-
Bereich der Technik
-
Die
Erfindung betrifft die Mehrzweckeinrichtung zur Modifizierung von
Zellulosematerialien und die Art der Modifizierung von Zellulosematerialien
mit flüchtigen Imprägnierungsstoffen.
-
Bisheriger Stand der Technik
-
Das
Problem der Deterioration von Zellulosematerialien wird durch Prozesse
des Schutzes und der Stabilisierung von Zellulosematerialien in
Großeinrichtungen der Massendeazidifizierung (Entsäuerung)
gelöst.
-
Bislang
sind mehrere Vorrichtungen zur Modifizierung von Zellulosematerialien
bekannt, wie zum Beispiel Vorrichtungen mit Düsen, die
in der Lage sind in Systemen von Blatt-Unterlagen zu blättern
(
CS 272960 ,
CS 271527 ,
CS 3274353 ,
CS 270139 ,
CS 187943 ,
CA 2327786 A1 ,
EP 1055031 A1 ,
EP 1055031 B1 ,
US 5827578 A1 ,
US 6471915 B1 ,
WO 99/41454 ,
WO 99/51818 ,
CS 291713 B6 ,
WO 99/41454 ,
EP 1055031 B1 ,
US 2004/0056235 A1 ,
WO 00/08250 ,
US 5770148 ,
US 5409736 A ,
US 5770148 ,
CA 2202475 ), drucklose Vorrichtungen (
US 7211221 ,
US 5770148 ), Druckeinrichtungen, z. B.
auf Vakuum basierende Vorrichtungen (
WO 91/04800 ,
WO 91/04797 ) und Vorrichtungen
zur Vakuum-Druckimprägnierung (
US 5120500 ,
US 3969549 ,
US 393091 ).
-
Eine
besondere Art der Modifizierung von sauren Zellulosematerialien
ist deren Neutralisierung und Stabilisierung, wofür auch
verschiedene Deazidifizierungsund Modifizierungsstoffe oder Systeme entwickelt
wurden (
US 2033452 ,
CA 782604 ,
US 3472611 ,
US 3676182 ,
US 3676055 ,
US 5094888 ,
US 5104997 ,
US 5137760 ,
CA 2317564 ,
US 5277842 ,
US 5482781 ,
US 6071475 ,
CA 2060926 ,
US 6676856 ,
CA 2142195 A1 ,
WO 2005/083176 ,
WO 91/04797 ,
WO 91/04800 ,
US 5120500 ,
US 7211221 ,
DE 4138750 A1 ,
DE 3904111 A1 ,
US 5322558 ,
US 6676856 ). Einige Patente behandeln die
Neutralisierung und Stabilisierung mit Hilfe von metallorganischen
mit Wasser reagierenden Verbindungen, wobei vor der Imprägnierung
mit diesen Substanzen das Zellulosematerial durch Vakuum-Trocknung
getrocknet wird (
WO 91/04800 ,
US 5120500 ,
US 7211221 ,
WO 91/04797 ,
DE 4225780 ,
US 5322558 ,
ES2130994 ,
US 5277842 ,
EP 0545180 B1 ,
EP 0545180 A1 ,
DE 4225780 C1 ,
DE 4138750 A1 ,
DE 3904111 A1 ,
US 5322558 ,
US 6676856 ,
US 5104997 ,
US 3969549 ,
US 3969549 ,
US 393091 ) oder auch durch Kühlung
(
WO 2605/083176
A1 CA 2556626
A1 ).
-
Es
ist allgemein bekannt, dass es zur bedeutenden Kühlung
und Temperaturreduzierung von Zellulosematerial oder anderem porösen
Material im Verlauf des Verdampfens von Wasser kommt. Gemäß der
Patentanmeldung
WO 91/04800 besteht
die Vorrichtung aus einer Vakuum-Trocknungskammer, wo Bücher
mit Hilfe von Vakuum bei dieelektrischer Heizung getrocknet werden.
Durch ein Förderband werden die Container mit Büchern
in einen Tank befördert, der mit einer Lösung
von deazidifizierenden Chemikalien in einem Lösungsmittel
gefüllt ist. Nach der Imprägnierung mit der Lösung
führt das Förderband den Container mit den Büchern
in den Auslasstank, wo die Lösung abgelassen wird und danach wird
in der Trocknungskammer mit Hilfe des Vakuums bei dieelektrischer
Beheizung das Lösungsmittel entfernt.
-
Gut
bekannt sind Vorrichtungen und Verfahrensweisen bei der Imprägnierung
und Veredelung von porösen Zellulosematerialien durch Eintauchen und
durch die Wirkung von Druckunterschieden in Vakuum-Druckeinrichtungen,
die Verfahrensweisen nach Rueping, Lowry, Broese von Groenan, Bethel oder
deren modifizierte Verfahrensweisen nutzen. Nach diesem Verfahren
werden normalerweise ein bis zwei verbundene Zyklen von Druckluft
und Druck des Imprägnierungsstoffes eingesetzt, wobei hier
die Funktion der Sparsamkeit vom der Druckluft besorgt wird, der
bei Erhebung des Drucks des Imprägnierungsstoffes den überschüssigen
Imprägnierungsstoff aus dem Material Herausdrückt.
-
Gemäß den
Patenten
BRD 898 803 ,
BRD 965 765 und
US 945 693 wird vor der Imprägnierung das
Material in einem Medium getrocknet und in einem anderen Medium
imprägniert.
