CZ293280B6 - Způsob vysoušení knižního a obdobného papírového materiálu a zařízení k jeho provádění - Google Patents

Abstract

Způsob vysoušení knižního a obdobného papírového materiálu v mokrém či zamrazeném stavu, při kterém se tento vysoušený materiál vystaví mikrovlnnému záření o frekvenci 500 MHz až 10 GHz a podle kterého se před vysoušením knižní nebo obdobný papírový materiál obloží keramickými deskami a v tomto stavu se následně vystaví mikrovlnnému záření za atmosférického či sníženého tlaku. Konvenční zařízení k provádění způsobu obsahuje mikrovlnnou sušicí pec uzpůsobenou pro vsádkový nebo kontinuální provoz, která obsahuje stavitelné keramické desky schopné absorbovat vlhkost i mikrovlnné záření.ŕ

Description

Způsob vysoušení knižního a obdobného papírového materiálu a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vysoušení knižního a obdobného papírového materiálu v mokrém či zamrazeném stavu, podle kterého se tento vysoušený materiál vystaví mikrovlnnému záření o frekvenci 500 MHz až 10 GHz ve vsádkovém či kontinuálním procesu. Vynález je zaměřen a určen zejména pro záchranu knih, archiválií, historických dokumentů, map, soudních spisů atd., které byly zatopeny povodňovou vodou a jsou uchovávány v zamrazeném stavu a je žádoucí aby byly co nejdříve rychle a kvalitně vysušeny.

Dosavadní stav techniky

V současné době se k vysoušení knižního a podobného materiálu postiženého povodňovou vodou či zatopeného z jakýchkoliv příčin, využívá klasických metod sušení jako jsou sušení horkým nebo vlhkým vzduchem, vakuové sušení či lyofilizace. Nevýhodou těchto klasických metod je nízká kvalita vysušených materiálů (horkovzdušná a vlhkovzdušná metoda) či nízká produktivita a vysoké náklady (vakuum, lyofilizace). Klasické vysoušení je velmi pomalé (probíhá od povrchu ke středu vzorku), dochází k deformacím knih, kroucením a slepováním listů, k poškození původních vazeb a tisků, což je zejména pro historicky cenné materiály nežádoucí. Vakuové či lyofilizační sušení je sice šetrnější, avšak příliš nákladné, neboť by v případě 9000 tun zatopených knih trvalo jejich vysušení několik desítek let. Přáním knihoven a ostatních institucí je .však co nejrychlejší navrácení knih a ostatních papírových materiálů k opětnému použití.

Je známo, že nejúčinnější a nejrychlejší je technika mikrovlnného sušení, která byla již použita pro sušení různých materiálů jako je dřevo, kůže, textil včetně papíru (G. Roussy, J. A. Pearce, Foundations and Industrial Applications of Microwave and Radiofrequency Fields, John Wiley & Sons, New York, 1995). Ve všech těchto případech se však jedná o stejnorodé materiály s nízkým obsahem vlhkosti. Knihy a obdobné materiály jsou však různorodé povahy co do obsahu různých komponent (lepidla, tisky, barevné obrázky, zlacené litery apod.). Pro tento typ materiálů byla použita mikrovlnná metoda kombinovaná s vakuem, jak je uvedeno v německém patentu DE 3 904 111 a jeho dalších ekvivalentních ochranných dokumentech US 5 120 500, EP 0 386 436 a CA 2 009 621. Tato metoda byla použita především pro předsušení knih před jejich deacidifikací vzniklé dlouhodobým skladováním. Obsah vlhkosti skladovaných knih se pohyboval mezi 8 až 10 % a byl snížen během 30 minut na 2 % vlhkosti. Tato metoda byla shledána vhodnou pouze pro nízký obsah vlhkosti, resp. pro použití nízkých mikrovlnných výkonů, např. 500 W. Při vyšších hodnotách vlhkosti vyžadující vyšší mikrovlnný výkon docházelo k poškození knih, zejména co se týkalo různorodých složek jako jsou lepidla, barevné obrázky, zlacené nápisy, fotografie apod. V případě, že materiály obsahovaly kovové částečky, musely být s použitím speciálního detekčního systému odhaleny a vyloučeny ze sušicího procesu (nebezpečí jiskření a požáru), jak je uvedeno v dokumentu US 6 409 329. Je tedy zřejmé, že i metoda mikrovlnného sušení knih a obdobných materiálů má značná omezení bránící jejímu širšímu uplatnění. Z užitného vzoru CZ 12 847 je známé zařízení - mikrovlnná pec používající mikrovlnného záření pro účel sušení knih a papírového materiálu v určitém optimálním frekvenčním rozsahu. Nicméně sušicí proces je nutno provádět s velkou opatrností a relativně pomalu, aby se zaručil jeho rovnoměrný průběh, vyloučilo přehřátí či nedosušení sušených materiálů.

