PRESSENVORRICHTUNG ZUM VERDICHTEN VON PAPIER UND/ODER ZUM ENTZIEHEN VON TRÄGERFLÜSSIGKEIT AUS PAPIER UND VERFAHREN HIERZU

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Pressenvorrichtung zum Verdichten von Papier und/oder zum Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier, Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton, wobei die Pressenvorrichtung einer Siebvorrichtung nachgeordnet und vor einer Trocknungsanlage angeordnet ist.

[0002] Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Pressenvorrichtung nach der Erfindung beim Verdichten von Papier und/oder Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier, Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier, Pappe oder Karton, wobei die Pressenvorrichtung einer Siebvorrichtung nachgeordnet und vor einer Trocknungsanlage angeordnet ist.

[0003] 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 Pressenbereich der Papierherstellungsanlage. Im Pressenbereich wird das Papier, Pappe oder der Karton entwässert. Stellvertretend für Papier, Pappe oder Karton wird nachfolgend der Begriff Papier oder Prozessgut verwendet.

[0004] Eine Festigkeit des Papiers nimmt mit zunehmender Entwässerung zu. Papierfasern bestehen vorzugsweise aus vielen Zelluloseketten mit vielen OH-Gruppen. Die Festigkeit des Papiers entsteht über dazwischen liegende Wassermoleküle, die die Fasern über Wasserstoffbrücken miteinander verbinden. Die Anzahl der Wasserstoffbrücken kann durch Pressung oder leichte Streckung gesteigert werden.

[0005] Aus WO 2004/101891 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung von Papier mit Plasma bekannt.

[0006] Aus DE 198 36 669 A1 ist ein Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung am festen trockenen Papier bekannt.

[0007] Den beiden Druckschriften ist nicht zu entnehmen, wie, im Hinblick auf eine Festigkeitssteigerung des Papiers zum Zweck einer Erhöhung einer Prozessgeschwindigkeit, dass Papier zu behandeln ist.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Papierherstellung zu steigern.

[0009] Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass über in oder unter einem Pressbereich der Pressenvorrichtung mindestens eine erste Elektrode angeordnet ist, welche mit einem Hochspannungsimpulsgenerator verbunden ist, wobei im/am feuchten Papier, Pappe oder Karton oder in seiner/dessen unmittelbaren Umgebung ein Plasma erzeugbar ist.

[0010] Durch die Behandlung des noch feuchten Papiers bzw. der Fasern in der Pressenvorrichtung noch vor einer ersten Trockenstufe mit einem vorzugsweise kalten Koronaplasma, wird die molekulare Struktur der Papieroberfläche bzw. der Fasern verändert. Durch die Behandlung mit Plasma wird die Festigkeit des "Blattes" noch vor der ersten Trockenstufe erhöht. Vorzugsweise wird das Plasma in einem Abstand von kleiner als 20 cm, vorzugsweise kleiner als 10 cm, vorzugsweise kleiner als 5 cm, von dem noch feuchten Papier in der Pressenvorrichtung erzeugt.

[0011] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Transportrolle als eine erste Elektrode hergerichtet. Durch die direkte Behandlung mit vorzugsweise kaltem Plasma in der Pressenvorrichtung mittels einer Transportrolle werden im Papier mehr Wasserstoffbrückenbindungen als ohne die Plasmabehandlung gebildet. Die Festigkeit des Papiers in der Pressenvorrichtung nimmt daher zu. Die Steigerung der Festigkeit des Papiers reduziert die Gefahr von Papierrissen und eröffnet somit die Möglichkeit die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Papierherstellungsanlage zu erhöhen.

[0012] Zweckmäßig ist es, dass mindestens eine zweite Elektrode zur Plasmaerzeugung vorhanden ist. Zwischen den beiden Elektroden wird das Plasma, vorzugsweise als eine Koronaentladung oder eine Gasentladung, erzeugt. Durch diese Art der Anordnung wird das Papier zwischen den beiden Elektroden geführt und kann so gezielt mit Plasma behandelt werden.

[0013] Mit Vorteil ist mindestens eine Elektrode als Platte ausgestaltet. Mit der vörzugsweisen Ausgestaltung einer Elektrode als Platte wird das gezielte Applizieren mit Plasma auf das Papier um ein weiteres erhöht.

[0014] Weitere bevorzugte Ausgestaltungsmerkmale der Pressenvorrichtung, insbesondere der Elektrodenanordnungen der Pressenvorrichtung, sind durch die Patentansprüche 5 bis 11 wiedergegeben.

