EP1891267A1 - Pressing device for compressing paper and/or for extracting carrier liquid from paper and method therefor - Google Patents

Pressing device for compressing paper and/or for extracting carrier liquid from paper and method therefor

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EP1891267A1
EP1891267A1 EP06755311A EP06755311A EP1891267A1 EP 1891267 A1 EP1891267 A1 EP 1891267A1 EP 06755311 A EP06755311 A EP 06755311A EP 06755311 A EP06755311 A EP 06755311A EP 1891267 A1 EP1891267 A1 EP 1891267A1
Authority
EP
European Patent Office
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paper
electrode
plasma
generated
voltage
Prior art date
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EP06755311A
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German (de)
French (fr)
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EP1891267B1 (en
Inventor
Helmut Figalist
Werner Hartmann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP1891267B1 publication Critical patent/EP1891267B1/en
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • 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
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating

Definitions

  • the invention relates to a press device for compacting paper and / or for removing carrier liquid from wet paper, cardboard or cardboard in the production of paper, cardboard or cardboard.
  • the invention relates to a method for operating the press device according to the invention when compacting paper and / or removing carrier liquid from wet paper, cardboard or cardboard in the production of paper, cardboard or cardboard.
  • Paper fibers preferably consist of many cellulose chains with many OH groups.
  • the strength of the paper produced through intervening water molecules that the Fa ⁇ fibers connect to one another via hydrogen bonds.
  • the number of hydrogen bonds can be increased by compression or slight stretching.
  • WO 2004/101891 A1 discloses a method for treating paper with plasma.
  • DE 198 36 669 A1 discloses a process for surface pretreatment on solid dry paper.
  • the invention has for its object to provide an apparatus and a method to increase the processing speed in papermaking.
  • the device-related object is according to the invention, since ⁇ achieved by, a first electrode is arranged that over in or under a pressing area of the press device, at least, which is connected to a high voltage pulse generator, in / on the wet paper, paperboard or cardboard, or in his / its immediate environment a plasma can be generated.
  • the molecular structure of the paper surface or of the fibers is changed.
  • Treatment with plasma increases the strength of the "sheet" even before the first drying stage.
  • the plasma is preferably ⁇ cm at a distance of less than 20, preferably less than 10 cm, preferably less than 5 cm, generated by the still wet paper in the press device.
  • a transport roller is prepared as a first electrode.
  • ⁇ te preferably in cold plasma of the press apparatus by means of a transport roller more hydrogen bonds are formed than without the plasma treatment in the paper.
  • the strength of the paper in the press device therefore increases. Increasing the strength of the Paper reduces the risk of paper tears and thus opens up the possibility of increasing the processing speed of the paper production line.
  • At least one second electrode for plasma generation is present. Between the two electrodes, the plasma is generated, preferably as a corona discharge or a gas discharge. Due to this type of arrangement, the paper is guided between the two electrodes and can thus be treated specifically with plasma.
  • At least one electrode plate as taltet is advantageously at least one electrode plate as taltet.
  • the targeted application of plasma to the paper is increased by one more.
  • a further increase in strength is achieved by a means for introducing gas, in particular air or oxygen, preferably pure oxygen or oxygen with beispiels- as inert gas as a carrier gas, between or in the unstoffba ⁇ re near the electrodes.
  • gas in particular air or oxygen, preferably pure oxygen or oxygen with crizspiels- as inert gas as a carrier gas, between or in the unstoffba ⁇ re near the electrodes.
  • high-voltage pulses having a duration of less than 10 ⁇ s are generated between electrodes to produce the plasma or the gas discharge. The use of high-voltage pulses which have a duration of less than 10 microseconds, has - as will be described later - to be particularly advantageous ago ⁇ issued.
  • Radical can, inter alia, bleaching chemical reac tions ⁇ trigger, especially free oxygen 0, especially a hydroxyl radical OH, in particular ozone O 3, as well as free functional groups such as OH groups, COOH groups.
  • These functional groups are again instrumental in particular the bond strength of the company ⁇ fibers with each other to increase, thus increasing the tensile strength of the paper increases and thus the Swisssgeschwin ⁇ can be further increased speed.
  • this treatment is to be used in a content of Trä ⁇ ger gallkeit of 2% up to about 30%.
  • the strength of the paper, and hence the maximum possible operation speed is thus increased already before a Trock ⁇ incineration plant.
  • this type of treatment also bleaches the colored substances lying on the surface, for example the adhering lignin or dye residues are oxidatively decolorized.
  • Radicals are generated in gas discharges by the fact that high-energy electrons collide with molecules and thereby dissociate or excite them and thus lead to the formation of radicals. In the dissociation, radicals are released immediately, while in the excitation by subsequent radiant transitions UV light is generated, which in turn reacts with and preferably dissociates air and water molecules.
  • Be ⁇ range from about 5 eV (electron volts) to> 15 eV
  • high electric fields are needed. ⁇ strengthen this high field occur especially at the head of so-called streamers.
  • Streamer are discharge channels which are under construction and form due to the applied high external field strengths. A structure of such streamers takes place within less than 10 ns and then passes quickly into a ther ⁇ mical breakdown channel . Since no high-energy electrons are formed in a thermal breakdown channel, it is among other objectives, this thermal
  • the pulse duration is significantly shorter than it corresponds to a buildup time of a full breakdown in the respective Medi ⁇ um.
  • the distance between the electrodes and the paper and the properties of the paper is advantageously applied to the paper in terms of quality properties.
  • the use of such short high voltage pulses has proven to be particularly advantageous, whereas the use of radio frequency (RF) or microwave pulses or high voltage single pulses of more than 10 ⁇ s in duration, as described in WO 2004/101891 A1, far less efficient is. This is probably due to the rapid transition from streamer to atmospheric pressure, especially in the presence of geometric irregularities on the surface of the paper, such as single fibers, where the electric field is greatly exaggerated.
  • RF radio frequency
  • the paper web or the fiber suspension is located between the electrodes used for the streamer discharge, this is particularly advantageous because the paper or the fiber suspension thereby partially acts as a dielectric barrier.
  • the dielectric barrier makes it easier to control the transition from streamer to breakdown.
  • FIG 1 shows a schematic representation of a Toiletherstel ⁇ treatment plant with a screening device, a press device according to the invention and a finishing and / or drying plant
  • FIG 2 is a view (sectional) of an arrangement for Erzeu- supply of radicals in corona plasmas in pulp or
  • Air parallel plate or tube assembly with wire overlaid with pulsed high voltage
  • 3 shows a schematic representation of pulses for generating radicals in corona discharges in air or aqueous media using short (typically ⁇ 1 ⁇ s) high voltage pulses with high pulse repetition
  • FIG 4 to FIG 9 electrode assemblies and electrode systems for generating corona discharges plate plate, plate Wire Panel, Coaxial Wire Pipe, Tip Panel, Multiport Panel, Lattice Panel (Pipe), Lattice Grid Arrangements.
  • 10 shows a press device with electrode arrangements according to the invention for plasma treatment
  • FIG. 11 shows a transport roller as an electrode.
  • the papermaking plant 1 shows a schematic representation of a papermaking plant 1, as it is set in present-day paper mills turned ⁇ . Their construction and the combination of different aggregates are determined by the type of paper, board and paperboard types to be produced, as well as the raw materials used.
  • the papermaking plant 1 has a spatial extent of about 10 m in width and about 120 m in length. Per minute, the paper manufacturing facility ⁇ produced up to 1400 m of paper 27. It takes only we ⁇ nige seconds from the first impingement of the fiber suspension or the pulp 39 on the screening device 9 to the finished paper 27, which ultimately in a curl 15 being rolled up. Diluted with water at a ratio of 1: 100, the fibrous materials are applied together with auxiliaries to the sieve device 9 with the sieve 10.
  • the fibers are deposited on the screen 10 side by side and on each other.
  • the white water 23 can flow off or be sucked off by means of a plurality of suction chamber regions 24.
  • a gleichmä ⁇ lar fiber composite which is further dehydrated by mechanical pressure in a press device 11 and with the aid of steam heat.
  • the entire paper manufacturing process subdivided focused mainly in the areas Stoffaufbe ⁇ reitung, paper machine, finishing and equipment.
  • the headbox 7 of the papermaking plant 1 distributes the pulp suspension uniformly over the entire sieve ⁇ width.
  • the paper web 27 still contains about 80% water.
  • Another dewatering process is carried out by mechanical pressure in the press device 11.
  • the paper web 27 is guided by means of an absorbent endless felt cloth between rolls of steel, granite or hard rubber and thereby dehydrated.
  • the white water 23 taken up by the suction chamber region 24 is fed to a sorter 5 in part and returned to another part to a fabric scavenger 17.
  • To the press apparatus 11 joins ei ⁇ ne drying plant. 13
  • the remaining residual water is evaporated in the drying plant 13.
  • the paper web 27 passes through several steam-heated drying cylinders. In the end, the paper 27 has a residual moisture of a few percent.
  • the water vapor produced in the drying plant 13 is sucked off and fed into a heat recovery unit (not shown).
  • a high volume plasma with a high Leis ⁇ is generated in that a DC corona discharge intense, short duration high voltage pulses are superimposed by a hen HO- pulse repetition rate of 1 kHz tung density.
  • ser ⁇ operation of an extremely homogeneous, large-volume plasma with a high power density between a first electrode 47 and second electrode 48 is generated, without causing constriction to the known with DC corona discharge plasma.
  • Electrode 44 carried over the sieve 9.
  • the electrodes 43 and 44 are arranged such that the surface-distributed fiber suspension 39 between the electrodes running. So that a large-area plasma under atmospheric pressure in the immediate vicinity of the fiber suspension 39 can be produced for the treatment of the fiber suspension 39, the electrodes 43 and 44 are connected to a high-voltage pulse generator 46. With the help of this high-voltage pulse generator 46, a large-volume plasma is produced with a large cross section and with a high power density ⁇ between the electrodes 43 and 44th Here, a plasma density is homogeneously distributed over the treatment area which is covered by the electrodes 43 and 44.
  • the electrode system 47 and 48 in the press device 11 produce a large-area plasma for the treatment of the paper web 27.
  • the first electrode 47 in the press apparatus 11 is designed as a semicircular grid electrode. Due to the semicircular configuration of the electrode 47, it can follow the course of the paper web over a transport roller 12.
  • the second electrode 48 in the press device 11 is configured as a plate electrode and arranged such that the
  • Transport roller 12 between the electrodes 47 and 48 can be performed.
  • the plasma treatment area is flown via the gas distributor 81 with the gas line 80 with an oxygen-argon mixture. Hydroxyl radicals are particularly advantageously produced with the aid of the oxygen-argon mixture.