-
Eine
weitere Gruppe von bekannten Verfahren zur Modifizierung von Zellulosematerialien
bilden die Patente (
CS 94 367 ,
CS 101 587 ,
CS 144 399 ,
CS 233 451 und
CS 240 456 ), wo ein (1) Imprägnierungsstoff
verwendet wird, der gleichzeitig auch Träger der Wärmeenergie
ist. Gemäß dem Patent
CS 233 451 wird das Zellulosematerial
mit einer imprägnierenden Flüssigkeit imprägniert,
indem zuerst ins Zellulosematerial Flüssigkeit gedrückt
wird, z. B. Luft, bei einem Druck von 0,1 bis 0,6 MPa für
10 bis 40 Minuten anschließend wird in das Material das
Imprägnierungsmittel gedrückt, das im Imprägnierungstank bei
einem Druck 0,5 bis 1,3 MPa für die Dauer von 60 bis 300
Minuten bei einer Temperatur von 100 bis 150°C zirkuliert
und der Überschuss des Mittels wird aus dem Zellulosematerial
durch Lufteinwirkung bei einem Druck 1 bis 40 kPa wieder zurück
gewonnen.
-
Bekannt
sind Düseneinrichtungen und Imprägnierungsweisen
für poröse Zellulosematerialien in Blattform mit
Trennung der einzelnen Blätter oder mit der Möglichkeit
durch einen Flüssigkeits- oder Gasstrahl in diesen Blättern
auch zu blättern. Diese Flüssigkeit strömt
aus einer beweglichen Düse zu den einzelnen Blättern
im Sinne der
tschechoslowakischen
Patente 272 960 ,
270
139 ,
271527 ,
272 960 und
274 353 . Gemäß dem
tschechoslowakischen Patent Nr.187943 wird
eine auf Wasserdüsen basierende Vorrichtung zur Imprägnierung
von porösen Zellulosematerialien in Blattform mit Trennung
der einzelnen Blätter zur Veredelung verwendet, z. B. zur Färbung
von furniertem Blattmaterial. Gemäß dem
tschechoslowakischen Patent Nr. 272
960 besteht die Vorrichtung aus einem Tank für
die Veredelungslösung und aus dem Träger des veredelten
Materials, wobei sich zwischen dem Boden des Tanks und dem Unterteil
des Trägers ein entsprechender Verteiler des Gasmediums
befindet, der zumindest eine Öffnung hat und auf einer
Seite mit einem Zuleitungsrohr verbunden ist und auf der anderen
Seite mit einem Schwenkarm. Gemäß dem
tschechoslowakischen Patent Nr. 272
960 sind Durchflussprofile der hintereinander folgenden Öffnungen
größer in Strömungsrichtung oder die
Entfernungen der hintereinander folgenden Öffnungen sind
in Strömungsrichtung kleiner, bzw. die Öffnung
kann auch Schlitzförmig sein. Gemäß dem
tschechoslowakischen Patent Nr. 274
353 besteht die Veredelungsvorrichtung aus einem Tank für
die Veredelungslösung und aus einem Träger des
veredelten Materials, wobei zwischen dem Boden des Tanks und dem
Unterteil des Trägers sich eine kleine Düsenturbine
befindet, die mit Hilfe der Zuleitung mit dem Behälter
(Tank) des Gasmediums verbunden ist, wobei zumindest ein Schwenkarm
der kleinen Düsenturbine vorteilhaft Austrittsöffnungen
haben kann und zumindest ein Schwenkarm Antriebsöffnungen
hat. Die Antriebsöffnungen der kleinen Düsenturbine
können vorteilhaft ein regelbares Austrittsprofil verwenden.
-
Gemäß dem
tschechoslowakischen Patent Nr. 271
527 besteht die Veredelungsvorrichtung von Zellulosematerialien
aus einem Tank mit Veredelungsmedium, in den der Träger
mit dem zu veredelndem Material getaucht wird. Dessen Hauptflächen sind
vertikal angeordnet und unterhalb der Ebene der unteren Kanten des
veredelten Materials ist zumindest ein hohles Gehäuse mit
zumindest einer Öffnung angebracht – zum Austritt
des Gasmediums. Das Gehäuse kann zumindest ein Rohr mit Öffnungen
haben, bzw. das Gehäuse besteht aus einem System von parallel
verbundenen Rohren mit Öffnungen oder das Gehäuse
besteht aus einem System von in Serie verbundenen Rohren mit Öffnungen.
Gemäß dem
tschechoslowakischen
Patent Nr. 274 353 für eine Veredelungsvorrichtung
von Zellulosematerialien besteht aus einem Tank mit Veredelungslösung, in
dem sich der Träger mit dem zu veredelndem Material befindet.
Zwischen dem Boden des Tanks und dem Unterteil des Trägers
befindet das Gehäuse für die Zufuhr des Gasmediums,
das mit dem Zuleitungsrohr verbunden ist. Die Austrittsprofile der Öffnungen
im Gehäuse werden mit zunehmender Entfernung vom Zuleitungsrohr
immer größer. Gemäß dem
tschechoslowakischen Patent Nr. 274
353 sind die Entfernungen zwischen den Öffnungen
am Gehäuse mit zunehmender Entfernung vom Zuleitungsrohr
kürzer. Das Gehäuse für die Zufuhr des
Gasmediums hat zumindest eine Schlitzöffnung.
-
Die
Breite der Schlitzöffnung kann mit zunehmender Entfernung
vom Zuleitungsrohr schrittweise größer werden.
-
Zur
Imprägnierung von Zellulosematerialien z. B. Papier, werden
Prozesse und Vorrichtungen zur Deazidifizierung (Entsäuerung)
mit metallorganischen Verbindungen (
DE
4225780 ,
US 5322558 .
