CN1127481A - 处理材料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在各种材料上，如无机、金属和生物材料上进行例如水分迁移、聚合、中和、再煅烧、浸渍、颜料淀积、防腐、增强、清洁、离子化、卫生、滤出和浸泡的方法。使本发明方法的材料经受循环负压，与此同时，提供适于处理的处理介质。执行本方法的装置包括有包围或覆盖待处理物体或部分物体的外壳(2)；用于密封地与外界定界的机构(1)，以使在外壳内能保持负压；以及用于在外壳内产生循环负压的机构。

Description

处理材料的方法和装置

本发明涉及处理材料的方法，另外还涉及完成该方法的装置。

当今世界，随着我们的社会和人口密度膨胀成更大的人口中心，我们的环境将遭受越来越大的化学品和其它排出物的影响，随着交通工具的增加以及全球工业活动的增加，排出物也随之增加。我们的空气或大气变得越来越具腐蚀性，这同样也适用于我们的水。

现今，在建筑物和有文化价值的物体上会出现越来越加速的破损和分裂，甚至新生产出的物体也会立即受到侵害，首先表现的明显的脏污，随后同样是表面破损。

为了保护和恢复建筑物和物体上被侵害的表面，目前主要采用两种方法，这就是，用化学剂和/或水手工刷洗和冲洗物体的可见表面。

由于所用的药剂只渗透至几毫米的深度，而且绝大部分被破坏的深层根本不受影响，因此，这两种方法的局限性不言而喻。结果是，只在有限的时间保护物体的表面。当内层的腐蚀性物质渗出时，又将出现破损现象。

在许多场合，使用这两种方法甚至是有害的，这是因为腐蚀性物质能留在化学剂的保护表面的后面之故。

当然，所用化学剂渗透能力的限制在于，在刷洗和冲洗时化学剂流去，而且没给出渗入孔隙和裂缝中所需的时间。很显然，如果物体不拆卸并浸在实际的化学剂中的话，那么，化学剂就不能在物体中向上传输。

在用高压清洗物体时，其主要作用是，将脏物和腐蚀性物质压入物体的表面内，随后在下雨时渗出。这样的方法恐怕是弊大于利。

因此，本发明的主要目的是提供一种方法和装置，它们能实现比先前对建筑物和物体更深入的处理。正如下面将要陈述的那样，然而该物体非常宽大，并且不同的材料和物体能根据本发明的方法进行许多种不同的处理。

为了完成对材料在没有任何困难的情况下，从表面处理变为深层次的处理，本发明方法的特征在于，将材料暴露至循环的负压或次大气压中。更准确地说，本发明涉及对材料如无机，金属和生物材料进行例如水分迁移、聚合、中和、再煅烧、浸渍、颜料淀积、防腐、增强、清洁、离子化、卫生、滤出或固定的处理的方法，其特征在于，在材料暴露至循环负压的同时，添加适行处理的处理介质。

取决于期望的结果，负压或次大气压能在很大的范围内变化，但实际上能使用低至至少2.0×10⁴帕(200毫巴)的负压，该负压为通过市售装置在适当时间能达到的实际的负压。在循环期间最大压力通常为或接近大气压，但在某些情况下，也能产生循环过压。

如果需要，可在使用循环负压的同时，将该材料暴露于红外光、紫外光、微波等中。

本发明还涉及用循环负压处理材料的上述方法的装置。该装置的特征在于，含有包围或覆盖待处理物体或其一部分的外壳；将外壳与外界密封地定界的机构，以致使能在外壳内产生不同于其外部的压力；以及在外壳内产生循环负压的机构。

因此，将要处理的物体可完全地包封在其中产生循环负压的容器中，但在优选的实施方案中，使用一次处理物体某一表面的装置。进行这样的处理的装置的特征在于，包括用于与待处理物体部分接触的密封框架和连接至该框架并覆盖框架内部区域的织物或类似物；将该框架设计成通过连续的负压能吸附在物体上，织物上装有用于循环负压和合适处理介质的接口。

如果需要，该装置可装备将框架内作用表面暴露至红外光、紫外光、微波等中的机构。

因此，根据本发明进行处理的总装备包括：在连接至框架的储罐中产生连续负压的泵、连接至储罐和织物的循环罐、连接至织物的处理介质罐、以及用于测量和控制负压并提供处理介质等等的电子系统。

