BRPI0611762A2 - equipamento de peneiração para a produção de papel e processo para o tratamento de fibras não entretecidas - Google Patents

Abstract

EQUIPAMENTO DE PENEIRAçãO PARA A PRODUçãO DE PAPEL E PROCESSO PARA O TRATAMENTO DE FIBRAS NãO ENTRETECIDAS. A presente invenção refere-se a um equipamento de peneiração (9) para extrair o líquido portador de uma suspensão de fibras (39) durante a produção de papel (27), papelão ou cartão. Para aumentar a velocidade de processamento, o equipamento de peneiração (9) possui um primeiro eletrodo (43) disposto sobre, dentro de ou abaixo de uma área de peneiração que é ligado a um gerador de pulsos de alta tensão (46), sendo que na suspensão de fibras (39) ou na sua vizinhança imediata pode ser gerado um plasma. Isto aumenta a resistência à ruptura do papel (27).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "EQUIPAMENTO DE PENEIRAÇÃO PARA A PRODUÇÃO DE PAPEL E PROCESSOPARA O TRATAMENTO DE FIBRAS NÃO ENTRETECIDAS".

A presente invenção refere-se a um equipamento de peneiraçãopara retirar o líquido portador de uma suspensão de fibras na produção depapel, papelão e cartão.

A presente invenção refere-se ainda a um processo para otratamento de material fibroso não entretecido em uma suspensão,especialmente como polpa ou pasta fibrosa, quando a suspensão épeneirada ou quando o líquido portador é extraído dela, de preferência, paraa operação do equipamento de peneiração de acordo com a presenteinvenção.

Em uma instalação de produção de papel ou em partes de umainstalação de produção de papel a suspensão fibrosa sai de umtransportador de pasta e de lá, chega a uma peneira, de preferência, rotativa(tela coadora sem fim ou cilindro de peneiração). Na peneira a folha édrenada até um teor de sólidos de preferencialmente 16 a 25%. Durante adrenagem ocorrem dois modos de formação de folha: filtração eespessamento. A filtração é uma passagem brusca entre uma esteira defibras já formada e a suspensão de fibras sobre ela. Durante oespessamento a concentração de material fibroso aumenta continuamentede cima para baixo. A resistência da folha aumenta com a drenagemcrescente. Fibras de papel consistem preferencialmente em numerosascadeias de pasta química com muitos grupos de OH. A resistência do papelsurge por meio de moléculas de água que se encontram no meio queinterligam as fibras através de pontes de hidrogênio. O número das pontesde hidrogênio pode ser aumentado por meio de prensagem ou leveestiramento, por exemplo, em uma passagem de prensa.

Da patente WO 2004/101891 A1 é conhecido um processo parao tratamento de papel com plasma depois da formação de folha terminada.

Da patente DE 198 36 669 A1 é conhecido um método para otratamento prévio da superfície em papel sólido depois da formação de folhaterminada.

A presente invenção tem a tarefa de fornecer um dispositivo eum método a fim de aumentar a velocidade de processamento na produçãode papel.

A tarefa que se refere ao equipamento é solucionada, de acordocom a presente invenção, pelo fato de que sobre, em ou abaixo da área depeneiração do equipamento de peneiração é disposto pelo menos umprimeiro eletrodo que é ligado a um gerador de impulsos de alta tensãosendo que na suspensão de fibras ou ao seu redor imediato pode ser geradoum plasma.

Em virtude do tratamento das fibras na peneiração, depreferência, antes da própria formação da folha, com um plasma de corona,de preferência frio, a estrutura molecular das superfícies das fibras éalterada. Assim, os seguintes efeitos positivos são obtidos:

- Aumento da resistência da folha ainda antes de uma passagempela prensa;

- Eliminação de "grupos moleculares" coloridos (especialmentede Iignina e moléculas residuais de corantes da água de circulação) nasuperfície e um branqueamento simultâneo do papel.

Principalmente devido ao aumento da resistência da folhapodem ser alcançadas maiores velocidades de processamento na produçãode papel. Isto também reduz a probabilidade de ruptura do papel. Na área doequipamento de peneiração, a suspensão de fibras é tratada com plasmaainda antes da formação de folha terminada visando as futuras propriedadesdo material.

É apropriado que o plasma seja gerado a uma distância inferiora 20 cm, de preferência, inferior a 10 cm, de preferência, inferior a 5 cm dasuspensão de fibras. Devido ao tratamento direto da suspensão de fibras, depreferência, das fibras de pasta química com plasma frio, determinadosradicais são gerados, de preferência, no compartimento de gás dasuspensão de fibras. Estes radicais favorecem um aumento da resistênciado papel.Um execução especialmente vantajosa da presente invenção éque uma peneira é executada como um eletrodo. Devido ao tratamentopreferencialmente com plasma frio na peneira surgem prematuramente nafolha mais ligações por pontes de hidrogênio do que sem o tratamento complasma. A resistência da folha na peneira aumenta mais ainda. A resistênciada folha obtida mais cedo reduz ainda mais o risco de rupturas do papel.