ES2130994 ,
US 5277842 ,
EP 0545180 B1 ,
EP 0545180 A1 ,
DE 4225780 C1 ,
DE 4138750 A1 ,
DE 3904111 A1 ,
US 5322558 ,
WO 91/04797 ,
US 6676856 ,
US 5208072 ,
US 5264243 ,
US 5322558 ,
US 5104997 ,
US 3969549 ,
WO 87/00217 ) in brennbaren Lösungsmitteln
(
US 5120500 ,
US 5277842 ,
US 5482781 ,
EP 0386436 B1 ,
DE 3904111 A1 ,
US 5104997 ,
US 3969549 ,
US 393091 ,
US 3676055 ) verwendet. Der Vorteil
einiger Imprägnierungsstoffe, wie zum Beispiel Lösungen
von metallorganischen Verbindungen in Hexamethyldisiloxan (HMDO)
ist die bessere Durchdringung (Penetration) des Deazidifizierungsstoffes
in den Komplex der Blätter wie zum Beispiel, verschlossene
Archivboxen mit Dokumenten und Bücher (
US 5277842 ,
EP 0545180 B1 ,
EP 0545180 A1 ,
US 5322558 ). Die Deazidifizierung (Entsäuerung)
von Zellulosematerialien wird zum Beispiel (
US 5277842 ,
EP 0545180 B1 ,
EP 0545180 A1 ,
US 5322558 ) so durchgeführt,
dass diese Materialien in eine Imprägnierungskammer gelegt
werden, wo das Material zuerst bei einer Temperatur von unter 50°C
bei Vakuum über einen Zeitraum von 48 Stunden auf einen
Feuchtigkeitsgehalt von unter 1% vorgetrocknet wird. Nach der Vortrocknung
folgt die Deazidifizierung (Entsäuerung) mit einer Lösung
von metallorganischen Verbindungen, z. B. Magnesium-Titan Doppel-Ethanolat
und Titan-Isopropylat in Hexamethyldisiloxan in Hexamethyldisiloxan.
Nach der Deazidifizierung (Entsäuerung) wird die Deazidifizierungslösung
abgelassen, die Imprägnierungskammer wird evakuiert und
das Material wird für eine Dauer von cca. 24 Stunden vakuumgetrocknet.
Die Verflüchtigung des Geruchs des VOC dauert recht lange
nach der Imprägnierung. Der Prozess der Deazidifizierung
(Entsäuerung) mit Hilfe der Imprägnierungslösung
von metallorganischen Verbindungen durch Magnesium-Titan Doppel-Ethanolat
und Titan-Isopropylat in Hexamethyldisiloxan (HMDO) wird in einer
(1) Kammer durchgeführt (1. Schritt – Vortrocknung,
2. Schritt Imprägnierung, 3. Schritt Nachtrocknung).
-
Die
Hauptnachteile der gegenwärtig verwendeten Prozesse der
Deazidifizierung (Entsäuerung) von Papier mit Lösungen
von deacidifizierenden (entsäuernden) Stoffen in HMDO ist
das benötigte große Volumen der Imprägnierungskammer
und die Einheitsleistung der Imprägnierungskammer, dargestellt z.
B. als Masse des zu imprägnierenden Zellulosematerials
pro Zeiteinheit. Daraus ergeben sich weitere Nachteile: Das große
Volumen des verwendeten brennbaren Lösungsmittelns bei
einer niedrigen spezifischen Leistung und ein hohes Brandrisiko.
Die niedrige spezifische Leistung der Imprägnierungsvorrichtung
dargestellt als Leistung pro 1 m3 Volumen der
Imprägnierungskammer ist durch die lange Dauer der Wassertrocknung
und die Dauer von anderen diffusen Prozessen gegeben. Das Volumen
des verwendeten brennbaren Lösungsmittels oder des Imprägnierungsstoffes
erreicht eine Größenordnung von 103 bis
104 Liter pro Los, bei einer jährlichen
Kapazität der Vorrichtung 101 Tonnen/Jahr.
Der Nachteil ist auch das große Volumen der Imprägnierungslösung,
die empfindlich auf Wasser reagiert, die noch vor dem Gebrauch von
Wasser oder Wasserdämpfen verwendet werden muss, bei einer
bestimmten Pro-Einheitsleistung. So eine Vorrichtung kann deshalb
wegen der Größe und wegen Sicherheitsbedenken
nicht transportiert werden, was auch bedeutet dass diese Vorrichtung
nicht mobil oder tragbar sein kann. Der Nachteil der bekannten Methoden
der Deazidifizierung (Entsäuerung) von Papier mit einer Lösung
von metallorganischen Verbindungen in Hexamethyldisiloxan ist auch
die lange Zeit (in der Größenordnung von Dutzenden
von Stunden), die für die Beseitigung der flüssigen
und gasförmigen Papierbestandteile nach der Imprägnierung
und die anschließend notwendige Beseitigung von flüchtigen
organischen Stoffen nötig ist.
-
Das
Ziel der vorgelegten Erfindung ist eine Vorrichtung mit Mehrzweckcharakter,
die bei kleinen Abmessungen eine hohe Leistung erreicht, ferner eine
Minderung des Volumens der verwendeten brennbaren Lösungsmitteln
bei der jeweiligen spezifischen Leistung, Erhöhung der
Arbeitssicherheit, Verkürzung der Zeit, die zur Beseitigung
der flüssigen und gasförmigen Bestandteile aus
dem Zellulosematerial notwendig ist, wie auch die Möglichkeit
des Transports diese Vorrichtung, gegeben durch die kleinen Abmessungen
des Imprägnierungsteiles der Vorrichtung bei der jeweiligen
Leistung.
