Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln
von Materialien, wie Mineralien, metallische und biologische
Materialien&sub1; um beispielsweise eine Feuchtigkeitsveränderung,
eine Polymerizsation, eine Neutralisierung, eine Rekalzination,
eine Impregnation, eine Pigmentierung, eine Konservierung, eine
Verstärkung, eine Reinigung, eine Ionisierung, eine Sanierung,
eine Extraktion oder eine Wässerung vorzunehmen. Außerdem
betrifft es eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Hintergrund der Erfindung
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Gleichzeitig mit der Expansion unserer Gesellschaft und der
Konzentration der Bevölkerung in größeren Bevölkerungszentren
wird unsere Umwelt immer größer werdenden Einflüsse von
Chemikalien und anderen Emissionen ausgesetzt. Mit zunehmendem
Fahrzeugverkehr und einem globalen Zunahme der industriellen
Tätigkeit vermehren sich die Emissionen. Unsere Luft oder
Atmosphäre wird immer aggresiver, was sich auch auf unser Wasser
bezieht.
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Ein Ergebnis in Form eines sich immer mehr beschleunigenden
Zusammenbruchs und Zerfalls wird heutzutage an Gebäuden und
kulturell wertvolle Gegenstände deutlich sichtbar. Auch neu
hergestellte Gegenstände werden gleich angegriffen, anfangs
erkennbar als eine merkliche Schmutzigkeit und später auch als
ein Zerfall der Oberfläche.
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Um die angegriffenen Oberflächen von Gebäuden und Gegenständen
zu schützen und restaurieren werden heutzutage hauptsächlich zwei
Verfahren benutzt, nämlich einerseits ein Bürsten und andrerseits
ein Schwemmen der sichtbaren Flächen der Gegenstände mit
Chemikalien und/oder Wasser.
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Die Beschränkungen sind offensichtlich, da das Durchdringen der
angewendeten Mittel nur bis zu einer Tiefe von einigen
Millimetern
geschieht und da die am meisten angegriffenen, tiefliegenden
Schichten überhaupt nicht beeinflußt werden. Das Ergebnis ist,
daß das Material an seiner Oberfläche nur über einen begrenzten
Zeitraum beschützt wird. Wenn die tiefer liegenden aggressiven
Materialien extrahiert sind&sub1; fängt der Zusammenbruch bzw. Zerfall
wieder an.
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In vielen Fällen kann die Benutzung dieser Verfahren sogar
schädlich sein, da die aggressiven Substanzen hinter einer
schützende Oberfläche aus Chemikalien eingefangen werden kann.
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Die Beschränkungen in der Durchdringbarkeit der benutzten
Chemikalien liegen natürlich darin, daß diese Chemikalien sowohl
beim Bürsten als auch beim Schwemmen abfließen und die benötigte
Zeit zum Durchdringen in die Poren und Ritzen nicht erhalten.
Es liegt auf der Hand, daß die Chemikalien nicht aufwärts in den
Gegenstand transportiert werden können, wenn dieser nicht
abmontiert und in die eigentliche Chemikalie eingetaucht wird.
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Beim Reinigen des Gegenstands mittels Hochdruck ist die
hauptsächliche Wirkung die, daß Schmutz und aggressive Substanzen in
die Oberfläche des Gegenstands gedrückt werden und später bei
Regenfällen extrahiert werden. Ein solches Verfahren soll eher
schädlich als vorteilhaft sein.
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Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhalten einer tiefergehenden
Behandlung von Gebäuden und Gegenständen zu erreichen, als vorher
möglich war. Wie unten angegeben ist die Aufgabe aber wesentlich
weiter und eine große Vielfalt von verschiedenen Materialien und
Gegenständen kann vielen unterschiedlichen Behandlungen nach dem
Verfahren der Erfindung ausgesetzt werden.
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US-A-5077009, die als nächstliegenden Stand der Technik gilt,
betrifft ein Verfahren zum Konservieren von organischen
Materialien, die einem Druckzyklus in Zusammenhang mit einer sich
zyklisch ändernden Temperatur unterzogen werden.
