier werden die Metallalkyle in die Oxide der Metalle, z.B. in Zinkoxid umgewandelt, das im Papier verbleibt und ein gutes Neutralisationsmittel für freie Säuren darstellt. Die für diesen Anwendungszweck geeigneten Metallalkyle sind jedoch an der Luft selbstendzündliche Stoffe, die bei der Handhabung ein ständiges Brand- und Explosionsgefahrpotential darstellen und daher ein äußerstes Maß an Sorgfalt und eine entsprechende Qualifikation voraussetzen.
  • Entsprechend einem weiteren bekannten Verfahren werden die Bücher nach einer vorhergehenden Trocknung mit einer Lösung einer magnesiumorganischen Verbindung wie beispielsweise Methylmagnesiumcarbonat in einem geeigneten Lösemittel behandelt. Auch hierbei wird die Magnesiumverbindung durch Feuchtigkeit im Papier in Magnesiumoxid und Magnesiumcarbonat umgewandelt, die beide in der Lage sind, Säuren zu neutralisieren. Als Lösemittel eignen sich insbesondere Fluorkohlenwasserstoffe, z.B. Trichlortrifluorethan in Mischung mit Alkoholen wie z.B. Methanol.
  • Fluor- und Fluorchlorkohlenwasserstoffe bieten neben dem Vorteil der Unbrennbarkeit und Ungiftigkeit auch den einer guten Verträglichkeit mit den meisten Buchmaterialien wie Papier, Karton, Druckfarben, Leim, und anderen Klebemitteln und sind daher für den vorliegenden Zweck besonders gut geeignet.
  • Neben dem hohen Preis ist insbesondere als Nachteil zu beachten, daß die genannten Stoffe, wenn sie in die Atmosphäre entweichen, eine beträchtliche Belastung und Gefährdung der Umwelt bilden. Die einschlägigen Gesetze schreiben daher für den Umgang mit diesen Stoffen deren weitgehende Rückgewinnung und eine sehr weitgehende Reinigung der Abluft vor, die aus den Behandlungsanlagen abgeleitet wird.
  • Auch im Fall der Behandlung von Büchern und anderen Druckerzeugnissen ergibt sich hieraus, daß diese nach ihrer Behandlung so sorgfältig getrocknet werden müssen, daß sie praktische kein Lösemittel mehr enthalten, und daß die lösemittelhaltige Abluft aus dem Trocknungsprozeß bis auf sehr geringe Restgehalte an verwendeten Lösemitteln zu reinigen ist.
  • Während im Regelfall die Trocknung von lösemittelhaltigen Schüttgütern unproblematisch ist, erfordert das Trocknen von kompaktem, gebundenem Papier bisher sehr lange Trocknungszeiten. Es ist zwar bekannt, daß die Trocknung von Büchern durch Absenken des Umgebungsdruckes wirkungsvoll unterstützt werden kann, der verminderte Druck erschwert jedoch gleichzeitig die Zufuhr der für die Lösemittelverdampfung erforderlichen Wärme.
  • Es ist ferner bekannt, bei der Trocknung unter vermindertem Druck, d.h. einer Vakuumtrocknung, die Verdampfungswärme mittels Wärmestrahlung in das zu trocknende Gut einzubringen. Bei Büchern ist dieses Verfahren jedoch nur mit sehr geringen Heizleistungen anwendbar, da sonst die Bücher und insbesondere die Buchleimung beschädigt werden.
  • In der US-A-3 676 182 ist erwähnt, daß zahlreiche Verfahren zur Abtrocknung der Lösemittel im Vakuum einsetzbar sind, wobei neben konventioneller externer Erwärmung im Vakuum auf die Möglichkeit einer durch Hochfrequenzstrahlung induzierten Wärme hingewiesen ist. Eine Anweisung zur Durchführung einer solchen Wärmeinduktion findet der Fachmann in der CA-A-911 110, die eine gleiche Prioritätsschrift wie die US-A-3 676 182 benennt. Es wird eine dielektrische Erwärmung mittels an den Büchern anliegenden oder sehr nah daran angeordneten Elektroden im Vakuum vorgeschlagen, wobei Spannungswerte für die anzulegende HF-Spannung empfohlen sind und dabei auf die Notwendigkeit der Vermeidung von Entladungseffekten bei zu großen Potentialdifferenzen hingewiesen wird. Im Hinblick auf eine rationelle Entsäuerung großer Buchmengen scheint die Anbringung einzelner Bücher zwischen Elektrodenplatten wenig vorteilhaft, zumal konkrete Angaben über erforderliche Abtrocknungszeiten mit einem solchen System fehlen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des patentanspruchs 1 anzugeben, das eine schnelle und damit rationelle Behandlung zur Massenentsäuerung von Büchern und anderen Papiererzeugnissen auf zugleich umweltschonende Art gestattet. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Es zeigte sich überraschend, daß die für die Behandlung von Büchern geeigneten Lösemittel wie, Fluorkohlenwasserstoffe und Chlorfluorkohlenwasserstoffe einer effektiven Mikrowellenerwärmung zugänglich sind. Bisher war nur die Möglichkeit der Entwässerung durch eine Mikrowellenerwärmung des zu trocknenden wasserhaltigen Guts in Betracht gezogen worden. Wasser eignet sich bekanntermaßen aufgrund seiner physikalischen und chemischen Stoffdaten außerordentlich gut für eine Erwärmung durch Hochfrequenzstrahlung bzw. Mikrowellenstrahlung und läßt sich auf diese Weise verdampfen.
