VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VERBESSERUNG DER PAPIERQUALITÄT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen und/oder Umlenken und/oder Pressen und/oder Aufrollen und/oder Veredeln eines Prozessgutes bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton oder bei einer deren Eigenschaften verändernden Behandlung.

[0002] Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Führen und/oder Umlenken und/oder Pressen und/oder Aufrollen und/oder Veredeln eines Prozessgutes bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton oder bei einer deren Eigenschaften verändernde Behandlung, umfassend eine mit dem Prozessgut in Kontakt kommende Walze.

[0003] Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung oder Behandlung eines Prozessgutes bei der Herstellung oder Behandlung von Papier, Karton oder Pappe, vorzugsweise zum Betrieb einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei das Prozessgut mit vorzugsweise nicht thermischen, großflächigem Plasma unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zum Prozessgut erzeugt oder in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, unter Atmosphärendruck erzeugt wird.

[0004] Die Anmelderin hat sich unter Bezugnahme auf die ältere Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer DE 103 59 847 A1 freiwillig eingeschränkt und gesonderte Patentansprüche für Deutschland (DE) vorgelegt.

[0005] In einer Papierherstellungsanlage oder in Teilen einer Papierherstellungsanlage verlässt ein in der Regel noch feuchtes 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 Karton entwässert.

[0006] An den Pressenbereich schließt sich ein Bereich der Veredelung für das Papier an. Die Veredelung erfolgt entweder integriert in die Papierherstellungsanlage oder auf einer separaten Anlage. Die Veredelung von Papier erfolgt häufig in mehreren aufeinander folgenden Verfahrensschritten. Folgende Qualitätseigenschaften sollen durch die Veredelung positiv beeinflusst werden:

• Optische Eigenschaften, wie Glätte, Glanz, Weiße, Gleichmäßigkeit und Kontrast eines Druckergebnisses,
• Verbesserung der Bedruckbarkeit für moderne Druckverfahren,
• Erhöhung der Papierfestigkeit und einer Rupffestigkeit,
• Erhöhung einer Dimensionsstabilität des Papiers,
• Erhöhung einer Unempfindlichkeit gegen beispielsweise Feuchte,
• Erhöhung einer Recyclingfähigkeit des Papiers.

[0007] Vorzugsweise erfolgt nach der Behandlung des Papiers eine oberflächenschonende Trocknung des Papiers, z.B. Infrarottrocknung und/oder Lufttrocknung. Bei Textilien und/oder Kunststoffen ist eine Behandlung zur Verbesserung der Oberflächenqualität mit nichtthermischen, "kalten Plasmen" bereits bekannt. Die bisherigen Verfahren verwenden hierzu Niederdruck-Plasmareaktoren, welche wegen der notwendigen Vakuumerzeugung technisch sehr aufwendig sind. Atmosphärendruckverfahren, wie sie in der Papierindustrie zur Beherrschung der heute üblichen Prozessgeschwindigkeiten nötig sind, sind bisher nicht bekannt.

[0008] Aus WO 2004/101891 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung von Papier nach abgeschlossener Blattbildung mit Plasma bekannt.

[0009] Aus DE 19 836 669 A1 ist ein Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung am festen Papier nach abgeschlossener Blattbildung bekannt.

[0010] Aus EP 1 067 433 A1 ist es bekannt, zur Erzeugung des Plasmas zwischen den Elektroden eine oszillierende Hochspannung zu nutzen, wobei mittels eines Wechselspannungsgenerators ein kontinuierliches Hochspannungsfeld erzeugt wird.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um die Papierqualität bei der Papierherstellung weiter zu steigern.

[0012] Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird gelöst durch mindestens zwei Elektroden zur Erzeugung eines Plasmas in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung, wobei die beiden Elektroden aufeinander gegenüberliegenden Seiten des Prozessgutes angeordnet sind.

[0013] Des Weiteren wird die Aufgabe durch die eingangs genannte zweite Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Walze als eine erste Elektrode hergerichtet ist, wobei in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung ein Plasma erzeugbar ist. Dabei ist eine zweite Elektrode derart relativ zur Walze angeordnet, dass das Prozessgut zwischen der Walze, insbesondere der ersten Elektrode, und der zweiten Elektrode transportier- bzw. führbar ist. Mit dieser Art der Anordnung kann auf vorteilhafte Weise das Papier oder Prozessgut zwischen der Walze, welche als erste Elektrode hergerichtet ist, und der zweiten Elektrode mit Plasma behandelt werden.

[0014] Durch die Behandlung des vorzugsweise unbehandelten Papiers wird die molekulare Struktur der Papieroberfläche verändert. Dadurch können folgende vorteilhafte Effekte erzielt werden:

• Beseitigung von "farbigen Molekülgruppen" an der Oberfläche des Papiers und damit eine Aufhellung des Papiers,
• Erhöhung einer Absorptionsfähigkeit für Druckfarben des Papiers,
• Erhöhung der Festigkeit des Papiers.

[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Walze derart angeordnet, dass sie mit dem Prozessgut, vorzugsweise einem gebildeten Blatt, vorzugsweise einem gepressten Blatt, insbesondere einer Papierbahn, in Kontakt kommt. Dadurch dass die Walze in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als eine Elektrode ausgestaltet ist, kann das über ihr laufende Prozessgut mit Plasma behandelt werden. Auch bereits bestehende ältere Veredelungsanlagen können so mit Vorteil durch Austausch der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegen die herkömmlichen Transportwalzen, hochgerüstet werden, und somit das Papier mit einer erhöhten Qualität bereitstellen.

[0016] Zweckmäßig ist dabei eine zweite Walze, wobei die zweite Walze derart relativ zur Walze angeordnet ist, dass ein flächiges Prozessgut, insbesondere die Papierbahn, beidseitig mit den Walzen in Kontakt kommt. Wird das Papier mittels diverser Transportwalzen quasi slalomartig durch eine Veredelungsmaschine geführt, ist es im Sinne einer effektiven Behandlung von Vorteil, die als Elektroden ausgestalteten Walzen derart hintereinander anzuordnen, dass das Papier zeitlich nacheinander von beiden Seiten effektiv mit Plasma behandelt werden kann.

[0017] In den Unteransprüchen 6 bis 8 sind für eine Veredelungsanlage, eine Trocknungsanlage und eine Pressenanlage für Papier, Pappe oder Karton besondere Ausführungsvarianten oder optionale Einsatzgebiete genannt.

[0018] Zweckmäßig ist ferner, dass die Walze mit einer gasdurchlässigen Oberfläche hergerichtet ist.

[0019] Ein weiteres bevorzugtes Ausgestaltungsmerkmal ist, dass die Walze zum radialen Zuführen eines Gasstromes hergerichtet ist. Durch diese vorteilhafte Anordnung werden, vorzugsweise fein verteilte Luftblasen oder Sauerstoff oder Sauerstoff mit einem Trägergas wie z.B. Argon, in die Walze eingeströmt, die dann wiederum durch die gasdurchlässige Oberfläche in das Papier eindringen können. Mit Hilfe der eingeströmten Gase und der gleichzeitigen Behandlung mit Plasma werden die späteren Qualitätseigenschaften wesentlich erhöht.

[0020] Weiterhin kann die Vorrichtung mit einem Mittel zum Anströmen des Prozessgutes mit einem Gasstrom ausgestaltet sein. Der Gasstrom wird unter Ausnutzung der bereits genannten Vorteile direkt in den Behandlungsraum, also zwischen die beiden Elektroden geleitet.

[0021] Die genannten Elektroden bzw. Walzen erzeugen das Plasma auf besonders vorteilhafte Weise durch einen Hochspannungsimpulsgenerator, der mit der bzw. den Elektroden verbunden ist. Das Plasma oder eine gepulste Koronaentladung direkt oberhalb und/oder unterhalb des Papiers kann unter Benutzung extrem kurzer Hochspannungsimpulse von weniges als 10 µs, insbesondere 1 µs, und besonders vorteilhaft deutlich geringer als 1 µs mit Spannungen von einigen kV bis über 100 kV, abhängig vom Abstand der Elektroden und der Eigenschaften des Papiers auf vorteilhafte Weise erzeugt werden.

[0022] Nach der verfahrensseitigen Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das Prozessgut beidseitig mit dem Plasma in Kontakt gebracht bzw. beidseitig mittels der Gasentladung behandelt wird. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass bei einer gleichzeitigen oder annähernd gleichzeitigen beidseitigen Behandlung des Prozessgutes mit Plasma bzw. einer Gasentladung, welche unter anderem eine oberflächenverändernde Wirkung hat oder in die Molekularstruktur des Prozessgutes eingreift, dass das Prozessgut homogen verändert wird. Das bedeutet, dass eventuell auftretende Inhomogenitäten bzw. Spannungszustände im Prozessgut vermieden werden. Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft, dass bei dieser Art der Behandlung das Prozessgut gleichzeitig teilweise als dielektrische Barriere fungiert, wodurch sich ein Übergang von einem Streamer zu einem Durchschlag besser unterdrücken lässt.

[0023] Vorzugsweise wird als Prozessgut ein noch ungepresstes und/oder feuchtes Blatt oder trockenes Blatt in einem Papier- oder Kartonherstellungsprozess verwendet.