Die Erfindung
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Um eine Behandlung zu erreichen, die ohne Schwierigkeit von einer
Oberflächenbehandlung bis zu einer sehr tiefgreifenden Behandlung
von Materialien variiert werden kann, ist das Verfahren nach der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Material bei einer
Temperatur, die gleich oder höher ist als die Temperatur der
Umgebung, einem sich zyklisch ändernden Druck ausgesetzt wird,
wobei der maximaler Druck dessen gleich oder knapp unterhalb des
Luftdrucks liegt und der minimaler Druck dessen bei oder
niedriger als ca. 200 mbar liegt. Ferner ist das Verfahren
dadurch gekennzeichnet, daß ein Behandlungsmittel, das sich für
die Behandlung eignet, gleichzeitig mit dem Aussetzen des
Materials dem sich zyklisch ändernden Druck zugeführt wird.
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Abhängig von dem erwünschten Ergebnis kann sich der sich ändernde
Druck innerhalb breiter Grenzen variieren, in der Praxis aber ist
es aber wie angegeben möglich, einen Druck von bis mindestens 200
mbar zu benutzen, welcher Druck der praktische verwendbare
negative Druck ist, der in einem vernünftigen Zeitraum mittels
handelsgängigen Vorrichtungen erhaltbar ist. Der maximale Druck
während des Zyklus liegt normalerweise bei oder nahe an dem
Luftdruck, jedoch ist es auch möglich unter gewissen Umständen
einen zyklischen Überdruck zu erzeugen.
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Das Material kann, wenn benötigt, einem infrarotlicht, einem
ultraviolettlicht, Mikrowellen od. dgl. gleichzeitig mit dem
zyklischen Druck ausgesetzt werden.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen
des oben angegebenen Verfahrens zum Behandeln von Materialien mit
einem zyklischen Druck. Diese Vorrichtung weist eine Umhüllung
zum Einschließen oder Abdecken eines Gegenstandes oder eines
Teils eines Gegenstandes bzw. Objektes, das behandelt werden
soll, eine Einrichtung zum Abdichten der Umhüllung von der
Umgebung, damit ein Druck innerhalb der Umhüllung
aufrechterhalten werden kann, der anders ist als auf der Außenseite der
Umhüllung, und eine Einrichtung zum erzeugen eines sich zyklisch
ändernden Drucks innerhalb der Umhüllung, auf.
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Ein Gegenstand, der behandelt werden soll, kann entsprechend in
einem Behälter vollkommen eingeschlossen werden, in dem der
zyklischen Druck erzeugt wird, aber in einer bevorzugten
Ausführung der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Behandeln
einer gewissen Oberfläche des Gegenstandes nach der anderen
benutzt. Eine Vorrichtung zum Durchführen einer solchen
Behandlung weist einen umgebenden Rahmen zum Anlegen gegen einen
Teil des Gegenstandes, der behandelt werden soll, und eine Bahn
bzw. ein Gewebe oder dgl., das an dem Rahmen angebracht ist und
den Raum innerhalb von diesem abdeckt auf, wobei der Rahmen
ausgebildet ist, gegen den Gegenstand mittels eines
kontinuierlichen, unter Atmosphärendruck liegenden Druck anzuhaften und die
Bahn mit Verbindungseinrichtungen für den zyklischen Druck und
für ein geeignetes Behandlungsmedium versehen ist.
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Wenn benötigt kann die Vorrichtung mit einer Einrichtung
vorgesehen werden, mittels der eine Bearbeitungsfläche innerhalb
des Rahmens Infrarotlicht, Ultraviolettlicht, Mikrowellen oder
dgl. ausgesetzt wird.
