SE503075C2 - Sätt och anordning för djupverkande behandling av material - Google Patents

Description

CH CJ CN W U 20 25 I många fall kan en användning av dessa metoder vara rent av skadlig, eftersom man kan binda in de aggressiva ämnena bakom en skyddande kemikaliebeklädnad.

Begränsningarna i inträngningsförmàgan av de använda kemikalierna är givetvis att de vid såväl pens- ling som spolning rinner av och inte fàr den tid som erfordras för inträngning i porer och sprickor. Det är givet att kemikalierna inte kan transporteras uppåt i objektet, om inte detta demonteras och sänks ned i aktuell kemikalie.

Vid rengöring av objekt med användande av högtryck erhålls framför allt effekten att befintlig smuts och aggressiva ämnen pressas in i objektets yta för att sedan lakas ut vid regn. Metoden torde göra större skada än nytta.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är sålunda att åstadkomma ett sätt och en anordning för att åstadkomma en mera djupverkande behandling av byggnader och föremål än vad som tidigare varit möjligt. Såsom kom- mer att framgå nedan, är dock ändamålet väsentligt bre- dare, och en lång rad av olika material och föremål kan undergå en rad olika behandlingar på sättet enligt upp- finningen.

Uppfinningen För uppnàende av en behandling, som utan svårighet kan varieras från ytbehandling till mycket djupgående be- handling, av material kännetecknas sättet enligt uppfin- ningen av att materialet utsätts för ett cykliskt under- tryck, vars maxtryck är vid eller nära under atmosfärstrycket och mintryck är ned till ca 200 mbar eller lägre. Ett för behandlingen lämpligt behand- lingsmedium kan tillföras, samtidigt som materialet utsätts för det cykliska undertrycket. 10 15 20 25 LN C3 LN CD \d (H Beroende pà det önskade resultatet kan undertrycket variera inom vida gränser, men i praktiken kan man utnyttja ett undertryck av ned till åtminstone 200 mbar, vilket är det'praktiska undertryck som kan uppnås med kommersiellt tillgängliga anordningar på rimlig tid.

Samtidigt med det cykliska undertrycket kan materialet vid behov utsättas för infrarött ljus, ultra- violett ljus, mikrovågor eller liknande. 4 Uppfinningen avser även en anordning för genomfö- rande av det ovan angivna sättet att behandla material med ett cykliskt undertryck. Denna anordning har ett hölje för att omge eller täcka ett objekt eller en del av ett objekt som skall behandlas, organ för att tätande avgränsa höljet från omgivningen, så att det innanför höljet kan vidmakthàllas ett annat tryck än utanför detsamma, samt organ för att skapa ett cykliskt undertryck innanför höljet.

Ett objekt som skall behandlas kan alltså helt inneslutas i en behållare, i vilken det cykliska under- trycket skapas, men vid en föredragen utföringsform använder man sig av en anordning för att behandla en yta i taget av objektet. En anordning för att genomföra en sådan behandling har en sluten ram för anliggning mot den del av objektet som skall behandlas och en duk eller liknande, som är fäst vid ramen och täcker området inom densamma, varvid ramen är anordnad att medelst ett kontinuerligt undertryck sugas fast mot objektet och varvid duken är försedd med anslutningar för det cykliska undertrycket och för lämpliga behandlingsmedier.

Vid behov kan anordningen vara utrustad med organ för att utsätta en arbetsyta innanför ramen för infrarött ljus, ultraviolett ljus, mikrovågor eller liknande.

