專利名稱：用于制造紙張的篩濾裝置以及用于對非紡織的纖維材料進行處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在制造紙張、硬紙板或卡紙時用于從纖維懸浮體 中抽走載液的篩濾裝置。
此外，本發(fā)明還涉及一種在篩濾尤其作為紙漿或纖維漿粥的懸浮 體或者抽走其載液的期間用于對該懸浮體中的非紡織的纖維材料進行 處理、優(yōu)選用于運行按本發(fā)明的篩濾裝置的方法。
背景技術(shù)：
在造紙設(shè)備中或者在造紙設(shè)備的部件中，纖維懸浮體離開流料箱 并且從那里到達一個優(yōu)選環(huán)繞的篩子處(長篩子或圓筒篩)。在所述
篩子上，對紙張進行脫水直至優(yōu)選16%到25%的干含量。在脫水過程 中，出現(xiàn)兩種不同類型的紙張形成過程過濾和增稠。過濾是在已形 成的纖維絮墊和處于其上面的纖維懸浮體之間的急速轉(zhuǎn)變。在增稠 時，纖維材料的濃度從上往下不斷增加。紙張的強度隨著脫水程度的 增加而增加。紙張纖維主要由大量具有計多氫氧基的纖維素鏈組成。 紙張的強度通過處于氫氧基之間的、通過氫鍵將纖維彼此相連接的水 分子而產(chǎn)生。氫鍵的數(shù)量可以比如在擠壓部中通過擠壓或者輕微的拉 伸來增加。
在WO 2004/101891 Al中乂^開了 一種用于在紙張形成過程結(jié)束之
后用等離子對紙張進行處理的方法。
在DE 198 36 669 Al中公開了 一種用于在紙張形成過程結(jié)束之后 在固體紙張上進行表面預處理的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種裝置和一種方法，用于提高在制造紙張 時的加工速度。
按照本發(fā)明通過以下方法解決與裝置有關(guān)的任務(wù)，即在所述篩濾 裝置的篩濾區(qū)域的上面、里面或下面布置至少一個與高壓脈沖發(fā)生器 相連接的第一電極，其中在纖維懸浮體中或在其緊鄰的環(huán)境中可以產(chǎn) 生等離子。
通過優(yōu)選在真正的紙張形成之前用 一種優(yōu)選冷的電暈等離子對篩 子上的纖維進行處理這種方法，來改變纖維表面的分子結(jié)構(gòu)。由此獲
得以下積極的效應(yīng)
-
還在擠壓部之前就提高紙張的強度，
-
在表面上消除彩色的"分子團，，
(尤其來自循環(huán)水的木質(zhì)素及其 它色素分子)并且同時使紙張漂白。
尤其在制造紙張時通過紙張強度的增加，可以荻得更高的加工速 度。同樣減少紙張破裂的可能性。在篩濾裝置的區(qū)域中，還在紙張形 成過程結(jié)束之前優(yōu)選考慮到以后的材料性能用等離子對所述纖維懸浮 體進行處理。
適宜的是按照與所述纖維懸浮體之間保持小于20厘米、優(yōu)選小于 IO厘米特別優(yōu)選小于5厘米的間距的方式產(chǎn)生等離子。通過用冷等離 子對纖維懸浮體優(yōu)選紙漿纖維進行直接處理，有利地在所述纖維懸浮 體的氣室中產(chǎn)生特定的自由基。這些自由基有利于增加紙張的強度。
本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的設(shè)計方案是，將篩子構(gòu)造為電極。通過 用優(yōu)選冷的等離子在篩子上進行的處理，在較早時刻在紙張中產(chǎn)生比 未進行等離子處理的情況更多的氫鍵。在篩子上的紙張強度因此進一 步增加。更早實現(xiàn)的紙張強度進一步減少了紙張破裂的危險。
優(yōu)選存在至少一個第二電極用于產(chǎn)生等離子。 一種具有至少兩個 電極的裝置能夠在兩側(cè)對纖維懸浮體或者說未擠壓的紙張進行處理。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述電極緊鄰吸入室區(qū)域尤 其濕吸區(qū)域或者扁吸區(qū)域布置。優(yōu)選在吸入室區(qū)域中(扁吸器、濕吸 器)中對在篩子上的尚未擠壓的纖維漿粥進行等離子處理。由此將含 有自由基的空氣從篩子上方的等離子反應(yīng)器區(qū)域中穿過纖維漿粥或者 說纖維懸浮體抽吸出來，并且在含有自由基的空氣和纖維表面之間產(chǎn) 生特別緊密的連接。
在此優(yōu)選將所述第一電極和第二電極緊鄰吸入室區(qū)域布置，使得 纖維懸浮體在所述電極之間導引。從兩側(cè)對纖維懸浮體進行處理，這 改進了借助于按本發(fā)明的裝置所達到的處理結(jié)果。優(yōu)選如此布置所述 電極，從而可以按照從所述電極中穿過或者從所述電極旁邊經(jīng)過尤其 從所述纖維懸浮體中穿過的方式吸入氣體放電。