[0015] Eine weitere Steigerung der Festigkeit wird durch ein Mittel zum Einleiten von Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, vorzugsweise reinem Sauerstoff oder Sauerstoff mit beispielsweise Edelgas als Trägergas, zwischen oder in die unmittelbare Nähe der Elektroden erreicht. Mit Hilfe dieses eingeströmten Gases und der gleichzeitigen Behandlung mit Plasma wird die spätere Reißfestigkeit des Papiers weiter erhöht

[0016] Nach der verfahrensseitigen Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das zu verdichtende Papier mit vorzugsweise nichtthermischen, großflächigem Plasma unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zum Papier erzeugt oder in dem Papier oder in seiner unmittelbaren Umgebung eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, unter Atmosphärendruck erzeugt wird.

[0017] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von weniger als 10 µs erzeugt. Die Verwendung von Hochspannungsimpulsen, welche eine Dauer von weniger als 10 µs haben, hat sich - wie später noch beschrieben wird - als besonders vorteilhaft herausgestellt.

[0018] Bei der Behandlung der noch nicht vollständig getrockneten Papieroberfläche mit kaltem Plasma, vorzugsweise unmittelbar vor der ersten Trockenstufe, werden bestimmte Radikale erzeugt (z.B. OH^-, HOO^-, O, O₃), welche mit der Papieroberfläche und insbesondere den noch nicht vollständig gebundenen Fasern chemisch reagieren.

[0019] Weitere bevorzugte Verfahrensmerkmale sind durch die Patentabsprüche 15 bis 43 beschrieben. Diesen liegen unter anderem folgende Überlegungen zu Grunde:

[0020] 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 wiederum sind maßgeblich daran beteiligt, insbesondere die Bindungsfestigkeit der Fasern untereinander zu erhöhen, wodurch sich die Reißfestigkeit des Papiers erhöht und damit die Verarbeitungsgeschwindigkeit weiter gesteigert werden kann.

[0021] Vorzugsweise wird bei einer simultanen Erzeugung von Radikalen eine Reihe von unterschiedlich oxidierenden und funktionalisierenden Radikalen in einer Gasphase erzeugt und dazu verwendet, im nicht vollständig getrocknetem Blatt, in der Pressenvorrichtung oder unmittelbar danach das Papier mit Radikalen zu behandeln.

[0022] Insbesondere soll diese Behandlung bei einem Gehalt an Trägerflüssigkeit von 2 % bis zu über 30 % eingesetzt werden.

[0023] Die Festigkeit des Papiers und damit die maximale mögliche Arbeitsgeschwindigkeit wird dadurch schon vor einer Trocknungsanlage erhöht. Des Weiteren lassen sich durch diese Art der Behandlung auch die an der Oberfläche liegenden farbigen Stoffe bleichen, beispielsweise werden das anhaftende Lignin oder Farbstoffreste oxidativ entfärbt.

[0024] Radikale werden in Gasentladungen dadurch erzeugt, dass energiereiche Elektronen mit Molekülen zusammenstoßen und diese dadurch dissoziieren oder anregen und so zur Radikalenbildung führen. Bei der Dissoziation werden unmittelbar Radikale freigesetzt, während bei der Anregung durch anschließende strahlende Übergänge UV-Licht erzeugt wird, welches wiederum mit vorzugsweise Luft- und Wassermolekülen reagiert und diese dissoziiert. Um ausreichend energiereiche Elektronen im Bereich von ca. 5 eV (Elektronenvolt) bis > 15 eV zu erhalten, werden 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 sehr kurzen Hochspannungseinzelimpulsen zu arbeiten. Vorzugsweise ist die Pulsdauer deutlich kürzer als es einer Aufbauzeit eines vollständigen Durchschlages im jeweiligen Medium entspricht.

[0025] Eine gepulste Koronaentladung direkt oberhalb des Papiers oder an dem noch feuchten Papier unter Benutzung kurzer Hochspannungsimpulse von weniger als 10 µs, insbesondre typisch von 1 µs, und besonders vorteilhaft deutlich geringer als 1 µs, mit Spannungen von einigen kV bis zu über 100 kV, abhängig von einem Abstand der Elektroden zum Papier und der Eigenschaften des Papiers, wird mit Vorteil, hinsichtlich der Qualitätseigenschaften, auf das Papier appliziert. Insbesondere hat sich die Verwendung von derartig kurzen 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. Der Grund liegt vermutlich in dem schnellen Übergang vom Streamer zum Durchschlag bei Atmosphärendruck, insbesondere bei Vorhandensein von geometrischen Irregularitäten an der Papieroberfläche, wie z.B. einzelne Fasern, an denen das elektrische Feld erheblich überhöht ist.

[0026] Befindet sich die Papierbahn oder die Faser-Suspension zwischen den zur Streamerentladung benutzten Elektroden, so ist dies besonders vorteilhaft, da das Papier oder die Faser-Suspension dadurch teilweise als eine dielektrische Ba.rriere wirkt. Durch die dielektrische Barriere lässt sich der Übergang vom Streamer zum Durchschlag besser kontrollieren.