  • the pressing process compacts the paper structure, the strength is increased again and a surface quality is decisively influenced.
  • the molecular structure of the paper surface is changed further ⁇ ver.
  • printability is improved.
  • a streamer is a special form of a linearly moving plasma cloud or a development in the discharge channel, which forms due to the excited high external field strength ⁇ .
  • An assembly of such streamer takes place within less than 10 ns and merges very quickly into a thermal breakdown channel.
  • Vorbe ⁇ called arrangements of the electrode systems, wherein the Pa ⁇ pierbahn 27 between the electrodes used for streamer discharge electrodes is located is particularly advantageous because the paper 27 thereby partially fun ⁇ giert as a dielectric barrier, whereby the transition from the streamer to Suppress breakdown.
  • the radicals OH “ , HOO " , O, O 3 are preferably produced in the suspension 39 or in the paper 27.
  • these radicals trigger a bleaching chemical reaction.
  • the Hochtentsim ⁇ pulse generator 46 is operated such that it high voltage pulses with a duration of typically 1 microseconds between the
  • a necessary for the generation of radicals and ozone in the pulp fiber suspension DC voltage is about a few 10 kV to about 100 kV.
  • the high voltage pulses are superimposed on the DC voltage and thus form a total amplitude of typically about 100 kV.
  • the radicals are generated in situ.
  • large total amounts of radicals can be introduced into the suspension 39.
  • the high-voltage pulse generator is operated such that it generates high-voltage pulses with a duration of typically from 0.1 ⁇ s to a few ⁇ s.
  • FIG. 2 shows, as a further exemplary embodiment, a sectional view of an arrangement for generating radicals.
  • a high voltage electrode 50 is arranged ⁇ .
  • the outer jacket of the arrangement is prepared as a counter ⁇ electrode 51.
  • the arrangement contains a ne to be screened pulp fiber suspension 39.
  • the example of the ⁇ ser arrangement illustrates the stream Erbil extension.
  • a streamer 53 is shown between the electrodes 50 and 51.
  • Ra ⁇ cals are produced by streamers in that energy-rich electrons collide with molecules and these dissociate or excite.
  • radicals 59 are immediately released, while upon excitation by a subsequent radiant transition, UV light is generated. This generated UV light in turn reacts with water molecules and dissociates them.
  • the applied voltage waveform of the high tensioning ⁇ shown voltage pulses.
  • the abscissa shows the time in ms and the ordinate the voltage in kV. The units are chosen arbitrarily.
  • a level of typically about 100 kV DC voltage coincides with the abscissa shown.
  • the illustrated pulse voltage is thus superimposed on the DC voltage.
  • the pulses 66 and 67 have a pulse width 62 of less than 1 ⁇ s, wherein the individual pulses 66, 67 a steeply rising edge with a rise time 64 and a less steeply falling edge.
  • the pulse repetition time 63 is typically between 10 ⁇ s and 100 ms.
  • the individual pulses 66, 67 such total ⁇ amplitude that more than the predetermined DC voltage, a predetermined energy density is achieved.
  • the pulse rise time 64 is short in comparison to the pulse ⁇ fall time. Through such kind of pulses is achieved that electric breakdowns, which would lead spatial and time ⁇ disturbances in the homogeneous plasma density distribution, are avoided.
  • FIGS. 4 to 9 show examples of electrode systems for generating corona discharges in preferably aqueous media.
  • a plate-plate assembly of a first plate 70a as an electrode and a second plate 70b as an electrode.
  • the first plate 70a and the two ⁇ te plate 70b are arranged parallel to each other.
  • the first plate 70a forms the high voltage electrode and is connected to the high voltage pulse generator 46 via a high voltage cable.
  • the second plate 70b forms the counter electrode, and is available as a ground electrode to the high voltage pulse generator 46 in ⁇ compound.
  • FIG. 5 A corresponding arrangement with specially flat plate ⁇ electrodes is shown in FIG 5. Again there are two solid plate electrodes 70a and 70c at a fixed distance with a high voltage electrode 71 in the middle.
  • the high voltage electrode 71 is made of a solid wire and connected to the high voltage output of the high voltage pulse generator 46.
  • the grounded plates 70a, 70c are also in communication with the high voltage pulse generator.
  • FIG. 6 shows a wire-tube arrangement as an electrode system.
  • a cylindrical electrode 72 projects centrally a high ⁇ voltage electrode 71 inside.
  • As the high voltage electrode 71 ⁇ is implemented as a solid wire and connected to the high voltage pulse generator 46 in Fig. 5
  • the cylindrical shaped electrode 72 which is preferably configured as a braid Drahtge ⁇ is grounded and is connected to the high voltage pulse generator 46 in ⁇ compound.
  • FIG. 7 shows a tip-plate arrangement as an electrode system.
  • Three tips 73 are connected to the high voltage pulse generator 46 via a high voltage line.
  • the tips 73 are arranged at right angles to a grounded plate electrode 74.
  • the distance of the tip electrodes 73 to the plate electrode 74 is adjustable and can thus be adapted to different process conditions.
  • FIG. 8 shows an electrode system arrangement comprising 3 plates 70a, 70d and 70e.
  • the first plate 70 a which as High voltage electrode is connected to the high voltage pulse generator 46 is arranged centrally between two solid plates 7Od and 70e.
  • the plates 70a and 70b are connected via ei ⁇ nen plate connector 70f. Since the plate 70d as a grounded counter electrode is in communication with the high voltage pulse generator 46, the plate 70e above the plate connector 70f also functions as a grounded counter electrode.
  • FIG. 9 shows an electrode system as a grid-grid arrangement.
  • a first grid 75a and a second grid 75b are parallel here.
  • the first grid 75a forms the high voltage electrode and is connected to the high voltage pulse generator 46.
  • the second grid 75b forms the grounded counter electrode and communicates with the high voltage pulse generator 46.
  • a hybrid discharge, wherein one electrode fully ⁇ constantly suspension fiber is 75a outside of a to be treated 39 and a second electrode 75b fully or partially in the fiber suspension is immersed 39 is a al ⁇ ternatives arrangement in which the screen designed as an electrode 75a is generated.
  • the screen is designed as a Gitterelekt ⁇ rode and forms the high voltage electrode, which communicates with the high voltage pulse generator 46 in connection.
  • the grounded counter-electrode 76b is designed as a grid ⁇ electrode and communicates with the Hochwoodsimpulsge ⁇ generator 46 in connection.
  • FIG. 10 the schematic press apparatus 11 known from FIG. 1 is enlarged and shown in greater detail.
  • the Pa ⁇ pier 27 is passed over several rollers and rolls through the press device 11 while sert increasingly ent michs ⁇ and compacted.
  • the electrodes 47 and 48 which form a plasma reactor within the press device 11, are arranged.
  • the electrodes 47 and 48 are connected to the high voltage pulse generator 46.
  • a plasma is generated between the electrodes 47, 48.
  • the paper web 27 extends between the electrodes 47,48 and is treated on both sides with plasma.
  • the Pa ⁇ forms pierbahn 27 a previously described dielectric barrier and can thus favor the Stream Erbil extension.
  • a further electrode pair 12a and 47 ' is arranged on the output side.
  • the electrode 12a is configured as a Rollenelekt ⁇ rode, similar to the roller electrode in FIG 11.
  • the paper 27 is guided by the roller electrode 12a.
  • the electrode 47 ' is arranged at a distance of about 1 cm. Between the electrodes 47 'and 12a 46 a plasma for the treatment of the paper is evidence ER- 27 by means of the high voltage associated with them ⁇ generator.
  • the transport roller 12, the grounded counter electrode 12a Force and form fit, the paper 27 is guided by the transport roller 12.
  • a likewise grounded counter electrode 12c which follows the course of the semicircular feed roller 12 is, roll in a not shown way with the transport ⁇ 12, in particular with the roller electrode 12, electri- cally connected.
  • an electrode arrangement is formed with a constant spacing, in which the individual wires 12b to 12b n are arranged centrally.
  • each of the arranged between the two electrodes 12a and 12c wires 12b to 12b n with plasma and / pressurized gas discharges is also referred to as a curved wire-plate arrangement which forms a plasma reactor.

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Abstract

The invention relates to a pressing device (11) which is used to compress paper and/or to extract carrier liquid from moist paper (27), cardboard or card when paper (27), cardboard or card is being produced. The pressing device comprises a first electrode (47) which is arranged in or under a pressing area and which is connected to a high voltage impulse generator, in order to increase the processing speed of which the paper is produced. A plasma can be produced in/on the moist paper (27), cardboard or card or in the direct vicinity thereof. The tearing strength and the quality of the paper (27) is increased.

Description

Beschreibungdescription
Pressenvorrichtung zum Verdichten von Papier und/oder zum Entziehen von Trägerflüssigkeit aus Papier und Verfahren hierzuPressing device for compacting paper and / or for removing carrier liquid from paper and method for this purpose
Die Erfindung betrifft eine Pressenvorrichtung zum Verdichten von Papier und/oder zum Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier, Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton.The invention relates to a press device for compacting paper and / or for removing carrier liquid from wet paper, cardboard or cardboard in the production of paper, cardboard or cardboard.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Pressenvorrichtung nach der Erfindung beim Verdichten von Papier und/oder Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier, Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton.Furthermore, the invention relates to a method for operating the press device according to the invention when compacting paper and / or removing carrier liquid from wet paper, cardboard or cardboard in the production of paper, cardboard or cardboard.
In einer Papierherstellungsanlage oder in Teilen einer Pa¬ pierherstellungsanlage verlässt ein, in der Regel noch feuch- tes Papier, Pappe oder Karton einen Siebbereich der Papierherstellungsanlage und gelangt von dort in einen Pressenbe¬ reich der Papierherstellungsanlage. Im Pressenbereich wird das Papier, Pappe oder der Karton entwässert. Stellvertretend für Papier, Pappe oder Karton wird nachfolgend der Begriff Papier oder Prozessgut verwendet.In a paper manufacturing plant or in parts of Pa ¬ pierherstellungsanlage one leaves, usually still damp tes paper, paperboard or cardboard a wire section of the paper making plant and from there into a Pressenbe ¬ rich papermaking plant. In the press area, the paper, cardboard or cardboard is drained. The term paper or process material is used below to represent paper, cardboard or paperboard.