此外，所述裝置可以裝備一種器件，該器件用于將氣體尤其空氣 之間或其附近。通過這種有利的布置有利地使細微分布的氣泡或氧氣 或含有載氣比如氬氣的氧氣流入所述纖維懸浮體。借助于這種流入的 氣體以及同時進行的等離子處理，進一步提高紙張后來的抗拉強度。
此外，優(yōu)選至少一個電極構(gòu)造為極板。在使用一種優(yōu)選流動的懸 浮體尤其由懸浮體組成的垂簾時，可以將具有兩塊極板的電極裝置有 利地用于在兩側(cè)將等離子施加到所述懸浮體簾上。
所述篩濾裝置的其它結(jié)構(gòu)特征，尤其所述篩濾裝置的電極裝置的
其它結(jié)構(gòu)特征通過權(quán)利要求10到16得到說明。
根據(jù)本發(fā)明的方法方面的標準，使所述懸浮體在至少大氣壓下與 優(yōu)選非熱性的大面積的等離子相接觸，等離子緊鄰懸浮體產(chǎn)生或者在 懸浮體中或者就在懸浮體緊鄰的周圍在至少大氣壓下產(chǎn)生氣體放電尤 其電暈方丈電。
就在所述篩子的前面、在篩子上面或者緊接在篩子后面比如在所
述擠壓部的第一部分中用冷等離子對未加工的還在很大程度上未凝結(jié) 的紙張表面進行處理時，產(chǎn)生特定的自由基(比如OH-、 HOO-、 O、 03)，這些自由基與紙張表面并且尤其與纖維懸浮體進行化學反應(yīng)。
其它有利的方法特征通過權(quán)利要求18到54得到說明。其中以下 考慮是這些方法特征的基礎(chǔ)。
此外，自由基也會觸發(fā)漂白的化學反應(yīng)，尤其是自由氧O也尤其 羥基OH尤其臭氧03以及自由的功能上的基比如OH基、COOH基會 觸發(fā)所述漂白的化學反應(yīng)。這些功能基又決定地參與提高尤其所述纖 維的結(jié)合強度，由此進一步改進紙張的抗拉強度并且由此進一步改進 可能的加工速度。
優(yōu)選在同時產(chǎn)生自由基時在氣相中產(chǎn)生一系列不同的起氧化作用 的以及功能化的自由基，并且用于在未擠壓的紙張中還在所述篩子上 或者就在篩子后面在擠壓部的第一部分中用自由基對這些纖維進行處 理。
尤其應(yīng)該在載液含量為75%—直到超過98%時進行這種處理。紙 張的強度以及由此最大可能的工作速度由此提早得到提高。此外，通 過這種類型的處理也可以使處于表面上的彩色材料漂白，比如使附著 的木質(zhì)素或者殘余色素氧化褪色。
在氣體放電中通過以下方法產(chǎn)生自由基，即富含能量的電子與分 子碰撞并且由此使分子分解或?qū)ζ溥M行激勵并且因此導致自由基形 成。在分解時直接釋放出自由基，而在通過隨后的輻射性的轉(zhuǎn)變進行 激勵時則產(chǎn)生紫外光，所述紫外光又與優(yōu)選空氣分子和水分子進行反
應(yīng)并且使其分解。為了得到具有足夠能量的、處于大約5eV(電子伏) 一直到大于15eV范圍內(nèi)的電子，需要極高的電場。這些高的場強尤其 出現(xiàn)在所謂的等離子流的頭部。等離子流是放電通道，所述放電通道 處于構(gòu)建之中并且由于所加載的高的外部場強而形成。這樣的等離子 流在不到IO納秒的時間內(nèi)構(gòu)成并且而后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊釗舸┩ǖ?。因?br>
在熱擊穿通道中不會形成富含能量的電子，所以此外避免這些熱擊穿 或者將熱擊穿減少到最低限度成為追求的目標。因此，為了得到很好 的、在氣體中產(chǎn)生有利的自由基的能量效率，有必要用很短的高壓單 個脈沖進4亍工作。優(yōu)選脈沖持續(xù)時間明顯短于在相應(yīng)的介質(zhì)中 一次完 整的擊穿的形成時間。
直接在紙張上方或者在所述纖維懸浮體處，在使用極短的、小于 IO微秒尤其典型地為1微秒并且特別優(yōu)選明顯小于1微秒的高壓脈沖 的情況下，用幾千伏一直到超過100千伏的電壓，依賴于所述電極到 紙張或到纖維懸浮體的間距及紙張的性能，進行脈動的電暈放電，鑒 于質(zhì)量性能將這種電暈放電優(yōu)選施加到所述紙張或纖維懸浮體上。尤 其所述短的高壓脈沖的使用證實特別有利，與此相反，如在WO 2004/101891 Al中所描述的一樣，可以使用射頻脈沖(RF-)或者微波 脈沖或者具有超過10微秒持續(xù)時間的高壓單個脈沖，但其效率遠不如 前述方法。其原因可能在于，尤其在紙張表面上存在不規(guī)則幾何形狀 比如單個的纖維，在這些單個的纖維上電場顯著加高，在這種情況下 在大氣壓下等離子流會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閾舸?br>