[0027] 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 Papierherstellungsanlage mit einer Siebvorrichtung, einer Pressenvorrichtung nach der Erfindung und einer Veredelungsund/oder Trockenanlage,

FIG 2

eine Darstellung (Schnitt) einer Anordnung zur Erzeugung 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 kurzer (typisch < 1 µs) Hochspannungsimpulse mit hoher Impulswiederholrate,

FIG 4

bis FIG 9 Elektrodenanordnungen und Elektrodensysteme zur Erzeugung von Koronaentladungen: Platte-Platte-, Platte-Draht-Platte-, koaxiale Draht-Rohr-, Spitze-Platte-, Mehrfachspitzen-Platte-, Gitter-Platte (Rohr)-, Gitter-Gitter-Anordnungen.

FIG 10

eine Pressenvorrichtung mit erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen zur Plasmabehandlung, und

FIG 11

eine Transportrolle als Elektrode.

[0028] 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. Pro Minute produziert die Papierherstellungsanlage bis zu 1400 m Papier 27. Es dauert nur wenige Sekunden vom ersten Auftreffen der Faser-Suspension oder der Pulpe 39 auf die Siebvorrichtung 9 bis zum fertigen Papier 27, welches letztendlich in einer Aufrollung 15 augerollt wird. Im Verhältnis 1:100 mit Wasser verdünnt, werden die Faserstoffe zusammen mit Hilfsstoffen auf die Siebvorrichtung 9 mit dem Sieb 10 aufgebracht. Die Fasern lagern sich auf dem Sieb 10 neben- und aufeinander ab. Das Siebwasser 23 kann mittels mehrerer Saugkammerbereiche 24 abfließen oder abgesaugt werden. Auf diese Weise entsteht ein gleichmäßiger Faserverbund, der durch mechanischen Druck in einer Pressenvorrichtung 11 und mit Hilfe von Dampfwärme weiter entwässert wird. Der gesamte Papierherstellungsprozess unterteilt sich dabei im Wesentlichen in die Bereiche Stoffaufbereitung, Papiermaschine, Veredelung und Ausrüstung.

[0029] Der 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.

[0030] Ein weiterer Entwässerungsprozess erfolgt durch mechanischen Druck in der Pressenvorrichtung 11. Dabei wird die Papierbahn 27 mittels eines saugfähigen endlosen Filztuches zwischen Walzen aus Stahl, Granit oder Hartgummi hindurchgeführt und dadurch entwässert. Das durch den Saugkammerbereich 24 aufgenommene Siebwasser 23 wird zu einem Teil zu einem Sortierer 5 zugeführt und zu einem anderen Teil zu einem Stofffänger 17 zurückgeführt. An die Pressenvorrichtung 11 schließt sich 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.

[0031] Erfindungsgemäß wird ein großvolumige Plasma mit hoher Leistungsdichte dadurch erzeugt, dass einer DC-Korona-Entladung intensive, kurz andauernde Hochspannungsimpulse mit einer hohen Impulswiederholrate von 1 kHz überlagert werden. Bei dieser Betriebsweise wird ein äußerst homogenes, großvolumiges Plasma mit einer hohen Leistungsdichte zwischen einer ersten Elektrode 47 und einer zweiten Elektrode 48 erzeugt, ohne dass es zu den bei DC-Korona-Entladungen bekannten Plasmaeinschnürungen kommt.

[0032] Auch eine Behandlung der Faser-Suspension 39 kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen dem Stoffauflauf 7 und dem Anfangsbereich der Siebvorrichtung 9 mit einer ersten Elektrode 43 unter der Siebvorrichtung 9 und eine zweite Elektrode 44 über der Siebvorrichtung 9 erfolgen. Die Elektroden 43 und 44 sind derart angeordnet, dass die flächig verteilte Faser-Suspension 39 zwischen den Elektroden verläuft. Damit zur Behandlung der Faser-Suspension 39 ein großflächiges Plasma unter Atmosphärendruck in unmittelbarer Nähe zu der Faser-Suspension 39 erzeugt werden kann, sind die Elektroden 43 und 44 mit einem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Mit Hilfe dieses Hochspannungsimpulsgenerators 46 wird zwischen den Elektroden 43 und 44 ein großvolumiges Plasma mit einem großen Querschnitt und mit hoher Leistungsdichte hergestellt. Hierbei ist eine Plasmadichte homogen über den Behandlungsbereich, welcher durch die Elektroden 43 und 44 abgedeckt wird, verteilt.