Eine Festigkeit des Papiers nimmt mit zunehmender Entwässe¬ rung zu. Papierfasern bestehen vorzugsweise aus vielen Zelluloseketten mit vielen OH-Gruppen . Die Festigkeit des Papiers entsteht über dazwischen liegende Wassermoleküle, die die Fa¬ sern über Wasserstoffbrücken miteinander verbinden. Die Anzahl der Wasserstoffbrücken kann durch Pressung oder leichte Streckung gesteigert werden.A strength of the paper decreases with increasing Entwässe ¬ tion to. Paper fibers preferably consist of many cellulose chains with many OH groups. The strength of the paper produced through intervening water molecules that the Fa ¬ fibers connect to one another via hydrogen bonds. The number of hydrogen bonds can be increased by compression or slight stretching.
Aus WO 2004/101891 Al ist ein Verfahren zur Behandlung von Papier mit Plasma bekannt. Aus DE 198 36 669 Al ist ein Verfahren zur Oberflächenvorbe¬ handlung am festen trockenen Papier bekannt.WO 2004/101891 A1 discloses a method for treating paper with plasma. DE 198 36 669 A1 discloses a process for surface pretreatment on solid dry paper.
Den beiden Druckschriften ist nicht zu entnehmen, wie, im Hinblick auf eine Festigkeitssteigerung des Papiers zum Zweck einer Erhöhung einer Prozessgeschwindigkeit, dass Papier zu behandeln ist.It can not be inferred from the two documents how, in view of increasing the strength of the paper for the purpose of increasing a process speed, paper is to be treated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Papierherstellung zu steigern.The invention has for its object to provide an apparatus and a method to increase the processing speed in papermaking.
Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird gemäß der Erfindung da¬ durch gelöst, dass über in oder unter einem Pressbereich der Pressenvorrichtung mindestens eine erste Elektrode angeordnet ist, welche mit einem Hochspannungsimpulsgenerator verbunden ist, wobei im/am feuchten Papier, Pappe oder Karton oder in seiner/dessen unmittelbaren Umgebung ein Plasma erzeugbar ist .The device-related object is according to the invention, since ¬ achieved by, a first electrode is arranged that over in or under a pressing area of the press device, at least, which is connected to a high voltage pulse generator, in / on the wet paper, paperboard or cardboard, or in his / its immediate environment a plasma can be generated.
Durch die Behandlung des noch feuchten Papiers bzw. der Fasern in der Pressenvorrichtung noch vor einer ersten Trockenstufe mit einem vorzugsweise kalten Koronaplasma, wird die molekulare Struktur der Papieroberfläche bzw. der Fasern ver- ändert. Durch die Behandlung mit Plasma wird die Festigkeit des "Blattes" noch vor der ersten Trockenstufe erhöht. Vor¬ zugsweise wird das Plasma in einem Abstand von kleiner als 20 cm, vorzugsweise kleiner als 10 cm, vorzugsweise kleiner als 5 cm, von dem noch feuchten Papier in der Pressenvorrichtung erzeugt.By treating the still moist paper or fibers in the press apparatus before a first drying stage with a preferably cold corona plasma, the molecular structure of the paper surface or of the fibers is changed. Treatment with plasma increases the strength of the "sheet" even before the first drying stage. Before the plasma is preferably ¬ cm at a distance of less than 20, preferably less than 10 cm, preferably less than 5 cm, generated by the still wet paper in the press device.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Transportrolle als eine erste Elektrode hergerichtet. Durch die direk¬ te Behandlung mit vorzugsweise kaltem Plasma in der Pressen- Vorrichtung mittels einer Transportrolle werden im Papier mehr Wasserstoffbrückenbindungen als ohne die Plasmabehandlung gebildet. Die Festigkeit des Papiers in der Pressenvor¬ richtung nimmt daher zu. Die Steigerung der Festigkeit des Papiers reduziert die Gefahr von Papierrissen und eröffnet somit die Möglichkeit die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Papierherstellungsanlage zu erhöhen.In a further embodiment of the invention, a transport roller is prepared as a first electrode. By direct treatment with ¬ te preferably in cold plasma of the press apparatus by means of a transport roller more hydrogen bonds are formed than without the plasma treatment in the paper. The strength of the paper in the press device therefore increases. Increasing the strength of the Paper reduces the risk of paper tears and thus opens up the possibility of increasing the processing speed of the paper production line.
Zweckmäßig ist es, dass mindestens eine zweite Elektrode zur Plasmaerzeugung vorhanden ist. Zwischen den beiden Elektroden wird das Plasma, vorzugsweise als eine Koronaentladung oder eine Gasentladung, erzeugt. Durch diese Art der Anordnung wird das Papier zwischen den beiden Elektroden geführt und kann so gezielt mit Plasma behandelt werden.It is expedient that at least one second electrode for plasma generation is present. Between the two electrodes, the plasma is generated, preferably as a corona discharge or a gas discharge. Due to this type of arrangement, the paper is guided between the two electrodes and can thus be treated specifically with plasma.
Mit Vorteil ist mindestens eine Elektrode als Platte ausges¬ taltet. Mit der vorzugsweisen Ausgestaltung einer Elektrode als Platte wird das gezielte Applizieren mit Plasma auf das Papier um ein weiteres erhöht.It is advantageously at least one electrode plate as taltet ausges ¬. With the preferred embodiment of an electrode as a plate, the targeted application of plasma to the paper is increased by one more.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungsmerkmale der Pressenvorrich¬ tung, insbesondere der Elektrodenanordnungen der Pressenvorrichtung, sind durch die Patentansprüche 5 bis 11 wiedergege- ben.Further preferred design features of the press device , in particular the electrode arrangements of the press device, are represented by the claims 5 to 11.
Eine weitere Steigerung der Festigkeit wird durch ein Mittel zum Einleiten von Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, vorzugsweise reinem Sauerstoff oder Sauerstoff mit beispiels- weise Edelgas als Trägergas, zwischen oder in die unmittelba¬ re Nähe der Elektroden erreicht. Mit Hilfe dieses eingeström¬ ten Gases und der gleichzeitigen Behandlung mit Plasma wird die spätere Reißfestigkeit des Papiers weiter erhöht.A further increase in strength is achieved by a means for introducing gas, in particular air or oxygen, preferably pure oxygen or oxygen with beispiels- as inert gas as a carrier gas, between or in the unmittelba ¬ re near the electrodes. Using this eingeström ¬ th gas and the simultaneous treatment with plasma, the subsequent tearing strength of the paper is further increased.
Nach der verfahrensseitigen Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das zu verdichtende Papier mit vorzugsweise nichtthermischen, großflächigem Plasma unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zum Pa¬ pier erzeugt oder in dem Papier oder in seiner unmittelbaren Umgebung eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentla¬ dung, unter Atmosphärendruck erzeugt wird. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von weniger als 10 μs erzeugt. Die Verwendung von Hochspannungsimpulsen, welche eine Dauer von weniger als 10 μs haben, hat sich - wie später noch beschrieben wird - als besonders vorteilhaft her¬ ausgestellt .According to the method side of the invention, it is provided that the paper to be compacted with preferably non-thermal, large-area plasma contacted under atmospheric pressure, the plasma generated in the immediate vicinity of Pa ¬ pier or in the paper or in its immediate vicinity, a gas discharge, in particular a Koronaentla ¬ dung is produced under atmospheric pressure. In a further advantageous embodiment of the invention, high-voltage pulses having a duration of less than 10 μs are generated between electrodes to produce the plasma or the gas discharge. The use of high-voltage pulses which have a duration of less than 10 microseconds, has - as will be described later - to be particularly advantageous ago ¬ issued.
Bei der Behandlung der noch nicht vollständig getrockneten Papieroberfläche mit kaltem Plasma, vorzugsweise unmittelbar vor der ersten Trockenstufe, werden bestimmte Radikale er¬ zeugt (z.B. OH", HOO", 0, O3), welche mit der Papieroberfläche und insbesondere den noch nicht vollständig gebundenen Fasern chemisch reagieren.In the treatment of the not completely dried paper surface with cold plasma, preferably immediately before the first drying stage, certain radicals he ¬ witnessed (eg OH " , HOO " , 0, O 3 ), which with the paper surface and in particular not yet complete chemically react with bound fibers.
Weitere bevorzugte Verfahrensmerkmale sind durch die Patent¬ ansprüche 15 bis 43 beschrieben. Diesen liegen unter anderem folgende Überlegungen zu Grunde:Further preferred method features are described by the patent ¬ claims 15-43. These are based inter alia on the following considerations:
Radikale können unter anderem auch bleichende chemische Reak¬ tionen auslösen, insbesondere freier Sauerstoff 0, insbesondere auch ein Hydroxyl-Radikal OH, insbesondere Ozon O3, als auch freie funktionelle Gruppen wie z.B. OH-Gruppen, COOH- Gruppen . Diese funktionalen Gruppen wiederum sind maßgeblich daran beteiligt, insbesondere die Bindungsfestigkeit der Fa¬ sern untereinander zu erhöhen, wodurch sich die Reißfestigkeit des Papiers erhöht und damit die Verarbeitungsgeschwin¬ digkeit weiter gesteigert werden kann.Radical can, inter alia, bleaching chemical reac tions ¬ trigger, especially free oxygen 0, especially a hydroxyl radical OH, in particular ozone O 3, as well as free functional groups such as OH groups, COOH groups. These functional groups are again instrumental in particular the bond strength of the company ¬ fibers with each other to increase, thus increasing the tensile strength of the paper increases and thus the Verarbeitungsgeschwin ¬ can be further increased speed.
Vorzugsweise wird bei einer simultanen Erzeugung von Radika¬ len eine Reihe von unterschiedlich oxidierenden und funktio- nalisierenden Radikalen in einer Gasphase erzeugt und dazu verwendet, im nicht vollständig getrocknetem Blatt, in der Pressenvorrichtung oder unmittelbar danach das Papier mit Ra- dikalen zu behandeln.Preferably, in a simultaneous generation of Radika ¬ len len a number of different oxidizing and functionalizing radicals generated in a gas phase and used to treat the not completely dried sheet, in the press apparatus or immediately thereafter the paper with radicals.
Insbesondere soll diese Behandlung bei einem Gehalt an Trä¬ gerflüssigkeit von 2 % bis zu über 30 % eingesetzt werden. Die Festigkeit des Papiers und damit die maximale mögliche Arbeitsgeschwindigkeit wird dadurch schon vor einer Trock¬ nungsanlage erhöht. Des Weiteren lassen sich durch diese Art der Behandlung auch die an der Oberfläche liegenden farbigen Stoffe bleichen, beispielsweise werden das anhaftende Lignin oder Farbstoffreste oxidativ entfärbt.In particular, this treatment is to be used in a content of Trä ¬ gerflüssigkeit of 2% up to about 30%. The strength of the paper, and hence the maximum possible operation speed is thus increased already before a Trock ¬ incineration plant. Furthermore, this type of treatment also bleaches the colored substances lying on the surface, for example the adhering lignin or dye residues are oxidatively decolorized.