  • Die Tatsache der erfolgreichen Anwendung der Mikrowellenbehandlung mit Standardmikrowellenfrequenzen auf die oben genannten und andere geeignete Lösemittel ist jedoch nicht nur neu und überraschend, sondern bringt auch entscheidende Vorteile. So konnte in Vergleichsversuchen die für eine Vortrocknung benötigte Zeit im Vergleich zur Anwendung einer leichten, für die Bücher unschädlichen Erwärmung im Vakuum um mehr als den Faktor fünfzig herabgesenkt werden. Auch bei der Abtrocknung der Lösemittel wurde eine erhebliche Zeitersparnis erzielt, wobei die Lösemittel im Gegensatz zur konventionellen Langzeitlagerung unter Normaldruck oder reduziertem Druck in nur 15 Minuten praktisch vollständig entfernt werden konnten.
  • Die Schnelligkeit des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs ist von außerordentlicher Bedeutung. Sie ist nicht nur vorteilhaft, sondern ermöglicht letztlich die in Zukunft in weitem Ausmaß erforderliche Behandlung großer Büchermengen überhaupt. Die wirksame Trocknung ist wegen der geringen Erwärmung der behandelten Druck- und Papiererzeugnisse außerordentlich schonend. Es können infolge der praktisch vollständigen und in praktikablen Zeiten erzielbaren Lösemittelentfernung auch die erwähnten zwar geeigneten, jedoch umweltbelastenden Lösemittel angewandt werden.
  • Die Schnelligkeit des Verfahrens bietet zudem den Vorteil, daß Vortrocknung, Neutralisationsbehandlung und auch die Abtrocknung in einer einzigen Kammer durchgeführt werden können, da zeitaufwendige Trocknungsvorgänge in speziellen Trocknern entfallen. Eine solche Kammer bietet wiederum den Vorteil eines geschlossenen Systems mit optimaler Möglichkeit der vollständigen Erfassung und kontrollierten Aufbereitung der Abluftmengen. Die teuren Lösemittel können zudem durch umweltentlastende Abscheidung zurückgewonnen werden, wobei sämtliche im Prozeß anfallenden lösemittelbehafteten Luftmengen erfaßt werden.
  • Es ist möglich, durch Zusammenfassung der eigentlichen Behandlungsanlage mit der Abluftreinigungsanlage und den Vorratsbehältern für die Behandlungslösung eine kompakte, transportable Vorrichtung zu realisieren, die beispielsweise zu den jeweiligen Bibliotheken und Archiven gebracht werden können. Da völlig geschlossenen Systeme möglich sind, ist bei entsprechender automatischer Steuerung der Verfahrensschritte eine Bedienung durch das Bibliothekspersonal möglich. Die Beaufschlagung mit Mikrowellenstrahlung erfordert keinen hohen technischen Aufwand. Für Vortrocknung und die abschließende Abtrocknung können dieselbe Mikrowellenstrahlung verwendet werden. So läßt sich auch ohne weiteres ein Zweikammersystem mit einer separat vorgesehenen Vortrocknungskammer mit dem Vorteil einer gleichzeitigen Vortrocknung und Behandlung von Büchermengen und einem höheren Durchsatz realisieren.
  • Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung näher erläutert. Es zeigen
    • Fig.1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
    • Fig.2 ein zweites, modifiziertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die Vorrichtung in Fig.1 weist als Hauptbestandteil eine einzige Kammer 1 sowohl zur Vortrocknung als auch zur Behandlung mit Lösungen und abschließenden Nachtrocknung auf. Hierzu ist die Behandlungskammer 1 mit einem Mikrowellengenerator 2 versehen, mit dem das Kammerinnere z.B. einer Mikrowellenstrahlung von 2450 MHz ausgesetzt werden kann, wie schematisch angedeutet ist. Die Möglichkeiten der Erzeugung von Mikrowellenstrahlung in solchen z.B. wie im dargestellten Fall, zylindrischen Hohlräumen sind aus anderen technischen Bereichen hinlänglich bekannt. Im Ausführungsbeispiel wurde eine Mikrowellenkammer mit 2450 MHz Strahlungsfrequenz verwendet.
  • Die Kammer 1 ist über ein Ventil mit einem Lufttrockner 3 verbunden, über den der Kammer getrocknete Spülluft zugeführt werden kann. Ferner ist die Kammer 1 über Ventile und Reinigungsfilter, die jeweils in Zu- und Abströmleitungen vorgesehen sind, an einen Vorratsbehälter 4 für Behandlungslösungen angeschlossen. In der Zustromleitung ist vor dem Filter eine Förderpumpe vorgesehen.
  • Darüberhinaus ist die Kammer 1 an eine Vakuumpumpe 5 angeschlossen, wobei der Kammerdruck mittels eines Druckaufnehmers PC ( gestrichelte Leitung zum Spülluftventil ) meß- und steuerbar ist. Auch die Temperatur in der Kammer ist steuerbar, wobei hierzu ein Temperaturmeßfühler TC mit entsprechender Rückführung zum Generator 2 vorgesehen ist. Die Temperatur der Außenwandung der Kammer ist mittels einer bei 6 angedeuteten elektrischen, direkten oder indirekten Mantelheizung so einstellbar, daß Wasserdampfkondensation an der Kammerwand vermieden wird und die Mikrowellentrocknung beschleunigt wird.
  • Ein mit der Vakuumpumpe 5 über ein Ventil verbundener Kompressor 7 ist an die Kammer 1 angeschlossen und stellt die Verbindung zu den Aufbereitungs- und Rückgewinnungseinrichtungen für die Lösemittel dar. Mit diesen Einrichtungen ist auch ein Lösemitteltank 8 über eine entsprechende Rückgewinnungsleitung verbunden. Dieser und ein Vorratstank 9 für die zu verwendende wirksame Verbindung - im vorliegenden Fall Methylmagnesiumcarbonat - weisen Zufuhrleitungen zum Vorratsbehälter 4 auf.
  • Der Lösemitteltank 8 wird von einer Einrichtung 10 zur Lösemittelaufbereitung durch Trocknung und Neutralisation versorgt, die wiederum mit einem Lösemittelsammelbehälter 11 verbunden ist. Dieser Lösemittelsammelbehälter 11 ist einerseits mit einem an eine Kältemaschine 12 angeschlossenen Kondensator 13 verbunden, dem über den Kompressor 7 die bei der Nachtrocknung anfallende Abluft zugeführt wird. Der Kondensator 13 ist über ein Ventil an eine Einrichtung 14 zur Adsorptiv-Abluftreinigung angeschlossen. Dieses Ventil ist darüberhinaus mit einem Gebläse 15 verbunden, das mit der Einrichtung 14 und einem hieran und an das Gebläse angeschlossenen Luftkühler 16 einen Adsorptionsaufbereitungskreislauf bildet. Der Einrichtung 14 zur Adsorptiv-Abluftreinigung werden Desorptionsdampf und je nach Stellung des Ventils zum Kondensator 13 und Gebläse 15 entweder die Abluft aus dem Kompressor oder zur Verdünnung der Abluftzusatzluft über das Gebläse zugeführt. Zur Verdünnung ist zwischen Luftkühler 16 und Gebläse 15 ein Ventil zur Einspeisung von Zusatzluft geschaltet. Ferner ist vor dem Luftkühler ein Abluftventil für gereinigte Abluft vorgesehen.
  • Die Einrichtung 14 zur Adsorptiv-Abluftreinigung führt darüberhinaus über einen weiteren Kondensator 17 und eine Einrichtung 18 zur Wasser/Desorbatphasentrennung, die an eine Einrichtung 19 zur Wasseraufbereitung angeschlossen ist, dem Lösemittelsammelbehälter 11 regeneriertes Lösemittel zu.
  • Das mit der Vorrichtung nach Fig.1 durchgeführte Einkammerverfahren zur umweltfreundlichen Massenentsäuerung von Büchern läuft folgendermaßen ab. Die Bücher werden zur Behandlung mit dem Rücken nach unten in Körbe aus einem geeigneten Material, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen eingesetzt. Durch eingelegte Distanzhalter kann eine Auffächerung der Bücher erzielt sowie auch ein Aufschwimmen vermieden werden.