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Eine Gesamtanordnung zum Durchführen einer Behandlung nach der
Erfindung kann eine Pumpe zum Erzeugen eines kontinuierlichen,
unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden Drucks in einem
Speichertank, der mit dem Rahmen verbunden ist, einen Zyklustank,
der an den Speichertank und an die Bahn angeschlossen ist,
Behälter für Behandlungsmedium, die an die Bahn angeschlossen
sind, und ein elektronisches System zum Überwachen und Steuern
des zyklischen Drucks und der Zuführung des Behandlungsmediums
und dgl. umfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen
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Fig. 1
eine Draufsicht einer Vorrichtung nach der Erfindung,
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Fig. 2 eine Querschnitt der Vorrichtung längs der Linie II-II
in Fig. 1,
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Fig. 3 im größeren Maßstab einen Profil eines Rahmens für die
Vorrichtung nach Fig. 1,
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Fig. 4 eine grafische Darstellung der zyklischen negativen
Druck nach der Erfindung,
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Fig. 5 schematisch eine Gesamtanordnung zum Durchführen des
Verfahrens nach der Erfindung, und
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Fig. 6 ein Beispiel einer praktischen Ausführung des
Verfahrens nach der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungen
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Fig. 1 und 2 zeigen ein umgebender Rahmen. Eine Bahn 2, die die
Gesamtfläche innerhalb des Rahmens 1 abdeckt, ist darauf
angebracht. Ein praktisches Beispiel eines Rahmens 1 wird unten mit
Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Die Vorrichtung 1, 2 soll auf
einen Gegenstand 3 angewendet werden, der behandelt werden soll.
Wenn der Gegenstand planar ist, kann der Rahmen 1 auch planar
sein, während andere Formen des Gegenstands 3 andere Formen für
den Rahmen 1 anregen können.
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Zweck des Rahmens 1 ist, die Vorrichtung mittels eines Drucks,
der unter Atmosphärendruck liegt und der unten etwas unpassend
einen negativen Druck genannt wird, an den Gegenstand 3
anzubringen, der behandelt werden soll. Dieser negativer Druck soll
entsprechend kontinuierlich sein.
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Der Raum unter der Bahn 2 soll einem zyklischen negativen Druck
ausgesetzt werden. Der zyklische negative Druck wird in einer
Weise erzeugt, die unten beschrieben wird, und die Bahn 2 kann
mit eine Anzahl von Verbindungseinrichtungen 4 für den zyklischen
negativen Druck sowie für den unten beschriebenen
Behandlungsmedien versehen werden. Die Arbeitsfläche der Bahn 3 kann glatt,
gerillt, knotig u.s.w. sein, abhängig von dem Verfahren, des
Substrats und anderen Faktoren. Die Bahn kann durchsichtig sein
oder nicht. Die Bahn 2 soll widerstandsfähig gegen das benutzte
Medium, Säure, Lösungsmittel u.s.w. sein. Sie soll einen
Überdruck sowie einen Unterdruck oder einen negativen Druck
vertragen. Eine Schicht aus Schaumgummi kann unter der Bahn zum
Schutz des darunterliegenden Materials angeordnet sein.
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Die Größe des Rahmens 1 kann sich innerhalb von weiten Grenzen
variieren. Er kann z.B. eine Größe von 25 x 40 cm aufweisen,
könnte aber genauso z.B. zehnmal größer sein, abhängig von dem
Gegenstand zum Behandeln, dem Behandlungsmedium, der
Größenordnung des negativen Drucks u.s.w. Die Verbindungseinrichtungen
4 können im Fabrik oder an der Baustelle mittels eines
nichtzerstörenden Systems montiert werden. Die
Verbindungseinrichtungen, die zum Zufuhr des zyklischen negativen Drucks oder
Behandlungsmedium benutzt werden, sollen geschlossen sein.
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Zweck des Rahmens 1 ist, die Vorrichtung auf dem Gegenstand 3,
der behandelt werden soll, in der richtigen Lage zu halten. Dies
wird durch einen kontinuierlichen negativen Druck erreicht. Ein
Beispiel einer praktischen Ausführung eines Rahmens 1 wird in
Fig. 3 gezeigt. Der Rahmen kann aus hartem EPDM-Gummi
hergestellt werden. Ein Rohr 6 für den negativen Druck ist auf einem
Streifen 5 angeordnet. Das Rohr 6 ist mit dem Raum unter dem
Streifen 5 mittels Kanäle 7 verbunden. Der Streifen 5 ist an
seiner Unterseite mit längs verlaufenden Perlen 8 an jeder Seite
der Kanäle 7 versehen. In dem Raum zwischen den Perlen 8 wird
beim Benutzen ein negativer Druck erzeugt, der den Rahmen 1 an
dem Gegenstand hält, der behandelt werden soll. Ferner sind
längs verlaufenden Dichtungsperlen 9 unter den Kanten des
Streifens 5 angeordnet. Diese Dichtungsperlen 9 können aus EPDM-
expandiertem Gummi hergestellt werden.