Radikale werden in Gasentladungen dadurch erzeugt, dass energiereiche Elektronen mit Molekülen zusammenstoßen und diese dadurch dissoziieren oder anregen und so zur Radikalenbildung führen. Bei der Dissoziation werden unmittelbar Radikale freigesetzt, während bei der Anregung durch anschließende strahlende Übergänge UV-Licht erzeugt wird, welches wiederum mit vorzugsweise Luft- und Wassermolekülen reagiert und diese dissoziiert. Um ausreichend energiereiche Elektronen im Be¬ reich von ca. 5 eV (Elektronenvolt) bis > 15 eV zu erhalten, werden hohe elektrische Felder benötigt. Diese hohen Feld¬ stärken treten insbesondere am Kopf von sogenannten Streamern auf. Streamer sind Entladungskanäle, die sich im Aufbau be- finden und sich aufgrund der angelegten hohen externen Feldstärken ausbilden. Ein Aufbau solcher Streamer findet innerhalb weniger 10 ns statt und geht dann schnell in einen ther¬ mischen Durchschlagskanal über. Da in einem thermischen Durchschlagskanal keine energiereichen Elektronen gebildet werden, ist es unter anderem das Ziel, diese thermischenRadicals are generated in gas discharges by the fact that high-energy electrons collide with molecules and thereby dissociate or excite them and thus lead to the formation of radicals. In the dissociation, radicals are released immediately, while in the excitation by subsequent radiant transitions UV light is generated, which in turn reacts with and preferably dissociates air and water molecules. In order to obtain sufficiently high-energy electrons in Be ¬ range from about 5 eV (electron volts) to> 15 eV, high electric fields are needed. ¬ strengthen this high field occur especially at the head of so-called streamers. Streamer are discharge channels which are under construction and form due to the applied high external field strengths. A structure of such streamers takes place within less than 10 ns and then passes quickly into a ther ¬ mical breakdown channel . Since no high-energy electrons are formed in a thermal breakdown channel, it is among other objectives, this thermal
Durchschläge zu vermeiden oder auf ein Minimum zu reduzieren. Um eine gute Energieeffizienz der Erzeugung von vorzugsweise Radikalen in Gasen zu erhalten, ist es daher erforderlich, mit sehr kurzen Hochspannungseinzelimpulsen zu arbeiten. Vor- zugsweise ist die Pulsdauer deutlich kürzer als es einer Aufbauzeit eines vollständigen Durchschlages im jeweiligen Medi¬ um entspricht.Avoid or minimize punctures. In order to obtain a good energy efficiency of the generation of preferably radicals in gases, it is therefore necessary to work with very short single high-voltage pulses. Preferably, the pulse duration is significantly shorter than it corresponds to a buildup time of a full breakdown in the respective Medi ¬ um.
Eine gepulste Koronaentladung direkt oberhalb des Papiers oder an dem noch feuchten Papier unter Benutzung kurzer Hochspannungsimpulse von weniger als 10 μs, insbesondere typisch von 1 μs, und besonders vorteilhaft deutlich geringer als 1 μs, mit Spannungen von einigen kV bis zu über 100 kV, abhän- gig von einem Abstand der Elektroden zum Papier und der Eigenschaften des Papiers, wird mit Vorteil, hinsichtlich der Qualitätseigenschaften, auf das Papier appliziert. Insbesondere hat sich die Verwendung von derartig kurzen Hochspan- nungsimpulsen als besonders vorteilhaft gezeigt, wogegen die Verwendung von Radiofrequenz- (RF-) oder Mikrowellenimpulsen oder von Hochspannungseinzelimpulsen mit mehr als 10 μs Dauer, wie in WO 2004/101891 Al beschrieben, weit weniger effizient ist. Der Grund liegt vermutlich in dem schnellen Über- gang vom Streamer zum Durchschlag bei Atmosphärendruck, insbesondere bei Vorhandensein von geometrischen Irregularitäten an der Papieroberfläche, wie z.B. einzelne Fasern, an denen das elektrische Feld erheblich überhöht ist.A pulsed corona discharge directly above the paper or on the still wet paper using short high voltage pulses of less than 10 μs, in particular typically 1 μs, and particularly advantageously significantly less than 1 μs, with voltages of a few kV to over 100 kV, depended - The distance between the electrodes and the paper and the properties of the paper is advantageously applied to the paper in terms of quality properties. In particular, the use of such short high voltage pulses has proven to be particularly advantageous, whereas the use of radio frequency (RF) or microwave pulses or high voltage single pulses of more than 10 μs in duration, as described in WO 2004/101891 A1, far less efficient is. This is probably due to the rapid transition from streamer to atmospheric pressure, especially in the presence of geometric irregularities on the surface of the paper, such as single fibers, where the electric field is greatly exaggerated.
Befindet sich die Papierbahn oder die Faser-Suspension zwischen den zur Streamerentladung benutzten Elektroden, so ist dies besonders vorteilhaft, da das Papier oder die Faser- Suspension dadurch teilweise als eine dielektrische Barriere wirkt. Durch die dielektrische Barriere lässt sich der Über- gang vom Streamer zum Durchschlag besser kontrollieren.If the paper web or the fiber suspension is located between the electrodes used for the streamer discharge, this is particularly advantageous because the paper or the fiber suspension thereby partially acts as a dielectric barrier. The dielectric barrier makes it easier to control the transition from streamer to breakdown.
Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbei¬ spiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind nur schema¬ tisiert dargestellt. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigt diePreferred, but in no way limiting Ausführungsbei ¬ games of the invention will now be described with reference to the drawings. For clarity, the drawing is not drawn to scale, and certain features are shown only schematically ¬ tisiert. Corresponding parts are provided in the figures with the same reference numerals. In detail, the shows
FIG 1 eine schematische Darstellung einer Papierherstel¬ lungsanlage mit einer Siebvorrichtung, einer Pressenvorrichtung nach der Erfindung und einer Veredelungs- und/oder Trockenanlage, FIG 2 eine Darstellung (Schnitt) einer Anordnung zur Erzeu- gung von Radikalen in Koronaplasmen in Pulpe oder1 shows a schematic representation of a Papierherstel ¬ treatment plant with a screening device, a press device according to the invention and a finishing and / or drying plant, FIG 2 is a view (sectional) of an arrangement for Erzeu- supply of radicals in corona plasmas in pulp or
Luft: Parallelplatten- oder Rohranordnung mit Draht, dem eine gepulste Hochspannung überlagert wird, FIG 3 eine Prinzipdarstellung von Impulsen zur Erzeugung von Radikalen in Koronaentladungen in Luft oder wässrigen Medien bei Einsatz kurzer (typisch < 1 μs) Hochspannungsimpulse mit hoher Impulswiederholrate, FIG 4 bis FIG 9 Elektrodenanordnungen und Elektrodensysteme zur Erzeugung von Koronaentladungen: Platte-Platte-, Platte-Draht-Platte-, koaxiale Draht-Rohr-, Spitze- Platte-, Mehrfachspitzen-Platte-, Gitter-Platte (Rohr) -, Gitter-Gitter-Anordnungen . FIG 10 eine Pressenvorrichtung mit erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen zur Plasmabehandlung, undAir: parallel plate or tube assembly with wire overlaid with pulsed high voltage, 3 shows a schematic representation of pulses for generating radicals in corona discharges in air or aqueous media using short (typically <1 μs) high voltage pulses with high pulse repetition, FIG 4 to FIG 9 electrode assemblies and electrode systems for generating corona discharges: plate plate, plate Wire Panel, Coaxial Wire Pipe, Tip Panel, Multiport Panel, Lattice Panel (Pipe), Lattice Grid Arrangements. 10 shows a press device with electrode arrangements according to the invention for plasma treatment, and
FIG 11 eine Transportrolle als Elektrode.11 shows a transport roller as an electrode.
FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Papierher- Stellungsanlage 1, wie sie in heutigen Papierfabriken einge¬ setzt wird. Ihre Konstruktion und die Kombination unterschiedlicher Aggregate werden von der Art der zu erzeugenden Papier-, Karton- und Pappesorten sowie der eingesetzten Rohstoffe bestimmt. Die Papierherstellungsanlage 1 hat eine räumliche Ausdehnung von ungefähr 10 m in der Breite und ungefähr 120 m in der Länge. Pro Minute produziert die Papier¬ herstellungsanlage bis zu 1400 m Papier 27. Es dauert nur we¬ nige Sekunden vom ersten Auftreffen der Faser-Suspension oder der Pulpe 39 auf die Siebvorrichtung 9 bis zum fertigen Pa- pier 27, welches letztendlich in einer Aufrollung 15 aufgerollt wird. Im Verhältnis 1:100 mit Wasser verdünnt, werden die Faserstoffe zusammen mit Hilfsstoffen auf die Siebvorrichtung 9 mit dem Sieb 10 aufgebracht. Die Fasern lagern sich auf dem Sieb 10 neben- und aufeinander ab. Das Siebwas- ser 23 kann mittels mehrerer Saugkammerbereiche 24 abfließen oder abgesaugt werden. Auf diese Weise entsteht ein gleichmä¬ ßiger Faserverbund, der durch mechanischen Druck in einer Pressenvorrichtung 11 und mit Hilfe von Dampfwärme weiter entwässert wird. Der gesamte Papierherstellungsprozess unter- teilt sich dabei im Wesentlichen in die Bereiche Stoffaufbe¬ reitung, Papiermaschine, Veredelung und Ausrüstung. Der Stoffauflauf 7 der Papierherstellungsanlage 1 verteilt die Faserstoff-Suspension gleichmäßig über die gesamte Sieb¬ breite. Am Ende der Siebvorrichtung 9 enthält die Papierbahn 27 noch immer ca. 80 % Wasser.1 shows a schematic representation of a papermaking plant 1, as it is set in present-day paper mills turned ¬. Their construction and the combination of different aggregates are determined by the type of paper, board and paperboard types to be produced, as well as the raw materials used. The papermaking plant 1 has a spatial extent of about 10 m in width and about 120 m in length. Per minute, the paper manufacturing facility ¬ produced up to 1400 m of paper 27. It takes only we ¬ nige seconds from the first impingement of the fiber suspension or the pulp 39 on the screening device 9 to the finished paper 27, which ultimately in a curl 15 being rolled up. Diluted with water at a ratio of 1: 100, the fibrous materials are applied together with auxiliaries to the sieve device 9 with the sieve 10. The fibers are deposited on the screen 10 side by side and on each other. The white water 23 can flow off or be sucked off by means of a plurality of suction chamber regions 24. In this way, a gleichmä ¬ lar fiber composite, which is further dehydrated by mechanical pressure in a press device 11 and with the aid of steam heat. The entire paper manufacturing process subdivided focused mainly in the areas Stoffaufbe ¬ reitung, paper machine, finishing and equipment. The headbox 7 of the papermaking plant 1 distributes the pulp suspension uniformly over the entire sieve ¬ width. At the end of the screening device 9, the paper web 27 still contains about 80% water.