[0024] Weitere bevorzugte Verfahrensmerkmale sind durch die Patentansprüche 15 bis 41 beschrieben. Diesen liegen unter anderem folgende Überlegungen zugrunde:

[0025] Zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden werden vorzugsweise Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von weniger als 10 µs erzeugt. Insbesondere hat sich die Verwendung von derartig kurzen Hochspannungsimpulsen 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 A1 beschrieben, weit weniger effizient ist.

[0026] Bei der Behandlung der Papieroberfläche mit kaltem Plasma werden bestimmte Radikale erzeugt (OH^-,HOO,O₃), welche mit der Papieroberfläche chemisch reagieren. Radikale können unter anderem auch bleichende chemische Reaktionen auslösen, insbesondere freier Sauerstoff O, insbesondere auch ein Hydroxyl-Radikal OH, insbesondere Ozon O₃, als auch freie funktionelle Gruppen wie z.B. OH-Gruppen, COOH-Gruppen. Diese funktionalen Gruppen sind maßgeblich daran beteiligt, insbesondere die Bindungsfestigkeit der Fasern untereinander zu erhöhen, wodurch sich eine Reißfestigkeit des Papiers und damit eine mögliche Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht. Des Weiteren haben die funktionalen Gruppen die Eigenschaft, die Bindung zu Farbstoffen und die Benetzbarkeit von Papier zu erhöhen, wodurch sich die spätere Bedruckbarkeit des Papiers gezielt steuern und verbessern lässt.

[0027] Radikale werden in Gasentladungen dadurch erzeugt, dass energiereiche Elektronen mit Molekülen zusammenstoßen und diese dadurch disoziieren oder anregen und so zur radikalen Bildung 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 disoziiert. Um ausreichend energiereiche Elektronen im Bereich von ca. 5 eV (Elektronenvolt) bis größer 15 eV zu erhalten, werden extrem hohe elektrische Felder benötigt. Diese hohen Feldstärken treten insbesondere am Kopf von sogenannten Streamern auf. Streamer sind Entladungskanäle, die sich im Aufbau befinden 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 thermischen Durchschlagskanal über. Da in einem thermischen Durchschlagskanal keine energiereichen Elektronen gebildet werden, ist es unter anderem das Ziel, diese thermischen 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 den bereits erwähnten kurzen Hochspannungseinzelimpulsen zu arbeiten. Vorzugsweise ist die Pulsdauer deutlich kürzer als es eine Aufbauzeit eines vollständigen Durchschlages im jeweiligen Medium entspricht.

[0028] Befindet sich die Papierbahn oder das Prozessgut zwischen den zur Streamerentladung benutzten Elektroden, so ist dies besonders vorteilhaft, da das Papier oder das Prozessgut dadurch teilweise als eine dielektrische Barriere wirkt. Durch die dielektrische Barriere lässt sich der Übergang vom Streamer zum Durchschlag besser kontrollieren.

[0029] Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind nur schematisiert dargestellt. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigt die

FIG 1

eine schematische Darstellung einer Papierherstel- lungsanlage mit einer Siebvorrichtung, einer Pressen- vorrichtung 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 oder 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 kurzes (typisch kleiner 1 µs) Hoch- spannungsimpulse mit hoher Impulswiederholrate,

FIG 4 bis 9

Elektrodenanordnungen und Elektrodensysteme zur Erzeugung von Koronaentladungen: Platte-Platte, Plat- te-Draht-Platte, koaxiale Draht-Rohr-, Spitze-Platte-, Mehrfachspitzen-Platte-, Gitter-Platte (Rohr-, Gitter- Gitter-Anordnungen,

FIG 10

eine Veredelungsanlage mit der erfindungsgemäßen Vor- richtung, und

FIG 11

eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Walze als Transportrolle.

[0030] FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Papierherstellungsanlage 1, wie sie in heutigen Papierfabriken eingesetzt 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. Es dauert nur wenige Sekunden vom ersten Auftreffen einer Faser-Suspension oder einer Pulpe 39 auf eine Siebvorrichtung 9 bis zum fertigen Papier 27, welches letztendlich in einer Aufrollung 15 aufgerollt wird. Der gesamte Papierherstellungsprozess unterteilt sich dabei im Wesentlichen in die Bereiche Stoffaufbereitung, Papiermaschine, Veredelung und Ausrüstung.

[0031] Ein Stoffauflauf 7 der Papierherstellungsanlage 1 verteilt die Faserstoff-Suspension gleichmäßig über die gesamte Siebbreite. Am Ende der Siebvorrichtung 9 enthält die Papierbahn 27 noch immer ca. 80 % Wasser.

[0032] Ein weiterer Entwässerungsprozess erfolgt durch mechanischen Druck in der Pressenvorrichtung 11. Dabei wird die Papierbahn 27 zwischen Walzen aus Stahl hindurchgeführt und dadurch entwässert. An die Pressenvorrichtung 11 schließt sich eine 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 Wärmerückgewinnungsanlage geführt.

[0033] Für eine Behandlung der Papierbahn 27 nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der Pressenvorrichtung 11 eine erste Elektrode 47 und eine zweite Elektrode 48 derart angeordnet, dass die Papierbahn mittels einer Transportrolle 12 zwischen den beiden Elektroden 47, 48 geführt wird und zeitgleich mit Plasma behandelt wird. Damit zur Behandlung der Papierbahn 27 ein großflächiges Plasma unter Atmosphärendruck in der unmittelbaren Nähe der Papierbahn 27 erzeugt werden kann, sind die Elektroden 47 und 48 mit einem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Mit Hilfe dieses Hochspannungsimpulsgenerators 46 wird zwischen den Elektroden 47 und 48 ein großvolumiges Plasma mit einem großen Querschnitt und mit einer hohen Leistungsdichte erzeugt. Hierbei ist eine Plasmadichte homogen über den Behandlungsbereich, welcher durch die Elektroden 47 und 48 abgedeckt wird, verteilt. Das großvolumige Plasma mit hoher Leistungsdichte wird mittels der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch erzeugt, dass einer DC-Korona-Entladung intensive, kurz andauernde Hochspannungsimpulse mit einer hohen Impulswiederholrate von 1 kH überlagert werden. Bei dieser Betriebsweise wird ein äußerst homogenes, großvolumiges Plasma mit einer hohen Leistungsdichte erzeugt, ohne dass es zu den bei DC-Korona-Entladungen bekannten Plasmaeinschnürungen kommt.

[0034] Um die Behandlungswirkung, welche das kalte großflächige Plasma auf die Papierbahn 27 ausübt zu unterstützen wird mittels eines Gasverteilers 81 über eine Gasleitung 80 Sauerstoff mit Argon als Trägergas in dem Behandlungsraum zwischen die Elektroden 47 und 48 eingeleitet. Mit Hilfe des Sauerstoff-Argon-Gemisches werden besonders vorteilhaft Hydroxyl-Radikale erzeugt. Hydroxyl-Radikale sind besonders aggressiv und oxidierend, dadurch wird an dem nur wenige Sekunden im Behandlungsbereich zwischen den Elektroden 47 und 48 verweilenden Papierbahn 27 eine Steigerung der Qualitätseigenschaften erzielt.

[0035] Die erste Elektrode 47 in der Pressenvorrichtung 11 ist als eine halbrunde Gitterelektrode ausgeführt. Durch die halbrunde Ausgestaltung der Elektrode 47 kann sie den Papierbahnverlauf über der Transportrolle 12 folgen. Die zweite Elektrode 48 in der Pressenvorrichtung 11 ist als eine Plattenelektrode ausgestaltet und derart angeordnet, dass die Transportrolle 12 zwischen den Elektroden 47 und 48 geführt wird.

[0036] Der Pressvorgang verdichtet das Papiergefüge, die Festigkeit wird nochmals erhöht und eine Oberflächengüte wird entscheidend beeinflusst. Des Weiteren wird durch die Behandlung des gepressten Papiers 27 mit kaltem Plasma, insbesondere mit erzeugten Radikalen, die molekulare Struktur der Papieroberfläche weiter verändert. Neben einer Erhöhung der Festigkeit des Papiers 27 wird eine spätere Bedruckbarkeit verbessert.

[0037] Mit der vorbenannten Elektrodenanordnung 47 und 48 ist es nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Papierbahn 27 zwischen vorzugsweise Korona-Plasmen bzw. Streamer-Entladungen zu führen.

[0038] Ein Streamer ist eine spezielle Form einer sich linear fortbewegenden Plasmawolke oder ein in der Entwicklung befindlicher Entladungskanal, der sich aufgrund der angeregten hohen externen Feldstärke ausbildet. Ein Aufbau solcher Streamer findet innerhalb weniger 10 ns statt und geht sehr schnell in einen thermischen Durchschlagskanal über. Vorbenannte Anordnung des Elektrodensystems, wobei sich die Papierbahn 27 zwischen den zur Streamer-Entladung benutzten Elektroden befindet, ist besonders vorteilhaft, da das Papier 27 dadurch teilweise als eine dielektrische Barriere fungiert, wodurch sich der Übergang vom Streamer zum Durchschlag unterdrücken lässt.