-
Grundlage der Erfindung
-
Diese
Zielsetzung wird zum Großteil durch die Mehrzweckvorrichtung
zur Modifizierung von Zellulosematerialien (insbesondere von Druck-
und Papierprodukten, Büchern, Zeitschriften, Dokumenten, Manuskripten,
Landkarten, Kunstwerken auf Papier und technischen Zeichnungen)
gelöst, deren Grundlage darin besteht, dass sie aus einer
Kombination mindestens einer Trocknungskammer zur Trocknung von
Zellulosematerialien besteht (bzw. versehen mit einem Heizkörper
oder mit einer internen Zirkulationsvorrichtung oder einer Vorrichtung
zur Temperaturregelung oder durch eine Infrarot-Einrichtung oder deren
Kombination. Die Vorrichtung besteht ferner aus der Modifizierungskammer
(verbunden durch einen Schutzmantel mit einer Verdampfungskammer) mit
einer inerten Flüssigkeit, die mit einer Einrichtung zur
Erwärmung der inerten Flüssigkeit versehen ist, mit
einer Vorrichtung zur Rezirkulation des reaktionsträgen
(inerten) Gases und einer Vorrichtung zur Trennung des verdunsteten
Lösungsmittels, bzw. einem Behälter zum Sammeln
des getrennten flüssigen Lösungsmittels und der
flüchtigen Stoffe. Die Modifizierungskammer ist mit der
Verdampfungskammer mit einem Schutzmantel mit einer reaktionsträgen
(inerten) Flüssigkeit versehen, bzw. die Trocknungskammer
ist mit der Modifizierungskammer mit einem Schutzmantel versehen.
-
Die
Trocknungskammer kann mit doppelten Wänden oder mit einem
doppelten Boden versehen werden, mit einer gelochten Innenwand,
ferner mit einem Ventil zur Zuleitung, einem Ventil zur Ableitung der
Trockenflüssigkeit, Ventil für die äußere
Rezirkulation und einer Vorrichtung zur Regenerierung der Trockenflüssigkeit.
-
Die
Trocknungskammer kann mit mindestens einem Container mit erneuerbarem
Trocknungsmittel versehen werde zu n, bzw. mindestens einen externen
Container mit erneuerbarem Trocknungsmittel.
-
Die
Trocknungskammer kann mit Regalen, bzw. ummantelten Regalen und/oder
einem Container Zellulosematerialien versehen werden oder die Trocknungskammer
bildet ein ummanteltes Lager oder ummantelte Regale von Zellulosematerialien.
-
Man
fand heraus, dass es durchaus von Vorteil ist, wenn der externe
Container mit erneuerbarem Trocknungsmittel und/oder mit den Trocknungsmitteln
mit einer Vorrichtung zur Regelung der Temperatur, des Durchsatzes
und der Strömungsgeschwindigkeit der Trockenflüssigkeit
versehen ist und/oder einer Vorrichtung zum Ausfrieren von Wasser
aus dem Trocknungsmittel.
-
Ebenfalls
ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung aus mindestens zwei externen
Containern besteht, wobei mindestens ein (1) externer Container zur
Trocknungsmittelregenerierung dient und mindestens ein (1) externer
Container zur Trocknung der Trockenflüssigkeit aus der
Trocknungskammer dient.
-
Die
Modifizierungskammer kann mit einer Vorrichtung zur Bildung und
Regelung von Vakuum und Druck versehen werden, wie auch mit einer
Vorrichtung zur Temperaturregelung.
-
Die
Modifizierungskammer, und/oder die Trocknungskammer und/oder Verdunstungskammer (Evaporator)
können mit Düsen zur Strömung von Flüssigkeit
zwischen den Blättern des Zellulosematerials versehen sein
und einer Vorrichtung, die mit Hilfe eines Getriebemechanismus die
gegenseitige Bewegung von Zellulosematerialien und Düsen
gewährleistet.
-
Der
Vorteil der Vorrichtung ist, dass die Trocknungskammer, die Modifizierungskammer
und die Verdunstungskammer (Evaporator) zumindest auf einen gemeinsamen
Rahmen untergebracht werden können – und man kann
diese dann an ein Verkehrsmittel anhängen. Die Art der
Modifizierung von Zellulosematerialien, die einer Trocknung und
anschließenden Imprägnierung durch Eintauchen
ausgesetzt waren oder durch die Wirkung der Druckdifferenz bei einer
Imprägnierungstemperatur von –58°C bis
30°C mit brennbaren flüssigen flüchtigen
Imprägnierungsstoffen, die aktive Modifizierungsstoffe
enthalten, die mit Feuchtigkeit reagieren, wie zum Beispiel metallorganische
Verbindungen, weiter flüchtige brennbare Lösungsmittel
wie zum Beispiel Alkylsiloxane, festigende, konservierende, biologisch
aktive Substanzen, Antioxidanten, deazidifizierende Partikel oder
Nanopartikel, Stoffen die mit Karbonyl-Gruppen reagieren, Monomere,
Weichmacher und andere Industrie-Hilfszubereitungen und schließlich
durch die Verdunstung des Lösungsmittels auf der beanspruchten
Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin,
dass das Zellulosematerial in der Trocknungskammer mit Hilfe einer
Trocknungsflüssigkeit mit einer Temperatur von 10°C
bis 106°C auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 3% getrocknet wird,
vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 0,6%. Dann
wird das Zellulosematerial in der Modifizierungskammer durch Eintauchen
im flüssigen Imprägnierungsstoff oder durch die
Wirkung der Druckdifferenz (ohne Zutritt von Feuchtigkeit und Luft)
imprägniert. Nach der Beseitigung des überschüssigen
flüssigen Imprägnierungsstoffes vom imprägnierten
Zellulosematerial und aus dessen Umgebung werden weiter in der Verdunstungskammer
in einer Atmosphäre aus einer trockenen reaktionsträgen
Flüssigkeit auch die Reste des flüssigen Imprägnierungsstoffes
verdampft.