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Es soll bemerkt sein, daß der in Fig. 3 gezeigte Rahmen lediglich
ein nicht-beschränkendes Beispiel des Aufbaus ist. In der
gleichen Weise wie die Bahn 2 kann der Rahmen 1 an seiner
Unterseite knotig oder gerillt sein, abhängig von der Oberfläche
und kann zum Schutz des Substrats mit Schaumgummi versehen sein.
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Figur 4 zeigt schematisch, wie der Druck P zyklisch über die
Zeit t variieren kann. Zum Zweck der Einfachheit ist die
Druckkurve als Sinuskurve in Figur 4 gezeigt, aber viele
andere Kurvenformen sind möglich, abhängig von den Umständen im
tatsächlichen Fall. Zum Beispiel kann es in vielen Fällen
geeignet sein, eine längere Phase mit Unterdruck zu haben,
d.h. die erste, dritte, fünfte und weitere Phase in Figur 4,
als die Druckphase, d.h. die zweite, vierte und weitere Phase
in Figur 4. Die Größe des Negativdruckes kann entsprechend den
Umstanden variieren. Aus praktischen Gründen ist es
wahrscheinlich schwierig, einen niedrigeren Druck als ungefähr
200 mbar zu erreichen, aber dies ist keineswegs eine untere
Grenze; mit einer anderen Apparatur kann es in bestimmten
Fällen vorteilhaft sein, wenn noch niedrigere Drucke verwendet
werden. Es kann sogar passend sein, den Ausdruck "Vakuum"
statt "Unterdruck" zu verwenden.
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Der maximale Druck während des Zyklusdurchlaufs ist in Figur 4
gegeben als 1 bar, d.h. atmosphärischer Druck, der als normal
betrachtet werden kann. Der maximale Druck kann, jedoch, in
bestimmten Fällen niedriger sein als der atmosphärische Druck
und in anderen Fällen höher sein als der atmosphärische. Ein
Beispiel eines Falles, in dem ein Überdruck vorteilhaft sein
kann, ist die Wiederinstandsetzung einer gepflasterten
Oberfläche, bei der das Pflaster sich teilweise von dem Untergrund
gelöst hat.
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Praktische Tests, die bis jetzt durchgeführt wurden, haben
gezeigt, daß die Zykluslänge wahrscheinlich mindestens 5
Sekunden und höchstens 1 bis 2 Minuten ist, aber dies ist ein
nicht-einschränkendes Beispiel von Zeiten.
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Figur 5 zeigt ein Beispiel einer praktischen Anordnung, um
zyklischen negativen Druck in einer Vorrichtung 1, 2 zu erzeugen
und um Behandlungsmedia für diese Vorrichtung vorzusehen. Eine
Pumpe 10 zum Erzeugen von negativem Druck oder Vakuum soll
einen beständigen negativen Druck in einem Lagertank 11
erzeugen, der mittels Leitungen 12 mit dem Rahmen 1 verbunden ist.
Ein Zyklustank 13 ist mit dem Speichertank 11 verbunden und
ist durch eine Leitung 14 mit der Vorrichtung verbunden. Der
Zyklustank 13 hat Mittel, um die gewünschte Druckänderung zu
erreichen.
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Eine Anzahl von Behandlungsmediatanks 15 bis 18 sind verbunden
mit den Gewebeverbindungseinrichtungen 4 durch Leitungen 19
bis 22. Auf dessen Weg zu und/oder von den Tanks 15 bis 18
können die Behandlungsmedia gezwungen werden, durch einen
Filter 23 zu gehen. Ein Computer 24 mit einem damit verbundenen
System, das durch gestrichelte Linien angezeigt wird, hat den
Zweck, die Behandlung zu kontrollieren und zu überwachen.