Podstata vynálezu

Podstata způsobu vysoušení knižního a obdobného papírového materiálu v mokrém či zamrazeném stavu, při kterém se tento vysoušený materiál vystaví mikrovlnnému záření o frekvenci

- 1 CZ 293280 B6

500 MHz až 10 GHz a který odstraňuje výše uvedené nedostatky spočívá vtom, že se před vysoušením knižní nebo obdobný papírový materiál obloží keramickými deskami a v tomto stavu se následně vystaví mikrovlnnému záření ve vsádkovém nebo kontinuálním procesu za atmosférického či sníženého tlaku za účelem rychlého a šetrného vysušení.

Použití sníženého tlaku na hodnoty od atmosférických hodnot až do 0,001 MPa urychluje sušení a snižuje sušicí teplotu na rozmezí 30 až 50 °C a přispívá k šetrnosti sušicího procesu. Podstatné znaky modifikovaného mikrovlnného sušicího postupu keramickými deskami lze konkretizovat, případně dále rozvíjet a to příkladně ve vsádkových či kontinuálních zařízeních za atmosféricío kého či sníženého tlaku.

Sušicí schopnost mikrovlnného pole je řízena keramickými deskami instalovanými s výhodou nad a pod vysoušeným materiálem za účelem urychlení sušicího procesu a dosažení rovnoměrného průběhu, čímž se zabraňuje přehřátí či nedosušení sušených materiálů. Keramické 15 desky jsou vyrobeny z porézního materiálu s vysokou nasáklivostí až 100% a jsou schopny absorbovat mikrovlny. Jsou specielně profilovány buď horizontálními drážkami či vertikálními dírkami za účelem zvýšení povrchu a tím i sušicího efektu a svými vlastnostmi a strukturou přispívají k homogenitě mikrovlnného pole a tím zabraňují vzniku případných horkých míst tzv. hot spots, které mohou vysoušený materiál nenávratně poškodit. Desky snižují efektivně 20 nadbytečný obsah vody po rozmražení a tím následně zrychlují sušicí proces s ohledem na jeho průběh od středu knihy k povrchu.

Další výjimečnou vlastností této vysoušeči metody je selektivní sušicí efekt mikrovln v kombinaci s těmito deskami a sice působící pouze na vlhkost, tj. na obsaženou vodu, bez ohledu rra 25 přítomnost různorodého materiálů (lepidla, barevné obrázky, zlacené nápisy, fotografie i kovové částečky). Tímto způsobem lze od těchto materiálů mikrovlnné záření odstínit a provádět rovnoměrné a šetrné vysušování knih a ostatních papírových materiálů vysokou rychlostí při zachování vysoké kvality, aniž by došlo k jejich poškození i při použití vysokých mikrovlnných výkonů? Metoda je použitelná a účinná i pro vysoce nasáklé papírové materiály až 300 %, (tj. o 3x vyšším 30 obsahu vody než je sušina) a to jak ve vsádkovém, tak v kontinuálním provedení a sice jak zař atmosférického tak za sníženého tlaku. Vzhledem ke sterilizačním vlastnostem mikrovlnného· záření dochází současně k dezinfekci vysoušených materiálů, tj. dochází k ničení plísní, bakterií a ostatních choroboplodných zárodků.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Do vsádkové mikrovlnné sušicí pece o frekvenci 2450 MHz se vloží knihy obsahující v rozmezí 50 až 100 % vody v mokrém či zamrazeném stavu. Knihy se obloží shora i zdola keramickými deskami a vystaví se působení mikrovlnného pole odpovídajícímu v rozmezí 0,1 až 1,0 kW/kg knihy. Během rozmezí 30 až 60 minut, kdy dojde k vysušení knih (podle obsahu vody), se 45 vysušený knižní materiál vyjme a nahradí novou vsádkou. Vysušené knihy obsahují zbytkovou vlhkost v rozmezí 8 až 10 %.