[0033] Analog zu dem zuvor beschriebenen wird mit dem Elektrodensystem 47 und 48 in der erfindungsgemäßen Pressenvorrichtung 11 ein großflächiges Plasma zur Behandlung der Papierbahn 27 erzeugt. Die erste Elektrode 47 in der Pressenvorrichtüng 11 ist als eine halbrunde Gitterelektrode ausgeführt. Durch die halbrunde Ausgestaltung der Elektrode 47 kann sie dem Papierbahnverlauf über einer Transportrolle 12 folgen. Die zweite Elektrode 48 in der Pressenvorrichtung 11 ist als eine Plattenelektrode ausgestaltet und derart angeordnet, dass die Transportrolle 12 zwischen den Elektroden 47 und 48 geführt werden kann. Um auch hier die Radikalbildung im Plasma anzuregen, wird der Plasmabehandlungsbereich über den Gasverteiler 81 mit der Gasleitung 80 mit einem Sauerstoff-Argon-Gemisch angeströmt. Mit Hilfe des Sauerstoff-Argon-Gemisches werden besonders vorteilhaft Hydroxyl-Radikale erzeugt.

[0034] Der Pressvorgang verdichtet das Papiergefüge, die Festigkeit wird nochmals erhöht und eine Oberflächengüte wird entscheidend beeinflusst. Durch die Behandlung des gepressten Papiers mit kaltem Plasma, insbesondere mit den erzeugten Radikalen, wird die molekulare Struktur der Papieroberfläche weiter verändert. Zusätzlich zur Festigkeit des Papiers 27 wird eine Bedruckbarkeit verbessert.

[0035] Mit den vorbenannten Elektrodenanordnungen 43 und 44 sowie 47 und 48 ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich die Papierbahn 27 zwischen Streamer-Entladungen (siehe FIG 2) zu führen. Ein Streamer ist eine spezielle Form einer sich linear fortbewegenden Plasmawolke oder ein in der Entwicklung befindlicher Entladungskanal, der sich aufgrund der 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 Anordnungen der Elektrodensysteme, 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.

[0036] Durch eine direkte Behandlung der Zellstofffaser-Suspension 39 oder des Papiers 27 mit dem kalten Plasma werden in der Suspension 39 oder im Papier 27 vorzugsweise die Radikale OH^-, HOO^-, O, O₃ erzeugt. Diese Radikale lösen unter anderem eine bleichende chemische Reaktion aus. Der Hochspannungsimpulsgenerator 46 wird derart betrieben, dass er Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von typisch 1 µs zwischen den Elektroden 43 und 44 erzeugt. Eine für die Erzeugung von Radikalen und Ozon in der Zellstofffaser-Suspension notwendige DC-Spannung liegt bei ca. einigen 10 kV bis über 100 kV. Die Hochspannungsimpulse werden der DC-Spannung überlagert und bilden so eine Gesamtamplitude von typisch ca. 100 kV. Durch die Behandlung der Zellstofffaser-Suspension 39 mit einer kalten elektrischen Entladung, also dem Plasma, werden die Radikale in-situ erzeugt. So können große Gesamtmengen von Radikalen in die Suspension 39 eingebracht werden. Für die Elektroden 47 und 48 wird der Hochspannungsimpulsgenerator derart betrieben, dass er Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von typisch 0,1 µs bis zu einigen wenigen µs erzeugt.

[0037] 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. Am Beispiel dieser Anordnung wird die Streamerbildung verdeutlicht. 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 dissoziieren oder anregen. Bei der Dissoziation werden unmittelbar Radikale 59 freigesetzt, während bei der Anregung durch einen anschließenden strahlenden Übergang UV-Licht erzeugt wird. Dieses erzeugte UV-Licht reagiert wiederum mit Wassermolekülen und dissoziiert diese.

[0038] 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 Abszisse ist die Zeit in ms und auf der Ordinate die Spannung in kV angegeben. Die Einheiten sind willkürlich gewählt. Ein Niveau von typisch ca. 100 kV der DC-Spannung fällt mit der dargestellten Abszisse zusammen. Die dargestellte Impulsspannung ist also der DC-Spannung überlagert. Die Impulse 66 und 67 weisen eine Pulsbreite 62 von kleiner 1 µs auf, wobei die einzelnen Impulse 66, 67 eine steil ansteigende Flanke mit einer Anstiegszeit 64 und einer weniger steil abfallende Flanke auf. Die Impulswiederholzeit 63 liegt typischer Weise zwischen 10 µs und 100 ms.

[0039] Dabei haben die einzelnen Impulse 66,67 eine solche Gesamtamplitude, dass 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.

[0040] 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.

[0041] 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.

[0042] 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.

[0043] 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.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] 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 gerührt 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.

[0048] 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.

[0049] 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 angeordnete Drähten 12b bis 12bⁿ mit Plasma und/oder Gasentladungen beaufschlagt.

[0050] Die Anordnung wird auch als gekrümmte Draht-Platte-Anordnung, welche einen Plasmareaktor bildet, bezeichnet.