参考下述附图将对本发明作更详细的描述。

图1为本发明装置的平面图。

图2为沿图1中线II—II的截面图。

图3用于图1装置的更大规模框架的截面。

图4为说明本发明循环负压的曲线图。

图5图示出了进行本发明方法的总装备。

图6示出了本发明方法实际实施方案的例子。

密封框架1示于图1和2中。覆盖框架1之内整个表面的织物2连接至框架上。下面将参考图2描述框架1的实际例子。装置1，2是用于待处理的物体3上。如果物体是平面的，那么框架1也能是平面的，而其它形状的物体3可启发其它形状的框架1。

框架1的作用是借助负压将装置连接至待处理的物体3上。因此，该负压应是连续的。

使织物2下的空间产生循环负压。循环负压以将要描述的方式产生，织物2装有许多用于循环负压以下述处理介质的接口4。取决于方法、基材以及其它的因素，织物3的作用表面可以是平滑的、有槽的、有节的等等。该织物可是透明的或不透明的。织物2应耐所用的处理介质、耐酸、耐溶剂等等，应能承受过压以及低于大气压或负压。在织物底下可以设置一层泡沫胶，以保护底层材料。

框架1的尺寸可在大范围内变化。例如框架的尺寸可以为25×40厘米，但它还可以例如十倍于上述尺寸，这取决于待处理的物体、处理介质、负压值等等。接口4可借助非破坏性系统在工厂安装或现场安装。必须关闭不用来提供循环负压或处理介质的接口。

框架1的作用是使装置固定在待处理物体3的位置上。这可借助连续的负压实现。在图3中示出了框架1实际实施方案的一个例子。框架可由硬质EPDM橡胶制得。通负压的管道6安装在顶盖5上。管6通过通道7连接至顶盖下面的空间。在顶盖5的下侧，在通道7的两侧，备有纵向焊道。在使框架1连接至待处理物体上时，在焊道8之间的空间中将产生负压。另外，将纵向封口焊道9布置在顶盖5的边缘。封口焊道9可由EPDM海绵橡胶制得。

必须指出的是，图3所示的框架只是框架结构的一个非限制性例子。与织物2相同的方法，框架1的底层按照表面情况可是带节的或带槽的，以及为保护基材而装备有泡沫橡胶。

图4图示出了压力P随时间t的变化规律。为了简便起见，在图4中示出的压力曲线为正弦曲线，但许多其它形式的曲线也是可能的，这取决于实际情况。例如，在许多情况下，合适的曲线形式为，具有比压力相，即图4中的第二，第四以及进一步的相更长的负压相，即图4中的第一、第三、第五以及进一步的相。负压值可根据情况而改变。由于实践的原因，可能很难达到低于约2.0×10⁴帕(200毫巴)的压力，但这并不意味着是压力下限；利用其它的设备，如果可使用甚至更低的压力，那么，在某些情况下是有益的。甚至用“真空”而不是“负压”来表达也是合适的。

在循环期间的最大压力如图4中给出的为10⁵帕(1巴)，即大气压，被认为是标准态。然而在某些场合最大压力可低于大气压，而在其它的场合可超过大气压。过压是有益的一个例子是粉刷表面的翻新，在这种场合，灰泥部分地从基材上松开。

实际试验已表明，可能的循环周期为最短5秒钟，最大1—2分钟，但这是时间的非限制性例子。

图5表示为实现装置1，2中的循环负压以及给该装置提供处理介质的实际布置的例子。规定达到负压或真空的泵10在通过管线12连接至框架1的储罐11中产生连续的负压。循环罐13与储罐11相连，并通过管线14连至装置，循环罐13有实现期望的压力变更的机构。

通过管线19—22将处理介质罐15—18连至织物接口4。在至罐15—18的行程上和/或自罐15—18的行程中，可迫使处理介质通过过滤器23。带有用虚线示出的辅助系统的计算机24用来控制并检测所进行的处理。

正如已指出的那样，本发明可对许多不同种类的材料进行多种不同的处理。特别重要的是对建筑物和艺术品的处理，但是许多如下所述的其它应用也是可能的。下面的处理可认为是实施例。

水份迁移，即除去不同材料或物体之上或其中的水份，可这样来完成，将物体置于循环负压中，可能地与如IR(红外光)、超声波、微波等气化设备结合。水份可冷凝在特定的冷凝器中。

聚合，即将聚合材料供至不同的物体之上或其中，可借助循环负压完成，其中，通过如上的水份迁移或如加速剂或催化剂这样的特定材料，或通过紫外光、超声、微波、红外光等的固化引发可使聚合材料进行聚合。