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Es ist bereits festgestellt worden, daß die Erfindug auf eine
Anzahl verschiedener Behandlungen vieler verschiedener
Materialtypen anwendbar ist. Besondere Bedeutung ist der Behandlung
von Gebäuden und Kunstobjekten zugemessen worden, aber viele
andere Anwendungen sind möglich, wie nachstehend aufgezeigt
wird. Die folgenden Behandlungen können als Beispiele
betrachtet werden.
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Die Abwanderung von Feuchtigkeit, d.h., Feuchtigkeit auf oder
in verschiedenen Materialien oder Gegenständen loszuwerden,
kann dadurch erreicht werden, daß das Objekt zyklischem
negativem Druck ausgesetzt wird, möglicherweise in Verbindung mit
gasbildender Apparatur, wie z.B. Infrarotstrahlung,
Ultraschall, Mikrowellen und so fort. Die Feuchtigkeit kann in
einem besonderen Kondensator kondensiert werden.
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Polymerisation, d.h. Lieferung von polymerem Material auf oder
in verschiedenen Objekten, kann durch zyklischen negativen
Druck erreicht werden, wobei das polymere Material entweder
durch Abwanderung von Feuchtigkeit zur Polymerisation gebracht
wird, wie oben, oder durch besondere Materialien, wie z.B,
Beschleuniger oder Katalysatoren, oder durch Härten durch
ul
traviolettes Licht, Ultraschall, Mikrowellen, Infrarotlicht
und so weiter.
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Durch die Verwendung der Technik mit zyklischem Unterdruck ist
es möglich, Pilzschutzmittel oder Myzelium tötendes Material
hinzuzufügen und die getöteten Myzelien durch z.B. Waschen zu
entfernen. In Verbindung mit dieser Behandlung ist es auch
möglich, zu imprägnieren oder zu konservieren und die
Feuchtigkeit abwandern zu lassen.
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Es ist möglich, chemisches Material hinzuzufügen, um das
Eindringen von Wasser durch den zyklischen Unterdruck zu
verhindern.
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Mittels einer Vorrichtung wie der oben beschriebenen, versehen
mit Anoden und/oder Anodenschutzschirmen, und durch das
Verwenden des zyklischen Negativdrucks ist es möglich,
metallisches Material Statuen, Schiffsrümpfen und so weiter
hinzuzufügen.
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Es ist möglich, Rekalzination durch zyklischen Unterdruck
vorzunehmen. Rekalzination bedeutet Hinzufügung von oder
Schaffung von neuen Kalkbindungen in auseinandergebrochenem
Material. Gleichzeitig ist es möglich, den pH-Wert des
Materials zu korrigieren. Rekalzination kann betrachtet werden als
typische Anwendung der Erfindung.
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Es ist möglich, einen Gegenstand zu impragnieren, d.h.,
chemisches oder metallisches Material hinzuzufügen, durch
zyklischen Unterdruck. Mit Pigmentierung ist gemeint Hinzufügung
von polymerischen oder anderen Pigmenten bei verschiedenen
Materialien. Pigmentierung kann auch auf andere Art und Weise
hervorgebracht werden, z.B. durch Behandlung mit säurehaltigem
Material. Pigmentierung kann erreicht werden durch zyklischen
Unterdruck.
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Ebenso ist es möglich, Konservierung zu erreichen, d.h.
Hinzufügung
von chemischen oder anderen Substanzen, die
konservierende oder schützende Wirkung haben.
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Durch Unterdruck ist es möglich, Gegenstände zu verstärken,
d.h. polymere oder andere Materialien hinzuzufügen, die an der
Oberfläche oder tiefer im Gegenstand hinzugefügt werden, so
daß das Objekt verstärkt wird mittels einer chemischen
Reaktion oder auf andere Weise.
