WO2000073584A1 - Equipo y procedimiento para desacidificacion en masa, eliminacion de la acidez libre y desinfestacion de materiales celulosicos - Google Patents

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WO2000073584A1
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elimination
materials according
free acidity
cellulosic materials
autoclave
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PCT/ES2000/000188
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Inventor
Rogelio Areal Guerra
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Universidad Politecnica De Cataluña
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Classifications

    • 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 equipment and a method for the mass deacidification of cellulosic materials, with parallel elimination of free acidity and desmfestation of the treated material, and has been specially designed for the preservation and treatment of books, documents, press , maps, cellulosic tissues and graphic works on paper, with which maximum efficiency is achieved both from the point of view of safety, as well as quality, as well as significant energy savings and a greater degree of automatism by incorporating an automaton that governs the process and a screen that allows to visualize its development.
  • the equipment and method of the invention are especially suitable for solving the problem of archives and libraries with documentary collections of certain antiquity, preferably from the end of the 18th century until 1960, specifically in order to preserve and preserve them, with the objective end of achieving adequate permanence and durability in "time.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) mainly from the 18th (late), 19th and 20th centuries.
  • the different mass deacidification systems tested coincide in the objective of lowering costs in the restoration with different results than those obtained by manual procedures.
  • the cost per hour of work of a restorer is between 1,800 and 2,000 Pta. in Spain, in official restoration centers, using conventional systems, with which a 500-page book requires an approximate time of 70 hours, plus 15 hours for sewing and binding. Therefore, a restorer-bookbinder, who works 1,750 hours a year taking advantage of dead time to bind, can restore about 20 books / year (between 175.00o and 158,000 Pta. / Book). These data make a global restoration policy prohibitive.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a method of mass treatment of cellulosic material comprising deacidifying paper, which consists in putting the paper in contact with solutions in hydrocarbons or halochlorocarbons of certain magnesium methoxy and butoxy polyethylene glycols, which have been treated with carbon dioxide to provide solutions Low viscosity and more stable against moisture.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) It produces an increase in cellulose volume by elimination of hydrogen bonds in the cellulosic material and a hmchamiento of the sheets of paper, with an increase in thickness by measurement with a micrometer. Tensile strength decreases with accelerated paper aging, so the results obtained with the use of these reagents are unreliable.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) deacidification, and subsequent removal of solvents also used by vacuum drying with high frequency radiation.
  • This last type of pre-drying and the final drying have been replaced by conventional methods using heat and vacuum, due to the alterations that the action of microwaves had on the sheets of books, due to the mobility of existing metal particles adhered to the surface of the leaves.
  • It uses as a solvent hexamethyl disiloxane and an adduct formed by magnesium ethoxide and titanium ethoxide as deacidifying agents. They do not indicate the pre-drying time.
  • the system as a whole is not related to our invention.
  • Patent GB 1,582,265 (Batelle Ingemeurtechnik) describes a process whereby aged, damaged and fragile paper is treated with a solution containing isocyanate or with isocyanate vapor preferably using the isocyanate with two or more isocyanate groups This system does not It is related to our invention.
  • the Sable process is a variant of the Wei T'o process;
  • the disadvantages of this process are that the printing inks are run and also white powder is deposited on the covers.
  • the total alkaline reserve and its distribution is not satisfactory.
  • the Spanish patent No. ES 2,125,792 in the name of the applicant, relating to a device and a procedure for the deacidification, disinfestation and mass disinfection of documents and books, where a dissolution of a reagent and a suitable solvent HFC R134a;
  • the reagents are methoxy and butoxy magnesium polyethylene glycolate carbonates, the latter reagents that are very similar to those of the company Lithium Corporation of America, but since it has been seen that they did not give the desirable results they were abandoned later in their application in the equipment patented * and replaced by other products.
  • the Spanish patent application P9700964 in the name of the applicant, is a modification of the Spanish patent ES 2,125,792.
  • the objective of the invention is to provide a process of mass deacidification, elimination of free acidity and de-infestation, that respects environmental factors, that is, that works in closed circuit with non-polluting reagents and solvents, that comply with the Montreal Protocol and with the greatest number of conditions of adequate mass deacidification.
  • the equipment that is recommended comprises an autoclave intended to receive the cellulosic materials to be treated, a solvent tank located on a load cell that allows programming the amount of solvent in each particular process, a concentrated reagent dosing tank for introduce the appropriate amount of reagent according to the weight of the cellulosic material to be treated, and a deposit-by gravity collection of the residual solution from the autoclave for later recovery.
  • the invention includes the use of said equipment and comprises drying or dehydration of the cellulosic material in the autoclave chamber, the dosage of an active deacidifying product, the impregnation of the cellulosic material by contact with a solution of the active deacidifying product in the autoclave chamber, the emptying by gravity transfer of the residual solution from the autoclave to the residual solution tank, and the recovery of solvent by distillation of the residual solution with transfer of the distilled solvent from the residual solution tank to the solvent bottle.
  • Figure 1 is a front elevation, side elevation and top plan view of a machine containing an equipment object of this invention.
  • FIG. 2 shows a particular embodiment of an equipment provided by this invention with its components.
  • Figure 3 shows a particular embodiment of equipment provided by this invention with its components identified by the DIN and ISO standards of the components (filters, solenoid valves, etc.).
  • FIG 4 shows a particular embodiment of an equipment provided by this invention with its components, similar to that of Figure 2, but under another
  • Figure 5 shows the flowchart of the empty ⁇ e / air inlet cycles.
  • Figure 6 shows the flow chart of the cycles of the concentrated reagent inlet.
  • Figure 7 shows the flow chart of the dilution of the reagent with the solvent.
  • Figure 8 shows the flowchart of the leftover solution collection.
  • Ld Figure 9 shows the flow diagram of the distillation of the solvents in the tank (3).
  • Figure 10 shows the flow chart of the refill when there are solvent losses of the bottle 2).
  • the invention provides equipment for mass deacidification, elimination of free acidity and de-infestation in cellulosic materials, hereinafter equipment of the invention, comprising an autoclave ⁇ , 1) with pressure control and temperature inside which the cellulosic materials to be treated are introduced, following a series of chemical processes and
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) physicists that produce chemical and physical changes in the substrate of said cellulosic materials; a solvent bottle (2) connected to the autoclave (1); a load cell '13) on which the solvent cylinder ⁇ 2) is placed, which serves to program the amount of solvent in each process; a dosing tank (8) of concentrated reagent to introduce the appropriate amount of reagent according to the weight of the material to be treated, characterized by having a tank (3) for collecting by gravity the residual solution from the autoclave d) for its subsequent recovery.
  • the autoclave (1) is constituted by a body, for example, cylindrical, and a cover with sealing gasket, a pressure sensor, a safety valve, a temperature control thermocouple inside the autoclave (1), a pressure and vacuum measurement system, an external temperature control sensor and heating bands outside the wall of the ti autoclave; .
  • the solvent bottle 2) contains the solvent and has an external cooling system, which, in a particular embodiment, consists of a cooling group formed by a hermetic compressor (C), a condenser and a cooling jacket that wraps the upper part of the solvent bottle (2).
  • the equipment “of the invention may include a defrosting system to remove the peel that is formed in the jacket that coats the solvent bottle (2) and that is formed in the distillation process.
  • a defrosting system to remove the peel that is formed in the jacket that coats the solvent bottle (2) and that is formed in the distillation process.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) said defrost system consists of a fan (V) driven by a motor (M) and a heating resistor IR).
  • the cooling jacket that wraps the upper part of the solvent bottle (2) mentioned above 5 may have a valve for the automatic condensate outlet.
  • the solvent bottle (2) also has a heating system (10). - - -.
  • the dosing reservoir ( 8) of concentrated reagent is a reservoir containing the concentrated deacidification reagent and is connected to the autoclave (1) so that the appropriate amount of the concentrated reagent can pass directly into the autoclave (1) where subsequently it will reach the desired final concentration by direct transfer of the solvent from the solvent bottle (2) to the inner chamber of the autoclave (1).
  • the autoclave (1) 0 has a solvent and concentrated reagent inlet that is alternately connected with the metering tank (3) of concentrated reagent or with the solvent bottle (2 pure).
  • the gravity collection tank (3) of the residual solution from the autoclave (1) allows collecting said residual solution for later recovery.
  • Said tank (3) has a cooling system (14) that it uses during the emptying of the 0 autoclave (1).
  • the waste solution collection tank (3) also has a heating system (14) of which it is used to distill the solvent contained in the residual solution.
  • the collection tank (3) for the residual solution has an inlet for a cleaning product, for example, anhydrous n-propanol, or air.
  • the tank ⁇ 2 for collecting the residual solution also has an evacuation valve (VM7) for the suspension formed after the distillation process.
  • VM7 evacuation valve
  • connection between the autoclave (1) and the waste solution collection tank (3) is opened or closed by a manual or automatic valve (NN5, VM6).
  • the equipment of the invention can also include a vacuum pump connected to the autoclave (1), a load cell (11) on which the dosing tank (8) of concentrated reagent is located, a programmable automaton for controlling the processes of the equipment automatically and a touch screen from which the type and steps of the process are selected according to the amount of material to be treated.
  • the equipment of the invention may include different types of valves, for example: - a series of pneumatic valves which, in a particular embodiment, may be governed by the
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) automaton and activated by means of the touch screen attached to the automaton;
  • the equipment of the invention also includes the possibility of having a refill bottle (12) coupled to the system for recharging the solvent bottle
  • the equipment of the invention can have, as safety measures, a safety valve in the upper part of the solvent bottle (2), a safety valve in the upper part of the tank t3) for collecting the residual solution, and , optionally, a safety valve at the top of the autoclave (1).
  • the equipment of the invention can also include a filter with moisture absorption indicator in the conduit of the solvent bottle (2) with the rest of the system, as well as a heat exchanger (6) that optimizes the cooling of the solvent bottle (2) and uses the heat generated to heat the waste collection tank (3).
  • the invention provides a method for mass deacidification, elimination of free acidity and disinfestation of cellulosic raterials, hereinafter process of the invention, by using a device of the invention, comprising the following steps:
  • the drying or dehydration of the cellulosic material to be treated is carried out in the autoclave chamber and is carried out by intermittent cycles of vacuum and hot air entrainment, preferably In order to carry out this stage the air is penetrated into the autoclave chamber and, Once it has been introduced, it is heated for a period of time necessary to reach a specific temperature of 50 ° C maximum, so as not to harm the material to be treated, increasing the pressure inside the autoclave due to the increase in temperature and at the closing of the ⁇ e ⁇ popmba valve
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) empty.
  • the vacuum cycle is carried out by means of a vacuum pump and a pressure sensor until a vacuum of 30 to 40 ilibars is reached.
  • the last cycle in a series of drying or dehydration cycles is a vacuum cycle that leaves the autoclave in a vacuum situation that is used to force reagents to enter during the dosing phase.
  • the number of cycles of vacuum and air intake is a function of the mass of cellulosic material.
  • a volume ⁇ e around ⁇ e 80 liters (1, preferably between 10 and 50 cycles of vacuum and hot air intake of about 8 minutes are performed to dry or dehydrate an approximate mass of 20 to 60 kilograms (kg) of cellulosic material.
  • the humidity of the cellulosic material is between 2% and 2.5%.
  • the drying or dehydration process used in the process of the invention is faster than any of those used in other similar procedures since at atmospheric pressure and even at lower pressures, of the order of 30 millibars, the thermal conductivity of water vapor is much greater than at high voids, with which conventional systems work.
  • This type of dehydration process based on intermittent cycles of vacuum / air intake also marks some major differences with conventional systems, since some of them use high frequency currents, which have
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) had to be abandoned due to the damage caused by the existing metal particles in the cellulosic material or even because of the materials used in the construction of the machines.
  • the dosing stage of the active deacidifying product is divided into two sub-stages, (i) an entry stage of the reagent concentrated in a certain amount from the dosing tank to the bottom of the autoclave under the action of a general vacuum in the autoclave in the last cycle ⁇ e seca ⁇ o so that the concentrated reagent does not reach to touch the cellulosic material, and (n) a stage of dilution of the concentrated reagent to a certain concentration.
  • any suitable reagent can be used to deacidify the cellulosic material, optionally accompanied by a suitable vehicle.
  • the active deacidifying product is magnesium di-n-propylate carbonate diluted in HFC 227 and a small amount of n-propanol.
  • the concentration of reagent in the dosing tank can vary within a wide range, preferably, between 50% and 70% by weight of the pure reagent.
  • the step of entering the concentrated reagent into the autoclave consists in passing a certain amount of said concentrated reagent from the dosing tank to the lower part ⁇ e.-. autoclave.
  • the dilution step of the reagent consists in passing a certain amount of solvent from the solvent bottle into the autoclave.
  • the transfer of solvent from the solvent bottle ⁇ nac to the autoclave is carried out with the aid of heating said bottle by means of a heating system in order to favor the flow of the solvent into the autoclave.
  • the quantities of concentrated reagent and solvent added to the autoclave are determined according to the desired final reagent concentration and are automatically dosed by means of load cells on which the concentrated reagent and solvent reservoirs are located respectively .
  • the concentration by weight of the pure reagent after dosing is between 2.0% and 4.5% according to the pH of the cellulosic material to be treated.