[0039] Durch eine direkte Behandlung der Papierbahn 27 mit dem kalten Plasma werden in der unmittelbaren Umgebung der Papierbahn 27 vorzugsweise die Radikale O₃, H₂, O₂, OH, HO₂ und HO₂^- erzeugt. Neben einer Festigkeitssteigerung lösen diese Radikale eine bleichende chemische Reaktion aus. Der Hochspannungsimpulsgenerator 46 wird derart betrieben, dass er Spannungsimpulse mit einer Dauer von typisch 1 µs zwischen den Elektroden 47 und 48 erzeugt. Eine für die Erzeugung von Radikalen und Ozon in der Papierbahn und in der unmittelbaren Umgebung der Papierbahn notwendige DC-Spannung liegt bei ca. 10 kV bis einige 100 kV. Die Hochspannungsimpulse werden der DC-Spannung überlagert und bilden so eine Gesamtamplitude von einigen 100 kV. Durch die Behandlung der Papierbahn 27 mit einer kalten elektrischen Entladung, also dem Plasma, werden die Radikale in unmittelbarer Nähe zum Papier oder sogar im Papier 27 erzeugt.

[0040] FIG 2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Schnittdarstellung einer Anordnung zur Erzeugung von Radikalen. In der Mitte der Anordnung ist eine Hochspannungselektrode 50 angeordnet. Der Außenmantel der Anordnung ist als eine Gegenelektrode 51 hergerichtet. In der Anordnung befindet sich eine zu siebende Zellstofffaser-Suspension 39. Zwischen den Elektroden 50 und 51 ist ein Streamer 53 dargestellt. Radikale werden in Streamern dadurch erzeugt, dass energiereiche Elektronen mit Molekülen zusammenstoßen und diese dadurch disoziieren 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 disoziiert diese.

[0041] In FIG 3 ist der applizierte Spannungsverlauf der Hochspannungsimpulse dargestellt. Ein erster Impuls 66 und ein zweiter Impuls 67, mit je einer Impulsbreite 62, weisen einen Abstand von einer Pulswiederholzeit 63 auf. Auf der Abzisse ist die Zeit in Millisekunden 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 Abzisse 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 abfallenden Flanke aufweisen. Die Impulswiederholzeit liegt typischer Weise zwischen 10 µs und 100 ms.

[0042] Dabei haben die einzelnen Impulse 66, 67 eine solche Gesamtamplitude, das über die vorgegebene Gleichspannung hinaus eine vorgegebene Energiedichte erreicht wird. Wie erwähnt, ist die Pulsanstiegszeit 64 dabei kurz im Vergleich zur Pulsabfallzeit. Durch eine solche Art der Impulse wird erreicht, dass elektrische Durchschläge, die zu räumlichen und zeitlichen Störungen in der homogenen Plasmadichteverteilung führen würden, vermieden werden.

[0043] 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 zweite 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 Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.

[0044] Eine entsprechende Anordnung mit speziell ebenen Plattenelektroden 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 Hochspannungselektrode 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.

[0045] FIG 6 zeigt eine Draht-Rohr-Anordnung als Elektrodensystem. In eine zylinderförmige Elektrode 72 ragt mittig eine Hochspannungselektrode 71 hinein. Wie in FIG 5 ist die Hochspannungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zylinderförmige Elektrode 72, welche vorzugsweise als ein Drahtgeflecht ausgestaltet ist, ist geerdet und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.

[0046] FIG 7 zeigt eine Spitze-Platte-Anordnung als Elektrodensystem. 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 unterschiedliche Prozessbedingungen angepasst werden.

[0047] 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 70d und 70e angeordnet. Die Platten 70a und 70b sind über einen Plattenverbinder 70f verbunden. Da die Platte 70d als geerdete Gegenelektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung steht, hat die Platte 70e über dem Plattenverbinder 70f ebenfalls die Funktion einer geerdeten Gegenelektrode.

[0048] 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.

[0049] Eine hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode 75a vollständig 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 alternativen Anordnung, bei welcher das Sieb als Elektrode 75a ausgestaltet ist, erzeugt. Das Sieb ist als eine Gitterelektrode ausgeführt und bildet die Hochspannungselektrode, welche mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung steht. Auch die geerdete Gegenelektrode 76b ist als eine Gitterelektrode ausgeführt und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.

[0050] Um gepulste Entladungen im oberflächennahen Gasraum über der Faser-Suspension 39 oder über dem Papier zu erzeugen ist eine weitere Elektrodenanordnung möglich. Eine Hochspannungselektrode umfassend mehrere elektrisch miteinander verbundene Stabelektroden ist im oberflächennahen Gasraum der Faser-Suspension 39 oder dem Papier derart angeordnet, dass ihre Stäbe parallel zur Oberfläche verlaufen. Eine geerdete Gegenelektrode ist als massive Platte ausgeführt und in über die ganze Fläche verteilten äquidistanten Abständen zur Hochspannungselektrode angeordnet.

[0051] In FIG 10 ist die aus FIG 1 bekannte schematische Pressenvorrichtung 11 vergrößert und detaillierter dargestellt. Das Papier 27 wird über zahlreiche Transportrollen und Walzen durch die Pressenvorrichtung 11 geführt und dabei zunehmend entwässert 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 Hochspannungsimpulsgenerators 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 Papierbahn 27 eine bereits beschriebene dielektrische Barriere und kann somit die Streamerbildung begünstigen.

[0052] Ausgangsseitig ist ein weiteres Elektrodenpaar 12a und 47' angeordnet. Die Elektrode 12a ist dabei als eine Rollenelektrode ausgestaltet, ähnlich der Rollenelektrode in FIG 11. Das Papier 27 wird durch die Rollenelektrode 12a geführt. 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 Hochspannungsgenerator 46 ein Plasma zur Behandlung des Papiers 27 erzeugt.

[0053] 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 Transportrolle 12, insbesondere mit der Rollenelektrode 12a, elektrisch 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 bearbeitende 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.

[0054] Die Anordnung wird auch als gekrümmte Draht-Platte-Anordnung, welche einen Plasmareaktor bildet, bezeichnet.

Ansprüche

Patentansprüche für folgende(n) Vertragsstaat(en): AT, BE, CH, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, MC, NL, SE

1. Vorrichtung zum Führen und/oder Umlenken und/oder Pressen und/oder Aufrollen und/ oder Veredeln eines Prozessgutes bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton oder bei einer deren Eigenschaften verändernden Behandlung, mit mindestens zwei Elektroden (47 ,48) zur Erzeugung eines Plasmas in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung, wobei die beiden Elektroden (47 ,48) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Prozessgutes angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen mit den Elektroden (47,48) verbundenen Hochspannungsimpulsgenerator (46) zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 10 µs.

2. Vorrichtung zum Führen und/oder Umlenken und/oder Pressen und/oder Aufrollen und/ oder Veredeln eines Prozessgutes bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton oder bei einer deren Eigenschaften verändernden Behandlung, umfassend eine mit dem Prozessgut in Kontakt kommende Walze (12), wobei die Walze (12) als eine erste Elektrode (12a) hergerichtet ist, wobei in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung ein Plasma erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochspannungsimpulsgenerator (46) zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen mit der Walze (12) verbunden ist und dass eine zweite Elektrode (12b; 47) derart relativ zur Walze (12) angeordnet ist, dass das Prozessgut zwischen der Walze (12), insbesondere der ersten Elektrode (12a), und der zweiten Elektrode (12b) transportierbar bzw. führbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) derart angeordnet ist, dass sie mit dem Prozessgut, vorzugsweise einem gebildeten Blatt, vorzugsweise einem gepressten Blatt, insbesondere einer Papierbahn (27), in Kontakt kommt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Walze, wobei die zweite Walze derart relativ zur Walze (12) angeordnet ist, dass ein flächiges Prozessgut, insbesondere die Papierbahn (27), beidseitig mit den Walzen in Kontakt kommt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) Teil einer Veredelungsanlage für Papier (27), Pappe oder Karton ist, vorzugsweise einer Streicheinrichtung, oder einer Einrichtung zum Kalandrieren und/ oder Satinieren ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) Teil einer Trocknungsanlage (13) für Papier (27), Pappe oder Karton ist, welche insbesondere zum Verdampfen einer Restfeuchtigkeit hergerichtet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) Teil einer Pressenanlage (11) für Papier (27), Pappe oder Karton ist, die insbesondere zum Pressen und/oder Entwässern und/oder Verdichten hergerichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) mit einer gasdurchlässigen Oberfläche hergerichtet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) zum radialen Zuführen eines Gasstromes hergerichtet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch ein Mittel (81) zum Anströmen des Prozessgutes mit einem Gasstrom.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch einen Hochspannungsimpulsgenerator (46), der mit der bzw. den Elektroden (12a, 12b) verbunden ist.