通过使用循环负压技术，可添加杀菌剂或杀菌丝体的物质，并可通过例如洗涤除去杀死的菌丝体。与该处理一起，还能进行浸渍或防腐和水份迁移。

借助循环负压，可添加化学物质，以防止水的侵入。

借助装有阳极和/或阳极板的如上所述的装置，并利用循环负压，可将金属材料附至雕塑、船壳等上。

通过循环负压可完成再煅烧。再煅烧意指向破坏的材料中添加或在其中产生新的石灰粘结剂。与此同时，能调整材料的pH值。再煅烧被认为是本发明典型的应用。

通过循环负压，能浸渍物体，即添加金属或化学物质。颜料淀积意指将聚合的或其它的颜料添加至不同的材料中。也能用其它方式例如通过用酸性材料的处理进行颜料淀积。通过循环负压可完成颜料淀积。

同样地，能完成防腐作用，即添加具有防腐/保护作用的化学物质或其它物质。

借助负压，能使物体增强，即，将聚合物质或是其它物质添加至物体的表面或内部，结果是，通过化学反应或另外的形式而使物体增强。

能有利地使用循环负压，以便除去失火后的气味，或换句话说，除去墙壁、家具和衣物中的烟味；臭氧即三价氧用作处理气体。

一般来说，本发明利用循环负压的方法特别适于卫生处理。

通过循环负压，也能从物体中滤出例如腐蚀性物质。用这种方式还能除去颜料。通过循环负压，还能完成如酸化等其它的处理。

上述不同的处理可单独进行或结合进行。

对于用循环负压处理得到的良好结果的理论基础，至今还不能完全解释清楚。在每个负压相期间，液体或处理介质被进一步压入物体之中，而在高至或甚至超出大气压的中间相进行回收。处理介质要引入得越深，原则上要使用的循环就越多。为了理解本发明，可用浴用海绵来指出其相同之处：通过压缩海绵—相当于负压—海绵中的水份被除去，然后在回收相期间，海绵从周围环境吸收其它的物质。增加循环数量，将改善结果。

下面的工作例是在清洁建筑物无机表面时如何使用本发明方法的说明性例子。将图1和2的装置安装在基材上。对框架提供连续的负压，以致使织物吸在墙壁上，作用表面暴露至负压中。

打开清洁剂和水的阀门，以致使清洁剂与水混合，并吸至作用表面。当作用表面完全被混合物覆盖时，开始循环处理。

这些循环由处理的时间、处理之间的时间、负压值以及空气除去量(升/分)来限定。取决于不同的选择的因素，通过计算机程序的控制，将清洁液带入预定的深度，并在预定时间发生作用。

处理完成后，清洗液通过过滤器泵回至罐中。打开水阀，并将水吸至作用表面。在几分钟期间通过负压循环发生浸饱。在负压下水沿墙壁的表面从顶部向下循环。将水送至过滤器及罐中。

当完成该过程时，拆下该装置并移至设有10厘米重叠的新的作用表面。

某些实际的试验是用四台不同的设备来完成的。

在体积约为25升的钢制真空罐中，将植物和无机材料置于循环负压中，进行不同液体如防腐剂、颜料淀积剂等的迁移。

在仅用恒定负压的试验中，不能获得关于液体渗透的明显效果。另一方面，在循环负压降至约7.0—8.0×10⁴帕(700—800毫巴)时，可获得在植物中强烈的渗透。利用30秒的负压和30秒内高至压大气压的相进行一系列的重复循环。设计一方面提供杀伤剂，另一方面为更快渗透提供细胞扩张剂(cell openig agent)的连续试验。另外还设计提供用于固着的聚合材料。这样的处理例如可用于婚礼花束等的防腐。

在20升的真空罩(球形玻璃罩)中进行下面试验：将装有带色液的、体积为1升半的容器置于罩中。将不同的材料、如混凝土K200、混凝土K450、石灰华、块料和砂石浸于容器中。试验物的尺寸如下：宽70毫米，厚50毫米，高200毫米。将试验体放置在它们的端部，以使约1/4浸在液体中。

将罩暴露至恒定负压中，但任何试验体上均得不到可测量的反应。

在使用一系列20秒的循环负压(其中有5秒钟约7.0—8.0×10⁴帕(700—800毫巴)的间隔)时，在几个循环后便已出现液体向上渗入试验体中。在约20个循环后，液体已覆盖了试验体的顶端，因此液体的爬行高度约为150毫米。在将试验体锯成片材后，发现液体已渗入材料的所有孔隙和微缝中。