Ansprüche

1. Pressenvorrichtung (11) zum Verdichten von Papier und/oder zum Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier (27), Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton, wobei die Pressenvorrichtung (11) einer Siebvorrichtung (9) nachgeordnet und vor einer Trocknungsanlage (13) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass über, in oder unter einem Pressbereich der Pressenvorrichtung (11) mindestens eine erste Elektrode (47) angeordnet ist, welche mit einem Hochspannungsimpulsgenerator (46) verbunden ist, wobei im/am feuchten Papier (27), Pappe oder Karton oder in seiner/dessen unmittelbaren Umgebung ein Plasma erzeugbar ist.

2. Pressenvorrichtung (11) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportrolle (12) als eine erste Elektrode hergerichtet ist.

3. Pressenvorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zweite Elektrode (48) zur Plasmaerzeugung vorhanden ist.

4. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode als Platte, (70a, 70b) ausgestaltet ist.

5. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode als Draht (71) ausgestaltet ist.

6. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode als ein Drahtgeflecht, insbesondere als ein Draht-Gitter (75a, 75b), ausgestaltet ist.

7. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode als ein Gitter (75a, 75b), insbesondere als eine Anordnung von sich rechtwinklig oder schräg kreuzenden Rundstäben und/oder Flachleisten ausgestaltet ist

8. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Elektrode eine oder mehrere Spitze(n) (73) aufweist.

9. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden als mindestens zwei gegenüberstehende, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, Platten (70a,70b) angeordnet sind.

10. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden als mindestens zwei gegenüberstehende, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, Gitter (75a,75b) angeordnet sind.

11. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden derart angeordnet sind, dass zwischen zwei über mindestens einen Plattenverbinder (70f) miteinander verbundenen Platten (70d,70e), welche die erste Elektrode bilden, ein Draht (71) oder ein Gitter (75a) als zweite Elektrode angeordnet ist.

12. Pressenvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Mittel (81) zum Einleiten von Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, vorzugsweise reinem Sauerstoff oder Sauerstoff mit beispielsweise Edelgas als Trägergas, zwischen oder in die unmittelbare Nähe der Elektroden (47,48).

13. Verfahren zum Betrieb der Pressenvorrichtung nach der Erfindung beim Verdichten von Papier und/oder Entziehen von Trägerflüssigkeit aus feuchten Papier (27), Pappe oder Karton bei der Herstellung von Papier (27), Pappe oder Karton, wobei die Pressenvorrichtung (11) einer Siebvorrichtung (9) nachgeordnet und vor einer Trocknungsanlage (13) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das zu verdichtende Papier mit, vorzugsweise nichtthermischem, großflächigem Plasma unter Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zum Papier erzeugt oder in dem Papier oder in seiner unmittelbaren Umgebung eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, unter Atmosphärendruck erzeugt wird.

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

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgut beidseitig mit dem Plasma in Kontakt gebracht bzw. mittels der Gasentladung behandelt wird.

16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma bzw. die Gasentladung in dem Prozessgut erzeugt wird.

17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser, im Prozessgut im Bereich zwischen 2% und 85%, vorzugsweise im Bereich zwischen 10% und 80% und insbesondere im Bereich zwischen 10% und 70%, liegt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass im Plasma oder mittels der Gasentladung Radikale (59) erzeugt werden, die auf das Prozessgut einwirken.

19. Verfahren nach Anspruch 18,
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.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
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.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessstufen aus folgenden Stufen ausgewählt sind:

- Pressen,

- Trocknen,

- Glätten,

- Aufrollen,

- Abrollen,

- Haftungsvermittlung, insbesondere vor einer Beschichtung,

- Veredelung, Beschichten, Satinieren oder Kalandrieren,

- Bedruckvorbereitung, insbesondere nach dem Kalandrieren,

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass als Radikale (59) Ozon (O₃), Wasserstoffperoxid (H₂O₂), OH, HO₂ und/oder HO₂^- erzeugt werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22,
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 wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23,
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.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24,
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.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration bzw. die Eigenschaft "online" gemessen wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung die Amplitude (U) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Wiederholrate (63) verändert wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung die Wiederholrate (63) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Amplitude (U) verändert wird.

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

30. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am gepressten Blatt 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 Hochspannungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von mehr als 100 ns verwendet werden.

36. 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.

37. 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.

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

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

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

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

42. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasströmung senkrecht zu der Elektrodenanordnung (43,44) erzeugt wird.

43. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasströmung parallel zu der Elektrodenanordnung (43,44) erzeugt wird.

Claims

1. Pressing device (11) for compressing paper and/or for extracting carrier liquid from moist paper (27), board or cardboard when paper (27), board or cardboard is being manufactured, wherein the pressing device (11) is arranged downstream of a screening device (9) and upstream of a drying system (13),
characterised in that over, in or under a pressing area of the pressing device (11) at least one first electrode (47) is arranged which is connected to a high-voltage pulse generator (46), wherein a plasma can be produced in/on the moist paper (27), board or cardboard, or in the immediate vicinity thereof.