如果紙張幅面或者纖維懸浮體處于所述用于等離子流放電的電極 之間，那么這一點就特別有利，因為紙張或纖維懸浮體由此部分地起 到電介質(zhì)的阻擋層的作用。通過所述電介質(zhì)的阻擋層，可以更好地控 制從等離子流到擊穿的轉(zhuǎn)變。
現(xiàn)在借助于附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的但是絕對不是限制性的實施例 進行詳細解釋。為進行說明，未按比例尺繪出附圖，并且某些特征僅僅示意性示出。彼此相對應(yīng)的部件在附圖中用相同的附圖標記來表
示。
附圖分別示出
圖l是造紙設(shè)備的示意圖，該造紙設(shè)備具有按本發(fā)明的篩濾裝置、 擠壓裝置和調(diào)質(zhì)改進裝置和/或干燥裝置，
圖2是用于在紙漿或空氣中在電暈等離子中產(chǎn)生自由基的裝置的 示意圖(剖面圖)具有金屬絲的平行板裝置或管形裝置，在所述金 屬絲上疊加了脈動的高壓，
圖3是用于在使用很短的(典型地小于l微秒)、具有高脈沖重 復率的高壓脈沖的情況下在空氣或者含水的介質(zhì)中在電暈放電中產(chǎn)生 自由基的脈沖的原理圖，并且
圖4到圖9是用于產(chǎn)生電暈放電的電極裝置及電極系統(tǒng)極板-極 板-裝置、極板-金屬絲-極板-裝置、同軸的金屬絲-管子-裝置、尖端-極 板-裝置、多重尖端-極板-裝置、柵極-極板(管子)-裝置、柵極-柵極-裝置。
具體實施例方式
圖1示出了一臺造紙設(shè)備1的示意圖，在今天的造紙廠中就使用 這樣的造紙設(shè)備。其結(jié)構(gòu)及不同的機組的組合由所生產(chǎn)的紙張、卡紙 及硬紙板類型以及所使用的原材料所決定。所述造紙設(shè)備1具有大約 IO米寬度及大約120米長度的空間大小。該造紙設(shè)備每分鐘生產(chǎn)高達 1400米的紙張27。從纖維懸浮體或者紙漿39第一次沖擊到篩濾裝置9 到成品紙張27僅僅持續(xù)數(shù)秒的時間，所述紙張27最后巻繞在巻筒15 上。按照1:100的比例用水對纖維材料30進行稀釋，而后將其與輔助 材料一起加到具有篩子IO的篩濾裝置9上。纖維彼此并排或上下沉積 在所述篩子10上。篩濾水23可以借助于多個吸入室區(qū)域24流出或吸 出。通過這種方式產(chǎn)生一種均勻的纖維復合物，通過擠壓裝置ll中的 機械壓力并且借助于蒸汽熱量對該纖維復合物進一步脫水。在這種情 況下整個造紙過程基本上劃分為材料處理區(qū)域、造紙機區(qū)域、調(diào)質(zhì)改 進區(qū)域和裝備區(qū)域。
舊紙以及通常還有紙漿都以干燥形式運到造紙廠，而木質(zhì)材料則 通常在同一工廠生產(chǎn)，并且作為纖維/水混合物也就是一種由非紡織的 纖維材料制成的懸浮體泵入材料中心3。舊紙和紙漿30同樣在加水的 情況下溶解在纖維池35中。紙張以外的組成部分通過不同的揀選機組挑選出來(這里未示出)。在所述材料中心3中，按所期望的紙張種 類將不同的原材料進行混合。這里也添加填料和輔助材料，所述填料 和輔助材料用于改進紙張質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。
所述造紙設(shè)備1的流料箱7均勻地在整個篩子寬度上分布所述纖 維材料懸浮體。在篩濾裝置9的末端，紙張幅面27還總是包含大約80 %的水分。
通過擠壓裝置11中的機械壓力進行進一步的脫水過程。在此，借 助于有吸入能力的無端的氈布使所述紙張幅面27從由鋼、花崗巖或硬 橡膠制成的壓輥之間穿過并且由此使其脫水。被所述吸入室區(qū)域24吸 收的篩濾水23—部分導回到選分器5中，并且另一部分導回到材料捕 集器17中。干燥裝置13連接到所述擠壓裝置11上。留下的剩余水分 在所述干燥裝置13中蒸發(fā)。所述紙張幅面27障礙滑雪般地連續(xù)經(jīng)過 多個蒸汽加熱的干燥滾筒。在末端所述紙張27還有幾個百分點的剩余 濕度。在所述千燥裝置13中產(chǎn)生的水蒸汽被吸走，并且導入一個未示 出的熱量回收設(shè)備中。