  • the solution of reagent C can be programmed by means of the load cells commanded by the automaton from the concentrated reagent, in order to achieve the concentrations mentioned above, which are the most suitable to provide the paper with alkaline reserves between 1% and 1.5%, programming that is carried out depending on the quantity (kg) and acidity of the material
  • the impregnation step of the tylosic material to be treated begins by contacting a solution of the
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) deacidifying product active in the autoclave chamber.
  • the impregnation stage lasts up to 3 hours depending on the weight of the cellulosic material, achieving at that time a homogeneous distribution inside the cellulosic material to be treated, in particular, on the sheets of the books.
  • the emptying stage of the residual solution is performed by completing the impregnation stage by transferring from the autoclave to the residual solution tank not only by gravity but also by cooling the residual solution tank.
  • the emptying of the autoclave is also favored by heating it.
  • the residual solution remaining after the treatment of the treated cellulosic material contains sludge and solvents, mostly HFC 227. This residual solution may contain some small amount of loin sizing tails, especially those after the 1960s, because they are synthetic magnesium salts
  • SUBSTITUTE SHEET such as sulfates, chlorides and nitrates and small amounts of n-propanol, in addition to the dirt from the books that is carried away by the solvent, for example, HFC 227. These products are deposited in the bottom or dissolved.
  • Pressurized liquids go to the collecting tank by gravity and by cooling with the compressor system by means of the heat exchanger and by opening the corresponding pneumatic valve, for which purpose said tank is located at the bottom of the machine that includes the equipment the invention.
  • the corresponding pneumatic valve is closed so that the steam in the tank does not revert back to the autoclave while the waste collection tank is cooled by means of the heat exchanger with the compressor group.
  • the cellulosic material is removed from the autoclave chamber.
  • the solvent is recovered by distillation of the residual solution evacuated from the autoclave in the emptying stage with transfer of the distilled solvent from the residual solution tank to the solvent bottle.
  • the distillation is carried out by heating the residual solution tank and passing the vapors to the solvent tank and cooling said tank to recover the solvent.
  • the distillation process is carried out simultaneously with the drying or dehydration process of a new batch of cellulosic material to be treated.
  • the manual inlet valve has been opened and the introduction of a cleaning product, by - ⁇ emplc, n-propanol, and then air is bubbled as a means of stirring to disperse the solid material from the bottom of the tank resulting in a suspension that is removed through a tank drain valve, for example, through a manual valve at the bottom of the tank.
  • the process of the invention contemplates the possibility of checking the possible weight loss in the solvent bottle, after having carried out a series of processes, and the possibility of recharging the solvent if necessary by means of an external tank that is connected to said bottle in places designed for it.
  • the process of the invention may also include the possibility of achieving the disinfestation of the treated cellulosic material by means of an additional process, in which case, said demolition stage may be simultaneous with the drying or impregnation stages.
  • the ⁇ e de-infestation stage consists in the creation of a vacuum in the autoclave and the introduction of an appropriate de-infestant agent, for example, nitrogen, carbon dioxide or HFC 227, allowing said agent to act for a period of time sufficient for the elimination of insects and larvae due to lack of oxygen.
  • the de-infestation stage lasts between 6 and 6 hours and includes the use of gases at pressures of up to 2 bars.
  • the process of the invention comprises a step of controlling results at the end of the process.
  • Control results m can be performed hrough determining oe distribution carbonate magnesium magnesium) in the treated material before and after treatment, and can be crosscutting for the distribution of magnesium particles along the cut by means of scanning electron microscopy
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of the book can be between 1% and 1.5%.
  • the process of the invention contemplates the possibility of being automatically controlled by an automaton.
  • the autoclave chamber or where dehydration is carried out is used to recover books from libraries or file records that have experienced water or fire disasters and adhesion has occurred between leaves.
  • the invention also provides a cellulose material drying process comprising the use of an equipment of the invention, and in which the drying of the cellulosic material is effected by intermittent cycles of vacuum and input of hot air.
  • ⁇ ⁇ io after entering the air, it is heated for the period of time necessary to reach a certain temperature of 50 ° C maximum, increasing the pressure inside the autoclave due to the temperature increase.
  • the vacuum cycle can be carried out by means of a vacuum pump and a pressure sensor until a vacuum of 30 to 40 miibars is reached.
  • the number of vacuum and air-inlet cycles is a function of the mass of cellulosic material to be dried.
  • the invention relates to the use of the equipment of the invention and the method of the invention for the treatment of cellulosic material, in general, and, in particular, books or any other kind of paper publication.
  • Figure 1 shows a machine that includes an equipment of the invention comprising an autoclave (1), a refrigerated solvent bottle (2), heated, provided with a jacket in which the solvent is stored, for example HFC 227; heating is carried out with electrically powered bands while cooling is achieved by a refrigerator compressor; a tank t3) for collecting residual solution from the autoclave (1) by gravity for solvent recovery by opening the pneumatic valve (NV5), actuated by compressed air and activated by a programmed automaton; the neutralized liquid and free acids, as well as the solvent and the reagent not consumed, come down from the autoclave; a compressor group (4) formed by a condenser-refrigerator in order to pass the solvent by distillation from the tank (3) to the solvent bottle (2), by cooling the cooling jacket by the action of a condenser;
  • NV5 pneumatic valve
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) an electrical cabinet (5); a capacitor (6); a vacuum pump (7) to effect the vacuum for drying the books; Due to the low thermal conductivity that occurs in the autoclave (1) at high voids since no hot plates are used inside the autoclave, vacuum cycles and air intake have been used to allow heating when contact is established with the hot surface (40-45 ° C) of the autoclave (1) that performs a vacuum between 30 and 40 mbar, a faster dehydration of the cellulosic material is achieved, of the order of 4 hours for 20 kg of books in 30 cycles; 5.30 hours for 30 kg of books in 40 cycles; and 6.30 hours for 50 kg of books in 50 cycles; the cycles are regulated by program by means of an automaton incorporated to the system; a dosing tank (8) containing the concentrated deacidifying reagent, located on a load cell (11) to achieve an adequate dosage by programming.
  • Figures 2-4 show particular embodiments of equipment provided by this invention with the components of the equipment as a whole, with the symbols that follow the ISO and DIN standards for the identification of machine components. These symbols are attached as an addendum to Figure 4.
  • the equipment of the invention includes an autoclave (1) whose chamber is connected to a safety solenoid valve (9) with a valve
  • the chamber is ⁇ e cylindrical, has dimensions of 540 x 360 liters capacity) and is able to withstand a maximum pressure of 10 bars, being able to vary the dimensions according to design and volume requirements.
  • the autoclave chamber has a heated heating system or heating bands that cover part of the wall of the autoclave (1). It also has an external programmable temperature control (TS) sensor, while inside there is another thermocouple ⁇ TC), to control that the temperature of the books does not exceed ios 40 ° C-50 ° C. It also has a pressure and vacuum (PI) sensor.
  • TS programmable temperature control
  • PI pressure and vacuum
  • the autoclave 'i) has a safety valve (VS) that trips when the internal pressure exceeds ios 6 bar absolute.
  • a double-acting rotary vacuum pump (7) with an estimated flow rate of 8 m J / h, allows faster dehydration of the cellulosic material before treatment.
  • the refill bottle tl2) of the solvent coupled to the system to recharge the solvent bottle (2) in view of the losses that may have occurred during the process has a capacity of 60 liters of HFC 227, a solvent fiuorocarbcnado qualified as ecological since the Uncle contain chlorine does not alter the ozone layer, and lacking toxicity because HFC 227 is used in asthmatic nebulizers.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the solvent bottle (2) is surrounded by a cooling jacket on which a compressor refrigeration group (4) connected to a hand operated valve acts.
  • a filter with moisture absorption indicator is interleaved in the connection channel of the bottle with the rest of the system, to purify the recovered HFC 227.
  • a system with a heating band (10) surrounds the container to cause heating of the solvent liquid (2) and facilitate the transfer to the autoclave.
  • the solvent bottle 2) is located on a load cell (13, which programmatically allows a --- ossification of the solvent according to the different recipes made according to the weight of the books and the deacidifying reagent added from the dosing tank
  • the dosage of the solvent is controlled by weighing.
  • the deacidification chamber is attached to a tank
  • said deposit 3) has a
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 90 liter capacity, connected to the bottom of autoclave 1 by a manual valve, for cleaning operations;
  • a solenoid valve opens the drainage circuit ⁇ of the deacidification chamber until the distillation vessel when the impregnation time with the reagent of the books contained in the deacidification chamber ends, allowing the chamber to be opened after treatment and drained after treatment and carried out thus a quick drying of the treated books.
  • a dosing tank (8) located on a load cell (11), allows, by opening manual valves and a solenoid valve per program, to dose the reagent, which is valued in its composition in said container. Then, after the reagent enters the chamber, the dissolution is carried out with the solvent that goes directly to the chamber from the solvent bottle (2).
  • Solvent bottle (2) with jacket, safety valve, VS and a heating band and cooling coil connected to the compressor group and with pressure indicator PI and mounted on a load cell (13).
  • - Residual solution collection tank (3) with capacity for 90 liters, equipped with cooling and heating coil, safety valve VS and pressure gauge
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) PI, connected to the heating and cooling system; It is equipped with VM6 and VM10 manual valves.
  • HFC 227 to the cylinder (2).
  • - System formed by the compressor (4) and the condenser; this group is cold and, by inversion, generates heat; with this group the cooling of the different parts of the process of treatment of the books is achieved;
  • M motor driven fan
  • the system incorporates a motor driven fan (M), which cools a large surface flexible cable system to optimize the cooling of the coils.
  • the system is equipped with a series of pneumatic valves governed by the automaton and activated by means of the touch screen connected to the automaton. It also carries a series of solenoid valves ( Figure 4 ⁇ , which close or open the passage at different stages of the process.
  • the system also incorporates a series of
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) manual valves, related to maintenance, fluid replacement, reagent and solvent inlet.
  • the system in different parts of it has PS pressure sensors and PI pressure indicators. There is also a PIC pressure controller.
  • TS temperature regulators and indicators thereof are interleaved at different points in the process.
  • the system in all the vessels that have to withstand pressure is provided with a system of safety valves located at a pressure of 6 bars.
  • the equipment is tested up to 10 absolute bars in order to achieve adequate security.
  • the system has a heat exchanger to optimize the refrigeration cycle of the bottle (2) that contains the HFC 227 and take advantage of the heat released to heat the tank (3).
  • Figure 4 shows 2 filters marked with an F the Fl has the function of absorbing water and small amounts of n-propanol that is carried away in the distillation, and the F2 filter to dry cooling steam.
  • VM manual valves
  • EV solenoid valves
  • NV pneumatic valve
  • E represents the joint system using male and female tubes related to fluid transfer.
  • B Vacuum pump.
  • autoclave (1) receiver tank for residual solution (3)
  • HFC 227 bottle (2) HFC 227 refill bottle (12).
  • the output of the autoclave is opened, in order to eliminate the vacuum by means of the EV1 solenoid valve, which lets a current of air from the environment into the autoclave (1).
  • the autoclave is at a temperature of 45-50 ° C, the air, once the EV1 solenoid valve is opened and the EV2 solenoid valve closed, which disconnects the vacuum, is maintained for 4-5 minutes until it reaches the autoclave temperature (45- 50 ° C).
  • the EV1 solenoid valve is closed when 4-5 minutes have elapsed and the EV2 solenoid valve and the pneumatic valve NVl are opened again, resulting in a new vacuum cycle. Successive openings and closers, allow the passage of a stream of air and a pressure of 1 bar is achieved in the autoclave '1) dehydration, which is at a temperature of 45 ° C. The air is kept in the chamber until it reaches its temperature
  • This phase is characterized by the dosing of the concentrated reagent from the bottle (8), located on a load cell (11), the outlets of the bottle, which are manual valves remain open, by opening
  • the pneumatic valve NV2 is activated by the program governed by the automaton, which allows the passage of the deacidifying reagent into the autoclave (1).
  • the reagent penetrates through the entrance in the lower part of the autoclave (1), so that the concentrated reagent does not initially contact the materials to be treated, until dissolution occurs with the HFC 227 solvent
  • the dosage is started once the dehydration of the
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) books The added quantities of reagent are programmed and calculated previously according to the weight of the books to be treated. The calculation is made from the concentration of deacidification reagent of the depototide (8), which according to the items and previous analyzes carried out at the factory are of the order of 50-70% by weight. If the amount of books of, for example, 20 kg, and if the reagent is at a concentration of 70% by weight, 800 g, of 100% reagent which is what the books would need to reach an alkaline reserve between 1% and 2% and correspond to 1,150 g of concentrated solution, which is what is programmed in the automaton.
  • Figure 7 shows the process phase in which the concentrated solution of the deacidifying reagent, which has been deposited in the bottom of the autoclave (1) is diluted by the solvent contained in the bottle (2), when it passes into the autoclave (1) .
  • the diluent is HFC 227
  • the cylinder (2) is located on a load cell (13), such that, by programming, the reagent is diluted to concentrations between 3.9% and 4.5% according to the acidity (pH measurement) of the material, for this purpose it is necessary to add 19,650 kg of solvent.