2. Pressing device (11) according to claim 1,
characterised in that a transport roller (12) is arranged as a first electrode.

3. Pressing device (11) according to claim 1 or 2,
characterised in that at least one second electrode (48) is provided for plasma production.

4. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 3,
characterised in that at least one electrode is designed as a plate (70a, 70b).

5. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 4,
characterised in that at least one electrode is designed as a wire (71).

6. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 5,
characterised in that at least one electrode is designed as a wire mesh, in particular as a wire grid (75a, 75b).

7. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 6,
characterised in that at least one electrode is designed as a grid (75a, 75b), in particular as an arrangement of rods and/or flat strips intersecting each other at right angles or obliquely.

8. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 7,
characterised in that at least one electrode has one or more tips (73) .

9. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 8,
characterised in that the electrodes are arranged as at least two opposed plates (70a, 70b), preferably running parallel to each other.

10. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 9,
characterised in that the electrodes are arranged as at least two opposed grids (75a, 75b), preferably running parallel to each other.

11. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 10,
characterised in that the electrodes are arranged such that a wire (71) or a grid (75a) is arranged as a second electrode between two plates (70d, 70e) which form the first electrode and are connected to each other via at least one plate connector (70f).

12. Pressing device (11) according to one of claims 1 to 11,
characterised by means (81) for introducing gas, in particular air or oxygen, preferably pure oxygen or oxygen with, for example, inert gas as the carrier gas, between or in the immediate vicinity of the electrodes (47, 48).

13. Method for operating the pressing device according to the invention during compression of paper and/or extraction of carrier liquid from moist paper (27), board or cardboard when paper (27), board or cardboard is being manufactured, wherein the pressing device (11) is arranged downstream of a screening device (9) and upstream of a drying system (13),
characterised in that the paper to be compressed is brought into contact with (preferably non-thermal) large-area plasma under atmospheric pressure, the plasma is produced in the immediate vicinity of the paper or in the paper, or a gas discharge, in particular a corona discharge, is produced under atmospheric pressure in the immediate vicinity of said paper.

14. Method according to claim 13,
characterised in that for the production of the plasma or of the gas discharge high-voltage pulses (66, 67) are produced between electrodes (43, 44) with a duration (62) of less than 10 µs.

15. Method according to one of claims 13 or 14,
characterised in that the process material is brought into contact with the plasma on both sides or is treated by means of the gas discharge.

16. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that the plasma or the gas discharge is produced in the process material.

17. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that the content of carrier liquid, in particular water, in the process material lies in the range between 2% and 85%, preferably in the range between 10% and 80% and in particular in the range between 10% and 70%.

18. Method according to one of claims 13 to 17,
characterised in that radicals (59) which act on the process material are produced in the plasma or by means of the gas discharge.

19. Method according to claim 18,
characterised in that for different types of process materials in a paper, cardboard or board manufacturing process, in particular at different process stages, radicals (59) of a different type or composition are used.

20. Method according to claim 18 or 19,
characterised in that the process material is exposed to radicals (59) of a different type or composition within a process step in a paper or cardboard manufacturing process, preferably in time sequentially.

21. Method according to claim 19 or 20,
characterised in that the process steps are selected from the following steps:

- pressing,

- drying,

- smoothing,

- winding,

- unwinding,

- bonding, especially before a coating,

- finishing, coating, glazing or calendering,

- preparation for printing, especially after calendering,

22. Method according to one of claims 18 to 21,
characterised in that ozone (O₃), hydrogen peroxide (H₂O₂), OH, HO₂ and/or HO₂^- are produced as radicals (59).

23. Method according to one of claims 18 to 22,
characterised in that a production rate of radicals (59) and/or the composition of the radicals (59) produced is controlled by influencing the amplitude (U), pulse duration (62) and/or pulse repetition rate (63) of the high-voltage pulses (66, 67).

24. Method according to claim 23,
characterised in that a concentration of the radicals (59) produced is measured for control and regulation of the production rate and/or the type of radicals (59) produced.

25. Method according to claim 23 or 24,
characterised in that a property of the process material, preferably a quality property, in particular its opacity, gloss, whiteness, fluorescence or colour dot, is measured for control and regulation of the production rate or of the composition of the radicals (59) produced.

26. Method according to one of claims 24 or 25,
characterised in that the concentration or property is measured online.

27. Method according to one of claims 23 to 26,
characterised in that the amplitude (U) of the high-voltage pulses (66, 67) is changed at a constant repetition rate (63) for regulation.