為了根據(jù)按按本發(fā)明的方法對所述纖維懸浮體39進行處理，在所 述流料箱7和按本發(fā)明的篩濾裝置9的起始區(qū)域之間在所述篩濾裝置9 下面布置了第一電極43并且在所述篩濾裝置9上面布置了第二電極 44。如此布置所述電極43和44，使得面狀分布的纖維懸浮體39在其 之間延伸。所述電極43和44與高壓脈沖發(fā)生器46相連接，以便為了 對所述纖維懸浮體39進行處理可以在大氣壓下緊鄰所述纖維懸浮體39 產(chǎn)生大面積的等離子。借助于這臺高壓脈沖發(fā)生器46，在所述電極43 和44之間產(chǎn)生大量的具有大橫截面和高功率密度的等離子。在這種情 況下，等離子密度均勻地在被所述電極43和44覆蓋的處理區(qū)域上分 布。按本發(fā)明，這種大量的具有高功率密度的等離子通過以下方法產(chǎn) 生，也就是將強化的、持續(xù)時間短的、具有高的典型地大約lkHz的脈 沖重復率的高壓脈沖疊加到直流電暈放電上。在這種工作方式中產(chǎn)生 大量的、極其均勻的、具有高功率密度的等離子，而沒有出現(xiàn)在直流 電暈放電上公知的等離子收縮。
處理作用將冷的大面積等離子施加到所述纖維懸浮體39上，為了 支持所述處理作用，借助于氣體分配器81通過氣體管路80將氧氣導 入處于所述電極43和44之間的處理室中，所述氧氣含有作為載氣的氬氣。借助于氧氣-氬氣-混合氣產(chǎn)生特別有利的羥基。羥基尤其具有腐
蝕性和氧化能力，由此在所述處于電極43和44之間的處理區(qū)域中僅 僅停留數(shù)秒鐘的纖維懸浮體上在以后形成紙張時獲得更高的強度。
與此前描述相類似，用所述擠壓裝置11中的電極系統(tǒng)47、 48產(chǎn) 生大面積的等離子，用于對紙張幅面27進行處理。在所述擠壓裝置ll 中的第一電極47構(gòu)造為半圓的柵極電極。通過所述電極47的半圓結(jié) 構(gòu)，該電極47可以在輸送輥12上跟隨紙張幅面走向。在所述擠壓裝 置11中的第二電極48構(gòu)造為極板式電極48并且如此布置，使得所述 輸送輥12可以在所述電極47和48之間導向。為了也在這里在等離子 中激勵自由基形成，所述氣體分配器81通過氣體管路80使氧氣-氬氣-混合氣流入所述等離子處理區(qū)域。
所述擠壓過程壓實了紙張結(jié)構(gòu)，再次提高了強度并且決定性地影 響了表面質(zhì)量。用冷等離子尤其用所產(chǎn)生的自由基對經(jīng)過擠壓的紙張 進行處理，由此進一步改變紙張表面的分子結(jié)構(gòu)。除了紙張27的強度， 還改進了可印刷性。
利用前面所述的電極裝置43和44以及47和48，按照按本發(fā)明的 方法可以在等離子流-放電之間導送所述紙張幅面27。
等離子流是以線性方式前進的等離子云的一種特殊形式或者是一 條處于開發(fā)之中的放電通道，所述放電通道由于所激勵的高的外部場 強而形成。這樣的等離子流在不到IO納秒的時間內(nèi)形成，并且非常迅 速轉(zhuǎn)變?yōu)闊釗舸┩ǖ?。前面提到所述電極系統(tǒng)的裝置，其中紙張幅面 27處于所述用于等離子流放電的電極之間，所述電極系統(tǒng)的裝置特別 有利，因為紙張27由此部分地起到電介質(zhì)的阻擋層的作用，由此可以
抑制從等離子流到擊穿的轉(zhuǎn)變。
用冷等離子對所述紙漿纖維懸浮體39進行直接處理，以此在所述 懸浮體39中有利地產(chǎn)生自由基OH-、 HOO-、 O、 03。除了強度增加之 外，這些自由基還觸發(fā)漂白的化學反應(yīng)。如此運行所述高壓脈沖發(fā)生 器46，使得其在所述電極43和44之間產(chǎn)生具有典型l微秒的持續(xù)時 間的高壓脈沖。對在紙漿纖維懸浮體中自由基和臭氧的產(chǎn)生來說所必 需的直流電壓大約在幾十千伏一直到100千伏以上。將高壓脈沖疊加 到所述直流電壓上，并且就這樣形成典型地大約100千伏的總幅值。 用冷放電也就是用等離子對所述紙漿纖維懸浮體39進行處理，以此在
現(xiàn)場產(chǎn)生自由基。因此可以將總量巨大的自由基加到所述懸浮體39 中。對于所述電極47和48來說，如此運行所述高壓脈沖發(fā)生器，使 得其產(chǎn)生具有典型O.l微秒直到幾微秒持續(xù)時間的高壓脈沖。
圖2作為另一實施例示出了用于產(chǎn)生自由基的裝置的剖面圖。在 所述裝置的中間布置了一個高壓電極50。所述裝置的外殼構(gòu)造為配對 電極51。在所述裝置中有一種有待篩濾的紙漿纖維懸浮體39。在所述 電極50和51之間示出了一個等離子流53。自由基在等離子流中通過 以下方法產(chǎn)生，即富含能量的電子與分子碰撞并且由此使分子分解或 對其進行激勵。在分解時直接釋放自由基59，而在激勵時則通過隨后 輻射性的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生紫外光。這種產(chǎn)生的紫外光又與水分子進行反應(yīng)并 且使水分子分解。