Ett totalt arrangemang för att genomföra en behand- ling enligt uppfinningen kan bestå av en undertryckspump (Ti C13 G4 W U 20 25 ÅCD \J LN för att skapa ett kontinuerligt undertryck i en till ramen ansluten förràdstank därför, en med förràdstanken förbunden och till duken ansluten cyklingstank, behand- lingsmedietankar anslutna till duken samt ett elektro- niskt system för övervakning och styrning av undertryck och tillförsel av behandlingsmedium mm. under fäst en duk 2, som täcker hela ytan inom exempel på en ram 1 kommer att beskrivas visning till FIG. 2. Anordningen 1, 2 är Figurförteckning Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka FIG. 1 är en vy uppifrån av en anordning enligt uppfinningen, FIG. 2 är en sektionsvy av anordningen längs linjen II-II i FIG. 1, FIG. 3 är en sektion i större skala av en ram för anordningen enligt FIG. 1, FIG. 4 är ett diagram, som illustrerar det cykliska undertrycket enligt uppfinningen, FIG. 5 schematiskt åskådliggör ett totalt arrange- mang för genomförande av sättet enligt uppfinningen samt FIG. 6 visar ett exempel på en praktisk tillämpning av sättet enligt uppfinningen.

Beskrivning av utföringsformer I FIG. vid vilken är Ett nedan under hän- avsedd att 1, ramen 1. 1 och 2 visas en sluten ram anbringas på ett objekt 3 som skall behandlas. Om objek- tet är plant, kan ramen 1 likaledes vara plan, medan an- dra former på objektet 3 kan motivera andra former på ramen l. 10 U 20 25 30 « šoà 07š Syftet med ramen 1 är att medelst undertryck hålla fast anordningen mot det objekt 3 som skall behandlas.

Detta undertryck skall alltså vara kontinuerligt.

Utrymmet under duken 2 skall utsättas för ett cykliskt undertryck. Det cykliska undertrycket skapas på ett nedan angivet sätt, och duken 2 kan vara försedd med ett antal anslutningar 4 för det cykliska undertrycket liksom för nedan angivna behandlingsmedier. Dukens 3 arbetsyta kan vara slät, rillad, knottrig, osv, beroende på process, underlag och andra faktorer. Duken kan vara genomskinlig eller ogenomskinlig. Duken 2 skall vara beständig mot aktuellt behandlingsmedium, syrafast, lösningsmedelstàlig osv. Den skall tåla såväl över- som undertryck. Under duken kan ett skikt av skumgummi vara anordnat för att skydda det underliggande materialet.

Ramens 1 storlek kan variera inom vida gränser. Den kan exempelvis ha en storlek av 25 x 40 cm, men den kan lika gärna vara exempelvis 10 ggr större, beroende på vilket objekt som skall behandlas, behandlingsmedium, undertryckets storlek osv. Anslutningarna 4 kan vara fabriksapplicerade eller monteras på plats medelst ett oförstörande system. Sådana anslutningar som ej utnyttjas för tillförsel av cykliskt undertryck eller behandlings- medium skall vara tillslutna.

Syftet med ramen 1 är att hålla fast anordningen mot det objekt 3 som skall behandlas. Detta sker medelst kontinuerligt undertryck eller vakuum. I FIG. 3 visas ett exempel på en praktisk utföringsform av en ram l. Ramen kan vara utförd av hårt EPDM-gummi. På en list 5 är anordnad en slang 6 för undertryck eller vakuum. Genom kanaler 7 står slangen 6 i förbindelse med utrymmet under listen 5. Omkring kanalerna 7 är listen 5 på undersidan försedd med längsgående vulster 8. I utrymmet mellan dessa vulster 8 kommer vid användning ett fastsugande LH N 20 25 C, ._ ...I o-s .CL .\J 01 undertryck att skapas, som håller fast ramen 1 mot det objekt som skall behandlas. Under listens 5 ytterkanter är ytterligare, längsgående tätningsvulster 9 anordnade.

Dessa tätningsvulster 9 kan vara framställda av EPDM- cellgummi.

Det skall observeras att den ram som visas i FIG. 3 blott är ett icke begränsande exempel på utförande. På samma sätt som duken 2 kan ramen 1 undertill vara knottrig eller rillad, beroende på underlag, och vara försedd med skumgummi för att skydda underlaget.