Ein weiterer Entwässerungsprozess erfolgt durch mechanischen Druck in der Pressenvorrichtung 11. Dabei wird die Papierbahn 27 mittels eines saugfähigen endlosen Filztuches zwischen Walzen aus Stahl, Granit oder Hartgummi hindurchgeführt und dadurch entwässert. Das durch den Saugkammerbereich 24 aufgenommene Siebwasser 23 wird zu einem Teil zu einem Sortierer 5 zugeführt und zu einem anderen Teil zu einem Stofffänger 17 zurückgeführt. An die Pressenvorrichtung 11 schließt sich ei¬ ne Trocknungsanlage 13 an. Das verbleibende Restwasser wird in der Trocknungsanlage 13 verdampft. Slalomartig durchläuft die Papierbahn 27 mehrere dampfbeheizte Trockenzylinder. Am Ende hat das Papier 27 eine Restfeuchte von wenigen Prozent. Der in der Trocknungsanlage 13 entstandene Wasserdampf wird abgesaugt und in eine nicht dargestellte Wärmerückgewinnungs- anläge geführt.Another dewatering process is carried out by mechanical pressure in the press device 11. In this case, the paper web 27 is guided by means of an absorbent endless felt cloth between rolls of steel, granite or hard rubber and thereby dehydrated. The white water 23 taken up by the suction chamber region 24 is fed to a sorter 5 in part and returned to another part to a fabric scavenger 17. To the press apparatus 11 joins ei ¬ ne drying plant. 13 The remaining residual water is evaporated in the drying plant 13. Slalom-like, the paper web 27 passes through several steam-heated drying cylinders. In the end, the paper 27 has a residual moisture of a few percent. The water vapor produced in the drying plant 13 is sucked off and fed into a heat recovery unit (not shown).
Erfindungsgemäß wird ein großvolumige Plasma mit hoher Leis¬ tungsdichte dadurch erzeugt, dass einer DC-Korona-Entladung intensive, kurz andauernde Hochspannungsimpulse mit einer ho- hen Impulswiederholrate von 1 kHz überlagert werden. Bei die¬ ser Betriebsweise wird ein äußerst homogenes, großvolumiges Plasma mit einer hohen Leistungsdichte zwischen einer ersten Elektrode 47 und einer zweiten Elektrode 48 erzeugt, ohne dass es zu den bei DC-Korona-Entladungen bekannten Plasma- einschnürungen kommt.According to the invention a high volume plasma with a high Leis ¬ is generated in that a DC corona discharge intense, short duration high voltage pulses are superimposed by a hen HO- pulse repetition rate of 1 kHz tung density. In the ser ¬ operation of an extremely homogeneous, large-volume plasma with a high power density between a first electrode 47 and second electrode 48 is generated, without causing constriction to the known with DC corona discharge plasma.
Auch eine Behandlung der Faser-Suspension 39 kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen dem Stoffauflauf 7 und dem Anfangsbereich der Siebvorrichtung 9 mit einer ersten Elektrode 43 unter der Siebvorrichtung 9 und eine zweiteA treatment of the fiber suspension 39, according to the inventive method between the headbox 7 and the beginning of the screening device 9 with a first electrode 43 under the sieve device 9 and a second
Elektrode 44 über der Siebvorrichtung 9 erfolgen. Die Elektroden 43 und 44 sind derart angeordnet, dass die flächig verteilte Faser-Suspension 39 zwischen den Elektroden ver- läuft. Damit zur Behandlung der Faser-Suspension 39 ein großflächiges Plasma unter Atmosphärendruck in unmittelbarer Nähe zu der Faser-Suspension 39 erzeugt werden kann, sind die Elektroden 43 und 44 mit einem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Mit Hilfe dieses Hochspannungsimpulsgenerators 46 wird zwischen den Elektroden 43 und 44 ein großvolumiges Plasma mit einem großen Querschnitt und mit hoher Leistungs¬ dichte hergestellt. Hierbei ist eine Plasmadichte homogen über den Behandlungsbereich, welcher durch die Elektroden 43 und 44 abgedeckt wird, verteilt.Electrode 44 carried over the sieve 9. The electrodes 43 and 44 are arranged such that the surface-distributed fiber suspension 39 between the electrodes running. So that a large-area plasma under atmospheric pressure in the immediate vicinity of the fiber suspension 39 can be produced for the treatment of the fiber suspension 39, the electrodes 43 and 44 are connected to a high-voltage pulse generator 46. With the help of this high-voltage pulse generator 46, a large-volume plasma is produced with a large cross section and with a high power density ¬ between the electrodes 43 and 44th Here, a plasma density is homogeneously distributed over the treatment area which is covered by the electrodes 43 and 44.
Analog zu dem zuvor beschriebenen wird mit dem Elektrodensys¬ tem 47 und 48 in der erfindungsgemäßen Pressenvorrichtung 11 ein großflächiges Plasma zur Behandlung der Papierbahn 27 er- zeugt. Die erste Elektrode 47 in der Pressenvorrichtung 11 ist als eine halbrunde Gitterelektrode ausgeführt. Durch die halbrunde Ausgestaltung der Elektrode 47 kann sie dem Papierbahnverlauf über einer Transportrolle 12 folgen. Die zweite Elektrode 48 in der Pressenvorrichtung 11 ist als eine Plat- tenelektrode ausgestaltet und derart angeordnet, dass dieAnalogous to that described above, the electrode system 47 and 48 in the press device 11 according to the invention produce a large-area plasma for the treatment of the paper web 27. The first electrode 47 in the press apparatus 11 is designed as a semicircular grid electrode. Due to the semicircular configuration of the electrode 47, it can follow the course of the paper web over a transport roller 12. The second electrode 48 in the press device 11 is configured as a plate electrode and arranged such that the
Transportrolle 12 zwischen den Elektroden 47 und 48 geführt werden kann. Um auch hier die Radikalbildung im Plasma anzuregen, wird der Plasmabehandlungsbereich über den Gasverteiler 81 mit der Gasleitung 80 mit einem Sauerstoff-Argon- Gemisch angeströmt. Mit Hilfe des Sauerstoff-Argon-Gemisches werden besonders vorteilhaft Hydroxyl-Radikale erzeugt.Transport roller 12 between the electrodes 47 and 48 can be performed. In order to stimulate the formation of radicals in the plasma here as well, the plasma treatment area is flown via the gas distributor 81 with the gas line 80 with an oxygen-argon mixture. Hydroxyl radicals are particularly advantageously produced with the aid of the oxygen-argon mixture.
Der Pressvorgang verdichtet das Papiergefüge, die Festigkeit wird nochmals erhöht und eine Oberflächengüte wird entschei- dend beeinflusst. Durch die Behandlung des gepressten Papiers mit kaltem Plasma, insbesondere mit den erzeugten Radikalen, wird die molekulare Struktur der Papieroberfläche weiter ver¬ ändert. Zusätzlich zur Festigkeit des Papiers 27 wird eine Bedruckbarkeit verbessert.The pressing process compacts the paper structure, the strength is increased again and a surface quality is decisively influenced. By the treatment of the pressed paper with cold plasma, in particular with the generated radicals, the molecular structure of the paper surface is changed further ¬ ver. In addition to the strength of the paper 27, printability is improved.
Mit den vorbenannten Elektrodenanordnungen 43 und 44 sowie 47 und 48 ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich die Papierbahn 27 zwischen Streamer-Entladungen (siehe FIG 2) zu führen. Ein Streamer ist eine spezielle Form einer sich linear fortbewegenden Plasmawolke oder ein in der Entwicklung befindlicher Entladungskanal, der sich aufgrund der angereg¬ ten hohen externen Feldstärke ausbildet. Ein Aufbau solcher Streamer findet innerhalb weniger 10 ns statt und geht sehr schnell in einen thermischen Durchschlagskanal über. Vorbe¬ nannte Anordnungen der Elektrodensysteme, wobei sich die Pa¬ pierbahn 27 zwischen den zur Streamer-Entladung benutzten E- lektroden befindet ist besonders vorteilhaft, da das Papier 27 dadurch teilweise als eine dielektrische Barriere fun¬ giert, wodurch sich der Übergang vom Streamer zum Durchschlag unterdrücken lässt.With the above-mentioned electrode arrangements 43 and 44 as well as 47 and 48, the paper web 27 between streamer discharges is possible by the method according to the invention (see FIG. 2). respectively. A streamer is a special form of a linearly moving plasma cloud or a development in the discharge channel, which forms due to the excited high external field strength ¬ . An assembly of such streamer takes place within less than 10 ns and merges very quickly into a thermal breakdown channel. Vorbe ¬ called arrangements of the electrode systems, wherein the Pa ¬ pierbahn 27 between the electrodes used for streamer discharge electrodes is located is particularly advantageous because the paper 27 thereby partially fun ¬ giert as a dielectric barrier, whereby the transition from the streamer to Suppress breakdown.
Durch eine direkte Behandlung der Zellstofffaser-Suspension 39 oder des Papiers 27 mit dem kalten Plasma werden in der Suspension 39 oder im Papier 27 vorzugsweise die Radikale OH", HOO", 0, O3 erzeugt. Diese Radikale lösen unter anderem eine bleichende chemische Reaktion aus. Der Hochspannungsim¬ pulsgenerator 46 wird derart betrieben, dass er Hochspan- nungsimpulse mit einer Dauer von typisch 1 μs zwischen denBy direct treatment of the pulp fiber suspension 39 or of the paper 27 with the cold plasma, the radicals OH " , HOO " , O, O 3 are preferably produced in the suspension 39 or in the paper 27. Among other things, these radicals trigger a bleaching chemical reaction. The Hochspannungsim ¬ pulse generator 46 is operated such that it high voltage pulses with a duration of typically 1 microseconds between the
Elektroden 43 und 44 erzeugt. Eine für die Erzeugung von Radikalen und Ozon in der Zellstofffaser-Suspension notwendige DC-Spannung liegt bei ca. einigen 10 kV bis über 100 kV. Die Hochspannungsimpulse werden der DC-Spannung überlagert und bilden so eine Gesamtamplitude von typisch ca. 100 kV. Durch die Behandlung der Zellstofffaser-Suspension 39 mit einer kalten elektrischen Entladung, also dem Plasma, werden die Radikale in-situ erzeugt. So können große Gesamtmengen von Radikalen in die Suspension 39 eingebracht werden. Für die Elektroden 47 und 48 wird der Hochspannungsimpulsgenerator derart betrieben, dass er Hochspannungsimpulse mit einer Dau¬ er von typisch 0,1 μs bis zu einigen wenigen μs erzeugt.Electrodes 43 and 44 generated. A necessary for the generation of radicals and ozone in the pulp fiber suspension DC voltage is about a few 10 kV to about 100 kV. The high voltage pulses are superimposed on the DC voltage and thus form a total amplitude of typically about 100 kV. By treating the pulp fiber suspension 39 with a cold electrical discharge, so the plasma, the radicals are generated in situ. Thus, large total amounts of radicals can be introduced into the suspension 39. For the electrodes 47 and 48, the high-voltage pulse generator is operated such that it generates high-voltage pulses with a duration of typically from 0.1 μs to a few μs.