É apropriado que pelo menos um segundo eletrodo estejapresente para a geração do plasma. Uma disposição de pelo menos doiseletrodos permite um tratamento em ambos os lados da suspensão de fibrasou da folha não prensada.

Em uma forma de execução preferida da presente invenção, oseletrodos estão dispostos na proximidade imediata de uma área de câmarade aspiração, especialmente em uma área de extração a úmido ou uma áreade aspiração plana. Com vantagem o tratamento de plasma da pasta defibras ainda não prensada ocorre na peneira nas áreas da câmara deaspiração (aspirador chato, aspirador a úmido). Assim sendo, um arcontendo radicais é aspirado de uma área de reator de plasma acima dapeneira atravessando a pasta de fibras ou a suspensão de fibras e surgeuma ligação especialmente intima entre a superfície de ar contendo radicaise a superfície das fibras.

Nisso é apropriado, caso o primeiro eletrodo e o segundoeletrodo estejam dispostos de tal modo na proximidade direta da área dacamada de aspiração, que a suspensão de fibras é guiada entre oseletrodos. Um tratamento em ambos os lados da suspensão de fibrasmelhora o resultado do tratamento que é obtido por meio do equipamento depeneiração de acordo com a presente invenção.

De preferência, os eletrodos são executados de tal maneira queuma descarga de gás pode ser aspirada através dos eletrodos ou passandoao largo dos eletrodos, especialmente atravessando a suspensão de fibras.

Além disso, o equipamento pode ser equipado com um meiopara introduzir gás, especialmente ar ou oxigênio, de preferência, oxigêniopuro ou oxigênio com por exemplo, gás nobre como gás carreador, entre ouna proximidade imediata dos eletrodos. Em virtude dessa disposiçãovantajosa são introduzidas na suspensão de fibras bolhas de ar finamentedistribuídas ou oxigênio ou oxigênio com um gás carreador, tal como, porexemplo, argônio. Com a ajuda deste gás introduzido e o tratamentosimultâneo com plasma, a futura resistência à ruptura do papel é aumentadamais ainda.

Também é útil que pelo menos um eletrodo seja executadocomo placa. Em caso de uma suspensão preferencialmente fluindo,especialmente uma cortina de suspensão caindo, uma disposição deeletrodos com duas placas pode ser aproveitada para uma aplicação deplasma em ambos os lados da cortina de suspensão.

Outras características de realização do equipamento depeneiração, especialmente as disposições dos eletrodos do equipamento depeneiração são evidentes das reivindicações 10 a 16.

De acordo com a presente invenção, no que se refere aoprocesso, é previsto que a suspensão é colocada em contato com o plasmapreferencialmente não térmico, de grande superfície, sob pelo menospressão atmosférica, que o plasma é gerado na vizinhança imediata dasuspensão, ou que na suspensão ou na vizinhança imediata da suspensão égerada uma descarga de gás, especialmente uma descarga de corona, sobpelo menos pressão atmosférica.

No tratamento da superfície de papel bruta, ainda amplamentesem ligação com o plasma frio, pouco antes da peneira, sobre a peneira ouimediatamente depois, por exemplo, na primeira parte da passagem pelaprensa, são gerados determinados radicais (por exemplo, OH', HOO", O O3)que reagem quimicamente com a superfície do papel e especialmente com asuspensão de fibras.

Outras características preferidas do processo são descritas nasreivindicações 18 a 54. Estes se baseiam, entre outros, nas seguintesconsiderações:

Radicais podem disparar, entre outros, também reaçõesquímicas branqueadoras, especialmente o oxigênio O livre, especialmentetambém o radical de hidroxila OH1 especialmente ozônio O3 como tambémgrupos funcionais livres, tais como, por exemplo, grupos de OH, grupos deCOOH. Estes grupos funcionais, por sua vez, têm grande participação,especialmente de aumentar a resistência de ligação das fibras entre si,fazendo com que a resistência à ruptura do papel e, por conseguinte, avelocidade de processamento possível, aumenta mais ainda.

Preferencialmente, em uma geração simultânea de radicais égerada em uma fase de gás uma série de radicais que oxidam e funcionamde maneira diferente, e que são usados para tratar estas fibras com radicaisna folha não prensada, ainda na peneira ou imediatamente depois, naprimeira parte da passagem pela prensa.

Em particular este tratamento deve ser usado em um teor delíquido portador de 75% até mais de 98 %. A resistência do papel e, porconseguinte, a máxima velocidade de trabalho possível, já são aumentadasdeste modo prematuramente. Além disso, por meio deste tipo do tratamento,também podem ser branqueadas as substâncias coloridas que se encontramna superfície, por exemplo, a Iignina aderente ou resíduos de corantes sãodescolorados por oxidação.