I FIG. ras cykliskt med tiden t. 4 visas schematiskt hur trycket P kan varie- För enkelhets skull visas tryckkurvan i FIG. 4 som en sinuskurva, men många olika kurvformer kan tänkas, beroende på aktuella omständig- heter. Exempelvis torde det i många fall vara lämpligt tredje, att làta undertrycksfasen, dvs den första, femte osv fasen i FIG. 4, vara längre än tryckfasen, dvs den andra, fjärde osv fasen i FIG. 4. Undertryckets storlek kan variera, beroende på omständigheterna. Av praktiska skäl torde det vara svårt att uppnå lägre tryck än ca 200 mbar, men detta är inte pà något sätt en nedre gräns; med annorlunda utrustning kan det säkerligen i vissa fall vara av fördel om ännu lägre tryck kan appliceras. I sà fall kan det vara tillämpligt att använda uttrycket vakuum, snarare än undertryck.

Maxtrycket under cyklingen är i FIG. vilket kan anses vara det nor- 4 angivet till l bar, dvs atmosfärstryck, mala. Maxtrycket kan emellertid i vissa fall vara lägre än atmosfärstrycket.

Hittills gjorda praktiska prov har visat att cykel- längden troligen är minimum 5 s och maximum l-2 minuter, men detta är icke begränsande exempel pà tider.

I FIG. 5 visas ett exempel på ett praktiskt arran- gemang för att åstadkomma cykliskt undertryck i en under- 15 20 25 trycksanordning l, 2 och för tillförsel av behandlingsme- dier till denna anordning. En undertryckspump eller vakuumpump 10 är anordnad att skapa ett kontinuerligt undertryck i en förrádstank ll, som medelst ledningar 12 är ansluten till ramen 1. En cyklingstank 13 är förbunden med förrådstanken ll och är ansluten till anordningen medelst en ledning l4. Cyklingstanken 13 har organ för att åstadkomma den önskade tryckvariationen.

Ett antal behandlingsmedietankar 15-18 är medelst ledningar 19-22 anslutna till dukanslutningarna 4. På sin väg till och/eller från tankarna 15-18 kan behandlings- medierna tvingas passera ett filter 23.

En dator 24 med tillhörande, streckat lednings- system har till ändamál att styra och övervaka behand- lingen.

Det har redan framhàllits, att uppfinningen är tillämplig på en rad olika behandlingar av många olika typer av material. Särskild vikt har lagts pá behandling av byggnader och konstföremål, men - såsom kommer att framgå nedan - är många andra tillämpningar möjliga. Föl- jande behandlingar kan ses som exempel.

Fuktemigrering, dvs att fà fukt pà eller i skilda material eller objekt att avgå, kan åstadkommas genom att objektet utsätts för cykliskt undertryck, ev i kombina- tion med förgasande utrustning, såsom IR (infrarött ljus), ultraljud, mikrovàgor osv. Den avgångna fukten kan kondenseras i en speciell kondensor.

Polymerisering, dvs tillföring av polymert material pà eller i olika objekt, kan åstadkommas medelst det cykliska undertrycket, varvid det polymera materialet bringas till polymerisation antingen genom vätske- emigrering enligt ovan eller genom förtillsatta, speciella material, såsom acceleratorer eller kataly- (fl CLJ CN N Ü 20 25 t? FQ m satorer, eller härdningsinitiering genom UV-ljus (ultraviolett ljus), ultraljud, mikrovågor, IR, osv.

Med användning av tekniken med cykliskt undertryck kan man tillföra fungicider eller myceldödande material och medelst lakning, betning eller sanering borttaga de dödade mycelerna. I samband med denna behandling kan man även impregnera eller konservera och fuktemigrera.

Med hjälp av det cykliska undertrycket kan man tillföra kemiskt material för att förhindra vattenin- trängning.

Med hjälp av en ovan beskriven anordning, som är försedd med anoder och/eller anodnät, och med utnyttjan- det av det cykliska undertrycket kan man tillföra metal- liskt material pà exempelvis statyer, bàtskrov osv.