  • Anschließend erfolgt die Vortrocknung in der vakuum- und druckfesten Kammer 1. Mit der Vakuumpumpe 5 wird die Kammer dazu auf einen Druck von etwa 100 mbar evakuiert. Gleichzeitig werden die Bücher auf maximal 60 °C im Mikrowellenfeld erwärmt, wobei die erwähnte Druck- und Temperatursteuerung angewandt werden. Ein geringer, durch die Kammer geleiteter Luftstrom vom Lufttrockner 3 und eine gleichzeitige Mantelheizung (6) der Kammer vermeiden Wasserdampfkondensation an der Kammerwand und beschleunigen die Trocknung. Die Vakuumabluft wird in dieser Vortrocknungsphase über die Pumpe 5 ins Freie geleitet.
  • Sobald die Trocknung den vorgegebenen Restfeuchtewert erreicht hat, wird die Vakuumpumpe 5 abgeschaltet und die Behandlungskammer 1 wird mit Neutralisationslösung geflutet. Dabei wird zur Verbesserung der Durchtränkung mit der Förderpumpe in der Zufuhrleitung vom Vorratsbehälter 4 in der Kammer ein Überdruck erzeugt. Falls erforderlich, können zu einer noch besseren Durchtränkung eine Druckpulsation und/oder eine Beschallung mit geeigneten Frequenzen angewandt werden.
  • Nach Ablauf der erforderlichen Einwirkungszeit wird die Lösung in den Vorratsbehälter 4 zurückgefördert, wobei das vorgesehene Feinfilter Schmutzpartikel und abgespültes Magnesiumoxid zurückhält. Anschließend wird der Mikrowellengenerator 2 wieder eingeschaltet und die Abtrocknung des Lösemittels wird eingeleitet.
  • Die bei der Erwärmung der Bücher entstehenden Lösemitteldampfe werden zunächst mit dem Kältekompressor 7 und gegen Ende der Trocknungsphase mit der über das Ventil eingeschalteten Pumpe 5 abgesaugt und im Kondensator 13 verdichtet und abgekühlt. Ein erheblicher Teil der so abgesaugten Lösemitteldämpfe kondensiert dabei und wird in den Lösemittelsammelbehälter 11 geleitet.
  • Die weitergehende Abscheidung der Lösemitteldämpfe auf die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte erfolgt in der adsorptiven Abluftreinigung im aus den Einrichtungen 14, 15 und 16 bestehenden Kreislauf. Durch Einbringung von Zusatzluft über das Gebläse 15 in diesen Kreislauf wird die Lösemittelemission in der abgegebenen Abluft noch weiterhin verringert.
  • Nach Erreichen der maximalen Lösemittelbeladung wird die Lösemitteladsorption in 14 mit Wasserdampfzufuhr und gegebenenfalls mit Vakuumunterstützung regeneriert. Nach Kondensation und Phasentrennung (17, 18) wird das zurückgewonnen Lösemittel aus dem Sammelbehälter 11, dem auch das im Kondensator 13 abgeschiedenen Lösemittel zugeführt worden war, in der Einrichtung 10 neutralisiert und getrocknet und anschließend dem Lösemitteltank 8 zugeführt.
  • Das Wasserkondensat wird nach Abtrennen des mit eingesetzten Methanols in der Wasseraufbereitungseinrichtung 19 entweder erneut zur Regenerierung eingesetzt oder ins Abwasser geleitet.
  • Um die Emissionsgrenzwerte streng einzuhalten, werden außer der Lösemittelfracht aus dem Trockner auch alle weiteren Ablüfte, d.h. die Kammerabluft beim Befüllen und Entleeren sowie die Abluft aus den Vorratsbehältern und aus der Wasseraufbereitung der Einrichtung zur Abluftreinigung zugeführt.
  • Die in Fig.2 skizzierte Vorrichtung stimmt bis auf die Ausbildung einer zusätzlichen Vortrocknungskammer 20 mit der Einrichtung aus Fig.1 überein. Auch diese Kammer 20 ist über ein Ventil an den Lufttrockner 3 angeschlossen und wird mit dem Generator 2 einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt. Das Verfahren entspricht ebenfalls dem oben erläuterten, wobei eine höhere Durchsatzleistung möglich ist, da, während eine Büchercharge vorgetrocknet wird, gleichzeitig eine bereits vorgetrocknete Charge neutralisiert werden kann. Das Verfahren ist ebenfalls vollständig geschlossen, denn die Abluftaufbereitung in der Kammer 1 erfolgt wie im erläuterten Beispiel ohne irgendeine Emission von Lösemitteln in die Umwelt. Neben dem skizzierten Zweikammerverfahren ist es grundsätzlich auch möglich, z.B. zwei Behandlungskammern und eine Vortrocknungskammer zu verwenden, da die Vortrocknung im allgemeinen in kürzeren Zeiträumen durchführbar ist als die Nachtrocknung.