12. Verfahren zur Herstellung oder Behandlung eines Prozessgutes bei der Herstellung oder Behandlung von Papier (27), Karton oder Pappe, vorzugsweise zum Betrieb einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei das Prozessgut mit, vorzugsweise nichtthermischem, großflächigem Plasma unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zum Prozessgut erzeugt oder in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, unter Atmosphärendruck erzeugt wird, wobei das Prozessgut beidseitig mit dem Plasma in Kontakt gebracht bzw. beidseitig mittels der Gasentladung behandelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden (43,44;47,48) Hochspannungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 10 µs erzeugt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgut ein noch ungepresstes und/oder feuchtes Blatt oder trockenes Blatt in einem Papier- oder Kartonherstellungsprozess, verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma bzw. die Gasentladung zum Bleichen des Prozessgutes verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass im Plasma oder mittels der Gasentladung Radikale (59) erzeugt werden, die auf das Prozessgut einwirken.

16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Arten von Prozessgütern in einem Papier-, Karton- oder Pappe-Herstellungsprozess, insbesondere an unterschiedlichen Prozessstufen, Radikale (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung verwendet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgut innerhalb einer Prozessstufe in einem Papier- oder Karton-Herstellungsprozess, Radikalen (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung ausgesetzt wird, vorzugsweise zeitlich nacheinander folgend.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessstufen aus folgenden Stufen ausgewählt sind:

- Pressen,

- Trocknen,

- Glätten,

- Aufrollen,

- Abrollen,

- Haftungsvermittlung, insbesondere vor einer Beschichtung,

- Veredelung, Beschichten, insbesondere Streichen, Satinieren oder Kalandrieren, insbesondere Bügeln,

- Bedruckvorbereitung, insbesondere nach dem Kalandrieren.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Radikale (59) Ozon (O₃), Wasserstoffperoxid (H₂O₂), OH, HO₂ und/oder HO₂^- erzeugt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Erzeugungsrate 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 und/oder geregelt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung und Regelung der Erzeugungsrate und/oder der Art der erzeugten Radikale (59) eine Konzentration der erzeugten Radikale (59) gemessen wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung und Regelung der Erzeugungsrate oder der Zusammensetzung der erzeugten Radikale (59) eine Eigenschaft des Prozessgutes, vorzugsweise eine Qualitätseigenschaft, insbesondere dessen Opazität, Glanz, Weisse, Fluoreszenz oder Farbpunkt, gemessen wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration bzw. die Eigenschaft "online" gemessen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung die Amplitude (U) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Wiederholrate (63) verändert wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung die Wiederholrate (63) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Amplitude (U) verändert wird.

26. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgut im plasmabeaufschlagten Bereich mit Sauerstoff angereichert wird.

27. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am noch ungepresstem Blatt oder feuchten Blatt eine Hochspannungs-Impulsdauer (62) von 100ns bis 1µs verwendet wird.

28. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochspannungs-Amplitude (U) entsprechend mindestens dem zweifachen Wert, vorzugsweise mindestens dem dreifachen Wert, einer Korona-Einsatzspannung appliziert wird.

29. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im plasmabeaufschlagten Bereich Sauerstoff und/ Wasserdampf mit gegenüber Atmosphärenbedingungen erhöhtem Partialdruck zugeleitet wird.

30. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Korona-Entladung eine Gleichspannungs-Korona-Entladung erzeugt wird und der Gleichspannungs-Korona-Entladung die Hochspannungsimpulse (66,67) überlagert werden.

31. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Impulswiederholrate (63) zwischen 10 Hz und 5 kHz, insbesondere oder 10kHz, verwendet wird.

32. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungseinkopplung elektrischer Energie in das Plasma vorwiegend über die Regelung von Amplitude (U), Impulsdauer (62), und Impulswiederholrate (63) der überlagerten Hochspannungsimpulse gesteuert wird.

33. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Hochspannungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 3 µs, vorzugsweise von weniger als 1 µs, vorzugsweise von weniger als 500 ns, angewendet werden.

34. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein homogenes, großvolumiges Plasma mit hoher Leistungsdichte erzeugt wird, ohne dass es zu Plasmaeinschnürungen oder Durchschlägen kommt.

35. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine DC-Spannung von solcher Höhe eingesetzt wird, dass im Plasma nur in Verbindung mit überlagerten Hochspannungsimpulsen eine stabile DC-Koronaentladung gebildet wird.

36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte DC-Spannung unter der für einen stabilen Betrieb ohne Hochspannungs-Impulsüberlagerung liegt.

37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Gesamtamplitude (DC-Spannung + Impulsamplitude) über der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung liegt.

38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Gesamtamplitude dem zwei- bis fünffachen der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung entspricht.

39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (U) der Hochspannungsimpulse zwischen 10% und 1000% der eingesetzten DC-Spannung beträgt.

Ansprüche

Patentansprüche für folgende(n) Vertragsstaat(en): DE

1. Vorrichtung zum Führen und/oder Umlenken und/oder Pressen und/oder Aufrollen und/ oder Veredeln eines Prozessgutes bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton oder bei einer deren Eigenschaften verändernden Behandlung, mit mindestens zwei Elektroden (47 ,48) zur Erzeugung eines Plasmas in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung, wobei die beiden Elektroden (47 ,48) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Prozessgutes angeordnet sind,
gekennzeichnet durch einen mit den Elektroden (47,48) verbundenen Hochspannungsimpulsgenerator (46) zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen.

2. Vorrichtung zum Führen und/oder Umlenken und/oder Pressen und/oder Aufrollen und/ oder Veredeln eines Prozessgutes bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton oder bei einer deren Eigenschaften verändernden Behandlung, umfassend eine mit dem Prozessgut in Kontakt kommende Walze (12), wobei die Walze (12) als eine erste Elektrode (12a) hergerichtet ist, wobei in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung ein Plasma erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochspannungsimpulsgenerator (46) zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen mit der Walze (12) verbunden ist und dass eine zweite Elektrode (12b; 47) derart relativ zur Walze (12) angeordnet ist, dass das Prozessgut zwischen der Walze (12), insbesondere der ersten Elektrode (12a), und der zweiten Elektrode (12b) transportierbar bzw. führbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) derart angeordnet ist, dass sie mit dem Prozessgut, vorzugsweise einem gebildeten Blatt, vorzugsweise einem gepressten Blatt, insbesondere einer Papierbahn (27), in Kontakt kommt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Walze, wobei die zweite Walze derart relativ zur Walze (12) angeordnet ist, dass ein flächiges Prozessgut, insbesondere die Papierbahn (27), beidseitig mit den Walzen in Kontakt kommt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) Teil einer Veredelungsanlage für Papier (27), Pappe oder Karton ist, vorzugsweise einer Streicheinrichtung, oder einer Einrichtung zum Kalandrieren und/ oder Satinieren ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) Teil einer Trocknungsanlage (13) für Papier (27), Pappe oder Karton ist, welche insbesondere zum Verdampfen einer Restfeuchtigkeit hergerichtet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) Teil einer Pressenanlage (11) für Papier (27), Pappe oder Karton ist, die insbesondere zum Pressen und/oder Entwässern und/oder Verdichten hergerichtet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) mit einer gasdurchlässigen Oberfläche hergerichtet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (12) zum radialen Zuführen eines Gasstromes hergerichtet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch ein Mittel (81) zum Anströmen des Prozessgutes mit einem Gasstrom.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch einen Hochspannungsimpulsgenerator (46), der mit der bzw. den Elektroden (12a,12b) verbunden ist.

12. Verfahren zur Herstellung oder Behandlung eines Prozessgutes bei der Herstellung oder Behandlung von Papier (27), Karton oder Pappe, vorzugsweise zum Betrieb einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei das Prozessgut mit, vorzugsweise nichtthermischem, großflächigem Plasma unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zum Prozessgut erzeugt oder in dem Prozessgut oder in seiner unmittelbaren Umgebung eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, unter Atmosphärendruck erzeugt wird, wobei das Prozessgut beidseitig mit dem Plasma in Kontakt gebracht bzw. beidseitig mittels der Gasentladung behandelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden (43,44;47,48) Hochspannungsimpulse erzeugt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgut ein noch ungepresstes und/oder feuchtes Blatt oder trockenes Blatt in einem Papier- oder Kartonherstellungsprozess, verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden (43,44; 47,48) Hochspannungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 10 µs erzeugt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma bzw. die Gasentladung zum Bleichen des Prozessgutes verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass im Plasma oder mittels der Gasentladung Radikale (59) erzeugt werden, die auf das Prozessgut einwirken.

17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Arten von Prozessgütern in einem Papier-, Karton- oder Pappe-Herstellungsprozess, insbesondere an unterschiedlichen Prozessstufen, Radikale (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung verwendet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgut innerhalb einer Prozessstufe in einem Papier- oder Karton-Herstellungsprozess, Radikalen (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung ausgesetzt wird, vorzugsweise zeitlich nacheinander folgend.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessstufen aus folgenden Stufen ausgewählt sind:

- Pressen,

- Trocknen,

- Glätten,

- Aufrollen,

- Abrollen,

- Haftungsvermittlung, insbesondere vor einer Beschichtung,

- Veredelung, Beschichten, insbesondere Streichen, Satinieren oder Kalandrieren, insbesondere Bügeln,

- Bedruckvorbereitung, insbesondere nach dem Kalandrieren.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass als Radikale (59) Ozon (O₃), Wasserstoffperoxid (H₂O₂), OH, HO₂ und/oder HO₂^- erzeugt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Erzeugungsrate 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 und/oder geregelt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung und Regelung der Erzeugungsrate und/oder der Art der erzeugten Radikale (59) eine Konzentration der erzeugten Radikale (59) gemessen wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung und Regelung der Erzeugungsrate oder der Zusammensetzung der erzeugten Radikale (59) eine Eigenschaft des Prozessgutes, vorzugsweise eine Qualitätseigenschaft, insbesondere dessen Opazität, Glanz, Weisse, Fluoreszenz oder Farbpunkt, gemessen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration bzw. die Eigenschaft "online" gemessen wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung die Amplitude (U) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Wiederholrate (63) verändert wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung die Wiederholrate (63) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Amplitude (U) verändert wird.

27. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgut im plasmabeaufschlagten Bereich mit Sauerstoff angereichert wird.

28. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am noch ungepresstem Blatt oder feuchten Blatt eine Hochspannungs-Impulsdauer (62) von 100ns bis 1µs verwendet wird.

29. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochspannungs-Amplitude (U) entsprechend mindestens dem zweifachen Wert, vorzugsweise mindestens dem dreifachen Wert, einer Korona-Einsatzspannung appliziert wird.

30. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im plasmabeaufschlagten Bereich Sauerstoff und/ Wasserdampf mit gegenüber Atmosphärenbedingungen erhöhtem Partialdruck zugeleitet wird.

31. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Korona-Entladung eine Gleichspannungs-Korona-Entladung erzeugt wird und der Gleichspannungs-Korona-Entladung die Hochspannungsimpulse (66,67) überlagert werden.

32. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Impulswiederholrate (63) zwischen 10 Hz und 5 kHz, insbesondere oder 10kHz, verwendet wird.

33. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungseinkopplung elektrischer Energie in das Plasma vorwiegend über die Regelung von Amplitude (U), Impulsdauer (62), und Impulswiederholrate (63) der überlagerten Hochspannungsimpulse gesteuert wird.

34. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Hochspannungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 3 µs, vorzugsweise von weniger als 1 µs, vorzugsweise von weniger als 500 ns, angewendet werden.

35. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein homogenes, großvolumiges Plasma mit hoher Leistungsdichte erzeugt wird, ohne dass es zu Plasmaeinschnürungen oder Durchschlägen kommt.

36. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, 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. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte DC-Spannung unter der für einen stabilen Betrieb ohne Hochspannungs-Impulsüberlagerung liegt.

38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Gesamtamplitude (DC-Spannung + Impulsamplitude) über der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung liegt.

39. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Gesamtamplitude dem zwei- bis fünffachen der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung entspricht.

40. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (U) der Hochspannungsimpulse zwischen 10% und 1000% der eingesetzten DC-Spannung beträgt.

Claims

Claims for the following Contracting State(s): AT, BE, CH, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, MC, NL, SE

1. Device for guiding and/or deflecting and/or pressing and/or reeling and/or finishing process material during the production of paper (27), paperboard or board or during a treatment changing its properties, having at least two electrodes (47, 48) for the production of a plasma in the process material or in its immediate vicinity, the two electrodes (47, 48) being arranged on mutually opposite sides of the process material,
characterized by a high-voltage pulse generator (46) connected to the electrodes (47, 48) for the generation of high-voltage pulses.

2. Device for guiding and/or deflecting and/or pressing and/or reeling and/or finishing process material during the production of paper (27), paperboard or board or during a treatment changing its properties, comprising a roll (12) coming into contact with the process material, the roll (12) being prepared as a first electrode (12a), it being possible for a plasma to be produced in the process material or in its immediate vicinity,
characterized in that a high-voltage pulse generator (46) for the generation of high-voltage pulses is connected to the roll (12), and in that a second electrode (12b; 47) is arranged in such a way relative to the roll (12) that the process material can be transported or guided between the roll (12), in particular the first electrode (12a), and the second electrode (12b).

3. Device according to Claim 2,
characterized in that the roll (12) is arranged in such a way that it comes into contact with the process material, preferably a formed sheet, preferably a pressed sheet, in particular a paper web (27).

4. Device according to Claim 3,
characterized by at least one second roll, the second roll being arranged in such a way relative to the roll (12) that a two-dimensional process material, in particular the paper web (27), comes in contact with the rolls on both sides.

5. Device according to one of Claims 2 to 4,
characterized in that the roll (12) is part of a finishing system for paper (27), paperboard or board, preferably a coating device, or a device for calendering and/or supercalendering.

6. Device according to one of Claims 2 to 4,
characterized in that the roll (12) is part of a drying system (13) for paper (27), paperboard or board, which in particular is prepared for the evaporation of residual moisture.

7. Device according to one of Claims 2 to 4,
characterized in that the roll (12) is part of a pressing system (11) for paper, (27), paperboard or board, which in particular is prepared for pressing and/or dewatering and/or consolidation.

8. Device according to one of Claims 2 to 7,
characterized in that the roll (12) is prepared with a gas-permeable surface.

9. Device according to one of Claims 2 to 8,
characterized in that the roll (12) is prepared for the radial supply of a gas stream.

10. Device according to one of Claims 1 to 8,
characterized by means (81) for the flow of a gas stream against the process material.

11. Device according to one of Claims 1 to 10,
characterized by a high-voltage pulse generator (46) which is connected to the electrode or electrodes (12a, 12b).

12. Method for the production or treatment of process material during the production or treatment of paper (27), board or paperboard, preferably for the operation of the device according to the invention, the process material being brought into contact with a preferably non-thermal, large-area plasma under atmospheric pressure, the plasma being produced in the direct vicinity of the process material or in the process material or in its immediate environment, a gas discharge, in particular a corona discharge, being produced under atmospheric pressure, the process material being brought in contact with the plasma on both sides or being treated on both sides by means of the gas discharge,
characterized in that, in order to produce the plasma or the gas discharge between electrodes (43, 44; 47, 48), high-voltage pulses are generated.

13. Method according to Claim 12,
characterized in that the process material used is a still unpressed and/or moist sheet or dry sheet in a paper or board production process.

14. Method according to either of Claims 12 and 13,
characterized in that, in order to produce the plasma or the gas discharge between electrodes (43, 44; 47, 48), high-voltage pulses (66, 67) having a duration (62) of less than 10 µs are generated.

15. Method according to one of Claims 12 to 14,
characterized in that the plasma or the gas discharge is used to bleach the process material.

16. Method according to one of Claims 12 to 15,
characterized in that radicals (59) which act on the process material are produced in the plasma or by means of the gas discharge.

17. Method according to Claim 16,
characterized in that, for various types of process materials in a paper, board or paperboard production process, radicals (59) of different type or composition are used, in particular in different process stages.

18. Method according to Claim 16 or 17,
characterized in that the process material is subjected to radicals (59) of different type or composition, preferably following one another chronologically, in a paper or board production process.

19. Method according to Claim 17 or 18,
characterized in that the process stages are chosen from the following stages:

- pressing,

- drying,

- calendering,

- reeling,

- unwinding,

- adhesion promotion, in particular before coating,

- finishing, coating, in particular colour coating, supercalendering or calendering, in particular smoothing,

- preparation for printing, in particular after calendering.

20. Method according to one of Claims 16 to 19,
characterized in that the radicals (59) produced are ozone (O₃), hydrogen peroxide (H₂O₂), OH, HO₂ and/or HO₂^-.

21. Method according to one of Claims 16 to 20,
characterized in that a production rate of the radicals (59) and/or the composition of the radicals (59) produced is controlled and/or regulated by influencing amplitude (U), pulse duration (62) and/or pulse repetition rate (63) of the high-voltage pulses (66, 67).

22. Method according to Claim 21,
characterized in that, in order to control and regulate the production rate and/or the type of radicals (59) produced, a concentration of the radicals (59) produced is measured.

23. Method according to Claim 21 or 22,
characterized in that, in order to control and regulate the production rate or the composition of the radicals (59) produced, a property of the process material, preferably a quality property, in particular its opacity, gloss, whiteness, fluorescence or colour locus, is measured.

24. Method according to either of Claims 22 and 23, characterized in that the concentration or the property is measured "online".

25. Method according to one of Claims 21 to 24, characterized in that, for the purpose of regulation, the amplitude (U) of the high-voltage pulses (66, 67) is changed at constant repetition rate (63).

26. Method according to one of Claims 21 to 25, characterized in that, for the purpose of regulation, the repetition rate (63) of the high-voltage pulses (66, 67) is changed at constant amplitude (U).

27. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the process material is enriched with oxygen in the region to which plasma is applied.

28. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, on the still unpressed sheet or moist sheet, a high-voltage pulse duration (62) of 100 ns to 1 µs is used.

29. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a high-voltage amplitude (U) corresponding to at least twice the value, preferably at least three times the value, of a corona initiation voltage is applied.

30. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the region to which plasma is applied, oxygen and/or water vapour with a partial pressure increased with respect to atmospheric conditions is fed in.

31. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to generate the plasma or the corona discharge, a DC corona discharge is produced and the high-voltage pulses (66, 67) are superimposed on the DC corona discharge.