Med cykliskt undertryck kan man åstadkomma rekalci- nering, varmed avses tillförsel av eller skapande av nya kalkbindningar i nedbrutet material. Samtidigt kan man korrigera materialets pH-värde. Rekalcinering kan betrak- tas som en typisk tillämpning av uppfinningen.

Med cykliskt undertryck kan man impregnera ett objekt, dvs tillföra kemiskt eller metalliskt material.

Med pigmentering avses tillförsel av polymert eller på annat sätt burna pigment till skilda material. Pigmen- tering kan även ske på andra sätt, exempelvis genom syr- ning eller betning. Pigmentering kan utföras med hjälp av cykliskt undertryck.

Likaså kan man utföra konservering, vilka ger en konserve- dvs tillföring av kemiska eller andra ämnen, rande/skyddande effekt.

Med hjälp av cykliskt undertryck kan man förstärka objekt, dvs tillföra polymera eller andra material, vilka tillförs pà ytan eller på djupet av objektet, så att objektet förstärks genom en kemisk reaktion eller annor- ledes.

U 20 25 (H (D LN För att ta bort lukt efter brandskador kan med hjälp av det cykliska undertrycket tillföra jonisator.

Sättet enligt uppfinningen med cykliskt undertryck lämpar sig väl för sanering.

Likaså kan man med cykliskt undertryck laka ur exempelvis aggressivt material ur objekt. Man kan även på detta sätt ta bort pigment. Betning, syrning osv kan likaledes utföras med hjälp av cykliskt undertryck.

De olika, ovan angivna behandlingarna kan utföras- var för sig eller i kombination med varandra.

Den teoretiska bakgrunden till att så goda resultat uppnås vid behandling med cykliskt undertryck är ännu inte helt klarlagd. Under varje vakuumfas tränger vätskan eller behandlingsmediet allt längre in i objektet, medan i den mellanliggande fasen upp till atmosfärstryck sker en återhämtning. Ju längre inträngning man önskar, desto flera cykler bör man i princip utnyttja. För att förstå uppfinningen kan man dra en parallell med en tvättsvamp: genom sammanpressning av tvättsvampen - motsvarande undertrycket - får man ut innehåll ur svampen, vilken därefter under återhämtningsfasen kan dra till sig annat innehåll fràn omgivningen. Resultatet blir bättre med ett ökande antal cykler.

Följande arbetsexempel är belysande för hur meto- den kan utnyttjas vid rengöring av en mineralisk fasadyta. En anordning enligt FIG. l och 2 monteras mot underlaget. Kontinuerligt undertryck tillförs ramen, så att duken fixeras mot fasaden. Arbetsytan sätts under undertryck.

Ventiler för rengöringsmedel och vatten öppnas, så att rengöringsmedel blandas med vatten och sugs upp till arbetsytan. När arbetsytan är helt täckt av blandningen, startar cyklerna. th” six) W U 20 25 :srfir Lai/ii? 10 Cyklerna definieras av tiden för bearbetningen, tiden mellan bearbetningarna, undertryckets storlek och mängd fránluft i liter per minut. Beroende på de olika valda faktorerna bringas rengöringsvätskan in till förut- bestämt djup och får verka under vald tid, beroende pà ett dataprogram.

Efter avslutad behandling pumpas rengöringsvätskan tillbaka till tank via filter. Vattenventilen öppnas, och vatten sugs upp till arbetsytan. Lakning genom under- tryckscykling sker under ett visst antal minuter. Vatten cirkulerar under undertryck längs fasadens yta uppifrån och ned. Vatten avleds till filter och tank.

Efter avslutad process demonteras anordningen och förflyttas till ny arbetsyta, varvid en överlappning av förslagsvis 10 cm sker.

Vissa praktiska prov med fyra olika utrustningar har utförts.

I en vakuumtank av stål med en volym av ca 25 l har vegetabiliskt och mineraliskt material utsatts för cykliskt undertryck med immigrering av skilda vätskor, såsom konserveringsmedel, pigmenteringsmedel osv.