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Der zyklische negative Druck kann vorteilshafterweise
verwendet werden, um den Geruch nach einem Feuer zu entfernen oder,
anders gesprochen, um Rauch aus Wänden, Möbel und
Kleidungsstücken zu entfernen, wobei Sauerstoff, d.h. dreiwertiges
Oxygen, als Gas zu Behandlung verwendet wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung mit zyklischem Unterdruck
ist allgemein gesprochen gut geeignet für Sanierung.
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Durch zyklischen Unterdruck ist es auch möglich, zum Beispiel
agressives Material aus Gegenständen zu extrahieren. Es ist
auch möglich, Pigmente auf diese Weise zu entfernen. Auch
andere Behandlungen wie Säuern kann mittels zyklischem
Unterdruck erreicht werden.
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Die verschiedenen Behandlungsmöglichkeiten, auf die oben Bezug
genommen wird, können einzeln oder in Kombination miteinander
ausgeführt werden.
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Der theoretische Hintergrund für die guten Ergebnisse, die
durch Behandlung mit zyklischem negativem Druck erhalten
werden, ist noch nicht voll erklärt. Während jeder Phase mit
Negativdruck wird die Flüssigkeit oder das Behandlungsmedium
weiter in den Gegenstand hineingetrieben, während eine
Erholung in der Zwischenphase bis zum atmosphärischen Druck oder
sogar darüber hinaus eintritt. Je tiefer das Behandlungsmedium
eindringen soll, desto mehr Zyklen sollen grundsätzlich
verwendet werden. Um die Erfindung zu verstehen, ist es möglich,
eine Parallele mit einem Badschwamm zu ziehen: Durch
Zusammendrücken des Schwamms - dem Unterdruck entsprechend - wird der
Inhalt im Schwamm entfernt, und der Schwamm kann danach
während der Erholungsphase anderes Material aus der Umgebung
anziehen. Das Ergebnis wird verbessert mit der zunehmenden
Anzahl der Zyklen.
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Das folgende Arbeitsbeispiel veranschaulicht, wie die Methode
zur Reinigung einer mineralischen Oberfläche eines Gebäudes
verwendet werden kann. Eine Vorrichtung wie in Fig. 1 und 2
gezeigt, wird gegen den Untergrund befestigt. Ständiger
Unterdruck wird auf den Rahmen ausgeübt, so daß das Gewebe gegen
die Wand befestigt wird. Die Arbeitsfläche wird Unterdruck
ausgesetzt.
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Ventile für Reinigungsmittel und Wasser werden geöffnet, so
daß Reinigungsmittel mit Wasser vermischt wird und zur
Arbeitsfläche hinaufgesaugt wird. Wenn die Arbeitsfläche völlig
mit der Mischung bedeckt ist, werden die Zyklen begonnen.
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Die Zyklen sind definiert durch die Zeit für die Behandlung,
die Zeit zwischen den Behandlungen, die Größe des Unterdrucks
und der Menge von Luft, die in Litern pro Minute entfernt
wird. Abhängig von den verschiedenen gewählten Faktoren wird
die Reinigungsfüssigkeit bis zu einer vorbestimmten Tiefe
hineingebracht und kann eine vorbestimmte Zeit wirken,
kontrolliert durch ein Computerprogramm.
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Nach beendeter Behandlung wird die Reinigungsflüssigkeit über
einen Filter zu einem Tank zurückgepumpt. Das Wasserventil
wird geöffnet, und Wasser wird zur Arbeitsfläche
hinaufgesogen. Ansaugen durch Zyklen mit Unterdruck geschieht während
einer bestimmten Anzahl von Minuten. Wasser zirkuliert unter
Unterdruck entlang der Wandoberfläche von oben nach unten. Das
Wasser wird zu einem Filter un einem Tank gebracht.
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Wenn der Prozess beendet worden ist, wird die Vorrichtung
abgebaut und zu einer neuen Arbeitsfläche bewegt, wobei eine
Überlappung von etwa 10 Zentimetern erzeugt wird.
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Bestimmte praktische Tests mit vier verschiedenen Apparaturen
sind gemacht worden.