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. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the power injection of electrical energy into the plasma is predominantly controlled via the regulation of amplitude (U), pulse duration (62) and pulse repetition rate (63) of the superimposed high-voltage pulses.

34. Method according to one of the preceding claims, characterized in that high-voltage pulses (66, 67) having a duration (62) of less than 3 µs, preferably of less than 1 µs, preferably of less than 500 ns, are applied.

35. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a homogeneous, large-volume plasma having a high power density is produced without plasma pinches or breakdowns occurring.

36. Method according to one of the preceding claims, characterized in that use is made of a DC voltage of such a level that a stable DC corona discharge is formed in the plasma only in conjunction with superimposed high-voltage pulses.

37. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the DC voltage used lies below that for stable operation without high-voltage pulse superimposition.

38. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the total amplitude used (DC voltage + pulse amplitude) lies above the static breakdown voltage of the electrode arrangement.

39. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the total amplitude used corresponds to two to five times the static breakdown voltage of the electrode arrangement.

40. 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 DC voltage used.

Claims

Claims for the following Contracting State(s): DE

1. Device for guiding and/or deflecting and/or pressing and/or reeling and/or finishing process material during the production of paper (27), paperboard or board or during a treatment changing its properties, having at least two electrodes (47, 48) for the production of a plasma in the process material or in its immediate vicinity, the two electrodes (47, 48) being arranged on mutually opposite sides of the process material,
characterized by a high-voltage pulse generator (46) connected to the electrodes (47, 48) for the generation of high-voltage pulses (66, 67) with a duration (62) of less than 10 µs.

2. Device for guiding and/or deflecting and/or pressing and/or reeling and/or finishing process material during the production of paper (27), paperboard or board or during a treatment changing its properties, comprising a roll (12) coming into contact with the process material, the roll (12) being prepared as a first electrode (12a), it being possible for a plasma to be produced in the process material or in its immediate vicinity,
characterized in that a high-voltage pulse generator (46) for the generation of high-voltage pulses is connected to the roll (12), and in that a second electrode (12b; 47) is arranged in such a way relative to the roll (12) that the process material can be transported or guided between the roll (12), in particular the first electrode (12a), and the second electrode (12b).

3. Device according to Claim 2,
characterized in that the roll (12) is arranged in such a way that it comes into contact with the process material, preferably a formed sheet, preferably a pressed sheet, in particular a paper web (27).

4. Device according to Claim 3,
characterized by at least one second roll, the second roll being arranged in such a way relative to the roll (12) that a two-dimensional process material, in particular the paper web (27), comes in contact with the rolls on both sides.

5. Device according to one of Claims 2 to 4,
characterized in that the roll (12) is part of a finishing system for paper (27), paperboard or board, preferably a coating device, or a device for calendering and/or supercalendering.

6. Device according to one of Claims 2 to 4,
characterized in that the roll (12) is part of a drying system (13) for paper (27), paperboard or board, which in particular is prepared for the evaporation of residual moisture.

7. Device according to one of Claims 2 to 4,
characterized in that the roll (12) is part of a pressing system (11) for paper, (27), paperboard or board, which in particular is prepared for pressing and/or dewatering and/or consolidation.

8. Device according to one of Claims 2 to 7,
characterized in that the roll (12) is prepared with a gas-permeable surface.

9. Device according to one of Claims 2 to 8,
characterized in that the roll (12) is prepared for the radial supply of a gas stream.

10. Device according to one of Claims 1 to 8,
characterized by means (81) for the flow of a gas stream against the process material.

11. Device according to one of Claims 1 to 10,
characterized by a high-voltage pulse generator (46) which is connected to the electrode or electrodes (12a, 12b).

12. Method for the production or treatment of process material during the production or treatment of paper (27), board or paperboard, preferably for the operation of the device according to the invention, the process material being brought into contact with a preferably non-thermal, large-area plasma under atmospheric pressure, the plasma being produced in the direct vicinity of the process material or in the process material or in its immediate environment, a gas discharge, in particular a corona discharge, being produced under atmospheric pressure, the process material being brought in contact with the plasma on both sides or being treated on both sides by means of the gas discharge,
characterized in that, in order to produce the plasma or the gas discharge between electrodes (43, 44; 47, 48), high-voltage pulses (66, 67) having a duration (62) of less than 10 µs are generated.

13. Method according to Claim 12,
characterized in that the process material used is a still unpressed and/or moist sheet or dry sheet in a paper or board production process.

14. Method according to Claim 12 or 13,
characterized in that the plasma or the gas discharge is used to bleach the process material.

15. Method according to one of Claims 12 to 14,
characterized in that radicals (59) which act on the process material are produced in the plasma or by means of the gas discharge.

16. Method according to Claim 15,
characterized in that, for various types of process materials in a paper, board or paperboard production process, radicals (59) of different type or composition are used, in particular in different process stages.

17. Method according to Claim 15 or 16,
characterized in that the process material is subjected to radicals (59) of different type or composition, preferably following one another chronologically, in a paper or board production process.

18. Method according to Claim 16 or 17,
characterized in that the process stages are chosen from the following stages:

- pressing,

- drying,

- calendering,

- reeling,

- unwinding,

- adhesion promotion, in particular before coating,

- finishing, coating, in particular colour coating, supercalendering or calendering, in particular smoothing,

- preparation for printing, in particular after calendering.

19. Method according to one of Claims 15 to 18,
characterized in that the radicals (59) produced are ozone (O₃), hydrogen peroxide (H₂O₂), OH, HO₂ and/or HO₂^-.

20. Method according to one of Claims 15 to 19,
characterized in that a production rate of the radicals (59) and/or the composition of the radicals (59) produced is controlled and/or regulated by influencing amplitude (U), pulse duration (62) and/or pulse repetition rate (63) of the high-voltage pulses (66, 67).

21. Method according to Claim 20,
characterized in that, in order to control and regulate the production rate and/or the type of radicals (59) produced, a concentration of the radicals (59) produced is measured.

22. Method according to Claim 20 or 21,
characterized in that, in order to control and regulate the production rate or the composition of the radicals (59) produced, a property of the process material, preferably a quality property, in particular its opacity, gloss, whiteness, fluorescence or colour locus, is measured.

23. Method according to either of Claims 21 and 22,
characterized in that the concentration or the property is measured "online".

24. Method according to one of Claims 20 to 23,
characterized in that, for the purpose of regulation, the amplitude (U) of the high-voltage pulses (66, 67) is changed at constant repetition rate (63).

25. Method according to one of Claims 20 to 24,
characterized in that, for the purpose of regulation, the repetition rate (63) of the high-voltage pulses (66, 67) is changed at constant amplitude (U).

26. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the process material is enriched with oxygen in the region to which plasma is applied.

27. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that, on the still unpressed sheet or moist sheet, a high-voltage pulse duration (62) of 100 ns to 1 µs is used.

28. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that a high-voltage amplitude (U) corresponding to at least twice the value, preferably at least three times the value, of a corona initiation voltage is applied.

29. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that, in the region to which plasma is applied, oxygen and/or water vapour with a partial pressure increased with respect to atmospheric conditions is fed in.

30. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that, in order to generate the plasma or the corona discharge, a DC corona discharge is produced and the high-voltage pulses (66, 67) are superimposed on the DC corona discharge.

31. 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.

32. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the power injection of electrical energy into the plasma is predominantly controlled via the regulation of amplitude (U), pulse duration (62) and pulse repetition rate (63) of the superimposed high-voltage pulses.

33. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that high-voltage pulses (66, 67) having a duration (62) of less than 3 µs, preferably of less than 1 µs, preferably of less than 500 ns, are applied.

34. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that a homogeneous, large-volume plasma having a high power density is produced without plasma pinches or breakdowns occurring.

35. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that use is made of a DC voltage of such a level that a stable DC corona discharge is formed in the plasma only in conjunction with superimposed high-voltage pulses.

36. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the DC voltage used lies below that for stable operation without high-voltage pulse superimposition.

37. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the total amplitude used (DC voltage + pulse amplitude) lies above the static breakdown voltage of the electrode arrangement.

38. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the total amplitude used corresponds to two to five times the static breakdown voltage of the electrode arrangement.

39. 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 DC voltage used.

Revendications

Revendications pour l'(les) Etat(s) contractant(s) suivant(s): AT, BE, CH, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, MC, NL, SE

1. Installation pour guider et/ou faire changer de direction et/ou presser et/ou enrouler et/ou affiner un produit en traitement dans la fabrication du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton ou lors d'un traitement modifiant leurs propriétés, comprenant au moins deux électrodes ( 47, 48 ) de production d'un plasma dans le produit en traitement ou dans son environnement immédiat, les deux électrodes ( 47, 48 ) étant disposées sur des côtés opposés l'un à l'autre du produit en traitement,
caractérisée par un générateur ( 46 ) d'impulsions de haute tension, qui est relié aux électrodes (47, 48 ) et qui est destiné à produire des impulsions de haute tension.