-
Das
Zellulosematerial wird in der Trocknungskammer getrocknet, die mit
Regalen, bzw. ummantelten Regalen und/oder einem Container (33) für
Zellulosematerialien oder in einem ummantelten Lager versehen ist
oder das Zellulosematerial befindet sich im Regalen. Die Trocknungsflüssigkeit
hat bei atmosphärischem Normaldruck hat eine Temperatur
von höchstens 50°C.
-
Die
Trocknungsflüssigkeit ist überhitzter Dampf, Luft,
eine interte (reaktionsträge) oder reaktive oder hygroskopische
Flüssigkeit oder deren Kombination oder hygroskopische
oder hydrophobe oder mit Wasser reagierende Flüssigkeiten,
wie zum Beispiel Diethlylzink, flüssiges Ammoniak, Dimethylsulfoxid,
Alkylenoxide oder Isozyanate oder deren Mischungen mit Lösungsmitteln.
-
Man
fand heraus, dass es günstig ist, wenn das Zellulosematerial
in der Trocknungskammer in mindestens zwei Stufen getrocknet wird,
wobei im Rahmen der ersten Stufe das Zellulosematerial bei atmosphärischem
Normaldruck und einer Temperatur von höchstens 50°C
auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 3% vorgetrocknet wird und
anschließend in einer inerten Atmosphäre bei einer
Temperatur von höchstens 106°C auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von unter 0,6% nachgetrocknet wird – und zwar durch solche
Verfahren wie Vakuumtrocknung, Lyophylisierung oder durch eine Flüssigkeit
mit Gehalt von hygroskopischen oder mit Wasser reagierenden Verbindungen,
wie zum Beispiel Diethlylzink, Ammoniak, flüssiges Ammoniak,
Dimethylsulfoxid, Alkylenoxide oder Isozyanate oder deren Kombination.
-
Ferner
hat man herausgefunden, dass es günstig ist, wenn das bei
atmosphärischem Normaldruck auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von 1 bis 3% getrocknete Zellulosematerial (bevor diese der Wirkung des
flüssigen Imprägnierungsstoffes) auf eine Temperatur
von unter –10°C runtergekühlt wird.
-
Auf
das Zellulosematerial, was in der Trocknungskammer auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von 0,2 bis 0,7% getrocknet wird, wird in der Modifizierungskammer
mit einer reaktionsträgen Flüssigkeit bei einem Überdruck
von 0,05 bis 0,2 MPa eine positive Wirkung ausgeübt und
anschließend mit einem flüssigen Imprägnierungsstoff
bei einem Überdruck von 0,2 bis 0,7 MPa. Es ist von Vorteil,
wenn anschließend nach der Imprägnierung der flüssige
Imprägnierungsstoff aus der Umgebung des zu imprägnierenden
Zellulosematerials beseitigt wird – und zwar durch Drucksenkung
auf atmosphärisches Niveau, Zentrifugalkraft, Evakuierung
oder eine Kombination dieser Verfahrensweisen oder durch die Wirkung
der Gravitationskräfte oder durch die Entnahme des Zellulosematerials
oder durch Abkühlung auf eine Temperatur von –10°C
bis –55°C und eine anschließende Evakuierung.
-
Man
hat herausgefunden, dass es durchaus von Vorteil ist, wenn das Zellulosematerial
in der Modifizierungskammer (2) durch Vakuumimprägnierung bei
einer Temperatur von –58°C bis –10°C
behandelt wird.
-
Zellulosematerial
mit Gehalt von flüchtigen Stoffen wird nach dem Transport
aus der Modifizierungskammer (2) in die Verdunstungskammer
(Evaporator)(3) durch die Strömung der inerten
(reaktionsträgen) Flüssigkeit rund um das Zellulosematerial getrocknet,
wobei die Verdunstung von flüchtigen Stoffen unterhalb
deren Siedepunkt abläuft.
-
Die
Verdunstung des Lösungsmittels aus dem imprägnierten
Zellulosematerial kann in der Verdunstungskammer in der durchströmenden
reaktionsträgen (inerten) Flüssigkeit bei atmosphärischem Normaldruck
ablaufen, wobei von der inerten Flüssigkeit flüchtige
Stoffe im äußeren Kreis durch gekannte Verfahren
getrennt werden, wie zum Beispiel Ausfrieren, Lyophilisierung, Adsorption,
reversive Osmose oder deren Kombination.
-
Der
Vorteil der Mehrzweckeinrichtung und der Verfahrensweise gemäß der
Erfindung ist die Tatsache, dass hier das Volumen der Modifizierungskammer
beträchtlich reduziert wird – bei gleichzeitiger
Erhöhung der spezifischen Leistung. Ein weiterer Vorteil
der Erfindung ist die beträchtliche Zeitersparnis für
die Beseitigung von flüssigen und gasförmigen Bestandteilen
aus dem Zellulosematerial und für die anschließende
Beseitigung der flüchtigen organischen Stoffe.
-
Mit
der Vorrichtung und der Verfahrensweise gemäß der
Erfindung wird in der Modifizierungskammer der Inhalt des flüssigen
Imprägnierungsstoffes im Zellulosematerial auf 25 bis 35%
reduziert und in der Verdunstungskammer wird der flüssige
Imprägnierungsstoff oder das Lösungsmittel vollständig
beseitigt.
-
Letztendlich
muss auch der Vorteil der Vorrichtung dahingehend genannt werden,
dass die Größe der Vorrichtung deren Transportierbarkeit
möglich macht.