FIG 2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Schnittdar- Stellung einer Anordnung zur Erzeugung von Radikalen. In der Mitte der Anordnung ist eine Hochspannungselektrode 50 ange¬ ordnet. Der Außenmantel der Anordnung ist als eine Gegen¬ elektrode 51 hergerichtet. In der Anordnung befindet sich ei- ne zu siebende Zellstofffaser-Suspension 39. Am Beispiel die¬ ser Anordnung wird die Streamerbildung verdeutlicht. Zwischen den Elektroden 50 und 51 ist ein Streamer 53 dargestellt. Ra¬ dikale werden in Streamern dadurch erzeugt, dass energierei- che Elektronen mit Molekülen zusammenstoßen und diese dadurch dissoziieren oder anregen. Bei der Dissoziation werden unmittelbar Radikale 59 freigesetzt, während bei der Anregung durch einen anschließenden strahlenden Übergang UV-Licht erzeugt wird. Dieses erzeugte UV-Licht reagiert wiederum mit Wassermolekülen und dissoziiert diese.FIG. 2 shows, as a further exemplary embodiment, a sectional view of an arrangement for generating radicals. In the middle of the arrangement, a high voltage electrode 50 is arranged ¬ . The outer jacket of the arrangement is prepared as a counter ¬ electrode 51. The arrangement contains a ne to be screened pulp fiber suspension 39. The example of the ¬ ser arrangement illustrates the stream Erbil extension. Between the electrodes 50 and 51, a streamer 53 is shown. Ra ¬ cals are produced by streamers in that energy-rich electrons collide with molecules and these dissociate or excite. Upon dissociation, radicals 59 are immediately released, while upon excitation by a subsequent radiant transition, UV light is generated. This generated UV light in turn reacts with water molecules and dissociates them.
In FIG 3 ist der applizierte Spannungsverlauf der Hochspan¬ nungsimpulse dargestellt. Ein erster Impuls 66 und ein zwei¬ ter Impuls 67, mit je einer Impulsbreite 62, weisen einen Ab- stand von einer Pulswiederholzeit 63 auf. Auf der Abszisse ist die Zeit in ms und auf der Ordinate die Spannung in kV angegeben. Die Einheiten sind willkürlich gewählt. Ein Niveau von typisch ca. 100 kV der DC-Spannung fällt mit der dargestellten Abszisse zusammen. Die dargestellte Impulsspannung ist also der DC-Spannung überlagert. Die Impulse 66 und 67 weisen eine Pulsbreite 62 von kleiner 1 μs auf, wobei die einzelnen Impulse 66, 67 eine steil ansteigende Flanke mit einer Anstiegszeit 64 und einer weniger steil abfallende Flanke auf. Die Impulswiederholzeit 63 liegt typischer Weise zwischen 10 μs und 100 ms.In FIG 3, the applied voltage waveform of the high tensioning ¬ shown voltage pulses. A first pulse 66 and a two ¬ ter pulse 67, each having a pulse width of 62, have a distance-from a pulse repetition time 63. The abscissa shows the time in ms and the ordinate the voltage in kV. The units are chosen arbitrarily. A level of typically about 100 kV DC voltage coincides with the abscissa shown. The illustrated pulse voltage is thus superimposed on the DC voltage. The pulses 66 and 67 have a pulse width 62 of less than 1 μs, wherein the individual pulses 66, 67 a steeply rising edge with a rise time 64 and a less steeply falling edge. The pulse repetition time 63 is typically between 10 μs and 100 ms.
Dabei haben die einzelnen Impulse 66, 67 eine solche Gesamt¬ amplitude, dass über die vorgegebene Gleichspannung hinaus eine vorgegebene Energiedichte erreicht wird. Wie erwähnt, ist die Pulsanstiegszeit 64 dabei kurz im Vergleich zur Puls¬ abfallzeit. Durch eine solche Art der Impulse wird erreicht, dass elektrische Durchschläge, die zu räumlichen und zeit¬ lichen Störungen in der homogenen Plasmadichteverteilung führen würden, vermieden werden.In this case, the individual pulses 66, 67 such total ¬ amplitude that more than the predetermined DC voltage, a predetermined energy density is achieved. As mentioned, the pulse rise time 64 is short in comparison to the pulse ¬ fall time. Through such kind of pulses is achieved that electric breakdowns, which would lead spatial and time ¬ disturbances in the homogeneous plasma density distribution, are avoided.
FIG 4 bis FIG 9 zeigen Beispiele für Elektrodensysteme zur Erzeugung von Korona-Entladungen in vorzugsweise wässrigen Medien. In FIG 4 ist eine Platte-Platte-Anordnung von einer ersten Platte 70a als Elektrode und einer zweiten Platte 70b als Elektrode dargestellt. Die erste Platte 70a und die zwei¬ te Platte 70b sind parallel zu einander angeordnet. Die erste Platte 70a bildet die Hochspannungselektrode und ist über ein Hochspannungskabel mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zweite Platte 70b bildet die Gegenelektrode und steht als geerdete Elektrode mit dem Hochspannungsimpuls¬ generator 46 in Verbindung.FIGS. 4 to 9 show examples of electrode systems for generating corona discharges in preferably aqueous media. In FIG 4 is a plate-plate assembly of a first plate 70a as an electrode and a second plate 70b as an electrode. The first plate 70a and the two ¬ te plate 70b are arranged parallel to each other. The first plate 70a forms the high voltage electrode and is connected to the high voltage pulse generator 46 via a high voltage cable. The second plate 70b forms the counter electrode, and is available as a ground electrode to the high voltage pulse generator 46 in ¬ compound.
Eine entsprechende Anordnung mit speziell ebenen Platten¬ elektroden ist in FIG 5 dargestellt. Es sind wiederum zwei massive Plattenelektroden 70a und 70c im festen Abstand vorhanden, wobei mittig eine Hochspannungselektrode 71 verläuft. Bei dieser Platte-Draht-Platte-Anordnung ist die Hochspan- nungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsausgang des Hochspannungsimpulsgenerators 46 verbunden. Die geerdeten Platten 70a, 70c stehen ebenfalls mit dem Hochspannungsimpulsgenerator in Verbindung.A corresponding arrangement with specially flat plate ¬ electrodes is shown in FIG 5. Again there are two solid plate electrodes 70a and 70c at a fixed distance with a high voltage electrode 71 in the middle. In this plate-wire plate assembly, the high voltage electrode 71 is made of a solid wire and connected to the high voltage output of the high voltage pulse generator 46. The grounded plates 70a, 70c are also in communication with the high voltage pulse generator.
FIG 6 zeigt eine Draht-Rohr-Anordnung als Elektrodensystem. In eine zylinderförmige Elektrode 72 ragt mittig eine Hoch¬ spannungselektrode 71 hinein. Wie in FIG 5 ist die Hoch¬ spannungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zylinder- förmige Elektrode 72, welche vorzugsweise als ein Drahtge¬ flecht ausgestaltet ist, ist geerdet und steht mit dem Hoch¬ spannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.6 shows a wire-tube arrangement as an electrode system. In a cylindrical electrode 72 projects centrally a high ¬ voltage electrode 71 inside. As the high voltage electrode 71 ¬ is implemented as a solid wire and connected to the high voltage pulse generator 46 in Fig. 5 The cylindrical shaped electrode 72, which is preferably configured as a braid Drahtge ¬ is grounded and is connected to the high voltage pulse generator 46 in ¬ compound.
FIG 7 zeigt eine Spitze-Platte-Anordnung als Elektrodensys- tem. Drei Spitzen 73 sind über eine Hochspannungsleitung mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die Spitzen 73 sind rechtwinklig zu einer geerdeten Plattenelektrode 74 angeordnet. Der Abstand der Spitzenelektroden 73 zu der Plattenelektrode 74 ist einstellbar und kann somit für unter- schiedliche Prozessbedingungen angepasst werden.7 shows a tip-plate arrangement as an electrode system. Three tips 73 are connected to the high voltage pulse generator 46 via a high voltage line. The tips 73 are arranged at right angles to a grounded plate electrode 74. The distance of the tip electrodes 73 to the plate electrode 74 is adjustable and can thus be adapted to different process conditions.
FIG 8 zeigt eine Elektrodensystemanordnung, welche 3 Platten 70a, 70d und 70e umfasst. Die erste Platte 70a, welche als Hochspannungselektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden ist, ist mittig zwischen zwei massiven Platten 7Od und 70e angeordnet. Die Platten 70a und 70b sind über ei¬ nen Plattenverbinder 70f verbunden. Da die Platte 70d als ge- erdete Gegenelektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung steht, hat die Platte 70e über dem Plattenverbinder 70f ebenfalls die Funktion einer geerdeten Gegenelektrode .8 shows an electrode system arrangement comprising 3 plates 70a, 70d and 70e. The first plate 70 a, which as High voltage electrode is connected to the high voltage pulse generator 46 is arranged centrally between two solid plates 7Od and 70e. The plates 70a and 70b are connected via ei ¬ nen plate connector 70f. Since the plate 70d as a grounded counter electrode is in communication with the high voltage pulse generator 46, the plate 70e above the plate connector 70f also functions as a grounded counter electrode.
FIG 9 zeigt ein Elektrodensystem als Gitter-Gitter-Anordnung. Analog zur FIG 4 stehen sich hier ein erstes Gitter 75a und ein zweites Gitter 75b parallel gegenüber. Das erste Gitter 75a bildet hierbei die Hochspannungselektrode und ist mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Das zweite Gitter 75b bildet die geerdete Gegenelektrode und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.9 shows an electrode system as a grid-grid arrangement. Analogous to FIG. 4, a first grid 75a and a second grid 75b are parallel here. The first grid 75a forms the high voltage electrode and is connected to the high voltage pulse generator 46. The second grid 75b forms the grounded counter electrode and communicates with the high voltage pulse generator 46.