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In einem Vakuumtank aus Stahl mit einem Volumen von ungefähr
25 Litern wurden Pflanzen und mineralisches Material
zyklischem Unterdruck ausgesetzt mit dem Eindringen von
verschiedenen Flüssigkeiten, wie z.B. Konservierungsmittel,
Pigmentierungsmittel und so fort.
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Bei Tests mit nur konstantem Unterdruck wurde keine
offensichtliche Wirkung betreffend die Druchdringung der
Flüssigkeiten beobachtet. Bei zyklischem Unterdruck hinab bis zu
ungefähr 700 bis 800 mbar wurde andererseits eine gewaltige
Durchdringung in den Pflanzen festgestellt. Die Zyklen wurden
nacheinander wiederholt bei Unterdruck während 30 Sekunden und
einer Phase bis zu atmosphärischem Druck während 30 Sekunden.
Weitergeführte Tests mit Verwendung von einerseits
Abtötungsmitteln, andererseits Zellöffnungsmitteln für noch stärkere
Penetration sind geplant. Auch eine Verwendung von polymerem
Material zur Fixierung ist geplant. So eine Behandlung kann
zum Beispiel verwendet werden für die Konservierung von
Hochzeitssträußen und ähnlichem.
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In einer Vakuumglocke ( sphärisch geformter Glaskugel) mit
einem Volumen von 20 Litern wurde der folgende Test
durchgeführt: ein Behälter mit dem Volumen von einem Liter, der mit
farbiger Flüssigkeit halb gefüllt war, wurde in die Glocke
gegeben. Unterschiedliche Materialien, wie Beton K 200, Beton
K 450, Travertin, Ziegel und Sandstein, wurden in den Behälter
hineingesenkt. Die Testobjekte hatten die folgenden Maße:
Breite 70 mm, Dicke 50 mm und Höhe 200 mm. Die Testobjekte
wurden auf ihre Enden gestellt, sodaß ungefähr 1/4 in der
Flüssigkeit eingetaucht war.
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Die Glocke wurde einem konstanten Unterdruck ausgesetzt, aber
keine meßbare Reaktion wurde bei irgendeinem der Testobjekte
erhalten.
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Bei der Verwendung von zyklischem Unterdruck in einer Folge
von 20 Sekunden mit Intervallen von 5 Sekunden mit einem
Unterdruck von ungefähr 700 bis 800 mbar schien es bereits
nach ein paar Zyklen daß die Flüssigkeit in die Testobjekte
hinaufstieg. Bereits nach ungefähr 20 Zyklen bedeckte die
Flüssigkeit die oberen Enden der Testobjekte, wobei die
Aufsteighöhe der Flüssigkeit auf diese Weise ungefähr 150 mm
betrug. Nachdem die Testobjekte in Stücke gesägt wurden, war es
offensichtlich, daß die Flüssigkeit alle Poren und feinste
Risse der Materialien durchdrungen hatte .
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In derselben Glocke wurde Pflanzenmaterial in der Form von
Blumen eingetaucht. Diese Blumen wurden demselben Vorgehen wie
oben beschrieben unterzogen. Das Aufsteigen der Flüssigkeit
war beträchtlich langsamer bei den Blumen. Es ist
wahrscheinlich, daß zellöffnende Mittel gebraucht werden ebenso wie eine
weitere Viskosität für die Flüssigkeiten. Bei Tests an
Pflanzen in der Form von Bäumen ( Pinie, Weißtanne) war die
Steiggeschwindigkeit beträchtlich höher, und eine völlige
Penetration wurde relativ schnell erreicht.