  • the process consists in the activation of the load cell, heating of the cylinder (2), by starting up the heating system formed by the heating bands (10), located in the lower part of the cylinder (2) and fed by the corresponding source of energy simultaneously opens the pneumatic valve NV7, so that the HFC 227 flows from the cylinder (2) to the autoclave
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Weighing the reagent quantities through the action of a pneumatic valve NV2 that opens the circuit to the autoclave, once the quantity has been dosed by opening the manual valve of the HFC 227 tank and opening the pneumatic valve NV7, it is introduced the quantity in kg programmed in the automaton.
  • the pneumatic valve NV7 is automatically closed. The impregnation process is then started, which lasts 3 hours, since the carbonated reagent is less active than the corresponding non-carbonated magnesium n-proproxide.
  • the diffusion is practically the same, in this way the homogeneity of the treatment is ensured, which is one of the existing differences with the remaining current application processes.
  • Figure 8 shows the system to evacuate the remaining solution from the treatment, consisting mostly of HFC 227, excess reagent, some amount of tails dissolved by HFC 227, dirt deposited in books or documents and magnesium salts formed from the removable acid products of
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) cellulosic materials
  • the process is produced by opening the pneumatic valve NV5, and passes through the manual valve open permanently, MV6.
  • a fundamental characteristic of this process is that it is carried out quickly per gravity and simultaneous heating of the autoclave (1) and cooling through the cooling system and passing the solution to the tank (3) where it is stored until the next phase begins of the process consisting in the recovery of HFC 227.
  • the autoclave (1) can then be opened and the cellulosic material contained in it can be removed to introduce a new item and start the dehydration process indicated in Figure 5 again, in this way process time is gained, since This represents a variant that is claimed, because there is no waiting time in the process, because the dissolution passes in a few minutes from the autoclave (1) to the tank (3), because the distillation is independent of the process of dehydration cn, since both occur simultaneously.
  • Figure 9 shows the distillation phase of the solution stored in the tank c tank (3); It consists of heating said tank so that the solution from the previous operation, which has passed to said tank by heating the autoclave (1) up to 45 ° C and by gravity due to the design in the situation of the tank, the latter condition is very important to get speed in the process.
  • the tank (2) is heated by a resistance to
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) pass the HFC 227 to the solvent tank located on the load cell and achieve a complete recovery of the solvent as possible, by cooling the cylinder (2).
  • the two manual valves VM8 and VM10 and the pneumatic valve NV3 are opened, so that the HFC 227 of the tank (3) passes to the solvent tank (2) cooled by the compressor C, started up and connected to the manual valve to allow cooling of said tank.
  • the pneumatic valves NV6, NV5, NV7, NV4 and NV6 remain closed as well as the manual valve VM9, to drive the HCF 227 to the tank (2).
  • the distillation process takes about 6-7 hours and is carried out simultaneously with the dehydration of the books that lasts approximately according to the weight of the books 4 hours, 5 hours and 20 minutes, and 6 hours and 40 minutes, respectively, to 20, 30 and 40 kg of books.
  • the system is ready for the next process step.
  • the tank (3) remain the cars and residues of the soluble acidity and dirt that has been dragged with the HCF 227, from the treated books, in addition the n-propanol is maintained, which has a very low vapor pressure against the HFC 227, and therefore does not distil although some small amount is carried away, that the same as moisture is retained in the Fl filter.
  • the tank is cleaned (3), by opening the valve MV5 manual, for n-propanol input,
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) keeping the MV6 manual valve open, which is its usual position, and air is passed to produce a bubbling, which agitates the waste with the added solvent and then the MV7 manual valve is opened, as indicated in Figure 5. 10, thus eliminating waste from the operating cycles.
  • the insulating coating jacket condenses water and has a condensate outlet electro-valve in a defrosting process, which is carried out after cooling the liquid in the bottle 5 t2).
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) [see Figure 5]. This operation takes place through a series of cycles with hot and dry air inlet to optimize the pre-drying time that is of the order of 4 to 6 hours depending on the weight in books, with a number of cycles of 30 to 50, each of them of about 8 minutes, which in this way passes from a water content in the books of 5% to 8% to values between 2% and 2.5%. In this type of operation it has been taken into account that the water is eliminated according to the vacuum and its heat conductivity.
  • Deacidification treatment consists of two phases: a) dosing of the concentrated reagent formed by magnesium di-n-propylate carbonate in an amount between 50% and 70% by weight, according to previous assessment, and between 50% and 30% by weight of HFC 227 and n-propanol (the latter in minor amounts to avoid unwanted effects); and b) dissolution of the previous reagent with HFC 227 from the cylinder (2), so that they are reached
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) concentrations between 3.5% and 4.5% by weight of the pure reagent.
  • the machine can produce the de-infestation of books and documents simultaneously with the treatment in the dehydration and impregnation phases, this is because the vacuum and the heat cause the elimination of oxygen in all the cycles, but mainly because in the impregnation phase an anaerobic environment is created, which causes insects and their larvae and eggs to die due to lack of oxygen.
  • This process in said machine can be carried out independently, by vacuum and then by entry through a quick plug in the nitrogen autoclave, carbon dioxide, HFC 227, and leave the books overnight with some of these ciases.
  • the alkaline reserve has been determined according to UNE 57.174 and ISO 287: 1985.
  • the resistance-elongation tests have been determined according to UNE 57028 and ISO 1924/2.
  • the pH has been determined by measurement with a flat electrode, according to the TAPPl T529 om-88 standard. The pH is calculated on the average of these values in different areas of the leaf.

Landscapes

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Abstract

El equipo está formado por un autoclave (1), una bombona o depósito de disolvente (2), un depósito (3) de recogida por gravedad y enfriamiento de la disolución residual procedente del autoclave (1), para su posterior recuperación, un depósito dosificador de reactivo concentrado (4), dosificado en función del peso de material celulósico a tratar, una bombona (5) acoplable mediante enchufes rápidos al sistema para recargar el depósito (2), un grupo compresor (C), un sistema de refrigeración (R) y una bomba de vacío (8). El conjunto descrito está gobernado por un autómata programable asistido por una pantalla desde la que se seleccionan los pasos del proceso y el tipo del mismo, según la cantidad de materiales celulósicos a tratar, constituyendo un conjunto transportable y en cierta medida 'portátil'.

Description

EQUIPO Y PROCEDIMIENTO PARA DESACIDIFICACIÓN EN MASA, ELIMINACIÓN DE LA ACIDEZ LIBRE Y DESINFESTACIÓN DE MATERIALES CELULÓSICOS
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un equipo y a un procedimiento para la desacidificación en masa de materiales celulósicos, con eliminación paralela de la acidez libre y desmfestación del material tratado, y ha sido especialmente concebido para la preservación y tratamiento de los libros, documentos, prensa, mapas, tejidos celulósicos y obras gráficas sobre papel, con los que se consigue una máxima eficacia tanto desde el punto de vista de seguridad, como de calidad, así como un ahorro energético significativo y un mayor grado de automatismo al incorporarse un autómata que gobierna el proceso y una pantalla que permite visualizar el desarrollo del mismo.
El equipo y procedimiento de la invención resultan especialmente idóneos para resolver la problemática de los archivos y bibliotecas con fondos documentales de cierta antigüedad, preferentemente desde finales del siglo XVIII hasta 1960, concretamente en orden a la conservación y preservación de los mismos, con el objetivo final de lograr una permanencia y durabilidad adecuadas en " el tiempo .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Los problemas de los archivos y bibliotecas con fondos documentales antiguos se centran actualmente en la conservación y preservación de los mismos, con el objetivo final αe lograr una permanencia y durabilidad adecuadas en el tiempo, estas condiciones no se cumplen en casi la totalidad de las bibliotecas y archivos, por lo que se precisan actuaciones más expeditivas en la dirección de una restauración adecuada.
Dado que la mayor parte de los procedimientos de restauración son manuales, ésta resulta muy cara y lenta. El coste de restauración de libros y documentos deteriorados resulta prohibitivo, a no ser que se trate de incunables o ejemplares muy escasos y de valor incalculable desde el punto de vista documental, estético o histórico.
Uno de los problemas más acuciantes que se plantean en la conservación del papel de los libros y otros materiales celulósicos (tejidos, documentos, periódicos, etc.) es la acidez del papel, fenómeno debido a la propia naturaleza del papel que ha sido obtenido a partir de fibras celulósicas procedentes de la madera con aditivos como el alumbre y la colofonia, y a factores externos, tales como: calor, contaminantes ácidos, ozono, humedad elevada y temperaturas excesivas. La acidez es una de las causas de la destrucción del papel. Por ello, desde hace una década, se recomienda investigar en el desarrollo de tratamientos de desacidificación en masa para salvar los grandes fondos documentales, en grave riesgo de destrucción por el problema del papel ácido procedente
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) fundamentalmente de los siglos XVIII (finales) , XIX y XX.
Los diferentes sistemas de desacidificación en masa ensayados, coinciden en el objetivo de abaratar costes en la restauración con resultados distintos a los que se ootienen por procedimientos manuales. El coste por hora de trabajo de un restaurador se sitúa entre 1.800 y 2.000 Pta. en España, en centros de restauración oficiales, empleando los sistemas convencionales, con los que un libro de 500 páginas exige un tiempo aproximado de 70 horas, más 15 horas para el cosido y encuademación. Por lo tanto, un restaurador-encuadernador, que trabaje 1.750 horas al año aprovechando tiempos muertos para encuadernar, podrá restaurar unos 20 libros/año (entre 175.00o y 158.000 Pta. /libro). Estos datos hacen prohibitivo una política global de restauración.
Se han desarrollado algunos procesos de desacidificación en masa, pero se puede afirmar que ninguna de las tecnologías ofertadas cumple al 100% con todos los criterios de calidad recomendados, tales como la preselección del material a restaurar, presecado, duración del tratamiento, efecto sobre las tintas, colores, cubiertas, neutralización de la acidez del papel, pH final, reserva alcalina, riesgos para la salud de los operadores y lectores, impacto ambiental, coste del equipo y coste del tratamiento.
El estado actual de la técnica se describe, entre otros documentos, en la solicitud de patente PCT WO
90/03466, αe Lithium Corporation of America, que describe
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) un método de tratamiento en masa de material celulósico que comprende la desacidificación del papel, que consiste en poner el papel en contacto con soluciones en hidrocarburos o haloclorocarburos de ciertos metoxi y butoxi polietilenglicoles de magnesio, que han sido tratados con dióxido de carbono para proporcionar soluciones de baja viscosidad y más estables frente a la humedad .
En el artículo del Dr. Robert S. Wedmger, Restaurator, Vol . 12, pp 1-17 (1991), se describe una tecnología de desacidificación en masa que consiste en desarrollar una serie de compuestos para desacidificación y fortalecimiento del papel de forma simultánea. El compuesto específico utilizado es el butoxitriglicolato de magnesio carbonatado (MG-3), que neutraliza los componentes ácidos del papel . Este proceso ha sido abandonado en 1997 debido, entre otras causas, a la lenta difusión del reactivo y a las interacciones que se producen entre los glicoles y la celulosa (R. Areal , J.M. Gibert y J.M. Daga, The Effect of Aqueous Solutions of Alkoxypolyethylene glycols on the Mechanical Properties of Paper; comunicación en el Inteπng Meetmg of the ICOM-CC Workmg Groups 20-22 April 1998. Graphic Documents. Stugard. Ludwisgsburg, Alemania; y R. Areal, J.M. Gibert y J.M. Daga, The Effect of Aqueous Solutions of Alkoxypolyethylene glycols on the Mechanical Propertιes"of Paper, en la revista Restaurator, 19, 187-211, (1998) . Estos reactivos no tienen relación con la invención que se describirá a continuación, han sido ensayados en el laboratorio de los inventores y se na demostrado que se
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) produce un aumento de volumen de la celulosa por eliminación de puentes de hidrógeno en el material celulósico y un hmchamiento de las hojas de papel, con un aumento del grosor por medida con un micrómetro. La resistencia a la tracción disminuye con el enve ecimiento acelerado del papel, por lo que los resultados obtenidos con el empleo de esos reactivos son poco fiables.
En el artículo de Peter Schwerdt , en Sauvegarde et Conservation, Actes des Journées Internationales d'Études de l'ARSAC, París 30 Septιembre-4 Octubre 1991, pp 213- 216, se describe un sistema de desacidificación en masa para la Deutsche Bibliothek de Leipzig, que comprende las siguientes fases de tratamiento para libros y papeles ácidos: presecado, desacidificación, secado.
La solicitud de patente PCT WO 91/04800 (FMC Corporation) y la patente US 5.282.320 (Wedmgg e y col.) describen una máquina cuyas dimensiones indican que es un sistema inamovible tipo fábrica de restauración de libros, sin métodos de dosificación eficaces y dobles autoclaves de tratamiento.
En la patente US n° 5.120.500 (Instituto Batelle) se describe un proceso para la desacidificación en masa no contaminante de libros y otros productos de papel e impresos, de dimensiones semejantes a la diseñada por PMC en relación a su tamaño, siendo, por tanto, una fábrica de restauración compuesta por los procesos de presecado de estos productos mediante radiaciones de alta frecuencia al vacío, tratamiento con soluciones para la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) desacidificación, y eliminación posterior de los disolventes utilizados también mediante secado al vacío con radiaciones de alta frecuencia. Este último tipo de presecado y el secado final han sido sustituidos por los métodos convencionales utilizando calor y vacío, debido a las alteraciones que presentaban la acción de las microondas sobre las hojas de los libros, debido a la movilidad de las partículas metálicas existentes adheridas a la superficie de las hojas. Emplea como disolvente hexametil-disiloxano y un aducto formado por etóxido de magnesio y etóxido de titanio como agentes desacidificantes. No indican el tiempo de presecado. El sistema globalmente no está relacionado con nuestra invención.