Eine hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode 75a voll¬ ständig außerhalb einer zu behandelnden Faser-Suspension 39 befindet und eine zweite Elektrode 75b ganz oder teilweise in der Faser-Suspension 39 eingetaucht ist, wird mit einer al¬ ternativen Anordnung, bei welcher das Sieb als Elektrode 75a ausgestaltet ist erzeugt. Das Sieb ist als eine Gitterelekt¬ rode ausgeführt und bildet die Hochspannungselektrode, welche mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung steht. Auch die geerdete Gegenelektrode 76b ist als eine Gitter¬ elektrode ausgeführt und steht mit dem Hochspannungsimpulsge¬ nerator 46 in Verbindung.A hybrid discharge, wherein one electrode fully ¬ constantly suspension fiber is 75a outside of a to be treated 39 and a second electrode 75b fully or partially in the fiber suspension is immersed 39 is a al ¬ ternatives arrangement in which the screen designed as an electrode 75a is generated. The screen is designed as a Gitterelekt ¬ rode and forms the high voltage electrode, which communicates with the high voltage pulse generator 46 in connection. The grounded counter-electrode 76b is designed as a grid ¬ electrode and communicates with the Hochspannungsimpulsge ¬ generator 46 in connection.
In FIG 10 ist die aus FIG 1 bekannte schematische Pressenvor¬ richtung 11 vergrößert und detaillierter dargestellt. Das Pa¬ pier 27 wird über zahlreiche Transportrollen und Walzen durch die Pressenvorrichtung 11 geführt und dabei zunehmend entwäs¬ sert und verdichtet. Auf die genaue Funktion und Arbeitsweise der Pressenvorrichtung wird nicht näher eingegangen, da dem Fachmann eine Pressenvorrichtung ohne die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung bekannt ist. Unmittelbar nach einem Eingangsbereich für das Papier 27 in die Pressenvorrichtung sind die Elektroden 47 und 48, welche einen Plasmareaktor innerhalb der Pressenvorrichtung 11 bilden, angeordnet. Die Elektroden 47 und 48 sind mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Mittels der Elektroden 47,48 und des Hochspan- nungsimpulsgenerators 46 wird wie zuvor bereits beschrieben zwischen den Elektroden 47,48 ein Plasma erzeugt. Die Papierbahn 27 verläuft zwischen den Elektroden 47,48 und wird so beidseitig mit Plasma behandelt. Zusätzlich bildet die Pa¬ pierbahn 27 eine bereits beschriebene dielektrische Barriere und kann somit die Streamerbildung begünstigen.In FIG. 10, the schematic press apparatus 11 known from FIG. 1 is enlarged and shown in greater detail. The Pa ¬ pier 27 is passed over several rollers and rolls through the press device 11 while sert increasingly entwäs ¬ and compacted. On the exact function and operation of the press apparatus will not be discussed in more detail, since the person skilled in a press device without the electrode assembly according to the invention is known. Immediately after an entry area for the paper 27 in the press apparatus are the electrodes 47 and 48, which form a plasma reactor within the press device 11, are arranged. The electrodes 47 and 48 are connected to the high voltage pulse generator 46. By means of the electrodes 47, 48 and the high-voltage pulse generator 46, as described above, a plasma is generated between the electrodes 47, 48. The paper web 27 extends between the electrodes 47,48 and is treated on both sides with plasma. In addition, the Pa ¬ forms pierbahn 27 a previously described dielectric barrier and can thus favor the Stream Erbil extension.
Ausgangsseitig ist ein weiteres Elektrodenpaar 12a und 47' angeordnet. Die Elektrode 12a ist dabei als eine Rollenelekt¬ rode ausgestaltet, ähnlich der Rollenelektrode in FIG 11. Das Papier 27 wird durch die Rollenelektrode 12a geführt.On the output side, a further electrode pair 12a and 47 'is arranged. The electrode 12a is configured as a Rollenelekt ¬ rode, similar to the roller electrode in FIG 11. The paper 27 is guided by the roller electrode 12a.
Über der Rollenelektrode 12a ist in einem Abstand von ca. 1 cm die Elektrode 47' angeordnet. Zwischen den Elektroden 47' und 12a wird mittels des mit ihnen verbundenen Hochspannungs¬ generator 46 ein Plasma zur Behandlung des Papiers 27 er- zeugt.About the roller electrode 12a, the electrode 47 'is arranged at a distance of about 1 cm. Between the electrodes 47 'and 12a 46 a plasma for the treatment of the paper is evidence ER- 27 by means of the high voltage associated with them ¬ generator.
Bei der Anordnung gemäß FIG 11 stellt die Transportrolle 12 die geerdete Gegenelektrode 12a dar. Kraft- und formschlüssig wird das Papier 27 durch die Transportrolle 12 geführt. An die Drähte 12b, 12b' bis 12bn (n=10) wird die Hochspannung angelegt. Eine ebenfalls geerdete Gegenelektrode 12c, welche halbkreisförmig den Verlauf der Transportrolle 12 folgt, ist in einer nicht dargestellten Art und Weise mit der Transport¬ rolle 12, insbesondere mit der Rollenelektrode 12a, elekt- risch verbunden. Es wird somit eine Elektrodenanordnung mit konstantem Abstand gebildet, in welcher mittig die einzelnen Drähte 12b bis 12bn angeordnet sind. Über die Transportrolle 12 somit über die geerdete Elektrode 12a läuft das zu bear¬ beitende Papier 27 und wird somit jeweils von den zwischen den beiden Elektroden 12a und 12c angeordneten Drähten 12b bis 12bn mit Plasma und/oder Gasentladungen beaufschlagt. Die Anordnung wird auch als gekrümmte Draht-Platte-Anordnung, welche einen Plasmareaktor bildet, bezeichnet. In the arrangement according to FIG 11, the transport roller 12, the grounded counter electrode 12a. Force and form fit, the paper 27 is guided by the transport roller 12. To the wires 12b, 12b 'to 12b n (n = 10) the high voltage is applied. A likewise grounded counter electrode 12c, which follows the course of the semicircular feed roller 12 is, roll in a not shown way with the transport ¬ 12, in particular with the roller electrode 12, electri- cally connected. Thus, an electrode arrangement is formed with a constant spacing, in which the individual wires 12b to 12b n are arranged centrally. Thus, on the grounded electrode 12a passes over the feed roller 12 to the bear ¬ beitende paper 27, and thus each of the arranged between the two electrodes 12a and 12c wires 12b to 12b n with plasma and / pressurized gas discharges. The arrangement is also referred to as a curved wire-plate arrangement which forms a plasma reactor.

Claims

Patentansprüche claims
1. Pressenvorrichtung (11) zum Verdichten von Papier und/oder zum Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier (27), Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass über, in oder unter einem Pressbereich der Pressenvorrichtung (11) mindestens eine erste Elektrode (47) angeordnet ist, welche mit einem Hochspannungsimpulsgenerator (46) ver- bunden ist, wobei im/am feuchten Papier (27), Pappe oder Karton oder in seiner/dessen unmittelbaren Umgebung ein Plasma erzeugbar ist.A press apparatus (11) for compacting paper and / or removing wet-paper carrier liquid (27), paperboard or cardboard in the manufacture of paper (27), paperboard or cardboard, characterized in that over, in or under a press area at least one first electrode (47) is arranged at the press device (11), which is connected to a high-voltage pulse generator (46), wherein a plasma can be generated in / on the moist paper (27), cardboard or cardboard or in its immediate vicinity is.
2. Pressenvorrichtung (11) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Trans¬ portrolle (12) als eine erste Elektrode hergerichtet ist.2. Press device (11) according to claim 1, characterized in that a Trans ¬ porrolle (12) is prepared as a first electrode.
3. Pressenvorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine zweite Elektrode (48) zur Plasmaerzeugung vorhanden ist.3. Press device (11) according to claim 1 or 2, characterized in that there is at least one second electrode (48) for plasma generation.
4. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als Platte (70a, 70b) ausgestaltet ist.4. Press device (11) according to one of claims 1 to 3, d a d e r c h e c e n e c e in that at least one electrode is designed as a plate (70 a, 70 b).
5. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als Draht (71) ausgestaltet ist.5. Press device (11) according to one of claims 1 to 4, d a d e r c h e c e n e c e s in that at least one electrode is designed as a wire (71).
6. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als ein Drahtgeflecht, insbesondere als ein Draht-Gitter (75a, 75b), ausgestaltet ist.6. Press device (11) according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one electrode as a wire mesh, in particular as a wire mesh (75a, 75b), is configured.
7. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als ein Gitter (75a, 75b) , insbesondere als eine Anordnung von sich rechtwinklig oder schräg kreuzenden Rundstäben und/oder Flachleisten ausgestaltet ist7. Press device (11) according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one electrode as a grid (75 a, 75 b), in particular as an arrangement of right angles or obliquely crossing round bars and / or flat bars is designed
8. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode eine oder mehrere Spitze (n) (73) aufweist.8. A press apparatus (11) according to any one of claims 1 to 7, wherein a at least one electrode has one or more tips (73).
9. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Elektro- den als mindestens zwei gegenüberstehende, vorzugsweise pa¬ rallel zueinander verlaufende, Platten (70a, 70b) angeordnet sind.9. A press apparatus (11) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the electrical the opposite as at least two, preferably pa rallel ¬ one another extending, plates (70a, 70b) are arranged.
10. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die10. Press device (11) according to one of claims 1 to 9, d a d e r c h e c e n e c i n e that the
Elektroden als mindestens zwei gegenüberstehende, vorzugswei¬ se parallel zueinander verlaufende, Gitter (75a, 75b) angeord¬ net sind.Electrodes as at least two opposing, vorzugswei ¬ se mutually parallel, grid (75a, 75b) are angeord ¬ net.
11. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis11. Press device (11) according to one of claims 1 to
10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Elektroden derart angeordnet sind, dass zwischen zwei über mindestens einen Plattenverbinder (70f) miteinander verbundenen Platten (70d, 70e) , welche die erste Elektrode bilden, ein Draht (71) oder ein Gitter (75a) als zweite Elektrode an¬ geordnet ist.10, characterized in that the electrodes are arranged such that between two at least one plate connector (70f) interconnected plates (70d, 70e) forming the first electrode, a wire (71) or a grid (75a) as a second electrode is ordered to ¬ .
12. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis12. Press device (11) according to one of claims 1 to
11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein Mittel (81) zum Einleiten von Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, vorzugsweise reinem Sauerstoff oder Sauerstoff mit beispiels¬ weise Edelgas als Trägergas, zwischen oder in die unmittelba¬ re Nähe der Elektroden (47,48).11, characterized by a means (81) for introducing gas, in particular air or oxygen, preferably pure oxygen or oxygen with beispiels ¬ example noble gas as a carrier gas, between or in the immediacy ¬ proximal of the electrodes (47,48).
13. Verfahren zum Betrieb der Pressenvorrichtung nach der Erfindung beim Verdichten von Papier und/oder Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier (27), Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zu ver¬ dichtende Papier mit, vorzugsweise nichtthermischem, großflä¬ chigem Plasma unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zum Papier erzeugt oder in dem Papier oder in seiner unmittelbaren Umgebung eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, unter Atmosphärendruck erzeugt wird.13. Method for operating the press device according to the invention when compacting paper and / or removing carrier liquid from wet paper (27), cardboard in the production of paper (27), cardboard or cardboard, characterized in that the ver ¬ sealing paper with, preferably non-thermal, großflä ¬ chigem plasma contacted under atmospheric pressure, the plasma generated in close proximity to the paper or in the paper or in its immediate vicinity a gas discharge, in particular a corona discharge, at atmospheric pressure is produced.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erzeu¬ gung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden (43,44) Hochspannungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 10 μs erzeugt werden.14. The method according to claim 13, characterized in that for the generation ¬ supply of the plasma or the gas discharge between electrodes (43,44) high voltage pulses (66,67) are generated with a duration (62) of less than 10 microseconds.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Prozess¬ gut beidseitig mit dem Plasma in Kontakt gebracht bzw. mit¬ tels der Gasentladung behandelt wird.15. The method according to any one of claims 13 or 14, characterized in that the process ¬ well both sides brought into contact with the plasma or treated by ¬ means of the gas discharge.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Plasma bzw. die Gasentladung in dem Prozessgut erzeugt wird.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plasma or the gas discharge is generated in the process material.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Gehalt an Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser, im Prozessgut im Bereich zwischen 2% und 85%, vorzugsweise im Bereich zwischen 10% und 80% und insbesondere im Bereich zwischen 10% und 70%, liegt .17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the content of carrier liquid, in particular water, in the process material in the range between 2% and 85%, preferably in the range between 10% and 80% and in particular in the range between 10% and 70% , lies .
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Plasma oder mittels der Gasentladung Radikale (59) erzeugt werden, die auf das Prozessgut einwirken. 18. The method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that in the plasma or by means of the gas discharge radicals (59) are generated, which act on the process material.
19. Verfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für verschiedene Arten von Prozessgütern in einem Papier-, Karton- oder Pappe-Herstellungsprozess, insbesondere an un- terschiedlichen Prozessstufen, Radikale (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung verwendet werden.19. Method according to claim 18, wherein free radicals (59) of different types or compositions are used for different types of process goods in a paper, board or paperboard production process, in particular at different process stages.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Prozess- gut innerhalb einer Prozessstufe in einem Papier- oder Kar- ton-Herstellungsprozess, Radikalen (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung ausgesetzt wird, vorzugsweise zeitlich nacheinander folgend.20. Method according to claim 18 or 19, wherein the process material is exposed to radicals (59) of different nature or composition within a process stage in a paper or cardboard production process, preferably sequentially in time.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Prozess¬ stufen aus folgenden Stufen ausgewählt sind:21. The method according to claim 19 or 20, characterized in that the process ¬ stages are selected from the following stages:
- Pressen,- pressing,
- Trocknen, - Glätten,- drying, - smoothing,
- Aufrollen,- rolling up,
- Abrollen,- unroll,
- Haftungsvermittlung, insbesondere vor einer Beschich- tung, - Veredelung, Beschichten, Satinieren oder Kalandrieren,- liability mediation, in particular before coating, - finishing, coating, satinizing or calendering,
- Bedruckvorbereitung, insbesondere nach dem Kalandrieren,- printing preparation, especially after calendering,
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Radikale (59) Ozon (O3), Wasserstoffperoxid (H2O2), OH, HO2 und/oder HO2 " erzeugt werden.22. The method according to any one of claims 18 to 21, characterized in that as radicals (59) ozone (O 3 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), OH, HO 2 and / or HO 2 "are generated.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Erzeu- gungsrate der Radikale (59) und/oder die Zusammensetzung der erzeugten Radikale (59) durch Beeinflussung von Amplitude (U), Impulsdauer (62) und/ oder Impulswiederholrate (63) der Hochspannungsimpulse (66,67) gesteuert wird. 23. The method according to any one of claims 18 to 22, characterized in that a rate of generation of the radicals (59) and / or the composition of the generated radicals (59) by influencing the amplitude (U), pulse duration (62) and / or pulse repetition rate (63) of the high voltage pulses (66,67) is controlled.
24. Verfahren nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Steue¬ rung und Regelung der Erzeugungsrate und/oder der Art der erzeugten Radikale (59) eine Konzentration der erzeugten Radi- kale (59) gemessen wird.24. The method according to claim 23, characterized in that tion to Steue ¬ and regulate the production rate and / or the type of radicals generated (59) is a concentration of the generated radicals (59) measured.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Steue¬ rung und Regelung der Erzeugungsrate oder der Zusammensetzung der erzeugten Radikale (59) eine Eigenschaft des Prozessgu¬ tes, vorzugsweise eine Qualitätseigenschaft, insbesondere dessen Opazität, Glanz, Weisse, Fluoreszenz oder Farbpunkt, gemessen wird.25. The method according to claim 23 or 24, characterized in that for Steue ¬ tion and control of the production rate or the composition of the generated radicals (59) a property of Prozessgu ¬ tes, preferably a quality property, in particular its opacity, gloss, whiteness, fluorescence or Color point, is measured.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Konzent¬ ration bzw. die Eigenschaft "online" gemessen wird.26. The method according to any one of claims 24 or 25, characterized in that the Konzent ¬ ration or the property "online" is measured.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Regelung die Amplitude (U) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei kon¬ stanter Wiederholrate (63) verändert wird.27. The method according to any one of claims 23 to 26, characterized in that for regulating the amplitude (U) of the high voltage pulses (66,67) at kon ¬ constant repetition rate (63) is changed.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Regelung die Wiederholrate (63) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Amplitude (U) verändert wird.28. Method according to one of claims 23 to 27, characterized in that the repetition rate (63) of the high-voltage pulses (66, 67) is varied at a constant amplitude (U) for the purpose of regulation.
29. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am gepress- ten Blatt eine Hochspannungs-Impulsdauer (62) von 100ns bis lμs verwendet wird.29. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a high-voltage pulse duration (62) of 100 ns to lμs is used on the pressed sheet.
30. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am gepress- ten Blatt im plasmabeaufschlagten Bereich Sauerstoff und/ Wasserdampf mit gegenüber Atmosphärenbedingungen erhöhtem Partialdruck zugeleitet wird. 30. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at the pressed sheet in the plasma-exposed area oxygen and / steam is fed with respect to atmospheric conditions increased partial pressure.
31. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erzeu¬ gung des Plasmas bzw. der Korona-Entladung eine Gleichspannungs-Korona-Entladung erzeugt wird und der Gleichspannungs- Korona-Entladung die Hochspannungsimpulse (66,67) überlagert werden .31. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the generation ¬ supply of the plasma or the corona discharge a DC voltage corona discharge is produced and the DC corona discharge are superimposed on the high-voltage pulses (66,67).
32. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Impuls- wiederholrate (63) zwischen 10 Hz und 5 kHz, insbesondere oder 1OkHz, verwendet wird.32. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pulse repetition rate (63) between 10 Hz and 5 kHz, in particular or 10 kHz, is used.
33. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leis- tungseinkopplung elektrischer Energie in das Plasma vorwiegend über die Regelung von Amplitude (U), Impulsdauer (62), und Impulswiederholrate (63) der überlagerten Hochspannungs¬ impulse gesteuert wird.33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the power coupling of electrical energy into the plasma predominantly via the control of amplitude (U), pulse duration (62), and pulse repetition rate (63) of the superimposed high voltage ¬ pulses is controlled.
34. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Hochspan¬ nungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 3 μs, vorzugsweise von weniger als 1 μs, vorzugsweise von weni¬ ger als 500 ns, angewendet werden.34. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that high tension ¬ voltage pulses (66,67) with a duration (62) of less than 3 microseconds, preferably less than 1 s, preferably from Weni ¬ ger than 500 ns, are applied ,
35. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Hochspan¬ nungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von mehr als 100 ns verwendet werden.35. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that high-voltage pulses are clamping ¬ (66,67) having a duration (62) of more than 100 ns.
36. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein homoge¬ nes, großvolumiges Plasma mit hoher Leistungsdichte erzeugt wird, ohne dass es zu Plasmaeinschnürungen oder Durchschlägen kommt. 36. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a homoge ¬ nes, large-volume plasma is generated with high power density, without causing plasma constrictions or breakdowns.
37. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine DC- Spannung von solcher Höhe eingesetzt wird, dass im Plasma nur in Verbindung mit überlagerten Hochspannungsimpulsen eine stabile DC-Koronaentladung gebildet wird.37. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a DC voltage of such a height is used that a stable DC corona discharge is formed in the plasma only in conjunction with superimposed high-voltage pulses.
38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einge¬ setzte DC-Spannung unter der für einen stabilen Betrieb ohne Hochspannungs-Impulsüberlagerung liegt.38. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the on ¬ set DC voltage is below that for stable operation without high-voltage pulse superposition.
39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einge¬ setzte Gesamtamplitude (DC-Spannung + Impulsamplitude) über der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung liegt .39. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the set ¬ total amplitude (DC voltage + pulse amplitude) is above the static breakdown voltage of the electrode assembly.
40. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einge- setzte Gesamtamplitude dem zwei- bis fünffachen der stati¬ schen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung entspricht.40. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the einge- sat overall amplitude corresponds to two to five times the stati ¬'s breakdown voltage of the electrode assembly.
41. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Amplitu- de (U) der Hochspannungsimpulse zwischen 10% und 1000% der eingesetzten DC-Spannung beträgt.41. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amplitude (U) of the high voltage pulses is between 10% and 1000% of the applied DC voltage.
42. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Gas- Strömung senkrecht zu der Elektrodenanordnung (43,44) erzeugt wird.42. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a gas flow is generated perpendicular to the electrode arrangement (43,44).
43. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Gas- Strömung parallel zu der Elektrodenanordnung (43,44) erzeugt wird. 43. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a gas flow is generated parallel to the electrode arrangement (43,44).
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