在圖3中示出了所應(yīng)用的高壓脈沖的電壓曲線。第一脈沖"和第 二脈沖67分別具有脈寬62，它們間具有脈沖重復時間63的間距。在 橫坐標上給出以亳秒為單位的時間，并且在縱坐標上給出以千伏為單 位的電壓。單位可任意選擇。直流電壓的典型地大約100千伏的水平 與所示出的橫坐標相重合。所示出的脈沖電壓因此疊加到所述直流電 壓上。所述脈沖66和67具有小于1微秒的脈寬62，其中單個脈沖66、 67具有一個陡峭上升的脈沖上升沿和一個陡峭程度較小地下降的脈沖 下降沿，所述脈沖上升沿具有上升時間64。所述脈沖重復時間6:3典型 地處于IO微秒和100毫秒之間。
在此，單個的脈沖66、 67如此具有一個總幅值，從而超越預先給 定的直流電壓達到一個預先給定的能量密度。如所提到的一樣，所述 脈沖上升時間64在此短于脈沖下降時間。通過這種類型的脈沖來實現(xiàn) 這一點，即避免在均勻的等離子密度分布中導致空間及時間上的干擾 的電擊穿。
圖4到圖9示出了用于在優(yōu)選含水的介質(zhì)中產(chǎn)生電暈放電的電極 系統(tǒng)的實施例。在圖4中示出了一種極板-極板-裝置，它由作為電極的 第一極板70a和作為電極的第二極板70b所組成。所述第一極板70a 和第二極板70b彼此平行布置。所述笫一極板70a形成高壓電極并且 通過高壓線纜與所述高壓脈沖發(fā)生器46相連接。所述第二極板"70b則 形成配對電極并且作為接地的電極與所述高壓脈沖發(fā)生器46處于連接之中。
在圖5中示出了一種相應(yīng)的、具有特殊的平坦的極板式電極的裝 置。這里再度以固定間距布置了兩個實心的極板式電極70a和70c，其 中高壓電極71在中間延伸。在這種極板-金屬絲-極板-裝置上，所述高 壓電極71構(gòu)造為實心金屬絲，并且與所述高壓脈沖發(fā)生器46的高壓 輸出端相連接。接地的極板70a、 70c同樣與所述高壓脈沖發(fā)生器處于 連接之中。
圖6示出了一種作為電極系統(tǒng)的金屬絲-管子-裝置。高壓電極71 在中間伸入圓筒狀的電極72。如在圖5中一樣，所述高壓電極71構(gòu)造 為實心金屬絲并且與所述高壓脈沖發(fā)生器46相連接。所述圓筒狀的、 優(yōu)選構(gòu)造為金屬絲網(wǎng)的電極72接地，并且與所述高壓脈沖發(fā)生器46 處于連接之中。
圖7示出一種作為電極系統(tǒng)的尖端-極板-裝置。三個尖端73通過 高壓導線與所述高壓脈沖發(fā)生器46相連接。所述尖端73按照垂直于 接地的極板式電極74的方式進行布置。所述尖端電極73到極板式電 極74的間距可以調(diào)節(jié)，并且由此可以與不同的工藝條件相匹配。
圖8示出一種包括三塊極板70a、 70d和70e的電極系統(tǒng)裝置。所 述第一極板70a作為高壓電極與所述高壓脈沖發(fā)生器46相連接，它布 置在兩塊實心的極板70d和70e之間的中間。所述極板70a和70b通過 極板連接件70f相連接。因為所述極板70d作為接地的配對電極與所述 高壓脈沖發(fā)生器46處于連接之中，所以所述極板70e通過所述極板連 接件70f同樣具有接地的配對電極的功能。
圖9示出一個作為柵極-柵極-裝置的電極系統(tǒng)。與圖4相類似，這 里第一柵極75a和第二柵極彼此平行。所述第一柵極"a在此形 成所述高壓電極并且與所述高壓脈沖發(fā)生器46相連接。所述第二柵極 75b則形成接地的配對電極并且與所述高壓脈沖發(fā)生器46處于連接之 中。
在一種作為替代方案的裝置中所述篩子構(gòu)造為電極"a，用該裝置 產(chǎn)生一種混合放電，其中一個電極"a完全處于有待處理的纖維懸浮 體39的外部并且笫二電極75b完全或者部分浸入所述纖維懸浮體39 中。所述篩子構(gòu)造為柵極電極并且形成所述高壓電極，該高壓電極與 所述高壓脈沖發(fā)生器46處于連接之中。所述接地的配對電極也構(gòu) 造為柵極電極，并且與所述高壓脈沖發(fā)生器46處于連接之中。
為了在所述纖維懸浮體39的上面在近表面的氣室中產(chǎn)生脈動的放 電，可以使用另一個電極裝置。將包括多個彼此電連接的棒形電極的 高壓電極布置在所述纖維懸浮體39的近表面的氣室中，使得其棒平行 于表面延伸。接地的配對電極構(gòu)造為實心的極板，并且以在整個表面 上分布的、與所述高壓電極等距的間距進行布置。
權(quán)利要求
1.用于在制造紙張(27)、硬紙板或卡紙時從纖維懸浮體(39)中抽走載液的篩濾裝置(9)，其特征在于，在所述篩濾裝置(9)的篩濾區(qū)域上面、里面或下面布置至少一個與高壓脈沖發(fā)生器(46)相連接的第一電極(43)，其中在所述纖維懸浮體(39)中或者在其緊鄰的環(huán)境中可以產(chǎn)生等離子。