28. Method according to one of claims 23 to 27,
characterised in that the repetition rate (63) of the high-voltage pulses (66, 67) is changed at a constant amplitude (U) for regulation.

29. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that a high-voltage pulse duration (62) from 100 ns to 1 µs is used on the pressed sheet.

30. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that oxygen and/or water vapour is supplied on the pressed sheet in the area to which plasma has been applied, with an increased partial pressure compared to atmospheric conditions.

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

32. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that a pulse repetition rate (63) between 10 Hz and 5 kHz, or in particular 10 kHz, is used.

33. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that the power injection of electrical energy into the plasma is primarily controlled by the regulation of the 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,
characterised in that high-voltage pulses (66, 67) with a duration (62) of less than 3 µs, preferably of less than 1 µs, preferably of less than 500 ns, are used.

35. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that high-voltage pulses (66, 67) with a duration (62) of more than 100 ns are used.

36. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that a homogeneous, large-volume plasma with a high power density is produced, without there being plasma pinches or flashovers.

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

38. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that the DC voltage used is lower than that for a stable operation without high-voltage pulse superimposition.

39. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that the total amplitude used (DC voltage + pulse amplitude) is higher than the static breakdown voltage of the electrode arrangement.

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

41. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that the amplitude (U) of the high-voltage pulses is between 10% and 1000% of the DC voltage used.

42. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that a gas flow is produced perpendicular to the electrode arrangement (43, 44).

43. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that a gas flow is produced parallel to the electrode arrangement (43, 44).

Revendications

1. Dispositif ( 11 ) de compression pour la compression du papier et/ou pour le retrait de liquide entraîné du papier ( 27 ) humide, du carton épais ou du carton, lors de la fabrication du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, le dispositif ( 11 ) de compression étant monté en aval d'un dispositif ( 9 ) de tamisage et en amont d'une installation ( 13 ) de séchage,
caractérisé en ce que, au-dessus, dans ou en dessous d'une zone de compression du dispositif ( 11 ) de compression, est montée au moins une première électrode ( 47 ), qui est reliée à un générateur ( 46 ) d'impulsions de haute tension, un plasma pouvant être produit dans/sur le papier ( 27 ) humide, le carton épais ou le carton ou dans son environnement immédiat.

2. Dispositif ( 11 ) de compression suivant la revendication 1,
caractérisé en ce qu'un rouleau ( 12 ) de transport est agencé en première électrode.

3. Dispositif ( 11 ) de compression suivant la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce qu'il y a au moins une deuxième électrode ( 48 ) pour la production de plasma.

4. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce qu'au moins une électrode est constituée sous la forme d'une plaque ( 70a, 70b ).

5. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendication 1 à 4,
caractérisé en ce qu'au moins une électrode est conformée en fil ( 71 ).

6. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'au moins une électrode est constituée sous la forme d'un treillis en fil métallique, notamment sous la forme d'une grille ( 75a, 75b ) en fil métallique.

7. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce qu'au moins une électrode est constituée sous la forme d'une grille ( 75a, 75b ), notamment sous la forme d'un agencement ayant des barreaux circulaires et/ou des réglettes plates à angle droit ou se croisant de manière inclinée.

8. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu'au moins une électrode a une pointe ou plusieurs pointes ( 73 ).

9. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que les électrodes sont disposées sous la forme d'au moins deux plaques ( 70a, 70b ) opposées, de préférence parallèles entre elles.

10. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que les électrodes sont disposées sous la forme d'au moins deux grilles ( 75a, 75b ) opposées, de préférence parallèles entre elles.

11. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce que les électrodes sont disposées de manière à disposer, comme deuxième électrode, un fil ( 71 ) ou une grille ( 75a ) entre deux plaques ( 70d, 70e ), qui forment la première électrode et qui sont reliées entre elles par une liaison ( 70f ) de plaque.

12. Dispositif ( 11 ) de compression suivant l'une des revendications 1 à 11,
caractérisé par un moyen ( 81 ) d'introduction de gaz, notamment d'air ou d'oxygène, de préférence d'oxygène pur ou d'oxygène ayant par exemple du gaz rare comme gaz porteur, entre ou à proximité immédiate des électrodes ( 47, 48 ).

13. Procédé pour faire fonctionner le dispositif de compression suivant l'invention lors de la compression de papier et/ou du retrait de liquide entraîné de papier ( 27 ) humide, de carton épais ou de carton, dans la fabrication du papier ( 27 ), du carton épais ou du carton, le dispositif ( 11 ) de compression étant monté en aval d'un dispositif ( 9 ) de tamisage et en amont d'une installation ( 13 ) de séchage,
caractérisé en ce que l'on met le papier à comprimer en contact, sous la pression atmosphérique, avec un plasma de grande surface, de préférence non thermique, on produit le plasma à proximité immédiate du papier ou on produit, dans le papier ou dans son environnement immédiat, une décharge dans un gaz, notamment une décharge par effet couronne, sous la pression atmosphérique.