Příklad 2

Do kontinuální mikrovlnné sušicí pece o frekvenci 915 MHz a výkonu 12 kW se na vstupu běžícího pásu vkládají mokré či zamrazené knihy či jiné papírové materiály obložené shora i zdola keramickými deskami, které v tomto uspořádání procházejí sušicím tunelem rychlostí např. v rozmezí 0,1 až 1,0 m/min. Po průchodu rozmrazovací, sušicí a sterilizační zónou v délce

-2CZ 293280 B6 v rozmezí 5 až 20 minut se vysušené knihy nahrazují novými vzorky anedosušené knihy se automaticky vracejí do sušicího procesu. Rychlost vysoušení se reguluje rychlostí běžícího pásu a nastavením mikrovlnného výkonu. Výsledný vysušený materiál opouští zařízení ve sterilizované formě.

Příklad 3

Do vsádkové mikrovlnné sušicí pece o frekvenci 2450 MHz a výkonu 16 kW se vloží zamrazené či mokré knihy obložené shora i zdola keramickými deskami, pec se uzavře a vnitřní sušicí prostor se evakuuje na tlak v rozmezí 10 až 50 kPa. Zapnutím mikrovlnného záření v kombinaci se sníženým tlakem (vakuem) dojde k velmi rychlému procesu sušení za velmi šetrných podmínek poskytující rovnoměrně vysušený materiál.

Průmyslová využitelnost

Vynález je především určen k záchraně knih a papírových materiálů, které byly po určitou dobu zaplaveny povodňovou vodou a v současné době jsou uchovávány v zamrazeném stavu dokud nebudou rozmraženy, vysušeny a sterilizovány, tj. uvedeny do původního stavu. Vzhledem k vysokým nákladům na udržování výše uvedených materiálů v zamrazeném stavu je třeba účinného, iychlého a šetrného zařízení, kterým je právě konvenční mikrovlnná sušicí technika, modifikovaná speciálními keramickými deskami. Tyto desky eliminují vznik nežádoucích hot spots a zabraňují tak poškození vysoušených materiálů a zaručují vysokou kvalitu sušicího procesu.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob vysoušení knižního a obdobného papírového materiálu v mokrém či zamrazeném stavu, při kterém se tento vysoušený materiál vystaví mikrovlnnému záření o frekvenci 500 MHz až 10GHz, vyznačený tím, že se před vysoušením knižní nebo obdobný papírový materiál obloží shora i zdola keramickými deskami a v tomto stavu se následně vystaví mikrovlnnému záření za atmosférického či sníženého tlaku.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se vysoušený materiál obložený shora i zdola keramickými deskami vystaví účinkům mikrovlnného záření o frekvenci 2450 MHz nebo 915 MHz.
3. 3. Způsob podle nároků la2, vyznačený tím, že sušicí proces probíhá v oblasti tlaku od 0,001 MPa až do atmosférického tlaku.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 3, obsahující mikrovlnou sušicí pec uzpůsobenou pro vsádkový nebo kontinuální provoz, vyznačené tím, že sušicí pec obsahuje stavitelné keramické desky schopné absorpce vlhkosti i mikrovlnného záření.
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačené tím, že keramické desky jsou profilovány horizontálně drážkami či vertikálně dírkami.