2. 按權(quán)利要求1所述的篩濾裝置(9)，其特征在于，以與所述 纖維懸浮體(39)小于20厘米、優(yōu)選小于IO厘米、尤其小于5厘米的 間距產(chǎn)生所述等離子。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的篩濾裝置(9)，其特征在于，將篩 子(10)構(gòu)造為電極。
4. 按權(quán)利要求1到3中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征在 于，存在至少一個第二電極(44)用于產(chǎn)生等離子。
5. 按權(quán)利要求1到4中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征在 于，所述電極(43、 44)緊鄰吸入室區(qū)域(24)、尤其濕吸區(qū)域或扁 吸區(qū)域布置。
6. 按權(quán)利要求5所述的篩濾裝置(9)，其特征在于，將所述第 一電極(43)和第二電極(44)緊鄰所述吸入室區(qū)域(24)布置，使 得所述纖維懸浮體(39)在所述電極(43、 44)之間導引。
7. 按權(quán)利要求5或6所述的篩濾裝置(9)，其特征在于，構(gòu)造 所述電極(43、 44)，從而可以按照從所述電極中穿過或者從所述電 極旁邊經(jīng)過尤其從所述纖維懸浮體(39)中穿過的方式抽吸氣體放電。
8. 按權(quán)利要求1到7中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征在 于用于將氣體、尤其將空氣或氧氣、優(yōu)選將純氧或者含有比如作為載 氣的惰性氣體的氧氣導入所述電極(43、 44)之間或直接導入其附近 的器件(81)。
9. 按權(quán)利要求1到8中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征在 于，至少一個電極構(gòu)造為極板(70a、 70b)。
10. 按權(quán)利要求l到9中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征在 于，至少一個電極構(gòu)造為金屬絲(71)。
11. 按權(quán)利要求1到10中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征 在于，至少一個電極構(gòu)造為金屬絲網(wǎng)，尤其構(gòu)造為金屬絲柵極(75a、75b)。
12. 按權(quán)利要求1到11中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征 在于，至少一個電極構(gòu)造為柵極(75a、 75b)，尤其構(gòu)造為由彼此直 角交叉或者傾斜交叉的圓棒和/或扁條所構(gòu)成的裝置，優(yōu)選構(gòu)造為篩子(10)。
13. 按權(quán)利要求1到12中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征 在于，至少一個電極具有一個或多個尖端(73)。
14. 按權(quán)利要求4到13中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征 在于，所述電極構(gòu)造為至少兩塊彼此對置的、優(yōu)選彼此平行伸展的極 板(70a、 70b)。
15. 按權(quán)利要求4到14中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征 在于，所述電極構(gòu)造為至少兩個彼此對置的、優(yōu)選彼此平行伸展的柵 極(75a、 75b)。
16. 按權(quán)利要求3到15中任一項所述的篩濾裝置(9)，其特征 在于，布置所述電極，從而在兩塊通過至少一個極板連接件(70f)彼 此相連接的、形成所述第一電極的極板(70d、 70e)之間布置金屬絲(")或柵極("a)來作為第二電極。
17. 在篩濾尤其作為紙漿或纖維漿粥的懸浮體或者抽走其載液的 過程中用于對該懸浮體中的非紡織的纖維材料進行處理的、優(yōu)選用于 運行按本發(fā)明的篩濾裝置的方法，其特征在于，在至少大氣壓下使所 述懸浮體與優(yōu)選非熱性的大面積的等離子相接觸，緊鄰所述懸浮體產(chǎn) 生所述等離子，或者在所述懸浮體里面或者在其緊鄰的環(huán)境中在至少 大氣壓下產(chǎn)生氣體放電，尤其電暈放電。