-
Übersicht der Bilder auf den
Abbildungen:
-
Die
Grundlage der Erfindung wird auf den folgenden Zeichnungen näher
erläutert
-
Die 1 zeigt
die Mehrzweckvorrichtung zur Modifizierung von Zellulosematerialien
gemäß den Ansprüchen 1 bis 10.
-
Die 2 ist
zeigt die Mehrzweckvorrichtung zur Modifizierung von Zellulosematerialien
gemäß dem Anspruch 9.
-
Beispiel der Verwirklichung
der Erfindung
-
Die
Mehrzweckvorrichtung zur Modifizierung von Zellulosematerialien
(wie in der. 1 dargestellt) besteht aus einer
Kombination von mindestens einer (1) Trocknungskammer 1 zur
Trocknung von Zellulosematerialien, bzw. versehen mit einem Heizkörper 5 oder
mit einer internen Zirkulationsvorrichtung 6 oder mit einer
Regelung 7 zur Temperaturregelung oder mit einer Infrarotvorrichtung 8 oder
deren Kombination. Mehrzweckvorrichtung besteht ferner aus der Modifizierungskammer 2 verbunden
mit der Verdampfungskammer 3, die mit der Vorrichtung 5.1 zur
Erwärmung des reaktionsträgen (inerten) Gases vorgesehen
ist, ferner mit der Vorrichtung 6.1 zur Zirkulation des
reaktionsträgen (inerten) Gases und mit der Vorrichtung 9 zur
Trennung des verdunsteten Lösungsmittels, bzw. mit dem
Behälter 10 zum Sammeln des getrennten flüssigen
Lösungsmittels und der flüchtigen Stoffe. Die
Modifizierungskammer 2 mit der Verdampfungskammer 3,
bzw. die Trocknungskammer 1 mit der Modifizierungskammer 2 sind
durch die Schutzmäntel 4.1, bzw. 4.2 verbunden.
-
Die
Trocknungskammer 1 kann mit doppelten Wänden oder
einem doppelten Boden (mit innerer perforierter Wand) versehen werden,
mit einem Ventil 11 zur Zuleitung, einem Ventil 12 zur
Ableitung der Trockenflüssigkeit, mit dem Ventil 13 für
die äußere Re-Zirkulation und mit der Vorrichtung 14 zur Regenerierung
der Trockenflüssigkeit.
-
Die
Trocknungskammer kann mindestens mit einem Container 15 mit
erneuerbarem Trocknungsmittel, bzw. mit mindestens einem (1) externen Container 15.1 mit
erneuerbarem Trocknungsmittel.
-
Die
Trocknungskammer 1 kann mit Regalen 16 versehen
werden, bzw. mit ummantelten Regalen und/oder mit einem Container 33 für
Zellulosematerialien oder mit einem ummantelten Lager oder Regal mit
Zellulosematerialien.
-
Der
externe Container 15.1 mit erneuerbarem Trocknungsmittel
und/oder mit den Trocknungsmitteln kann mit der Vorrichtung 17 zur
Regelung der Temperatur, des Durchsatzes und der Strömungsgeschwindigkeit
der Trockenflüssigkeit versehen werden und/oder mit der
Vorrichtung 18 zum Ausfrieren von Wasser aus dem Trocknungsmittel.
-
Die
Mehrzweckvorrichtung kann mindestens zwei externe Container 15.1., 15.2.
enthalten, wobei mindestens ein (1) externer Container 15.1 zur Trocknungsmittelregenerierung
und mindestens ein externer Container 15.2 zur Trocknung
der Trockenflüssigkeit aus der Trocknungskammer 1 dient.
-
Die
Modifizierungskammer 2 kann mit der Vorrichtung 19 zur
Bildung und Regelung des Vakuums und des Drucks versehen werden,
wie auch mit der Vorrichtung 5.3 zur Temperaturregelung.
-
Die
Modifizierungskammer 2 und/oder die Trocknungskammer 1 und/oder
Verdunstungskammer (Evaporator) 3 können mit Düsen 20 zur
Strömung der Flüssigkeit zwischen den Blättern
des Zellulosematerials versehen werden und mit der Vorrichtung 21,
die mit Hilfe eines Getriebemechanismus 22 die gegenseitige
Bewegung von Zellulosematerialien und der Düsen 20 gewährleistet.
-
Die
Art der Modifizierung von Zellulosematerialien, die einer Trocknung
und anschließend in Imprägnierung gemäß der
Erfindung ausgesetzt wurden, wird so durchgeführt, dass
das Zellulosematerial in der Trocknungskammer 1 mit Hilfe
der Trocknungsflüssigkeit bei einer Temperatur von 10°C
bis 106°C auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 3% getrocknet
wird. Dann wird das Zellulosematerial in der Modifizierungskammer 2 durch
Eintauchen im flüssigen Imprägnierungsstoff imprägniert
oder durch die Wirkung des Druckunterschiedes (ohne Zutritt von
Feuchtigkeit und Luft) und nach Beseitigung des überschüssigen
flüssigen Imprägnierungsstoffes vom imprägnierten
Zellulosematerial und aus dessen Umgebung werden weiter in der Verdunstungskammer 3 in
einer Atmosphäre aus einer trockenen reaktionsträgen
Flüssigkeit die Reste des flüssigen Imprägnierungsstoffes
verdunstet.
-
Beispiel 1
-
Die
Modifizierung von Zellulosematerialien in der Mehrzweckeinrichtung,
wie dargestellt in der 1 wird so durchgeführt,
dass hier die Bücher bei atmosphärischem Normaldruck
in der Trocknungskammer 1 auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von 0,3% in der Luft bei einer Temperatur von 45°C getrocknet werden,
dann werden die Bücher durch Eintauchen in der Modifizierungskammer 2 in
eine Imprägnierungslösung aus Magnesium-Titan
Doppel-Ethanolat und Titan-Isopropylat in Hexamethyldisiloxan imprägniert.