En la patente GB 1.582.265 (Batelle Ingemeurtechnik) se describe un procedimiento por el cual el papel envejecido, dañado y frágil es tratado con una solución conteniendo isocianato o con vapor de isocianato empleando preferentemente el isocianato con dos o más grupos isocianato Este sistema no está relacionado con nuestra invención.
En la publicación de James Stroud, The Paper Conservator, Vol 18, 57-70, (1994), se detalla un proceso de desacidificación con dietilzinc (DEZ) que requiere un tratamiento de 5 etapas: deshidratación, impregnació , estabilización, rehidratación y post-tratamiento a 1 atm. Los dos primeros pasos tienen lugar en una cámara al vacío; el tratamiento posterior tiene lugar a presión atmosférica; y todo el proceso puede αurar hasta 5 días.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) En la actualidad el proyecto del DEZ no está en servicio y aunque se trabaja en buscarle soluciones a los problemas que presenta, los encargados del proyecto indican que no estará en funcionamiento hasta el año 2003.
En el libro BOOK PRESERVATION TECHNOLOGIES, U.S.
Congress, Office of Technology Assessment . Washington, DC;
U.S. Government Printmg Office, Mayo 1988; se describen distintos problemas y soluciones relacionados con el tema que nos ocupa.
Otro proceso con ciertas garantías es el Bookkeeper de la firma Preservation Technologies, Inc., que emplea óxido de magnesio de tamaño de partícula comprendido entre 0,2 y 0,9 micrones y un surfactante que actúa como dispersante del óxido de magnesio en el disolvente y utiliza como disolvente perfluoroheptano . El proceso consiste en un pretratamiento, impregnación y postratamiento . Este último procedimiento es, sin duda, uno de los más prometedores en la actualidad debido a las sucesivas evaluaciones y revisiones efectuadas sobre el mismo; las experiencias de los inventores demuestran que dicho proceso, al emplear una microdispersión de óxido de magnesio cuya penetración transversal en el papel depende del número de mallas del óxido de magnesio, las partículas de óxido en papeles satinados quedan en la superficie del papel con escasa penetración hacia el interior, tal co*mo se indica en los ejemplos de aplicación del método que proponen los inventores en la solicitud de patente PCT WO 00/08250. La preparación del óxido de magnesio y su aplicación se describen en la patente US n" 4.522.843.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El proceso pionero es el canadiense Wei T'o, que da buenos resultados de pH, pero no así en cuanto a la homogeneidad de la reserva alcalina, que debido a la baja solubilidad de los reactivos en metano , producen efectos laterales sobre las tintas; la reserva alcalina remanente en el papel después del proceso es relativamente baja con lo que es necesario al cabo de un cierto tiempo, por lo general corto, volver a desacidificar.
El proceso Sable es una variante del proceso Wei T'o; los inconvenientes de este proceso son que se corren las tintas de impresión y además se deposita polvo blanco sobre las cubiertas. La reserva alcalina total y su distribución no es satisfactoria.
Entre los antecedentes del estado de la técnica figura también la patente española n° ES 2.125.792, a nombre del solicitante, relativa a un equipo y a un procedimiento para la desacidificación, desinfestación y desinfección en masa de documentos y libros, donde se utiliza una disolución de un reactivo y un disolvente adecuado HFC R134a; los reactivos son carbonatos de metoxi y butoxi polietilenglicolatos de magnesio, reactivos estos últimos que son muy parecidos a los de la compañía Lithium Corporation of America, pero como se ha visto que no daban los resultados apetecibles fueron abandonados con posterioridad en su aplicación en el equipo patentado* y substituidos por otros productos. La solicitud de patente española P9700964, a nombre de los solicitante, es una modificación de la patente española ES 2.125.792.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El procedimiento anterior presenta dificultades en la fase de impregnación debido a que el tiempo de impregnación es de 3 horas, pero como el proceso de destilación del disolvente se efectúa en el mismo autoclave, se produce, mientras dura la destilación, un aumento del tiempo del orden de 4-6 horas según la cantidad de disolvente; este defecto no se puede corregir en ese procedimiento.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
El objetivo de la invención es proporcionar un proceso de desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación, que respete los factores medioambientales, es decir, que funcione en circuito cerrado con reactivos y disolventes no contaminantes, que cumplan con el Protocolo de Montreal y con el mayor número de condiciones de una adecuada desacidificación en masa.
Para conseguir este objetivo el equipo que se preconiza comprende un autoclave destinado a recibir los materiales celulósicos a tratar, un depósito de disolvente situado sobre una célula de carga que permite programar la cantidad de disolvente en cada proceso particular, un depósito dosificador de reactivo concentrado para introducir la cantidad adecuada de reactivo según el peso del material celulósico a tratar, y un depósito -de recogida por gravedad de la disolución residual procedente del autoclave para su recuperación posterior.
Asimismo, el procedimiento proporcionado por esta
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) invención incluye el empleo de dicho equipo y comprende el secado o deshidratación del material celulósico en la cámara del autoclave, la dosificación de un producto desacidificante activo, la impregnación del material celulósico por contacto con una disolución del producto desacidificante activo en la cámara del autoclave, el vaciado mediante trasvase por gravedad de la disolución residual desde el autoclave al depósito de disolución residual, y la recuperación de disolvente por destilación de la disolución residual con transferencia del disolvente destilado desde el depósito de disolución residual a la bombona de disolvente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es una vista en alzado frontal, en alzado lateral y en planta superior de una máquina que contiene un equipo objeto de esta invención.
La Figura 2 muestra una realización particular de un equipo proporcionado por esta invención con sus componentes .
La Figura 3 muestra una realización particular de un equipo proporcionado por esta invención con sus componentes identificados mediante las normas DIN e ISO de los componentes (filtros, electroválvulas , etc.) .
La Figura 4 muestra una realización particular de un equipo proporcionado por esta invención con sus componentes, similar al de la Figura 2, pero bajo otra
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) realización diferente.
La Figura 5 muestra el diagrama de flujo de los ciclos αe vacío/entrada de aire.
La Figura 6 muestra el diagrama de flujo de los ciclos de la entrada de reactivo concentrado.
La Figura 7 muestra el diagrama de flujo de la dilución del reactivo con el disolvente.
La Figura 8 muestra el diagrama de flujo de la recogida de la disolución sobrante.
Ld Figura 9 muestra el diagrama de flujo de la destilación de los disolventes del depósito (3) .
La Figura 10 muestra el diagrama de flujo de la recarga cuando hay pérdidas de disolvente de la bombona 2) .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
1. Ξqu po En un primer aspecto, la invención proporciona un equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicCs , en adelante equipo de la invención, que comprende un autoclave ¡, 1 ) con control de presión y temperatura en cuyo interior se introducen los materiales celulósicos a tratar, sucediéndose una serie de procesos químicos y
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) físicos que producen cambios químicos y físicos en el substrato de dichos materiales celulósicos; una bombona de disolvente (2) conectada al autoclave (1); una célula de carga '13) sobre la que se sitúa la bombona de disolvente < 2 ) que sirve para programar la cantidad de disolvente en cada proceso; un depósito dosificador (8) de reactivo concentrado para introducir la cantidad adecuada de reactivo según el peso del material a tratar, caracterizado por poseer un depósito (3) de recogida por gravedad de la disolución residual procedente del autoclave d ) para su recuperación posterior.
En una realización particular, el autoclave (1) está constituido por un cuerpo, por ejemplo, cilindrico, y una tapa con junta de estanqueidad, un sensor de presión, una válvula de seguridad, un termopar de control de temperatura en el interior del autoclave (1) , un sistema de medida de presión y de vacío, un sensor externo de control de temperatura y bandas caiefactoras en el exterior de la pared del autoclave ti; .
La bombona de disolvente 2) contiene el disolvente y posee un sistema de refrigeración exterior, que, en una realización particular, consiste en un grupo refrigerador formado por un compresor hermético (C) , un condensador y una camisa refrigeradora que envuelve la parte superior de la bombona de disolvente (2) . En este caso, el equipo "de la invención puede incluir un sistema de desescarchado para eliminar la escarena que se forma en la camisa que recubre la bombona de disolvente (2) y que se forma en el procese de destilación. En una realización particular,
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) dicho sistema de desescarchado consiste en un ventilador (V) accionado por un motor (M) y una resistencia ÍR) de calefacción. La camisa refrigeradora que envuelve la parte superior de la bombona de disolvente (2) mencionada 5 previamente puede poseer una válvula para la salida automática de condensados .
La bombona de disolvente (2) también posee un sistema de calentamiento (10) . — -- -.
El depósito de dosificación (8) de reactivo concentrado es un depósito que contiene el reactivo de desacidificación concentrado y se encuentra conectado con el autoclave (1) de modo que la cantidad adecuada del 5 reactivo concentrado pueda pasar directamente hacia el autoclave (1) donde posteriormente alcanzará la concentración final deseada por trasvase directo del disolvente desde la bombona de disolvente (2) a la cámara interior del autoclave (1) . En este caso, el autoclave (1) 0 posee una entrada de disolvente y reactivo concentrado que se conecta alternativamente con el depósito dosificador (3) de reactivo concentrado o con la bombona de disolvente ( 2 puro .
5 El depósito (3) de recogida por gravedad de la disolución residual procedente del autoclave (1) permite recoger dicha disolución residual para su recuperación posterior. Dicho depósito (3) posee un sistema para su refrigeración (14) que utiliza durante el vaciado del 0 autoclave (1) .
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El depósito (3) de recogida de la disolución residual también posee un sistema (14) de calentamiento del mismo -rué se utiliza para destilar el disolvente contenido en la disolución residual .
En una realización particular del equipo de la invención, el depósito (3) de recogida de la disolución residual posee una entrada para un producto limpiador, por ejemplo, n-propanol anhidro, o aire.
Ξl depósito < 2 de recogida de la disolución residual posee, además, una válvula de evacuación (VM7) para la suspensión formada después del proceso de destilación.
La conexión entre el autoclave (1) y el depósito (3) de recogida de disolución residual se abre o se cierra mediante una válvula manual o automática (NN5 , VM6) .
El equipo de la invención también puede incluir una bomba de vacío conectada al autoclave (1) , una célula de carga (11) sobre la que se sitúa el depósito dosificador (8) de reactivo concentrado, un autómata programable para controlar los procesos del equipo de manera automática y una pantalla táctil desde la que se seleccionan el tipo y los pasos del proceso según la cantidad de material a tratar .
El equipo de la invención puede incluir distintos tipos de válvulas, por ejemplo: - una serie de válvulas neumáticas que, en una realización particular, pueden estar gobernadas por el
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) autómata y activadas mediante la pantalla táctil unida al autómata ;
- una serie de electroválvulas que abren o cierran el paso en diferentes etapas del proceso; y - serie de válvulas manuales relacionadas con el mantenimiento, la reposición de líquidos o la entrada de reactivos y disolvente.
El equipo de la invención también incluye la posibilidad de disponer una bombona de recarga (12) acoplada ai sistema para recargar la bombona de disolvente
(2) a la vista de las pérdidas que se hayan podido producir durante el proceso.
El equipo de la invención puede poseer, como medidas de seguridad, una válvula de seguridad en la parte superior de la bombona de disolvente (2) , una válvula de seguridad en la parte superior del depósito t3) de recogida de la disolución residual, y, opcionalmente , una válvula de seguridad en la parte superior del autoclave (1) .
El equipo de la invención también puede incluir un filtro con indicador de absorción de humedad en el conducto de conexión de la bombona de disolventes (2) con el resto del sistema, así como un mtercambiador de calor (6) que optimiza la refrigeración de la bombona "de disolvente (2) y aprovecha el calor generado para calentar el depósito (3) de recogida de la disolución residual.
Procedimiento
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) En otro aspecto, la invención proporciona un procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de 'rateriales celulósicos, en adelante procedimiento de la invención, mediante ei empleo de un equipo de la invención, que comprende las siguientes etapas:
- secado o deshidratación del material celulósico en la cámara del autoclave;
- dosificación de un producto desacidificante activo; - impregnación del material celulósico por contacto
-.cr- -.na disolución del producto desacidif cante activo en la cámara del autoclave; vaciado mediante trasvase por gravedad de la disolución residual desde el autoclave al depósito de disolución residual; y
- recuperación de disolvente por destilación de la disolución residual con transferencia del disolvente destilado desde el depósito de disolución residual a la bo ocna de disolvente.
El secado o deshidratación del material celulósico a tratar se lleva a cabo en la cámara del autoclave y se efectúa mediante ciclos intermitentes de vacío y de entraαa de aire caliente preferentemente Para realizar esta etapa se de a penetrar el aire en la cámara del autoclave y, una vez que se ha introducido en la misma, se calienta durante un periodo de tiempo necesario para que alcance una temperatura determinada de 50 °C como máximo, para no perjudicar al material a tratar, aumentando la presión dentro del autoclave debido al aumento de temperatura y al cierre de la válvula αe ^ popmba de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) vacío. El ciclo de vacío se realiza mediante una bomba de vacío y un sensor de presión hasta que se alcance un vacío de 30 a 40 ilibares. El último ciclo en una serie de ciclos de secado o deshidratación es un ciclo de vacío que deja el autoclave en situación de vacío que se utiliza para forzar la entrada de reactivos durante la fase de dosificación.