18. 按權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，以與所述懸浮體小 于20厘米、優(yōu)選小于10厘米、尤其小于5厘米的間距產(chǎn)生所述等離 子。
19. 按權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述懸浮體 適合于制造紙張、硬紙板或卡紙。
20. 按權(quán)利要求17到19中任一項所述的方法，其特征在于，作 為懸浮體使用濕潤的或潮濕的紙張。
21. 按權(quán)利要求17到20中任一項所述的方法，其特征在于，為 在電極(43、 44)之間產(chǎn)生等離子或者說氣體放電而產(chǎn)生持續(xù)時間(62)小于10微秒的高壓脈沖(66、 67)。
22. 按權(quán)利要求17到21中任一項所述的方法，其特征在于，在 形成紙張之前和/或形成紙張的過程中，尤其在從篩濾裝置(9)中穿過 或在其上面經(jīng)過時將等離子或者說氣體放電施加到所述懸浮體上。
23. 按權(quán)利要求17到22中任一項所述的方法，其特征在于，使 所述懸浮體在兩側(cè)與所述等離子相接觸或者說借助于氣體放電進行處 理。
24. 按權(quán)利要求17到23中任一項所述的方法，其特征在于，尤 其在蒸煮器中、在漂白容器(37)中或在輸入管道中將所述等離子或 者說氣體放電用于對所述懸浮體、紙漿(39)或者纖維漿粥進行漂白。
25. 按權(quán)利要求17到24中任一項所述的方法，其特征在于，使 所述懸浮體、紙漿(39)或纖維漿粥與至少一個用于產(chǎn)生等離子或者 說氣體放電的電極相接觸。
26. 按權(quán)利要求17到25中任一項所述的方法，其特征在于，在所述懸浮體中產(chǎn)生等離子或者說氣體放電。
27. 按權(quán)利要求17到26中任一項所述的方法，其特征在于，在 所述懸浮體中載液尤其水的含量處于40%和99.9%之間的范圍內(nèi)，優(yōu) 選處于80%和98%之間的范圍內(nèi)，并且特別是處于85%和98%之間的 范圍內(nèi)。
28. 按權(quán)利要求21到27中任一項所述的方法，其特征在于，在 等離子中或者借助于氣體放電產(chǎn)生自由基(59)，所述自由基(59) 作用于所述纖維材料。
29. 按權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，對于在紙張、卡紙 或硬紙板的制造過程中的懸浮體的不同狀態(tài)來說，尤其在不同的工藝 階段，使用不同類型或成分的自由基(59)。
30. 按權(quán)利要求28或29所述的方法，其特征在于，所述懸浮體 在紙張或卡紙制造過程中的一個工藝階段內(nèi)優(yōu)選在時間上先后經(jīng)受不 同類型或成分的自由基(59)。
31. 按權(quán)利要求28到30中任一項所述的方法，其特征在于，作 為自由基(59 )產(chǎn)生臭氧(03 )、過氧化氫(H202 )、羥基(OH )、 H02和/或H02-。
32. 按權(quán)利要求28到31中任一項所述的方法，其特征在于，在所述懸浮體或紙漿(39)或纖維漿粥中進行漂白時施加所述等離子或 氣體放電，從而作為自由基(59)形成更多臭氧(03)和/或過氧化氬 (H202)。
33. 按權(quán)利要求28到32中任一項所述的方法，其特征在于，在 篩濾時和/或在面狀分布的懸浮體或紙漿(39)或纖維漿粥中或者在正 在形成的或者已形成的、還沒有擠壓的紙張中，施加所述等離子或氣 體放電，從而作為自由基(59)形成更多的羥基(OH) 、 H02和/或 H02-。
34. 按權(quán)利要求28到33中任一項所述的方法，其特征在于，所 述自由基(59)的產(chǎn)生率和/或所產(chǎn)生的自由基(59)的成分通過對所 述高壓脈沖(66、 67)的幅值(U)、脈沖持續(xù)時間(62)和/或脈沖 重復率(63)的影響來控制。
35. 按權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，為了對所產(chǎn)生的自 由基(59)的產(chǎn)生率和/或類型進行控制和調(diào)節(jié)而對所產(chǎn)生的自由基(59)的濃度進行測量。
36. 按權(quán)利要求34或35所述的方法，其特征在于，為了對所產(chǎn) 生的自由基(59)的產(chǎn)生率或成分進行控制和調(diào)節(jié)而對懸浮體的性能、 優(yōu)選質(zhì)量性能、特別是其不透明度、光澤、白度、熒光性或者色點進 行測量。
37. 按權(quán)利要求35或36中任一項所述的方法，其特征在于，"在 線"測量所述濃度或者說性能。