Vid testning med enbart konstant undertryck erhölls ingen märkbar effekt vad gäller inträngningen av vätskorna. Vid cykliskt undertryck däremot ned till ca 700-800 mbar erhölls kraftig inträngning i vegetabi- lierna. Cyklerna upprepades i serie med 30 s undertryck och 30 s fas upp till atmosfärstryck. Fortsatta försök med tillförsel av dels dödande medel, dels cellöppnande medel för än snabbare inträngning planeras. Dessutom planeras tillförsel av polymert material för fixering.

Sådan behandling kan exempelvis utnyttjas för konserve- ring av brudbuketter och liknande.

I en vakuumklocka (sfäriskt formad glasklocka) om 20 l utfördes följande test: I klockan inställdes en burk W 20 25 30 503 075 ll med volymen 1 l, vilken fylldes till hälften med färgad vätska. I burken nedsänktes olika material, såsom betong K 200, betong K 450, Travertin, tegel och sandsten. Prov- bitarna hade storleken 70 mm bredd, 50 mm tjocklek och 200 mm höjd. Provbitarna ställes på högkant, så att ca 1/4 var nedsänkt i vätskan. I Klockan sattes under konstant undertryck, utan att någon mätbar reaktion uppstod på någon av provbitarna.

Vid utnyttjande av cykliskt undertryck i serie om 20 s med paus om 5 s med ett undertryck av ca 700-800 mbar märktes redan efter ett par cykler att vätskan kröp upp i provbitarna. Redan efter ett tjugotal cykler täckte vätskan provbitarnas toppytor, varvid vätskans stighöjd således var ca 150 mm. Efter isärsàg- ning av provbitarna märktes tydligt att vätskan trängt in i materialets alla porer och mikrosprickor. _ I samma klocka nedsänktes vegetabiliskt material i form av blommor, vilka utsattes för samma förlopp som ovan. Tidsförloppet vad avser vätskans stigning var med blommor avsevärt långsammare. Troligen krävs dels cellöppnande medel, dels en annan viskositet på vätskorna. Vid prov pà vegetabilier typ trä (furu, gran) var stigningshastigheten avsevärt högre, och en total inträngning erhölls relativt snabbt.

En anordning enligt FIG. l, bestående av en ram och en duk, varvid ramen hade dimensionerna 25 x 40 cm, utnyttjades för provning direkt på ytor med tillförsel av färgade provvätskor. Anordningen applicerades mot ytan, och ramen sattes under konstant undertryck för tätning och fixering av arbetsytan. Till arbetsytan tillfördes färgad provvätska, och hela ytan sattes under cykliskt undertryck i serie om 20 s med paus om 5 s i ca 25 cykler. Vid demontering av utrustningen kunde konstateras att vid betong K 200 hade inträngning till ett djup av 45 (_ F? t.) (_14 10 Ü 20 25 (t) .\.{l m 12 mm skett, medan vid exempelvis Travertin inträngningen inskränkte sig till ca 4 mm; alla mikrosprickor till stort djup var fyllda. Vid användning av provutrustningen pà tegel skedde inträngning mycket snabbt och djupt.

I en rörformad utrustning med en diameter av 20 cm och en höjd av 50 cm testades "borrkärnor". Samma resul- tat som ovan uppnàddes mycket snabbt och djupt. Här tes- tades även kärnor av betong K 450.