2. Installation pour guider et/ou faire changer de direction et/ou presser et/ou enrouler et/ou affiner un produit en traitement dans la fabrication du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton ou lors d'un traitement modifiant leurs propriétés, comprenant un rouleau ( 12 ) venant en contact avec le produit en traitement, le rouleau ( 12 ) étant agencé sous la forme d'une première électrode ( 12a ), dans laquelle un plasma peut être produit dans le produit en traitement ou dans son environnement immédiat,
caractérisée en ce qu'un générateur ( 46 ) d'impulsions de haute tension, pour la production d'impulsions de haute tension, est relié au rouleau ( 12 ) et en ce qu'une deuxième électrode ( 12b ; 47 ) est disposée par rapport au rouleau ( 12 ) de façon à ce que le produit en traitement puisse être transporté ou puisse passer entre le rouleau ( 12 ), notamment entre la première électrode ( 12a ), et la deuxième électrode ( 12b ).

3. Installation suivant la revendication 2,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) est disposé de façon à venir en contact avec le produit en traitement, de préférence avec une feuille formée, de préférence avec une feuille pressée, notamment avec une bande ( 27 ) de papier.

4. Installation suivant la revendication 3,
caractérisée par au moins un deuxième rouleau, le deuxième rouleau étant disposé par rapport au rouleau ( 12 ) de façon à ce qu'un produit en traitement plat, notamment la bande ( 27 ) de papier, vienne en contact par les deux faces avec les rouleaux.

5. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) fait partie d'une installation de raffinage du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, de préférence d'un dispositif de couchage ou d'un dispositif de calandrage et/ou de satinage.

6. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) fait partie d'une installation de séchage du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, qui est agencée notamment pour l'évaporation d'une humidité résiduelle.

7. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) fait partie d'une installation ( 11 ) d'exprimage du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, qui est agencée notamment pour l'exprimage et/ou la déshydratation et/ou la compression.

8. Installation suivant l'une des revendications 2 à 7,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) est pourvu d'une surface perméable au gaz.

9. Installation suivant l'une des revendications 2 à 8,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) est agencé pour l'apport radial d'un courant gazeux.

10. Installation suivant l'une des revendications 1 à 8,
caractérisée par un moyen ( 81 ) pour faire affluer un courant gazeux sur le produit en traitement.

11. Installation suivant l'une des revendications 1 à 10,
caractérisée par un générateur ( 46 ) d'impulsions de haute tension, qui est relié à l'électrode ou aux électrodes ( 12a, 12b ).

12. Procédé de production ou de traitement d'un produit en traitement lors de la production ou du traitement du papier ( 27 ), du carton ou du carton épais, de préférence pour faire fonctionner une installation suivant l'invention, dans lequel on met le produit en traitement en contact sous la pression atmosphérique avec un plasma de grande surface, de préférence non thermique, le plasma produit, à proximité immédiate du produit en traitement ou dans le produit en traitement ou dans son environnement immédiat, une décharge dans un gaz, notamment une décharge à effet couronne, sous la pression atmosphérique, le produit en traitement étant mis en contact sur les deux faces avec le plasma ou étant traité sur les deux faces au moyen de la décharge dans un gaz,
caractérisé en ce que, pour la production du plasma ou de la décharge dans un gaz, on produit des impulsions de haute tension entre des électrodes ( 43, 44 ; 47, 48 ).

13. procédé suivant la revendication 12,
caractérisé en ce qu'on utilise, dans un processus de production de papier ou de carton, comme produit en traitement, une feuille qui n'est pas encore comprimée et/ou humide ou une feuille sèche.

14. procédé suivant l'une des revendications 12 à 13,
caractérisé en ce que, pour produire le plasma ou la décharge dans un gaz, on produit entre des électrodes ( 43, 44 ; 47, 48 ) des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension ayant une durée ( 62 ) de moins de 10 µs.

15. procédé suivant l'une des revendications 12 à 14,
caractérisé en ce que l'on utilise le plasma ou la décharge dans un gaz pour blanchir le produit en traitement.

16. procédé suivant l'une des revendications 12 à 15,
caractérisé en ce que l'on produit, dans le plasma ou au moyen de la décharge dans un gaz, des radicaux ( 59 ), qui agissent sur le produit en traitement.

17. procédé suivant la revendication 16,
caractérisé en ce que l'on utilise, pour divers types de produits en traitement, dans un procédé de production de papier, de carton ou de carton épais, notamment à des stades différents du procédé, des radicaux ( 59 ) de types différents ou de compositions différentes.

18. procédé suivant la revendication 16 ou 17,
caractérisé en ce qu'on soumet le produit en traitement, dans un stade d'un procédé de production de papier ou de carton, à des radicaux ( 59 ) de types ou de compositions différents, de préférence successivement dans le temps.

19. procédé suivant la revendication 17 ou 18,
caractérisé en ce qu'on choisit les étapes du procédé parmi les étapes suivantes :

- compression,

- séchage,

- lissage,

- enroulement,

- déroulement,

- application d'un agent adhésif, notamment d'un revêtement,

- raffinage, revêtement, notamment couchage, satinage ou calandrage, notamment repassage,

- préparation d'impression, notamment après le calandrage.

20. Procédé suivant l'une des revendications 16 à 19,
caractérisé en ce qu'on produit, comme radicaux ( 59 ), de l'ozone ( O₃ ), du peroxyde d'hydrogène ( H₂O₂ ), OH, HO₂ et/ou HO₂^-.

21. procédé suivant l'une des revendications 16 à 20,
caractérisé en ce que l'on se rend maître et/ou régule un taux de production des radicaux ( 59 ) et/ou la composition des radicaux ( 59 ) produits en influant sur l'amplitude ( U ), la durée ( 62 ) des impulsions et/ou le taux ( 63 ) de répétition des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension.

22. Procédé suivant la revendication 21,
caractérisé en ce que, pour se rendre maître et réguler le taux de production et/ou le type des radicaux ( 59 ) produits, on mesure une concentration des radicaux ( 59 ) produits.

23. Procédé suivant la revendication 21 ou 22,
caractérisé en ce que, pour se rendre maître et réguler le taux de production ou la composition des radicaux ( 59 ) produits, on mesure une propriété du produit en traitement, de préférence une propriété qualitative, notamment son opacité, son brillant, sa blancheur, sa fluorescence ou son point de couleur.

24. Procédé suivant l'une des revendications 22 ou 23,
caractérisé en ce que l'on mesure "online" la concentration ou la propriété.

25. Procédé suivant l'une des revendications 21 à 24,
caractérisé en ce que, pour la régulation, on modifie l'amplitude ( U ) des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension à taux ( 63 ) de répétition constant.

26. Procédé suivant l'une des revendications 21 à 25,
caractérisé en ce que, pour la régulation, on modifie le taux ( 63 ) de répétition des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension à amplitude ( U ) constante.

27. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on enrichit en oxygène le produit en traitement dans la zone soumise au plasma.

28. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on utilise une durée ( 62 ) d'impulsions de haute tension de 100 ns à 1 µs sur la feuille encore non comprimée ou sur la feuille humide.

29. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on applique une amplitude ( U ) de haute tension correspondant à au moins deux fois la valeur de référence à au moins trois fois la valeur d'une tension de seuil d'effet couronne.

30. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on envoie, dans la partie soumise au plasma, de l'oxygène et/ de la vapeur d'eau ayant une pression partielle plus grande par rapport à des conditions atmosphériques.

31. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que, pour la production du plasma ou de la décharge électrique couronne, on produit une décharge à effet couronne en tension continue et on superpose les impulsions ( 61, 67 ) de haute tension à la décharge à effet couronne en tension continue.

32. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on utilise un taux ( 63 ) de répétition des impulsions compris entre 10 Hz et 5 Khz, ou notamment 10 Khz.

33. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on se rend maître de l'injection de puissance d'énergie électrique dans le plasma, principalement par la régulation de l'amplitude ( U ), de la durée ( 62 ) et du taux ( 63 ) de répétition des impulsions de haute tension superposées.

34. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on applique des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension ayant une durée ( 62 ) de moins de 3 µs, de préférence de moins de 1 µs, de préférence de moins de 500 ns.

35. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on produit un plasma homogène de grand volume et ayant une grande densité de puissance sans qu'il se produise de pincement du plasma ou des disruptions.

36. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on utilise une tension en courant continu d'un niveau tel qu'il se forme dans le plasma une décharge stable à effet couronne en courant continu, seulement en liaison avec une superposition d'impulsions de haute tension.

37. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la tension en courant continu utilisée est inférieure à celle pour un fonctionnement stable sans superposition d'impulsions de haute tension.

38. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude globale utilisée ( tension en courant continu + amplitude des impulsions ) est supérieure à la tension de claquage statique de l'agencement d'électrodes.

39. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude globale utilisée correspond à de deux à cinq fois la tension de claquage statique de l'agencement d'électrodes.

40. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude ( U ) des impulsions de haute tension représente entre 10 % et 1 000 % de la tension en courant continu utilisée.

Revendications

Revendications pour l'(les) Etat(s) contractant(s) suivant(s): DE

1. Installation pour guider et/ou faire changer de direction et/ou presser et/ou enrouler et/ou affiner un produit en traitement dans la fabrication du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton ou lors d'un traitement modifiant leurs propriétés, comprenant au moins deux électrodes ( 47, 48 ) de production d'un plasma dans le produit en traitement ou dans son environnement immédiat, les deux électrodes ( 47, 48 ) étant disposées sur des côtés opposés l'un à l'autre du produit en traitement,
caractérisée par un générateur ( 46 ) d'impulsions de haute tension, qui est relié aux électrodes (47, 48 ) et qui est destiné à produire des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension d'une durée de moins de 10 µs.