Nach Beseitigung des überschüssigen modifizierenden
Stoffes aus der Umgebung des zu imprägnierenden Materials
durch das Ablassen des überschüssigen modifizierenden
Stoffes aus der Kammer 2, wird das Zellulosematerial in
eine Atmosphäre aus trockenem Stickstoff in die Verdunstungskammer (Evaporator) 3 gelegt,
wo aus diesem die Lösungsmittelreste und flüchtigen
organischen Stoffe verdunsten. Die Modifizierungskammer 2 und
die Verdunstungskammer (Evaporator) 3 sind mit dem Mantel 4 verbunden.
-
Beispiel 2
-
Die
Modifizierung von Zellulosematerialien in der Mehrzweckvorrichtung
(dargestellt in der 1) wird so durchgeführt,
dass hier die Bücher bei atmosphärischem Normaldruck
in der Trocknungskammer 1 getrocknet werden, die mit dem
Container 15 mit erneuerbarem festen Trocknungsmittel versehen
ist, geeignet ist hier Silika-Gel, zur Trocknung auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von 0,5% in der Luft bei einer Temperatur von 45°C. Dann
werden die Bücher in eine Trockenluftatmosphäre
in die Modifizierungskammer 2 gestellt. Imprägniert
werden die Bücher durch Eintauchen in der Modifizierungskammer 2 in eine
Imprägnierungslösung aus Magnesium-Titan Doppel-Ethanolat
und Titan-Isopropylat in Hexamethyldisiloxan. Nach Beseitigung des überschüssigen modifizierenden
Stoffes aus der Umgebung des zu imprägnierenden Materials
durch das Ablassen des überschüssigen modifizierenden
Stoffes aus der Kammer 2, wird das Zellulosematerial in
eine Atmosphäre aus trockenem Stickstoff in die Verdunstungskammer
(Evaporator) 3 gelegt, wo aus diesem die Lösungsmittelreste
und flüchtigen organischen Stoffen verdunsten. Die Trocknungskammer 1 ist
mit der Modifizierungskammer durch den Mantel 4.2 verbunden
und die Modifizierungskammer 2 und die Verdunstungskammer
(Evaporator) 3 sind mit dem Mantel 4.1. verbunden.
-
Beispiel 3
-
Die
Art der Modifizierung von Zellulosematerialien in der Mehrzweckvorrichtung
(dargestellt in der 1) wird so durchgeführt,
dass hier die Bücher bei atmosphärischem Normaldruck
in der Trocknungskammer 1 auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von 0,3% in der Luft bei einer Temperatur von 45°C getrocknet
werden, dann werden die Bücher in den verschließbaren
Container 33 gelegt, der Container kommt in die Modifizierungskammer 2,
wo eine Modifizierung in einer Imprägnierungslösung
aus Magnesium-Titan Doppel-Ethanolat und Titanisopropylat in Hexamethyldisiloxan
erfolgt. Nach Beseitigung des überschüssigen modifizierenden
Stoffes aus der Umgebung des zu imprägnierenden Materials
durch das Ablassen des überschüssigen modifizierenden
Stoffes aus der Kammer 2, wird in die verschließbare
Box 5 eine Atmosphäre aus trockenem Stickstoff
hineingeleitet. Der Container 33 wird in die Verdunstungskammer
(Evaporator) 3 gelegt, wo die Lösungsmittelreste
und flüchtigen organischen Stoffen entweichen.
-
Beispiel 4
-
Die
Modifizierungsweise von Zellulosematerialien in einer Mehrzweckeinrichtung
(wie in der 2 dargestellt) wird so durchgeführt,
dass hier die Bücher bei atmosphärischem Druck
in der Trocknungskammer 1 auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von 0,3% in der Luft bei einer Temperatur von 45°C getrocknet
werden, dann wurde das Buch in die Modifizierungskammer 2 gelegt,
bestehend aus einem mit Düsen (20) versehenen
Reaktor zur Strömung der Flüssigkeit zwischen
den Blättern des Zellulosematerials und mit einer Vorrichtung
(21), die mit Hilfe eines Getriebemechanismus (22)
die gegenseitige Bewegung von Zellulosematerialien und Düsen
(20) sicherstellt, die sich mit Rückbewegungen
nach rechts und links verschieben und über die Düsen
wurde eine 2%-Imprägnierungslösung von Magnesium-Titan Doppel-Ethanolat
und Titan-Isopropylat in Hexamethyldisiloxan aufgetragen. Nach Beseitigung
des überschüssigen modifizierenden Stoffes aus
der Umgebung des zu imprägnierenden Materials durch das Ablassen
des überschüssigen Modifizierungsstoffes aus der
Modifizierungskammer 2, wird das Zellulosematerial in eine
Atmosphäre aus trockenem Stickstoff in die Verdunstungskammer (Evaporator) 3 gelegt, wo
die Lösungsmittelreste und flüchtigen organischen
Stoffe verdunsten können.
-
Industrielle Nutzbarkeit
-
Die
Mehrzweckvorrichtung und die Verfahrensweise gemäß der
Erfindung kann zur Modifizierung von Zellulosematerialien verwendet
werden, insbesondere von Druck- und Papierprodukten, von Büchern,
Zeitschriften, Manuskripten, Landkarten, Kunstwerken auf Papier
und technischen Zeichnungen und anderen Dokumenten mit flüchtigen
imprägnierenden Deazidifizierungs- und Stabilisierungsmitteln
eingesetzt werden.