El número de ciclos de vacío y de entrada de aire es función de la masa de material celulósico. En general, en un autoclave con un volumen αe alrededor αe 80 litros (1, , se realizan preferentemente entre 10 y 50 ciclos de vacío y de entrada de aire caliente de alrededor de 8 minutos para secar o deshidratar una masa aproximada de 20 a 60 kilogramos (kg) de material celulósico.
Una vez finalizada la etapa de secado o deshidratación, la humedad del material celulósico está comprendida entre el 2% y el 2,5%.
El proceso de secado o deshidratación utilizado en el procedimiento de la invención es más rápido que cualquiera de los utilizados en otros procedimientos similares ya que a presión atmosférica e incluso a presiones inferiores, del orden de 30 milibares, la conductividad térmica del vapor de agua es mucho mayor que a vacíos elevados, con los que trabajan los sistemas convencionales. Este tipo "de proceso de deshidratación basado en ciclos intermitentes de vacío/entrada de aire también marca unas diferencias ciaras con los sistemas convencionales, puesto que algunos de ellos utilizan corrientes de altas frecuencias, que han
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) tenido que ser abandonadas debido al daño que provocan las partículas metálicas existentes en el material celulósico o incluso por causa de los materiales utilizados en la construcción de las máquinas.
La etapa de dosificación del producto desacidificante activo se divide en dos sub-etapas, (i) una etapa de entrada del reactivo concentrado en una cantidad determinada desde el depósito de dosificación hacia la parte inferior del autoclave bajo la acción de un vacío generaαc en el autoclave en el último ciclo αe secaαo de modo que el reactivo concentrado no alcance a tocar el material celulósico, y (n) una etapa de dilución del reactivo concentrado hasta una concentración determinada. Como producto desacidificante activo puede utilizarse cualquier reactivo adecuado para desacidificar el material celulósico, opcionalmente acompañado de un vehículo adecuado. En una realización particular, el producto desacidificante activo es el carbonato de di-n-propilato αe magnesio diluido en HFC 227 y una pequeña cantidad de n-propanol .
La concentración de reactivo en el depósito de dosificación puede variar dentro de un amplio intervalo, preferentemente, entre el 50% y el 70% en peso del reactivo puro.
La etapa de entrada del reactivo concentrado en el autoclave consiste en hacer pasar una cantidad determinada de dicho reactivo concentrado desde el depósito de dosificación a la parte inferior αe.-. autoclave.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) La etapa de dilución del reactivo consiste en hacer pasar una cantidad determinada de disolvente de la bombona de disolvente al autoclave. En una realización particular, el trasvase de disolvente desde la bombona de disolvente Ξ nac a el autoclave se realiza con la ayuda del calentamiento de dicha bombona mediante un sistema calefactor con el fin de favorecer el flujo del disolvente hacia el autoclave.
0 Las cantidades de reactivo concentrado y de disolvente que se añaden ai autoclave se determinan en función oe la concentración final de reactivo deseada y se dosifican automáticamente mediante sendas células de carga sobre las que se encuentran situados los depósitos de 5 reactivo concentrado y de disolvente respectivamente. En una realización particular, la concentración en peso del reactivo puro después de la dosificación se encuentra comprendida entre el 2,0% y el 4,5% según el pH del material celulósico a tratar. La disolución del reactivo C se puede programar mediante las células de carga comandadas por el autómata a partir del reactivo concentrado, con el fin de conseguir las concentraciones citadas previamente, que son las más adecuadas para proporcionar al papel reservas alcalinas comprendidas entre el 1% y el 1,5%, programación que se efectúa en función de la cantidad (kg) y acidez del material
Una vez que se han añadido al autoclave los reactivos necesarios comienza la etapa de impregnación del material tlósico a tratar por contacte con una disolución del
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) producto desacidificante activo en la cámara del autoclave. En general, la etapa de impregnación dura hasta 3 horas según el peso de material celulósico, consiguiéndose en ese tiempo una distribución homogénea en el interior del material celulósico a tratar, en particular, en las hojas de los libros.
Esta larga duración de la etapa de impregnación se debe a que el carbonato de di-n-propilato de magnesio utilizado es menos reactivo que el di-n-propilato de magnesio, pero este inconveniente aparente de un mayor tiempo consumido se ve compensado por la ventaja de que, al ser la reacción más lenta, la difusión es más homogénea y no se producen manchas blancas en las cubiertas, como ocurre en los procesos que emplean reactivos de mayor potencia .
La etapa de vaciado de la disolución residual se realiza al completar la etapa de impregnación mediante trasvase desde el autoclave ai depósito de disolución residual no solo por gravedad sino también por enfriamiento del depósito de disolución residual . El vaciado del autoclave se favorece además mediante el calentamiento del mismo.
La disolución residual remanente después del tratamiento del material celulósico tratado contiene lodos y disolventes, mayoritaπamente HFC 227. Esta disolución residual puede contener alguna pequeña cantidad de colas de apresto de los lomos, sobre todo las posteriores a los años 1960, debido a que son sintéticas, sales de magnesio,
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) tales como sulfatos, cloruros y nitratos y pequeñas cantidades de n-propanol, además de la suciedad de los libros que es arrastrada por el disolvente, por ejemplo, el HFC 227. Estos productos se depositan en el fondo o están disueltos.
Los líquidos a presión van ai depósito colector por gravedad y por enfriamiento con el sistema compresor mediante el mtercambiador de calor y por apertura de la válvula neumática correspondiente, a cuyo efecto dicho depósito está situado en la parte inferior de la máquina que incluye el equipo de la invención.
Una vez vaciado el autoclave se cierra la válvula neumática correspondiente para que el vapor del depósito no revierta de nuevo hacia el autoclave a la vez que el depósito colector de residuos se refrigera mediante el íntercambiador de calor con el grupo compresor.
Una vez que se ha hecho el trasvase de la disolución residual a su depósito se retira el material celulósico de la cámara del autoclave.
A continuación, se procede a la recuperación del disolvente por destilación de la disolución residual evacuada del autoclave en la etapa de vaciado con transferencia del disolvente destilado desde el depósito de disolución residual a la bombona de disolvente. -La destilación se realiza calentando el tanque de disolución residual y haciendo pasar los vapores al depósito de disolvente y refrigerando dicho depósito para recuperar el disolvente .
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Para que el proceso de destilación sea eficaz, recuperando la casi totalidad de disolvente utilizado como diluyente, se calienta el recipiente de recogida del líquido residual mediante un intercambiador de calor al poner en marcha el grupo compresor-refrigerador que enfría di deposito receptor del destilado [es decir, a la bombona de disolvente (2)] . Cuando comienza la destilación, se retiran los libros tratados de la cámara del autoclave y se puede colocar una nueva partida de libros a deshidratar y tratar. Ambos procesos son simultáneos estando la duración de la destilación comprendida entre 4 y 6 horas dependiendo del volumen de disolvente empleado. La operación de secado del material celulósico consume tiempos comprendidos entre 4 y 6 horas, también según la cantidad tkg) de libros a tratar, tiempo que viene a ser el mismo que el del proceso de destilación. Esto implica una reducción del tiempo total del procedimiento de la invención ya que ambas operaciones se pueden realizar simultáneamente, de manera que el tiempo total del procedimiento de la invención es ael orden de unas 9-10 ñoras en el caso de mayor volumen de disolvente y mayor cantidad de libros. Por tanto, en una realización particular, el proceso de destilación se realiza simultáneamente con el proceso de secado o deshidratación de una nueva partida de material celulósico a tratar.
Por otro lado y para efectuar la recuperación del disolvente después del tratamiento mediante condensación en el correspondiente depósito [bombona de disolvente < 2 ) ] , éste se somete a un enfriamiento exterior mediante el grupo frigorífico y calentamiento del depósito de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) recogida de la disolución residual hasta recuperar totalmente el disolvente HFC 227, lo que se puede conseguir, por ejemplo, cuando las presiones de dichos depósitos se igualan a 1,5 bares absolutos.
Periódicamente se hace necesario efectuar una limpieza del depósito de recogida de la disolución residual, donde se acumulan los productos no volátiles que permanecen después del proceso de destilación. Entre estos productos figura el n-propanol , que posee una presión de vapor muy ba a en relación con el HFC 227, por lo que no llega a destilar, pero alguna pequeña cantidad es arrastrada en el proceso de destilación sin que ello perjudique en operaciones posteriores, pues la mayor parte queda retenido en los cartuchos del filtro (Fl) , que son intercambiables. Para la limpieza de dicho depósito se ha previsto la apertura de la válvula manual de entrada al mismo y la introducción de un producto limpiador, por -πemplc, n-propanol, y, a continuación, se hace borbotear aire como medio de agitación para dispersar el material sólido del fondo del depósito dando lugar a una suspensión que se elimina a través de una válvula de vaciado del depósito, por ejemplo, a través de una válvula manual del fondo del depósito.
El procedimiento de la invención contempla la posibilidad de comprobar la posible pérdida de peso en -la bombona de disolvente, tras haber realizado una serie de procesos, y a posibilidad de recargar el disolvente si es necesario mediante un depósito exterior que se conecta a dicha bombona en lugares diseñados para ello.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) El procedimiento de la invención puede incluir, además, la posibilidad de lograr la desinfestación del material celulósico tratado mediante un proceso adicional, en cuyo caso, dicha etapa de desmfestación puede ser simultánea a las etapas de secado o de impregnación. La etapa αe desmfestación consiste en la creación de un vacío en el autoclave y la introducción de una agente desmfestante apropiado, por ejemplo, nitrógeno, anhídrido carbónico o HFC 227, dejando actuar a dicho agente durante un periodo de tiempo suficiente para que tenga lugar la eliminación de insectos y larvas per carencia de oxígeno. En una realización particular, la etapa de desmfestación dura entre i y 6 horas y comprende el empleo de gases a presiones de hasta 2 bares. Se na previsto, además, la posibilidad de comprobar el funcionamiento del sistema proporcionado por la invención. Por tanto, en una realización particular, el procedimiento de la invención comprende una etapa de control de resultados al final del procedimiento. El control de resultados puede realizarse mediante la determinación de la distribución oe magnesio carbonato de magnesio) en el material tratado antes y después del tratamiento, pudiéndose realizar cortes transversales para ver la distribución de partículas de magnesio a lo largo del corte, por medio de microscopía electrónica de barrido
SEM1, y por identificación y determinación cuantitativa mediante rastreo con microsonda electrónica - y determinación del pH con electrodo plano en diferentes partes de las hojas mediante muestreo aleatorio. En una realización particular, por valoración, se ha determinado que la reserva alcalina alcanzada en las distintas zonas
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) del libro puede estar situada entre el 1% y el 1,5%.
El procedimiento de la invención contempla la posibilidad de que se controle automáticamente mediante un autómata.
De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que la cámara del autoclave oonde se realiza la deshidratación sea empleada para recuperar libros de las bibliotecas o legajos de archivos que han experimentado desastres por agua o fuego y se ha producido adherencia entre las hojas.
3. Procedimiento de desecado de material celulósico La invención también proporciona un procedimiento de desecado de material celulósico que comprende el empleo de un equipo de la invención, y en el que la desecación del material celulósico se efectúa mediante ciclos intermitentes de vacío y de entrada de aire caliente. Para ~^io, después de la entrada ae aire, este se calienta durante el periodo de tiempo necesario para que alcance una temperatura determinada de 50°C como máximo, aumentando la presión dentro del autoclave debido al aumento de temperatura. El ciclo de vacío se puede realizar mediante una bomba de vacío y un sensor de presión nasta que se alcance un vacío de 30 a 40 miiibares. El número de ciclos de vacío y de entrada-de aire es función de la masa de material celulósico a desecar .
Empleo del equipo y procedimiento de la invención
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) En otro aspecto, la invención se refiere al empleo del equipo de la invención y del procedimiento de la invención para el tratamiento de material celulósico, en general, y, en particular, libros o cualquier otra clase de publicación sobre papel.
5. Realizaciones particulares del equipo de la invención
A continuación se describen unas realizaciones particulares del equipo de la invención haciendo referencia a las figuras que acompañan a esta descripción.