Gjorda tester pekar pà att följande faktorer har betydelse för den materialinträngande och materialut- trängande effekten: 1. Viskositeterna hos medierna samt viskositets- skillnaderna mellan emigrerande och immigrerande medier. 2. Densiteterna och densitetsskillnaderna hos emi- grerande och immigrerande medier. 3. Skillnaderna i expansion för de olika medierna vid vakuum eller under tryck. 4. Mediernas skilda reaktioner för temperaturdiffe- renser liksom temperaturhöjningar resp -sänkningar. 5. Cyklernas förlopp enligt a) cykelseriens konstruktion b) cyklernas längd c) cyklernas undertryck (mellan 1000 och 200 mbar) d) flöde under cyklerna e) tid mellan cyklerna FIG. 6 avser att illustrera hur sättet och anord- ningen enligt uppfinningen utnyttjas vid reparation av en kaj under vatten. En ventilcentral 25 är anordnad på kajen, och fràn denna central ned till anordningen 1, under vattnet sträcker sig ledningar 26 för det kon- det cykliska under- 2 tinuerliga undertrycket till ramen l, trycket till utrymmet under duken 2 och ev ytterligare ledningar för behandlingsmedier. 10 15 13 Sammanfattningsvis tillhandahålles enligt uppfin- ningen ett sätt och en anordning för behandling av olika material, exempelvis mineraliska material, såsom natur- sten, puts, tegel osv, metaller och biologiska material.

Exempel på objekt av mineraliska material är fasader, statyer, portaler, friser, socklar, museala och konstnär- liga föremål samt nyproduktion. Med metoden kan åtgärder ske antingen i stationär anläggning (efter objektdemonte- ring) eller i mobil anläggning på plats. Med metoden er- hålls oavsett delprocess ett oförstörande stort inträng- ningsdjup beroende på materialets porositet och använda behandlingsmedier. Objekten kan bearbetas under kon- tinuerlig tillförsel av aktuellt behandlingsmedium och process övervakas med datorstyrda sensorer. Metoden kan användas oavsett underlagets form och struktur samt belä- genhet. Restaurering av putsbelagda ytor kan ske, så att befintliga putsytor àterbinds mot underlaget vid rekalcinering. Metoden kan utnyttjas på såväl släta ytor, typ fasader, som på exempelvis statyer, friser osv.

Claims (6)

m (59 ou. 10 15 20 25 35 Cï7 5 14 PATENTKRAV

1. Sätt att med djupverkan behandla material, såsom mineraliska, metalliska och biologiska material, för genomföring av exempelvis fuktemigrering, polymerisering, neutralisering, rekalcinering, impregnering, pigmentering, konservering, förstärkning, rengöring, jonisering, sanering, lakning eller betning, k ä n n e t e c k n a t därav, att materialet utsätts för ett cykliskt undertryck, vars maxtryck är vid eller nära under atmosfärstrycket och mintryck är ned till ca 200 mbar eller lägre.

2. Sätt enligt krav l, därav, att ett för behandlingen lämpligt behandlings- k ä n n e t e c k n a t medium tillförs, samtidigt som materialet utsätts för det cykliska undertrycket.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att materialet samtidigt med det cykliska undertrycket vid behov utsätts för infrarött ljus, ultraviolett ljus, mikrovàgor eller lik- nande.

4. Anordning för genomförande av sättet enligt något av kraven 1-3, (2) eller täcka ett objekt eller en del av ett objekt som (1) höljet från omgivningen, så att det innanför höljet kan innefattande ett hölje för att omge skall behandlas och organ för att tätande avgränsa vidmakthållas ett annat tryck än utanför detsamma, k ä n n e t e c k n a d av en sluten ram (1) för anligg- ning mot den del av objektet som skall behandlas och en duk (2) området inom densamma, eller liknande, som är fäst vid ramen och täcker varvid ramen är anordnad att medelst ett kontinuerligt undertryck sugas fast mot objektet och varvid duken är försedd med anslutningar (4) till organ för att skapa ett cykliskt undertryck och för lämpliga behandlingsmedier. 10 (fl f.) U l C) \J 01 15

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e»t e c k n a d av organ för att utsätta en arbetsyta innanför ramen (1) för infrarött ljus, ultraviolett ljus, mikrovågor eller liknande.

6. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av en undertryckspump (10) för att skapa ett kontinuer- ligt undertryck i en till ramen (l) ansluten förràdstank (ll) därför, en med förrådstanken förbunden och till duken (2) ansluten cyklingstank (13), behandlingsmedie- tankar (15-18) anslutna till duken samt ett elektroniskt system (24) för övervakning och styrning av undertryck och tillförsel av behandlingsmedium mm.