  • Es wurden die folgenden Versuchsergebnisse bei Anwendung des erläuterten Verfahrens erzielt. Bücher mit einer Lagerfeuchte von 8 bis 10 % wurden bei einem Druck von 50 mbar, einer Hochfrequenzleistung von 500 Watt und einer Strahlungsfrequenz von 2450 MHz in nur 30 Minuten auf 2 % Restfeuchte vorgetrocknet. Bei einer Vakuumtrocknung ohne diese Hochfrequenzerwärmung sind im Gegensatz hierzu für eine Restfeuchte von 1 bis 2% 30 bis 40 Stunden erforderlich.
  • Eine Nachtrocknung von Büchern, die nach der Neutralisationsbehandlung 100 bis 120 % ihres Trockengewichts an Lösemittel Trichlortrifluorethan enthielten, mit derselben Hochfrequenzstrahlung und 280 Watt Hochfrequenzleistung ergab bereits nach 15 Minuten lösemittelfreie Bücher, deren Temperatur am Ende der Trocknung etwa 60 °C betrug.
  • Bei einer Trocknung durch Lagerung an Luft bei etwa 20 °C sind hingegen, ohne daß hierbei eine derart vollständige Befreiung von Lösemittel erzielbar wäre, Trocknungszeiten von 24 bis 30 Stunden erforderlich, wobei die Umweltbelastung in Kauf genommen werden muß. Auch eine Vakuumtrocknung mit einem Enddruck von 1 mbar und Temperatur von 50 °C durch eine konventionelle Erwärmung erforderte 2 bis 5 Stunden.

Claims (7)

  1. Verfahren zur umweltfreundlichen Massenentsäuerung von Büchern und anderen Papiererzeugnissen unter Anwendung einer Neutralisationsbehandlung mit Lösungen zur Entsäuerung und einer hierauf folgenden Abtrocknung der Lösemittel,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Vortrocknung der Bücher oder anderen Papiererzeugnisse und die Abtrocknung nach deren Entsäuerung jeweils in einer unter Vakuum gesetzten Kammer bei Erwärmung durch Mikrowellenstrahlung durchgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an sich bekannte Lösungen einer magnesiumorganischen Verbindung in Methanol, Äthanol, Fluorkohlenwasserstoff, Chlorfluorkohlenwasserstoff, Benzin oder in Mischungen dieser Stoffe verwendet werden und daß die Vortrocknung, Entsäuerung und Abtrocknung in einer Behandlungskammer durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Dämpfe des oder der Lösemittel aus der bei der Abtrocknung anfallenden Abluft mittels Kondensation und/oder Adsorption und/oder Absorption abgeschieden werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Vortrocknung in einer separaten Kammer durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Mikrowellenstrahlung einer Frequenz von 2450 MHz zur Erwärmung angewandt wird.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine einzige Behandlungskammer (1) mit einem beheizbaren Mantel (6) vorgesehen ist, deren Innenraum der Strahlung eines Generators (2) für Mikrowellenstrahlung aussetzbar ist, und daß an die Behandlungskammer mit der Behandlungskammer in einer beweglichen Anlage zusammengefaßte Einrichtungen (4, 8, 9; 10 bis 19) zum Zu- und Abführen der Lösungen, Einrichtungen (5) zum Evakuieren, Einrichtungen (3) zum Trocknen zugeführter Spülluft, Einrichtungen (7) zum Abführen der Dämpfe der bei der Abtrocknung anfallenden Abluft und Einrichtungen (13) zum Abscheiden dieser Dämpfe angeschlossen sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zusätzlich zur Behandlungskammer (1) eine separate Kammer (2o) zur Vakuumvortrocknung vorgesehen ist, die vom selben Generator wie die Behandlungskammer mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt wird.
EP90101632A 1989-02-11 1990-01-27 Rationelles Verfahren zur umweltfreundlichen Massenentsäuerung von Büchern und anderen Papiererzeugnissen Expired - Lifetime EP0386436B1 (de)

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