En la Figura 1 se muestra una máquina que incluye un equipo de la invención que comprende un autoclave (1) , una bombona de disolvente (2) refrigerada/caloπfugada, provista de camisa en el que se almacena el disolvente, por ejemplo HFC 227; el calentamiento se efectúa con bandas alimentadas eléctricamente mientras que la refrigeración se logra mediante un compresor refrigerador; un depósito t3) de recogida de la disolución residual procedente del autoclave (1) por gravedad para la recuperación del disolventes mediante la apertura de la válvula neumática (NV5), accionada por aire comprimido y activada por un autómata programado; el líquido y los ácidos libres neutralizados, así como el disolvente y el reactivo no consumido bajan desde el autoclave; un grupo compresor (4) formado por un condensador- refrigerador con objeto de pasar el disolvente por destilación desde el depósito (3) hasta la bombona de disolvente (2) , mediante enfriamiento de la camisa de refrigeración por acción de un condensador;
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) un armario eléctrico (5); un condensador (6) ; una bomba de vacío (7) para efectuar el vacío para el secado de los libros; debido a la baja conductividad térmica que se produce en el autoclave (1) a vacíos elevados y a que no se emplean placas calientes en el interior del autoclave, se ha recurrido a efectuar ciclos de vacío y entrada de aire que se deja calentar al establecer contacto con la superficie caliente (40-45°C) del autoclave (1) que efectúa un vacío entre 30 y 40 mbares, se logra una deshidratación más rápida del material celulósico, del orden de 4 horas para 20 kg de libros en 30 ciclos; 5,30 horas para 30 kg de libros en 40 cicles; y 6,30 horas para 50 kg de libros en 50 ciclos; los ciclos se regulan por programa mediante un autómata incorporado al sistema; un depósito dosificador (8) que contiene el reactivo desacidificante concentrado, situada sobre una célula de carga (11) para lograr una dosificación adecuada por programación.
En las Figuras 2-4 se muestran unas realizaciones particulares de equipos proporcionados por esta invención con ios componentes de los equipos en su conjunto, con los símbolos que siguen las normas ISO y DIN para la identificación de los componentes de la máquina. Dichos símbolos se adjuntan como adenda de la Figura 4.
En una realización particular, el equipo de la invención incluye un autoclave (1) cuya cámara está unida a una electroválvula de seguridad (9) con válvula de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) salida a la atmósfera. En una realización particular, la cámara es αe forma cilindrica, posee unas dimensiones de 540 x 360
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litros de capacidad) y es apta para soportar una presión máxima de 10 bares, pudiéndose variar las dimensiones según diseño y necesidades de volumen. La cámara del autoclave dispone de un sistema de calefacción rormado or una bandas calefactoras que cubren parte de la pared del autoclave (1) . Asimismo lleva un sensor externo de control de temperatura programable (TS) , mientras que en su interior hay otro termopar < TC) , para controlar que la temperatura de los libros no supere ios 40°C-50°C. También dispone de un sensor de presión y vacío (PI) . El autoclave 'i) posee una válvula de seguridad (VS) que se dispara cuando la presión interior supera ios 6 bar absolutos.
Una bomba de vacío (7) rotatoria de doble efecto, con un caudal estimado de 8 mJ/h, permite lograr una deshidratación más rápida del material celulósico antes de tratamiento.
En una realización particular la bombona de recarga tl2) del disolvente acoplada ai sistema para recargar la bombona de disolvente (2) a la vista de las pérdidas que se hayan podido producir durante el proceso tiene una capacidad de 60 litros de HFC 227, un disolvente fiuorocarbcnado calificado como ecológico ya que al Tío contener cloro no altera la capa de ozono, y carente de toxicidad pues el HFC 227 se usa en ios nebulizadores de los asmáticos.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) La bombona de disolvente (2) está rodeada por una camisa refrigeradora sobre la que actúa un grupo frigorífico compresor (4) unido a una válvula accionada a mano. En el conducto de conexión de la bombona con el resto del sistema está intercalado un filtro con indicador ce absorción de humedad, para purificar el HFC 227 recuperado .
Un sistema con una banda de calefacción (10) rodea el recipiente para producir el calentamiento del líquido disolvente (2) y facilitar ei trasvase hacia el autoclave.
Un grupo frigorífico de una potencia de 0,750 CV, con un rendimiento de 865 Kcal/h a -10 °C, formado por un compresor hermético y un condensador (6) y una camisa refrigeradora que envuelve la bombona que contiene el HFC
227 por su parte superior, para condensar el disolvente.
La bombona de disolvente 2) está situada sobre una célula oe carga (13, que mediante programación permite una ---.osificación del disolvente según las diferentes recetas elaboradas en función del peso de los libros y del reactivo desacidificante añadido a partir del depósito dosificador. La dosificación del disolvente se controla por pesada.
La cámara de desacidificación va unida a un depósito
2 de almacenamiento de la disolución residual y a partir ce dicha disolución se destila ei disolvente a la bombona de disolvente (2) para iniciar otro ciclo de trabajo. En ana realización particular, dicno depósito 3) posee una
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) capacidad de 90 litros, conectado al fondo del autoclave 1 mediante una válvula manual, para operaciones de limpieza; una eiectroválvula abre el circuito de vaciado αesde la cámara de desacidificación nasta ei recipiente de destilación cuando termina el tiempo de impregnación con el reactivo de los libros contenidos en la cámara de desacidificación, permitiendo abrir la cámara después del tratamiento y vaciado después del tratamiento y efectuar así un rápido secado de los libros tratados.
Un depósito dosificador (8), situado sobre una célula de carga (11) , permite, mediante apertura de válvulas manuales y una electroválvula por programa, dosificar el reactivo, que está valorado en su composición en dicho recipiente. A continuación, después de la entrada del reactivo en la cámara, se efectúa la disolución con el disolvente que va directamente a la cámara a partir de la bombona de disolvente (2) .
Lista de componentes del equipo de la invención según la Figura 4 :
Autoclave (1) .
Bombona de disolvente (2) con camisa, válvula de seguridad, VS y unida una banda calefactora y serpentín de refrigeración conectado al grupo compresor y con indicador de presión PI y montada sobre una célula de carga (13) . - Depósito de recogida de la disolución residual (3) con capacidad para 90 litros, provisto de serpentín de enfriamiento y calefacción, válvula de seguridad VS e indicador de presión
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) PI , conectado al sistema de calefacción y refrigeración; va provisto de las válvulas manuales VM6 y VM10.
Depósito dosificador (8) de reactivo concentrado para alimentación del autoclave (1) con reactivo activo concentrado, situada sobre una célula de carga conectada al autómata para dosificar el reactivo según el volumen de libros; las válvulas manuales VM3 y VM4 están unidas a tubos flexibles.
Depósito (12) de reserva de HFC 227 para sustituir pérdidas que se une mediante enchufes rápidos y mediante el circuito adecuado envía
HFC 227 a la bombona (2) . - Sistema formado por el compresor (4) y el condensador; este grupo da frío y, por inversión, genera calor; con este grupo se logra el enfriamiento de las distintas partes del proceso de tratamiento de los libros; este sistema lleva incorporado un ventilador accionado por un motor (M) , que enfría un sistema de cable flexible de gran superficie para optimizar el enfriamiento de los serpentines . - El sistema va provisto de una serie de válvulas neumáticas gobernadas por el autómata y activadas mediante la pantalla táctil unida -al autómata. También lleva una serie de electroválvulas (Figura 4< , que cierran o abren el paso en diferentes etapas del proceso. El sistema también lleva incorporadas una serie de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) válvulas manuales, relacionadas con el mantenimiento, reposición de líquidos, entrada de reactivos y disolvente.
El sistema en diferentes partes del mismo lleva sensores de presión PS e indicadores de presión PI . También existe un controlador de presión PIC.
En diferentes puntos del proceso se intercalan reguladores de temperatura TS e indicadores de la misma.
Ei sistema en la totalidad de los recipientes que tienen que soportar presión va provisto de un sistema de válvulas de seguridad situadas en una presión de 6 bares. El equipo está probado hasta 10 bares absolutos con objeto de alcanzar la seguridad adecuada.
El sistema tiene un mtercambiador de calor para optimizar el ciclo de refrigeración de la bombona (2) que contiene el HFC 227 y aprovechar el calor desprendido para calefactar el depósito (3 ) .
En la Figura 4 se muestran 2 filtros marcados con una F el Fl tiene la función de absorber agua y pequeñas cantidades de n-propanol que se arrastra en la destilación, y el filtro F2 para secar vapor de refrigeración.
. Descripción del funcionamiento del equipo de la invención En la Figura 4 se presenta el nomenclátor de los componentes del equipo, en donde figuran las válvulas y
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) sus tipos:
- las válvulas manuales aparecen como VM (válvulas manuales) ; las electroválvulas son las señaladas como EV (electroválvulas) ;
- las válvulas neumáticas están señaladas como NV (neumática válvula) .
E representa el sistema de unión mediante tubos macho y hembra relacionados con el trasvase de fluidos. B Bomba de vacío.
C Grupo compresor para generar frío.
PS Sensores de presión.
PI Indicadores de presión.
VS Válvulas de seguridad. TS Indicadores de temperatura.
TC Controladores de temperatura.
M Motor del ventilador para disipar calor.
F Filtros de absorción de humedad y n-propanol y sustancias sólidas. Célula de carga (8) .
I Intercambiador de calor.
Calefacción por bandas (10) .
V ventilación.
R resistencia. Ri sistema de refrigeración.
Las bombonas, recipientes y autoclave están numerados adecuadamente: autoclave (1), depósito receptor de la disolución residual (3) , bombona de HFC 227 (2) , bombona de recarga de HFC 227 (12) .
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Con estas asignaciones se interpretan los diagramas de funcionamiento de la máquina que constituye un objeto de esta invención. Los números posteriores después de cada válvula se han asignado para seguir las figuras que explican el funcionamiento de la máquina.
La parte del proceso que se describe en la Figura 5 se indica mediante una línea continua de trazado más grueso en el esquema de los ciclos de vacío. El funcionamiento es el siguiente: se abre la electroválvula
EV1 electroválvula) , accionada por el autómata incorporado a la máquina, y a continuación se abre la válvula neumática NVl, que conecta el vacío al autoclave
(1) , hasta que se alcanzan los 30 mbares o en su defecto un tiempo de 4 minutos para alcanzar un vacío adecuado. Una vez transcurrido dicho tiempo, se abre la salida del autoclave, para eliminar el vacío mediante la electroválvula EV1 , que deja pasar una corriente de aire del ambiente hasta el autoclave (1) . El autoclave está a una temperatura de 45-50°C, el aire, una vez abierta la electroválvula EV1 y cerrada la electrovávula EV2 , que desconecta el vacío, se mantiene durante 4-5 minutos hasta que alcance la temperatura del autoclave (45-50°C) . Se cierrra la electroválvula EV1 cuando han transcurrido 4-5 minutos y se abre de nuevo la electroválvula EV2 y la válvula neumática NVl, con lo que vuelve a producirse un nuevo ciclo de vacío. Sucesivas aperturas y cierrers, permiten el paso de una corriente de aire y se logra una presión de 1 bar en el autoclave '1) de deshidratación, que está a una temperatura de 45°C. El aire se mantiene en _a cámara hasta que alcanza la temperatura de la misma
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) mediante un tiempo de residencia del aire de 4 minutos. A continuación, se conecta el vacío de la bomba B mediante apertura de la electroválvula EV2 , hasta alcanzar los 30- 40 moarés (unos 3 ó 4 minutos) y por la acción del tiempo programado se cierra la EV2 para desconectar el vacío producido por la bomba y se abre de nuevo la electroválvula EV1. El tiempo total de la operación de este ciclo es de 8 minutos. Este ciclo se repite 30 veces para deshidratar 20 kg de libros (4 horas) . El número de ciclos es de 40 para 30 kg de libros (5 horas y 20 minutos) , y de 50 para 40 kg de libros (6 horas y 40 minutos) . De esta forma se logra una deshidratación del papel, pasando de un contenido en humedad del 6-7% hasta un 2-2,5% aproximadamente.
Cuando finaliza el proceso de deshidratación de los libros o documentos, el material está preparado para iniciar la fase de impregnación. Esta fase [véase la Figura 6] , se caracteriza por la dosificación del reactivo concentrado procedente de la bombona (8) , situada sobre una célula de carga (11) , las salidas de la bombona, que son válvulas manuales permanecen abiertas, por apertura mediante el programa gobernado por ei autómata se activa la válvula neumática NV2 , que permite el paso del reactivo desacidificante hacia el autoclave (1) . El reactivo penetra por la entrada que hay en la parte inferior del autoclave (1), con la finalidad de que-el reactivo concentrado no se ponga ínicialmente en contacto con los materiales a tratar, hasta que se produzca la disolución con el disolvente HFC 227. La dosificación se comienza una vez terminada la deshidratación de los
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) libros. Las cantidades añadidas de reactivo están programadas y calculadas previamente según el peso de los libros a tratar. El cálculo se efectúa a partir de la concentración de reactivo de desacidificación del depósotido (8), que según las partidas y los análisis previos efectuados en fábrica son del orden de 50-70% en peso. Si la cantidad de libros de, por ejemplo, 20 kg, y si el reactivo está a una concentración del 70% en peso, 800 g, de reactivo al 100% que es el que precisarían los libros para alcanzar una reserva alcalina entre 1% y 2% y se correspoden con 1.150 g de disolución concentrada, que es lo que se programa en el autómata.