将以花形式的植物浸没在相同的罩中。将这些花经受如上相同的步骤。在花上液体的爬行相当慢。这可能是需要细胞扩张剂以及液体的不同粘度。在对以树(松树，冷杉)形式的植物进行试验时，爬行速度相当快，并且可相当快地得到全部的渗透。

将包括框架和织物的图1的装置使用带色试验液直接对表面进行试验；其中框架尺寸为25×40厘米。将该装置紧贴表面，将框架置于恒定负压下，以便密封并固定作用表面。将带色试验液供至作用表面，并使整个作用表面经受一系列20秒钟的循环负压，在约25秒的循环中有5秒的间隔。在拆下设备后，可观测到混凝土K200已渗入约45毫米的深度，而例如石灰华只有约4毫米，所有很深的微裂缝均填满。当将试验设备用于块料时，渗透发生得很快、很深。

在直径20厘米和高度50厘米的管形设备中对“钻芯”进行试验。可得到如上相同的结果，即渗透很快且很深。另外还对混凝土K450的芯体进行试验。

所进行的试验表明，对于渗透和压出物质的作用而言，下列因素是重要的：

1.介质的粘度以及移出和移入介质间的粘度差。

2.移出和移入介质的密度以及它们间的密度差。

3.在负压和正压时不同介质的膨胀的差别。

4.介质对于温差以及分别增加和降低温度的不同的反应。

5.关于下列因素的循环过程：

a)循环系列的结构

b)循环时间长度

c)循环负压10⁵—2.0×10⁴帕(在1000—200毫巴))

d)循环期间的流动

e)循环之间的时间。

图6用来说明，如何使用本发明的方法和装置修复水下码头。将阀门中心站25置于码头上，并将用于将连续负压通至框架1、循环负压通至织物2下面空间的管线26以及可能的另外用于处理介质的管线从该中心站向下伸至水下的装置1、2。

概括地说，本发明涉及处理不同材料的方法的装置，这些材料例如无机材料如天然石、石膏、砖等；金属以及生物材料。无机材料的物体的例子有门面、雕塑、门架、墙上方的水平装饰带、底板、博物馆艺术珍品和艺术品。根据本发明的方法，可在固定设备中(在拆下物体后)或在移动设置中就地采取各种措施。借助本发明的方法，与所述过程无关，能在不破坏材料下获得很大的渗透深度，这主要取决于材料的孔隙率和所使用的处理介质。在连续提供所用的处理介质下，能对物体进行处理，并能通过计算机化的传感器对该过程进行检测。能与基材的形式、结构以及位置无关地使用本方法。通过再煅烧使现有的粉刷表面贴在基材上，能对粉刷表面进行翻新。本方法能在如门面这样的平滑表面上使用，也能在雕塑、墙上方的水平装饰带等上使用。

Claims (10)

1.一种对如无机、金属和生物材料进行例如水份迁移、聚合、中和、再煅烧、浸渍、颜料淀积、防腐、增强、清洁、离子化、卫生、滤出或浸泡的处理方法，其特征在于，将该材料置于循环负压。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，在材料置于循环负压下的同时，提供适于处理的处理介质。

3.如权利要求1或2的方法，其特征在于，负压低至2.0×10⁴帕(约200毫巴)。

4.如权利要求3的方法，其特征在于，循环期间的最大压力为或接近大气压。

5.如权利要求3的方法，其特征在于，循环期间的最大压力超过大气压。

6.如前述任一项权利要求的方法，其特征在于，如果需要，在经受循环负压的同时，将该材料置于红外光、紫外光、微波等中。

7.一种用于执行权利要求1—6任一项方法的装置，其特征在于，包括有用于包围或覆盖待处理物体或部分物体的外壳(2)；用于密封地与外界定界的机构(1)，以致能在外壳内维持不同于外壳外的压力；以及用于在外壳内产生循环负压的机构。

8.权利要求7的装置，其特征在于，包括有对着待处理物体部分施用的密封框架(1)，和连接至该框架并覆盖框架内空间的织物(2)或类似物；通过连续的负压将框架吸在物体上，织物备有用于循环负压和适合的处理介质的接口(4)。

9.如权利要求8的装置，其特征在于，包括有将框架(1)内的作用表面暴露至红外光，紫外光，微波等中的装置。

10.如权利要求8的装置，其特征在于，包括有用于在连接至框架(1)的储罐(11)内产生连续负压的泵(10)、连接储罐和织物(2)的循环罐(13)、连接织物的处理介质罐(15—18)、以及用于检测并控制负压及处理介质供应等的电子系统(24)。

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