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Eine Vorrichtung wie in Fig. 1 gezeigt, umfassend einen Rahmen
und ein Gewebe, wobei der Rahmen die Dimensionen 25 x 40 cm
aufweist, wurde bei Tests direkt auf Flächen mit Anwendung von
farbigen Testflüssigkeiten verwendet. Die Vorrichtung wurde
gegen die Fläche gewendet, und der Rahmen wurde konstantem
Unterdruck ausgesetzt zum Versiegeln und Fixieren der
Arbeitsfläche. Farbige Testflüssigkeit wurde auf die Arbeitsfläche
gebracht, und die ganze Fläche wurde zyklischem Unterdruck in
einer Folge von 20 Sekunden ausgesetzt mit Intervallen von 5
Sekunden während ungefähr 25 Zyklen. Nachdem die Apparatur
abgebaut wurde, konnte beobachtet werden, daß im Fall von
Beton K 200 Penetration bis auf eine Tiefe von 45 mm geschehen
war, während im Fall von z.B. Travertin die Penetration auf
ungefähr 4 mm begrenzt war; alle feinsten Risse bis zu einer
großen Tiefe waren gefüllt. Wenn die Testapparatur bei
Ziegelsteinen verwendet wurde, geschah die Penetration sehr schnell
und tief.
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"Bohrkerne" wurden in einer rohrförmigen Apparatur mit einem
Durchmesser von 20 cm und einer Höhe von 50 cm getested.
Dieselben Ergebnisse wie oben wurden sehr schnell und tief
erhalten. Auch Kerne von Beton K 450 wurden getestet.
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Die durchgeführten Tests zeigen, daß die folgenden Faktoren
von Bedeutung sind für die Wirkung, Materialien zu
durchdringen und zu extrahieren:
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1. Die Viskositäten der Medien ebenso wie der Unterschied an
Viskosität zwischen heraustretenden und eindringenden
Media.
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2. Die Dichten und der Unterschied an Dichte zwischen
heraustretenden und eindringenden Media.
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3. Die Expansionsunterschiede für die verschiedenen Media
bei negativem und positivem Druck.
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4. Die verschiedenen Reaktionen der Media auf
Temperaturunterschiede ebenso wie jeweils auf Temperaturanstiege und
-abnahmen.
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5. Der Verlauf der Zyklen mit Bezug auf
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a) die Struktur der Zyklenfolge
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b) die Länge der Zyklen
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c) den negativen Druck der Zyklen
zwischen 1000 und 200 mbar)
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d) den Fluß während der Zyklen
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e) die Zeit zwischen den Zyklen.
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Fig. 6 soll zeigen, wie die Methode und Vorrichtung gemäß der
Erfindung verwendet wird zur Reparatur eines Kais unter
Wasser. Ein Ventilzentrum 25 wird auf dem Kai angebracht, und
Leitungen 26 für den ständigen Unterdruck auf den Rahmen 1,
den zyklischen Unterdruck auf den Raum unter dem Gewebe 2 und
möglicherweite weitere Leitungen zu den Behandlungsmedia
führen von diesem Zentrum hinab zur Vorrichtung 1,2 unter Wasser.
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Zusammenfassend wird festgestellt, daß die Erfindung sich auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung
unterschiedlicher Materialien bezieht, z.B. Mineralmaterialien, wie
natürlichen Stein, Pflaster, Ziegel und so weiter, Metalle und
biologische Materialien. Beispiele von Gegenständen aus
mineralischen Materialien sind Fassaden, Statuen, Portale, Friese,
Sockel, Museumsgeräte und Kunstwerke. Mittels dieses
Verfahrens können Maßnahmen getroffen werden entweder in einer
stationären Apparatur ( nach dem Abbauen der Objekte) oder in
mobiler Ausrüstung. Mittels dieses Verfahrens ist es möglich,
unabhängig von den eingeschlossenen Prozessen, eine sehr große
Penetrationstiefe zu erreichen, ohne das Material zu
zerstören, abhängig von der Porosität des Materials und der
Behandlung der verwendeten Media. Die Objekte können unter
beständigem Nachschub des Behandlungmediums verwendet werden, und das
Vefahren kann überwacht werden mittels computerisierter
Sensoren. Die Methode kann verwendet werden unabhangig von der Form
und Struktur ebenso wie der Anordnung des Substrats. Die
Wiederherstellung gepflasterter Oberflächen ist möglich, wobei
die bestehenden gepflasterten Oberflächen gegen den Untergrund
abgebracht werden durch Rekalzination.
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Das Verfahren kann verwendet werden auf glatten
Untergrundarten wie Fassaden ebenso wie auf Statuen, Friesen usw.