-
- 1
- Trocknungskammer
- 2
- Modifizierungskammer
- 3
- Verdunstungskammer
(Evaporator)
- 4
4, 4.1
- Mantel
- 5
5.1, 5.2, 5.3, 5.4
- Heizkörper
(Einrichtung zur Erwärmung und Wärmeregelung)
- 6
6.1
- Vorrichtung
für die innere Zirkulation
- 7
- Regelvorrichtung
- 8
- Infrarot-Vorrichtung
- 9
- Vorrichtung
zur Trennung des verdunsteten Lösungsmittels
- 10
- Ventilator
- 11
- Ventil
für die Zufuhr der Trockenflüssigkeit
- 12
- Ventil
zur Ableitung der Trockenflüssigkeit
- 13
- Ventil
für die äußere Re-Zirkulation
- 14
- Vorrichtung
zur Regenerierung der Trockenflüssigkeit
- 15
15.1, 15.2
- Container
mit erneuerbarem festem Trocknungsmittel
- 16
- Regal
- 17
- Vorrichtung
zur Regelung des Durchsatzes und der Geschwindigkeit der Trockenflüssigkeit
- 18
- Ausfriervorrichtung
- 19
- Vorrichtung
zur Schaffung und Regelung des Vakuums und des Drucks
- 20
- Düsen
- 21
- Vorrichtung
zur Sicherstellung der gegenseitigen Bewegung der modifizierten
Materialien und der Düsen
- 22
- Ventil
für die Zufuhr der Trockenflüssigkeit
- 23
- Ventil
zur Ableitung der Flüssigkeit
- 24
- Ventil
für den Abzug von Wasser
- 25
- Ventil
für die Zufuhr des trockenen Gases
- 26
- Ventil
zur Gasableitung
- 27
- Ventil
für die Zufuhr des Imprägnierungsstoffes
- 28
- Ventil
zur Ableitung des Imprägnierungsstoffes
- 29
- Ventil
für die Zufuhr der inerten Trockenflüssigkeit
- 30
- Ventil
zur Ableitung des Gases
- 31
- Ventil
zur Gaszufuhr
- 32
- Ventil
zur Gasableitung
- 33
- Container
für Zellulosematerialien
- 34
- Ventil
für die Flüssigkeitszufuhr der Container mit erneuerbarem
festem Trocknungsmittel
- 35
- Ventil
für die Zufuhr der Trockenflüssigkeit in die Trocknungskammer
- 36
- Ventil
zur Gaszufuhr in die Vorrichtung zur Trennung des verdunsteten Lösungsmittels
- 37
- Ventil
für die Flüssigkeitszufuhr der Container mit dem
erneuerbaren festen Trocknungsmittel
- 38
- Ventil
der Zufuhr der Trockenflüssigkeit in die Trocknungskammer
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - CS 272960 [0003, 0009, 0009, 0009, 0009]
- - CS 271527 [0003, 0009, 0010]
- - CS 3274353 [0003]
- - CS 270139 [0003, 0009]
- - CS 187943 [0003, 0009]
- - CA 2327786 A1 [0003]
- - EP 1055031 A1 [0003]
- - EP 1055031 B1 [0003, 0003]
- - US 5827578 A1 [0003]
- - US 6471915 B1 [0003]
- - WO 99/41454 [0003, 0003]
- - WO 99/51818 [0003]
- - WO 291713 B6 [0003]
- - US 2004/0056235 A1 [0003]
- - WO 00/08250 [0003]
- - US 5770148 [0003, 0003, 0003]
- - US 5409736 A [0003]
- - CA 2202475 [0003]
- - US 7211221 [0003, 0004, 0004]
- - WO 91/04800 [0003, 0004, 0004, 0005]
- - WO 91/04797 [0003, 0004, 0004, 0012]
- - US 5120500 [0003, 0004, 0004, 0012]
- - US 3969549 [0003, 0004, 0004, 0012, 0012]
- - US 393091 [0003, 0004, 0012]
- - US 2033452 [0004]
- - CA 782604 [0004]
- - US 3472611 [0004]
- - US 3676182 [0004]
- - US 3676055 [0004, 0012]
- - US 5094888 [0004]
- - US 5104997 [0004, 0004, 0012, 0012]
- - US 5137760 [0004]
- - CA 2317564 [0004]
- - US 5277842 [0004, 0004, 0012, 0012, 0012, 0012]
- - US 5482781 [0004, 0012]
- - US 6071475 [0004]
- - CA 2060926 [0004]
- - US 6676856 [0004, 0004, 0004, 0012]
- - CA 2142195 A1 [0004]
- - WO 2005/083176 [0004]
- - DE 4138750 A1 [0004, 0004, 0012]
- - DE 3904111 A1 [0004, 0004, 0012, 0012]
- - US 5322558 [0004, 0004, 0004, 0012, 0012, 0012, 0012, 0012]
- - DE 4225780 [0004, 0012]
- - ES 2130994 [0004, 0012]
- - EP 0545180 B1 [0004, 0012, 0012, 0012]
- - EP 0545180 A1 [0004, 0012, 0012, 0012]
- - DE 4225780 C1 [0004, 0012]
- - WO 2605/083176 A1 [0004]
- - CA 2556626 A1 [0004]
- - BR 898803 [0007]
- - BR 965765 [0007]
- - US 945693 [0007]
- - CS 94367 [0008]
- - CS 101587 [0008]
- - CS 144399 [0008]
- - CS 233451 [0008, 0008]
- - CS 240456 [0008]
- - CS 274353 [0009, 0009, 0010, 0010]
- - US 5208072 [0012]
- - US 5264243 [0012]
- - WO 87/00217 [0012]
- - EP 0386436 B1 [0012]