La Figura 7 presenta la fase del proceso en la que la disolución concentrada del reactivo desacidificante, que se ha depositado en el fondo del autoclave (1) es diluida por el disolvente contenido en la bombona (2) , al pasar al autoclave (1) . En una realización particular, el diluyente es el HFC 227, y la bombona (2) está situada sobre una célula de carga (13) , de forma tal que, mediante programación, el reactivo es diluido hasta concentraciones comprendidas entre el 3,9% y el 4,5 % según la acidez (medida del pH) del material, para ello se precisan añadir 19,650 kg de disolvente. El proceso consiste en la activación de la célula de carga, calentamiento de la bombona (2), mediante puesta en marcha del sistema calefactor formado por las bandas calefactantes (10) , situadas en la parte inferior de la bombona (2) y alimentadas por la correspondiente fuente de energía, simultáneamente se abre la válvula neumática NV7 , para que fluya ei HFC 227 desde la bombona (2) hasta el autoclave
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) (1) las válvulas neumáticas NV3 , NV8 permanecen cerradas. La fase de impregnación con el reactivo se efectúa de la siguiente forma: a partir del depósito (8), con el reactivo valorado (concentración del orden del 70% en Ξ peso/peso de carbonato de di-n-propilato de magnesio) , disuelto en n-propanol y HFC 227 el 30% restante, mediante la acción de una célula de carga, se dosifica automáticamente según la cantidad (kg) de libros colocados en el autoclave (1) y que previamente han sido ir deshidratados.
Ejemplos según la capacidad útil del autoclave (1) :
- para 20 kg de libros, 800 g de reactivo o sea 1.143 g de producto contenido en el recipiente de reactivo; a
15 continuación, se añaden 19,7 kg de HFC 227 con lo que se alcanza una concentración del 4% en reactivo;
- cuando la cantidad de libros es 30 kg se añaden 1.720 g de reactivo y 29,55 kg de HFC 227, que hacen un total de 21 + 35 + 1,5 litros = 57,5 litros de capacidad C con lo que queda una cámara de aire residual de 83-58 = 25 litros .
- si la cantidad de libros es de 40 kg, que es la cantidad más adecuada para trabajar, se añaden 2.286 g de producto reactivo y 39,4 kg de HFC 227, que posee una Ξ densidad a 20°C de 1,41 g/ml, lo que da un volumen de 28 litros. Como los libros poseen una densidad media de 0,86 g/ml, ei volumen total ocupado por 40 kg de libros y-la disolución adecuada de reactivo es de: 28 + 46,5 + 2 = 76,5 litros (la cámara tiene un volumen de 83 litros, 1 quedando un remanente de 6 , 5 litros de espacio como cámara de seguridad.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Por pesada se introducen las cantidades de reactivo mediante la acción de una válvula neumática NV2 que abre el circuito hacia el autoclave, una vez dosificada la cantidad mediante apertura de la válvula manual del tanque de HFC 227 y apertura de la válvula neumática NV7 , se introduce la cantidad en kg programada en el autómata. Cuando se alcanza la concentración deseada en reactivo y que se ha introducido previamente en el autómata según el peso de libros o documentos y el pH de los mismos, se cierra automáticamente la válvula neumática NV7. Se comienza entonces el proceso de impregnación, que dura 3 horas, ya que el reactivo carbonatado es menos activo que el correspondiente n-propóxido de magnesio sin carbonatar. La difusión es prácticamente la misma, de esta forma se asegura la homogeneidad del tratamiento, que es una de las diferencias existentes con los restantes procesos actuales de aplicación. Una vez que ha terminado la operación de impregnación se vacía el autoclave (1) en el depósito (3) por acción de la gravedad y se recuperan los libros del autoclave (1) y el aparato está preparado para comenzar otra partida. Tiempos más cortos de tratamiento no son recomendables por seguridad en el proceso de impregnación, debido a que no existe selección previa de los papeles, con los que están editados los libros.
En la Figura 8 se presenta el sistema para evacuar la disolución sobrante del tratamiento, consistente en -su mayor parte en HFC 227, reactivo sobrante, alguna cantidad de colas disuelta por el HFC 227, suciedad depositada en los libros o documentos y sales magnésicas formadas a partir de los productos ácidos extraíbles de los
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) materiales celulósicos. El proceso se produce mediante la apertura de la válvula neumática NV5 , y pasa a través de la válvula manual abierta permanentemente, MV6. Una característica fundamental de este proceso es que se efectúa de forma rápida per gravedad y calentamiento simultáneo del autoclave (1) y enfriamiento por el sistema refrigerador y paso de la disolución hacia el depósito (3) en donde se almacena hasta que comience la siguiente fase del proceso consistente en la recuperación del HFC 227.
Ξl autoclave (1) , se puede abrir a continuación y sacar el material celulósico contenido en ei mismo para introducir una nueva partida y comenzar de nuevo el proceso de deshidratación indicado en la Figura 5, de esta forma se gana tiempo de proceso, ya que esto representa una variante que se reivindica, debido a que no hay tiempo de espera en el proceso, porque la disolución pasa en pocos minutos desde el autoclave (1) hasta el deposite (3) , debido a que la destilación es independiente del proceso de deshidratac cn, ya que ambos se producen de forma simultánea.
En la Figura 9 se presenta la fase de destilación de la disolución almacenada en el depósito c tanque (3) ; consiste en calentar dicho depósito para que la disolución procedente de la operación anterior, que ha pasado a dicho tanque por calefacción del autoclave (1) hasta 45 °C y por gravedad debido al diseño en la situación del depósito, esta última condición es muy importante para conseguir rapidez en el proceso. Una vez terminada esta operación, se calienta mediante una resistencia el tanque (2) para
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) pasar el HFC 227 al depósito del disolvente situado sobre la célula de carga y lograr una recuperación lo más completa posible del disolvente, por medio de la refrigeración de la bombona (2) . Para ello, se abren las dos válvulas manuales VM8 y VM10 y la válvula neumática NV3 , para que el HFC 227 del tanque (3) pase al tanque de disolvente (2) refrigerado por el compresor C, puesto en marcha y que está conectado a la válvula manual para permitir la refrigeración de dicho tanque. Las válvulas neumáticas NV6 , NV5 , NV7 , NV4 y NV6 permanecen cerradas así como la válvula manual VM9 , para conducir ei HCF 227 al tanque (2) . El proceso de destilación dura unas 6-7 horas y se efectúa de forma simultánea a la deshidratación de ios libros que dura aproximadamente según el peso de los libros 4 horas, 5 horas y 20 minutos, y 6 horas y 40 minutos, respectivamente, para 20, 30 y 40 kg de libros. Cuando la destilación se da por terminada, el sistema está preparado para el siguiente paso de proceso.
Ξn el depósito (3) quedan los carros y residuos de la acidez soluble y suciedad que se ha arrastrado con el HCF 227, procedente de los libros tratados, además se mantiene el n-propanol, que posee una presión de vapor muy baja frente al HFC 227, y por tanto no destila aunque se arrastra alguna pequeña cantidad, que lo mismo que la humedad es retenida en el filtro Fl . Después de una serie de operaciones de tratamiento de los materiales celulósicos, entre 4 ó 5, que son las que se pueden efectuar en una semana de uso de la máquina, se procede a la limpieza del depósito (3) , mediante apertura de la válvula manual MV5 , para entrada de n-propanol,
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) manteniendo la válvula manual MV6 abierta, que es su posición habitual, y se hace pasar aire para producir un borboteo, que agite los residuos con el disolvente añadido y, a continuación, se abre la válvula manual MV7 , según 5 se indica en la Figura 10, eliminándose de esta forma los residuos procedentes de los ciclos de funcionamiento.
Después de una serie de procesos, se comprueba la pérdida de peso en el tanque de almacenamiento del HFC 227
10 .2) , tal como se muestra en la Figura 10, y si éste ha disminuido en una cantidad apreciabie, se recarga a partir de la bombona exterior, que se conecta al sistema mediante las uniones a tuerca El y E2 , permaneciendo cerrada la válvula manual VMl y abriendo las válvulas manuales VM2 y
15 la VM8 , que son de salida del depósito (12) y entrada a la bombona de disolvente (2) . La bombona (2) se refrigera como se indica en el esquema, mediante la puesta en marcha del compresor-condensador C-R. El sistema compresor y e eraαcr de frío unido a un sistema de disipación de
¿. J :a-cr accionado por un motor M que mueve un ventilador
. Vi . La camisa de recubrimiento aislante, condensa agua y posee una electro-válvula de salida de condensados en un proceso de desescarchado, que se realiza con posterioridad al enfriamiento del líquido de la bombona 5 t2) .
En el procedimiento complementario del equipo descrito se e f ectúan las siguientes operaciones :
0 I ) Secado/Deshidratación de los l ibros en el autoclave : se ef ectúa por calentamiento basta 50 ° C y vacío
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) [véase la Figura 5] . Esta operación, tiene lugar mediante una serie de ciclos con entrada de aire caliente y seco para optimizar el tiempo de presecado que es del orden de 4 a 6 horas según el peso en libros, con un número de ciclos de 30 a 50, cada uno de ellos de unos 8 minutos, con lo que de esta forma se pasa de un contenido en agua en los libros del 5% al 8% a valores entre el 2% y el 2,5%. En este tipo de operación se ha tenido en cuenta que el agua se elimina en función del vacío y de su conductividad calorífica. A partir de estos datos se ha llegado a la conclusión de que es más adecuado para acortar los tiempos de tratamiento de presecado efectuar ciclos cortos de vacío y apertura de una válvula que permita la entrada de aire, de esta forma la deshidratación se acorta de 48 horas a 4-6 horas, la electroválvula se abre cuando se alcanzan presiones del orden de 30-40 mbares, debido a que a vacíos superiores la conductividad térmica en función del peso de vapor es muy baia y por tanto ei proceso de deshidratación pierde ef icaci .
II) Tratamiento de desacidificación, consta de dos fases : a) dosificación del reactivo concentrado formado por carbonato de di-n-propilato de magnesio en una cantidad comprendida entre ei 50% y el 70% en peso, según valoración previa, y entre el 50% y el 30% en peso de HFC 227 y n-propanol (éste último en cantidades minoritarias para evitar efectos no deseados) ; y b) disolución del reactivo anterior con HFC 227 procedente ce la bombona (2) , de forma que se alcancen
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) concentraciones comprendidas entre el 3,5% y el 4,5% en peso del reactivo puro.
III Fase de impregnación y recuperación del disolvente: La disolución de impregnación permanece en contacte con los libros o documentos durante 3 horas para asegurar la penetración, reacción y distribución de forma homogénea del reactivo. La disolución remanente se pasa a continuación al depósito (3) por la ación de la gravedad y enfriamiento del depósito (3) . La disolución recuperada contiene en su mayor parte HFC 227, otros productos son el n-propanol, producto que no ha reaccionado, suciedad procedente de los libros, alguna cantidad de agentes de encolado que disuelve el HFC 227, y por último la acidez libre que ha formado sales magnésicas (sulfato magnésico y otras sales) .
IV) Destilación del disolvente: El disolvente se destila desde el depósito (3) a la bombona f2l mediante calentamiento del depósito '3) y enfriamiento de la bombona 2) , de esta forma se recupera la casi totalidad del HFC 227, y quedan en ei líquido viscoso del depósito
(3) el n-propanol que posee una presión de vapor mucho más ba a que ei HFC 227, aunque algo se puede arrastrar, pero que no perjudica al ciclo siguiente debido a la pequeña cantidaα que se evapora, las sales quedan en el depósito, así como la suciedad y las colas . Este depósito cada 4* ó 5 ciclos se limpia para eliminar los residuos, el sistema de limpieza viene gobernado por una serie de válvulas manuales y se describe adecuadamente en ei funcionamiento de ia máquina.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) IV) Apertura del autoclave y deshidratación: Se puede comenzar una nueva partida mientras se efectúa ei proceso de destilación, colocando libros de nuevo en el autoclave (1) •
v Desmfestación : La máquina puede producir la des nfestación de los libros y documentos de forma simultánea al tratamiento en las fases de deshidratación y de impregnación, ello se origina porque el vacío y el caler provocan la eliminación de oxígeno en la totalidad de los ciclos, pero fundamentalmente porque en la fase de impregnación se crea un medio anaerobio, que hace que los insectos y sus larvas y huevos se mueran por carencia de oxígeno. Este proceso en dicha máquina se puede llevar a término de forma independiente, mediante vacío y, a continuación, por entrada a través de un enchufe rápido en el autoclave de nitrógeno, anhídrido carbónico, HFC 227, y dejar los libros durante la noche con alguno de dichos ciases .
VI Determinación de la distribución de la reserva alcalina, pH y resistencias a tracción en las hojas tratadas: Una vez abierto el autoclave, se vacía de libres, y después de un acondicionamiento adecuado se determina la distribución del tratamiento mediante la medica del pH superficial en distintos puntos de una hoja interior para comprobar la distribución nomogénea del carbonato de magnesio. También se puede determinar la reserva alcalina y la resistencia a tracción de los papeles tratados.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) EJEMPLO
El tratamiento completo de desacidificación de un libro con bo as de papel ácido se ha efectuado con una disolución ai 4% en reactivo activo [carbonato de di-n- propilato de magnesio diluido en HFC 227 y una pequeña cantidad de n-propanol], los resultados experimentales del tratamiento se describen en la Tabla 1 en la que figuran los αatos de la reserva alcalina, pH superficial, y pruebas de resistencia a tracción. Los tipos de papel tratados son de diferente grama e y acidez. El primer papel es de fotocopias para impresora de chorro de tinta
(Inapa Multioffice; de 80 g/m2 de gramaje, DIN A4 con un espesor de 0,11 mm y un pH de 7,65; papel de libreta, con un gramaje de 71,3 g/π iniciales y un pH ácido de 5,33; papel del libro Enciclopedia Catalana con un gramaje inicial de 57,5 g/m2 y un pH del papel sin tratar de 6,29. La cantidad de papel tratado fue de 25 Kg en el autoclave de 83 1 de capacidad.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Tabla 1 Resultados de las hojas tratadas con el reactivo al 4%
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La reserva alcalina se ha determinado según la norma UNE 57.174 e ISO 287:1985.