38. 按權(quán)利要求34到37中任一項所述的方法，其特征在于，為 進行調(diào)節(jié)而在重復率(63)恒定時改變所述高壓脈沖(66、 67 )的幅 值(U)。
39. 按權(quán)利要求34到38中任一項所述的方法，其特征在于，為 進行調(diào)節(jié)而在幅值(U)恒定時改變所述高壓脈沖(66、 67)的重復率(63)。
40. 按權(quán)利要求17到39中任一項所述的方法，其特征在于，在 等離子加載的區(qū)域中增加所述懸浮體、紙漿(39)或纖維漿粥的氧氣 含量優(yōu)選用于漂白。
41. 按權(quán)利要求34到40中任一項所述的方法，其特征在于，在 所述懸浮體、紙漿(39)或纖維漿粥中使用低于100納秒的高壓脈沖 持續(xù)時間(62)優(yōu)選用于漂白。
42. 按權(quán)利要求17到41中任一項所述的方法，其特征在于，面 狀分布的懸浮體、紙漿(39)或纖維漿粥或者正在形成的或者已形成 的尚未擠壓的紙張尤其在篩濾時在等離子加載的區(qū)域中被富含水蒸汽 的大氣所包圍。
43. 按權(quán)利要求34到42中任一項所述的方法，其特征在于，在 面狀分布的懸浮體、紙漿(39)或纖維漿粥或者正在形成的或者已形 成的尚未擠壓的紙張上尤其在篩濾時使用100納秒到l微秒的高壓脈 沖持續(xù)時間(62)。
44. 按權(quán)利要求34到43中任一項所述的方法，其特征在于，在 面狀分布的懸浮體、紙漿(39)或纖維漿粥或者正在形成的或者已形 成的尚未擠壓的紙張上，尤其在篩濾時，將相當于電暈起始電壓的至 少雙倍數(shù)值、優(yōu)選至少三倍數(shù)值的高壓幅值(U)加載到所述電極上。
45. 按權(quán)利要求34到44中任一項所述的方法，其特征在于，為 產(chǎn)生等離子或者說電暈放電而產(chǎn)生直流電壓電暈放電，并且將所述高 壓脈沖(66、 67)疊加到所述直流電壓電暈放電上。
46. 按權(quán)利要求34到45中任一項所述的方法，其特征在于，使 用處于10Hz和5kHz之間、尤其是10kHz的脈沖重復率(6;3 )。
47. 按權(quán)利要求34到46中任一項所述的方法，其特征在于，主 要通過所疊加的高壓脈沖的幅值(U)、脈沖持續(xù)時間(62)以及脈沖 重復率(63)的調(diào)節(jié)來控制輸入到等離子中的電能的功率輸入。
48. 按權(quán)利要求21到47中任一項所述的方法，其特征在于，使 用持續(xù)時間(62)小于3微秒、優(yōu)選小于l微秒、最好小于500納秒的 高壓脈沖(66、 67)。
49. 按權(quán)利要求21到48中任一項所述的方法，其特征在于，產(chǎn) 生均勻的、大量的、具有高功率密度的等離子，而沒有出現(xiàn)等離子收 縮或擊穿。
50. 按權(quán)利要求21到49中任一項所述的方法，其特征在于，使 用如此大小的直流電壓，從而在等離子中僅僅結(jié)合所疊加的高壓脈沖 才形成穩(wěn)定的直流電暈放電。
51. 按權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所使用的直流電壓低于在沒有高壓脈沖疊加的情況下對穩(wěn)定的運行來說所使用的電壓。
52. 按權(quán)利要求50或51所述的方法，其特征在于，所使用的總 幅值(直流電壓+脈沖幅值)高于所述電極裝置的靜態(tài)的擊穿電壓。
53. 按權(quán)利要求50到52中任一項所述的方法，其特征在于，所 使用的總幅值相當于所述電極裝置的靜態(tài)的擊穿電壓的二到五倍。
54. 按權(quán)利要求50到53中任一項所述的方法，其特征在于，所 述高壓脈沖的幅值(U)處于所使用的直流電壓的10%到1000%之間。
全文摘要
說明了一種篩濾裝置(9)，該篩濾裝置(9)在制造紙張(27)、硬紙板或卡紙時用于從纖維懸浮體(39)中抽走載液。為了提高在制造紙張時的加工速度，所述篩濾裝置(9)具有一個布置在篩濾區(qū)域上面、里面或下面的、與高壓脈沖發(fā)生器(46)相連接的第一電極(43)，其中在所述纖維懸浮體(39)中或者在其緊鄰的環(huán)境中可以產(chǎn)生等離子。由此也提高所述紙張(27)的抗拉強度。
文檔編號D21F1/00GK101198747SQ200680021211
公開日2008年6月11日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者H·菲加利斯特, W·哈特曼 申請人:西門子公司