14. Procédé suivant la revendication 13,
caractérisé en ce que pour produire le plasma ou la décharge dans un gaz, on produit, entre les électrodes ( 43, 44 ), des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension d'une durée ( 62 ) de moins de 10 µs.

15. Procédé suivant l'une des revendications 13 ou 14,
caractérisé en ce que l'on met le produit à traiter en contact des deux côtés avec le plasma ou on le traite au moyen d'une décharge dans un gaz.

16. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on produit le plasma ou la décharge dans un gaz dans le produit à traiter.

17. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la teneur en liquide entraîné, notamment en eau, du produit à traiter est comprise entre 2% et 85%, de préférence entre 10% et 80% et notamment entre 10% et 70%.

18. Procédé suivant l'une des revendications 13 à 17,
caractérisé en ce que l'on produit dans le plasma, au moyen de la décharge dans un gaz, des radicaux ( 59 ) qui agissent sur le produit à traiter.

19. Procédé suivant la revendication 18,
caractérisé en ce que, pour des types différents de produits à traiter dans une opération de fabrication de papier, de carton épais ou de carton, on utilise, en des stades de procédé différents, des radicaux ( 59 ) de types différents ou de compositions différentes.

20. Procédé suivant la revendication 18 ou 19,
caractérisé en ce que l'on soumet le produit à traiter, dans un stade d'un procédé de fabrication de papier ou de carton, à des radicaux ( 59 ) de types différents ou de compositions différentes, se succédant de préférence dans le temps.

21. Procédé suivant la revendication 19 ou 20,
caractérisé en ce que l'on choisit les stades du procédé parmi les stades suivants :

- compression,

- séchage,

- lissage,

- enroulement,

- déroulement,

- encollage, notamment avant un revêtement,

- finissage, revêtement, satinage ou calandrage,

- préparation d'impression, notamment après le calandrage,

22. Procédé suivant l'une des revendications 18 à 21,
caractérisé en ce que l'on produit, comme radicaux ( 59 ), de l'ozone ( O₃ ), du peroxyde d'hydrogène ( ( H₂O₂ ), OH, HO₂ et/ou HO₂^-.

23. Procédé suivant l'une des revendications 18 à 22,
caractérisé en ce que l'on règle le taux de production des radicaux ( 59 ) et/ou la composition des radicaux ( 59 ) produits, en influant sur l'amplitude ( U ), la durée ( 62 ) d'impulsion et/ou le taux ( 63 ) de répétition des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension.

24. Procédé suivant la revendication 23,
caractérisé en ce que, pour se rendre maître et pour réguler le taux de production et/ou le type des radicaux ( 59 ) produits, on mesure une concentration des radicaux ( 59 ) produits.

25. Procédé suivant la revendication 23 ou 24,
caractérisé en ce que pour se rendre maître et pour réguler le taux de production ou la composition des radicaux ( 59 ) produits, on mesure une propriété du produit traité, de préférence une propriété qualitative, notamment son opacité, son éclat, sa blancheur, sa fluorescence ou son point de couleur.

26. Procédé suivant l'une des revendications 24 ou 25,
caractérisé en ce que l'on mesure la concentration ou la propriété « online ».

27. Procédé suivant l'une des revendications 23 à 26,
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.

28. Procédé suivant l'une des revendications 23 à 27,
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.

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

30. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on envoie sur la feuille comprimée, dans la zone alimentée en plasma, de l'oxygène et/ou de la vapeur d'eau ayant une pression partielle augmentée par rapport aux conditions atmosphériques.

31. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que, pour la production du plasma ou de la décharge à effet couronne, on produit une décharge à effet couronne en tension continue et on superpose les impulsions ( 66, 67 ) de haute tension à la décharge par 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, notamment ou 10 kHz.

33. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on règle l'injection de puissances d'énergie électrique dans le plasma, d'une manière prépondérante par la régulation de l'amplitude ( U ) de la durée ( 62 ) des impulsions 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 d'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 utilise des impulsions ( 66, 67 ) de haute tension d'une durée ( 62 ) de plus de 100 ns.

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

37. 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 à effet couronne en courant continu stable, seulement en liaison avec la superposition d'impulsions de haute tension.

38. 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.

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

40. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude totale utilisée correspond du double au quintuple de la tension de claquage statique de l'agencement d'électrodes.

41. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'amplitude ( U ) des impulsions de haute tension représente de 10% à 1000% de la tension en courant continu utilisée.

42. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on produit un courant gazeux perpendiculairement à l'agencement ( 43, 44 ) d'électrodes.

43. Procédé suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'on produit un courant gazeux parallèlement à l'agencement ( 43, 44 ) d'électrodes.

Zeichnung