Los ensayos de resistencia-alargamiento se han determinado según la norma UNE 57028 e ISO 1924/2.
El pH se ha determinado por medida con electrodo plano, según la norma TAPPl T529 om-88. El pH está calculado cobre la media de se s valoie-s en difetentes zonas de la hoja.
DE indica la desviación típica de las medidas que fueron efectuadas siete *reces para cada muestra
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33 m O to σ
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Claims

REIVINDICACIONES
_. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos formado por un autoclave (1) con control de presión y temperatura en cuyo interior se introducen los materiales celulósicos a tratar, sucediéndose una serie de procesos químicos y físicos que producen cambios químicos y físicos en el substrato de dichos materiales celulósicos; una bombona de disolvente (2) conectada ai autoclave { 1 ¡ ; una célula de carga (13) sobre la que se sitúa la bombona de disolvente (2) y que sirve para programar la cantidad de disolvente en cada proceso; un depósito dosificador (8) de reactivo concentrado para introducir la cantidad adecuada de reactivo según el peso del material a tratar, caracterizado por poseer un depósito (3) de recogida por gravedad de la disolución residual procedente del autoclave (1) para su recuperación posterior .
2. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 1, caracterizado porque el depósito (3) de recogida de la disolución residual posee un sistema para su refrigeración (14' utilizado durante el vaciado del autoclave (1) .
3. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 1, caracterizado porque la conexión entre el autoclave vi) y ei depósito
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) (3) de recogida de disolución residual se abre o se cierra mediante una válvula manual o automática (NV5, V 6) .
-t . Equipo para desacidificación en masa, eliminación de -i-a acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el depósito (3) de recogida de la disolución residual posee un sistema (14) de calentamiento del mismo que se utiliza para destilar e_ disolvente contenido en la disolución residual.
5. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la bombona de disolvente (2) posee un sistema de refrigeración exterior.
6. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 5, caracterizado porque el sistema de refrigeración consiste en un grupo refrigerador formado por un compresor hermético (C) , un condensador y una camisa refrigeradora que envuelve la parte superior de la bombona de disolvente (2) .
7. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la bombona de disolvente ' 2 ) posee un sistema (10) de calentamiento.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
8. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 4, caracterizado porque posee un intercambiador de calor (6) que optimiza la refrigeración de la bombona de disolvente (2) y aprovecha el calor generado para calentar el depósito (3) de recogida de la disolución residual .
9. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el depósito de recogida de la disolución residual posee una entrada para un producto limpiador, en particular n-propanol anhidro, o aire.
10. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 9, caracterizado porque el depósito (3) de recogida de la disolución residual posee una válvula de evacuación (VM7) para la suspensión formada después del proceso de destilación.
11. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por poseer una bomba de vado (B) conectada al autoclave (1) .
12. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por poseer una célula de carga (11^ sobre la que se sitúa el depósito dosificador (8) de reactivo concentrado.
13. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por poseer un autómata programadle para controlar los procesos del equipe de τιane_a automática.
14. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 13, caracterizado por poseer una pantalla táctil desde la que se seleccionan el tipo y los pasos del proceso según la cantidad de material a tratar.
15. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 14, caracterizado por poseer una serie de válvulas neumáticas gobernadas por el utc™ata activadas mediante la pantalla táctil unida al autómata.
16. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 14, caracterizado por poseer una serie de electroválvulas que aeren o cierran el pase en diferentes etapas del proceso
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
17. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por poseer una serie de válvulas manuales relacionadas con el mantenimiento, la reposición de líquidos o la entrada de reactivos y disolvente.
18. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por disponer una bombona de recarga (12) acoplada al sistema para recargar la bombona de disolvente (2) según las pérdidas que se hayan producido en el proceso.
15
19. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el autoclave (1) posee una tapa con junta de estanqueidad, un sensor de presión, una válvula de seguridad, un termopar de control de temperatura en el interior del autoclave (1) , un sistema de medida de presión y de vacío, un sensor externo de control de temperatura y .bandas calefactoras en el exterior de la pared del autoclave (1) .
20. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones
*>0 anteriores, caracterizado por poseer como medidas de seguridad una válvula de seguridad en la parte superior de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) la bombona de disolvente (2) y una válvula de seguridad en la parte superior del depósito [ 3 ^ de recogida de la disolución residual .
^ 21. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por poseer un filtro con indicador de absorción de humedad en el conducto de conexión de la bombona de disolvente (2) con el resto del sistema .
22. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 6, caracterizado por poseer un sistema de desencarchado de para eliminar la escarcha que se forma en la camisa que recubre la bombona de disolvente (2) y que se forma en el proceso de destilación, consistente en un ventilador 'V) accionado per un motor ) / una resistencia de calefacción (R) .
23. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 22, caracterizado por poseer una válvula en la citada camisa para la salida automática de condensados .
24. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación en materiales celulósicos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el deposite de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) dosificación (8) de reactivo concentrado se encuentra conectado con el autoclave (1) de modo que la cantidad del reactivo concentrado adecuada pueda pasar directamente hacia ei autoclave (1) donde posteriormente se alcanzará la concentración final deseada por trasvase directo de disolvente desde la bombona de disolvente (2) a la cámara interior del autoclave (1) .
25. Equipo para desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación en materiales celulósicos según la reivindicación 24, caracterizado porque el autoclave (1) posee una entrada de disolvente 7 reactivo concentrado que se conecta alternativamente con el depósito dosificador (8) de reactivo concentrado o con la bombona de disolvente (2) puro.
26. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de
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celulósicos con el equipe de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por las siguientes etapas:
- secado o deshidratación del material celulósico en la cámara del autoclave;
- dosificación de un producto desacidificante activo; - impregnación del material celulósico por contacto con una disolución del producto desacidif cante activo en la cámara del autoclave; vaciado mediante trasvase por gravedad de la disolución residual desde el autoclave al depósito de disolución residual; y
- recuperación de disolvente por destilación de la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) disolución residual con transferencia del disolvente destilado desde el depósito de disolución residual a la bombona de disolvente.
27. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 26, caracterizado porque el trasvase de la disolución residual desde el autoclave al depósito de disolución residual se realiza no solo por gravedad sino también por enfriamiento del depósito de disolución residual .
28. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 ó 27, caracterizado porque la desecación del material celulósico se efectúa mediante ciclos intermitentes de vacío y de entrada de aire caliente.
29. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 28, caracterizado porque después de la entrada de aire se calienta el mismo durante el tiempo necesario para que alcance una temperatura determinada de 50 °C como máximo, aumentando la presión dentro del autoclave debido al aumente de temperatura.
30. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 28,
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) caracterizado porque el ciclo de vacío se realiza mediante una bomba de vacío y un sensor de presión hasta que se alcance un vacío de 30 a 40 milipares.
31. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 28, caracterizado porque el número de ciclos de vacío y de entrada de aire es función de la masa de material celulósico.
32. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 28 a 31, caracterizado porque en un autoclave con un volumen de alrededor 80 litros, se realizan preferentemente entre 10 y 50 ciclos de vacío y de entrada de aire caliente de alrededor de 8 minutos para desecar una masa aproximada de 20 a SC Kg de material celulósico.
33. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 32, caracterizado porque la humedad del material celulósico después del desecado se encuentra entre 2 y 2,5%.
34. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 32, caracterizado porque el último ciclo en una serie de ciclos de desecado es un cicle de vacíe que deja ei
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) autoclave en situación de vacío utilizado para forzar la entrada de reactivos durante la fase de dosificación.
35. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 34, caracterizado porque la etapa de dosificación se divide en una etapa de entrada del reactivo concentrado en una cantidad determinada desde el depósito de dosificación (8) hacia la parte inferior del autoclave bajo la acción de un vacío generado en ei autoclave en el último ciclo de secado de modo que el reactivo concentrado no alcance a tocar el material celulósico, y en una etapa de dilución del reactivo concentrado hasta una concentración determinada.
36. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 35, caracterizado porque el reactivo que se utiliza es el caroonato de di-n-propilato de magnesio diluido en HFC 227 y una pequeña cantidad de n-propanol.
37. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 36, caracterizado porque la concentración de reactivo en "el depósito de dosificación (8) es preferentemente de 50-70% en peso del reactivo puro.
; S . Procedimiento para la desacidificación en masa ,
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 35 a 37, caracterizado porque la etapa de dilución del reactivo consiste en hacer pasar una cantidad determinada de disolvente de la bombona (2) de disolvente al autoclave.
39. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 38, caracterizado porque el trasvase de disolvente desde la pombona (2) de disolvente hacia el autoclave se realiza con la ayuda del calentamiento de dicha bombona mediante un sistema calefactor (10) .
40. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 35 a 39, caracterizado porque las cantidades de reactivo concentrado y de disolvente que se añaden al autoclave se determinan en función de la concentración final de reactivo deseada y se dosifican automáticamente mediante sendas células de carga sobre las que se encuentran situados los depósitos de reactivo concentrado y de disolvente respectivamente.
41. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación *tie materiales celulósicos según las reivindicaciones 35 a 40, caracterizado porque la concentración en peso del reactivo puro después de la dosificación se encuentra entre 2,0% y 4,5% según el pH del material celulósico a tratar.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
42. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 41, caracterizado porque la etapa de impregnación comienza una vez que se han añadido al autoclave los reactivos necesarios y dura hasta 3 horas según el peso de material celulósico .
43. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 42, caracterizado porque la etapa de vaciado se realiza al completar la etapa de impregnación y porque una vez que se ha hecho el trasvase de disolución residual a su depósito se retira el material celulósico de la cámara del autoclave .
44. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 43, caracterizado porque el vaciado del autoclave se favorece además mediante el calentamiento del mismo.
45. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 44, caracterizado porque la recuperación del disolvente -se realiza por medio de la destilación oe la disolución residual evacuada del autoclave en la etapa de vaciado.
46. Procedimiento para la desacidif cación en masa,
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 45, caracterizado porque dicha destilación se realiza calentando ei tanque de disolución residual y haciendo pasar los vapores al depósito de disolvente (2) y refrigerando dicho depósito para recuperar el disolvente.
47. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 46, caracterizado porque el proceso de destilación se realiza simultáneamente con el proceso de desecado de una nueva partida de material celulósico.
48. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 47, caracterizado por una etapa de limpieza del depósito de recogida de la disolución residual que consiste en añadir un producto limpiador, en particular n-propanol, y hacer borbotear aire en dicho depósito para crear una suspensión que puede ser evacuada abriendo una válvula de vaciado del depósito .
49. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 48, caracterizado porque después de una serie de procesos se comprueba la pérdida de peso en el depósito de disolvente y se recarga ei mismo si es necesario mediante una pombona exterior que se conecta a dicho depósito en lugares
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) diseñados para ello.
50. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 49, caracterizado porque mediante un proceso adicional se puede lograr la desmfestación del material celulósico.
51. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 50, caracterizado porque la etapa de desmfestación es simultánea con las etapas de desecado o de impregnación.
52. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desinfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 51, caracterizado porque la etapa de desinfestación consiste en la creación de vacío en el autoclave y la introducción de nitrógeno, anhídrido carbónico o HFC 227 dejando el tiempo suficiente para la eliminación de insectos y larvas por carencia de oxígeno.
53. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 52, caracterizado porque la desinfestación dura entre 4 y 6 horas y se utilizan gases a presiones de hasta 2 bares.
54. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 53, caracterizado porque se realiza una etapa de control de resultados al final del proceso.
55. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según la reivindicación 53 caracterizado porque el control de resultados consiste en la determinación de la distribución de magnesio en el material tratado antes y después del tratamiento por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM) , y por identificación y determinación cuantitativa mediante rastreo con microsonda electrónica y determinación del pH con electrodo plano en diferentes partes de las hojas mediante muestreo aleatorio.
56. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 54 ó 55, caracterizado porque se efectúan cortes transversales en el material celulósico para ver la distribución de partículas de magnesio a lo largo del corte.
57. Procedimiento para la desacidificación en masa, eliminación de la acidez libre y desmfestación de materiales celulósicos según las reivindicaciones 26 a 56, caracterizado porque el proceso se controla de manera automática por medio de un autómata.
58. Procedimiento de desecado con el equipo de las reivindicaciones i a 25, caracterizado porque la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) desecación del material celulósico se efectúa mediante ciclos intermitentes de vacío y de entrada de aire caliente .
59. Procedimiento de desecado según la reivindicación
58, caracterizado porque después de la entrada de aire se callenta el mismo durante el tiempo necesario para que alcance una temperatura determinada de 50 °C como máximo, aumentando la presión dentro del autoclave debido al aumento de temperatura.
60. Procedimiento de desecado según la reivindicación 58, caracterizado porque el ciclo de vacío se realiza mediante una bomba de vacío y un sensor de presión hasta que se alcance un vacío de 30 a 40 milibares.
61. Procedimiento de desecado según la reivindicación 58, caracterizado porque el número de ciclos de vacío y de entrada de aire es función de la masa de material celulósico.
62. Uso del procedimiento y del equipo de las reivindicaciones anteriores para el tratamiento de libros o cualquier otra clase de publicación sobre papel.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
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