2. Installation pour guider et/ou faire changer de direction et/ou presser et/ou enrouler et/ou affiner un produit en traitement dans la fabrication du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton ou lors d'un traitement modifiant leurs propriétés, comprenant un rouleau ( 12 ) venant en contact avec le produit en traitement, le rouleau ( 12 ) étant agencé sous la forme d'une première électrode ( 12a ), dans laquelle un plasma peut être produit dans le produit en traitement ou dans son environnement immédiat,
caractérisée en ce qu'un générateur ( 46 ) d'impulsions de haute tension, pour la production d'impulsions de haute tension, est relié au rouleau ( 12 ) et en ce qu'une deuxième électrode ( 12b ; 47 ) est disposée par rapport au rouleau ( 12 ) de façon à ce que le produit en traitement puisse être transporté ou puisse passer entre le rouleau ( 12 ), notamment entre la première électrode ( 12a ), et la deuxième électrode ( 12b ).

3. Installation suivant la revendication 2,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) est disposé de façon à venir en contact avec le produit en traitement, de préférence avec une feuille formée, de préférence avec une feuille pressée, notamment avec une bande ( 27 ) de papier.

4. Installation suivant la revendication 3,
caractérisée par au moins un deuxième rouleau, le deuxième rouleau étant disposé par rapport au rouleau ( 12 ) de façon à ce qu'un produit en traitement plat, notamment la bande ( 27 ) de papier, vienne en contact par les deux faces avec les rouleaux.

5. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) fait partie d'une installation de raffinage du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, de préférence d'un dispositif de couchage ou d'un dispositif de calandrage et/ou de satinage.

6. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) fait partie d'une installation de séchage du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, qui est agencée notamment pour l'évaporation d'une humidité résiduelle.

7. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) fait partie d'une installation ( 11 ) d'exprimage du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, qui est agencée notamment pour l'exprimage et/ou la déshydratation et/ou la compression.

8. Installation suivant l'une des revendications 2 à 7,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) est pourvu d'une surface perméable au gaz.

9. Installation suivant l'une des revendications 2 à 8,
caractérisée en ce que le rouleau ( 12 ) est agencé pour l'apport radial d'un courant gazeux.

10. Installation suivant l'une des revendications 1 à 8,
caractérisée par un moyen ( 81 ) pour faire affluer un courant gazeux sur le produit en traitement.

11. Installation suivant l'une des revendications 1 à 10,
caractérisée par un générateur ( 46 ) d'impulsions de haute tension, qui est relié à l'électrode ou aux électrodes ( 12a, 12b ).

12. Procédé de production ou de traitement d'un produit en traitement lors de la production ou du traitement du papier ( 27 ), du carton ou du carton épais, de préférence pour faire fonctionner une installation suivant l'invention, dans lequel on met le produit en traitement en contact sous la pression atmosphérique avec un plasma de grande surface, de préférence non thermique, le plasma produit, à proximité immédiate du produit en traitement ou dans le produit en traitement ou dans son environnement immédiat, une décharge dans un gaz, notamment une décharge à effet couronne, sous la pression atmosphérique, le produit en traitement étant mis en contact sur les deux faces avec le plasma ou étant traité sur les deux faces au moyen de la décharge dans un gaz,
caractérisé en ce que, pour la production du plasma ou de la décharge dans un gaz, on produit des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension entre des électrodes ( 43, 44 ; 47, 48 ) d'une durée de moins de 10 µs.

13. Procédé suivant la revendication 12,
caractérisé en ce qu'on utilise, dans un processus de production de papier ou de carton, comme produit en traitement, une feuille qui n'est pas encore comprimée et/ou humide ou une feuille sèche.

14. Procédé suivant l'une des revendications 12 ou 13,
caractérisé en ce que l'on utilise le plasma ou la décharge dans un gaz pour blanchir le produit en traitement.

15. Procédé suivant l'une des revendications 12 à 14,
caractérisé en ce que l'on produit, dans le plasma ou au moyen de la décharge dans un gaz, des radicaux ( 59 ), qui agissent sur le produit en traitement.

16. Procédé suivant la revendication 15,
caractérisé en ce que l'on utilise, pour divers types de produits en traitement, dans un procédé de production de papier, de carton ou de carton épais, notamment à des stades différents du procédé, des radicaux ( 59 ) de types différents ou de compositions différentes.

17. Procédé suivant la revendication 15 ou 16,
caractérisé en ce qu'on soumet le produit en traitement, dans un stade d'un procédé de production de papier ou de carton, à des radicaux ( 59 ) de types ou de compositions différents, de préférence successivement dans le temps.

18. Procédé suivant la revendication 16 ou 17,
caractérisé en ce qu'on choisit les étapes du procédé parmi les étapes suivantes :

- compression,

- séchage,

- lissage,

- enroulement,

- déroulement,

- application d'un agent adhésif, notamment d'un revêtement,

- raffinage, revêtement, notamment couchage, satinage ou calandrage, notamment repassage,

- préparation d'impression, notamment après le calandrage.

19. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 18,
caractérisé en ce qu'on produit, comme radicaux ( 59 ), de l'ozone ( O₃ ), du peroxyde d'hydrogène ( H₂O₂ ), OH, HO₂ et/ou HO₂^-.

20. Procédé suivant l'une des revendications 15 à 19,
caractérisé en ce que l'on se rend maître et/ou régule un taux de production des radicaux ( 59 ) et/ou la composition des radicaux ( 59 ) produits en influant sur l'amplitude ( U ), la durée ( 62 ) des impulsions et/ou le taux ( 63 ) de répétition des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension.

21. Procédé suivant la revendication 20,
caractérisé en ce que, pour se rendre maître et réguler le taux de production et/ou le type des radicaux ( 59 ) produits, on mesure une concentration des radicaux ( 59 ) produits.

22. Procédé suivant la revendication 20 ou 21,
caractérisé en ce que, pour se rendre maître et réguler le taux de production ou la composition des radicaux ( 59 ) produits, on mesure une propriété du produit en traitement, de préférence une propriété qualitative, notamment son opacité, son brillant, sa blancheur, sa fluorescence ou son point de couleur.

23. Procédé suivant l'une des revendications 21 ou 22,
caractérisé en ce que l'on mesure "online" la concentration ou la propriété.

24. Procédé suivant l'une des revendications 20 à 23,
caractérisé en ce que, pour la régulation, on modifie l'amplitude ( U ) des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension à taux ( 63 ) de répétition constant.

25. Procédé suivant l'une des revendications 20 à 24,
caractérisé en ce que, pour la régulation, on modifie le taux ( 63 ) de répétition des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension à amplitude ( U ) constante.

26. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on enrichit en oxygène le produit en traitement dans la zone soumise au plasma.

27. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on utilise une durée ( 62 ) d'impulsions de haute tension de 100 ns à 1 µs sur la feuille encore non comprimée ou sur la feuille humide.

28. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on applique une amplitude ( U ) de haute tension correspondant à au moins deux fois la valeur de référence à au moins trois fois la valeur d'une tension de seuil d'effet couronne.

29. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on envoie, dans la partie soumise au plasma, de l'oxygène et/ de la vapeur d'eau ayant une pression partielle plus grande par rapport à des conditions atmosphériques.

30. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que, pour la production du plasma ou de la décharge électrique couronne, on produit une décharge à effet couronne en tension continue et on superpose les impulsions ( 61, 67 ) de haute tension à la décharge à effet couronne en tension continue.

31. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on utilise un taux ( 63 ) de répétition des impulsions compris entre 10 Hz et 5 Khz, ou notamment 10 Khz.

32. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on se rend maître de l'injection de puissance d'énergie électrique dans le plasma, principalement par la régulation de l'amplitude ( U ), de la durée ( 62 ) et du taux ( 63 ) de répétition des impulsions de haute tension superposées.

33. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on applique des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension ayant une durée ( 62 ) de moins de 3 µs, de préférence de moins de 1 µs, de préférence de moins de 500 ns.

34. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on produit un plasma homogène de grand volume et ayant une grande densité de puissance sans qu'il se produise de pincement du plasma ou des disruptions.

35. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on utilise une tension en courant continu d'un niveau tel qu'il se forme dans le plasma une décharge stable à effet couronne en courant continu, seulement en liaison avec une superposition d'impulsions de haute tension.

36. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la tension en courant continu utilisée est inférieure à celle pour un fonctionnement stable sans superposition d'impulsions de haute tension.

37. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude globale utilisée ( tension en courant continu + amplitude des impulsions ) est supérieure à la tension de claquage statique de l'agencement d'électrodes.

38. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude globale utilisée correspond à de deux à cinq fois la tension de claquage statique de l'agencement d'électrodes.

39. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude ( U ) des impulsions de haute tension représente entre 10 % et 1 000 % de la tension en courant continu utilisée.

Zeichnung