Os radicais são gerados em descargas de gás pelo fato de queelétrons ricos em energia se chocam com moléculas dissociando ouexcitando estes, assim produzindo a formação de radicais. Na dissociação,radicais são liberados diretamente, ao passo que na excitação é gerada luzultravioleta devido a passagens radiantes seguintes que, por sua vez, depreferência, reage com moléculas de ar e água, dissociando-os. Para seobter elétrons suficientemente ricos em energia na faixa de mais ou menos 5eV (elétron-volt) até > 15 eV, precisa-se de campos elétricos extremamentealtos. Estas altas intensidades de campo ocorrem principalmente na cabeçados chamados streamers. Streamers são canais de descarga que seencontram em construção e que se formam em virtude das intensidades decampo altas externas aplicadas. Uma construção de tais streamers ocorredentro de poucos 10 ns e rapidamente se converte em um canal de rupturatérmica. Uma vez que em um canal de ruptura térmica não são geradoselétrons ricos em energia, é o objetivo, entre outros, evitar estas rupturastérmicas ou reduzi-las a um mínimo. A fim de se obter uma boa eficiência deenergia da geração de radicais preferencialmente em gases, é necessáriotrabalhar com pulsos individuais de alta tensão muito curtos. De preferência,a duração de pulsos é claramente mais curta do que o que corresponde aum tempo de construção de uma ruptura completa no respectivo meio.

Uma descarga de corona pulsada diretamente acima do papelou na suspensão de fibras sob utilização de pulsos de alta tensãoextremamente curtos, inferiores a 10 με, tipicamente de 1 ps, eespecialmente vantajoso, inferior a 1 ps, com tensões de alguns kV atésuperior a 100 kV, dependendo de uma distância dos eletrodos do papel ouda suspensão de fibras e das propriedades do papel, é aplicada comvantagem ao papel ou a suspensão de fibras, no que se refere àspropriedades de qualidade. Em particular, o uso de pulsos de alta tensão tãocurtos é especialmente vantajoso, ao passo que o uso de pulsos deradiofreqüência (RF) ou de microondas ou de pulsos individuais de altatensão durando mais de 10 ps, como é descrito na patente WO 2004/101891A1, é bem menos eficiente. A causa disso supostamente é uma passagemrápida de um streamer para a ruptura a pressão atmosférica, particularmentena presença de irregularidades geométricas na superfície do papel, taiscomo, por exemplo, fibras individuais, onde o campo elétrico éconsideravelmente elevado.

Se a tira de papel ou a suspensão de fibras se encontrar entreos eletrodos usados para a descarga de streamer, isto é especialmentevantajoso já que o papel ou a suspensão de fibras age parcialmente comouma barreira dielétrica. Com a ajuda da barreira dielétrica pode sercontrolado melhor a passagem do streamer para a ruptura.

Exemplos de execução preferidos, porém não restritivos dapresente invenção são agora explicados detalhadamente com a ajuda dodesenho. Para fins de ilustração, o desenho não é feito em escala e certascaracterísticas somente são mostradas de modo esquematizado.

Componentes correspondentes levam as mesmas referências nas figuras.Eles mostram:

A figura 1 mostra uma apresentação esquematizada de umainstalação de produção de papel com um equipamento de penetração deacordo com a presente invenção, um equipamento de prensagem e umainstalação de beneficiamento e/ou secagem.

A figura 2 mostra uma ilustração (corte) de uma disposição paraa geração de radicais em plasmas de corona em polpa ou ar: disposiçãoparalela de placa ou de tubo com fio, ao qual é sobreposta uma alta tensãopulsada.

A figura 3 mostra uma ilustração do princípio de pulsos para ageração de radicais em descargas de corona em ar ou em meios aquososcom o uso de impulsos de alta tensão curtos (tipicamente < 1 ps) com umaalta taxa de repetição de pulsos.

As figuras 4 a 9 mostram disposições de eletrodos e sistemas deeletrodos para a geração de descargas de corona: disposições de placa -placa, placa - fio - placa, fio - placa coaxial, ponta - placa, placa de váriaspontas, grade - placa (tubo), grade - grade.

A figura 1 mostra uma ilustração esquematizada de umainstalação de produção de papel 1 conforme é usada em fábricas de papelatuais. Sua construção e a combinação dos diversos grupos sãodeterminadas pelo gênero dos tipos de papel, papelão e cartolina a seremproduzidos e pelas matérias-primas utilizadas. A instalação de produção depapel 1 tem uma extensão espacial de cerca de 10 m na largura e mais oumenos 120 m de comprimento. A instalação de produção de papel produzpor minuto até 1400 m de papel 27. Apenas poucos segundos passam entreo primeiro encontro da suspensão de fibras ou da polpa 39 com oequipamento de peneiração 9 até o papel 27 acabado que no fim é enroladoem um rolo 15. As substâncias de fibra 30 são diluídas com água a umaproporção de 1:100 e são colocadas junto com aditivos sobre o equipamentode peneiração 9 com a peneira 10. As fibras se depositam na peneira 10lado a lado e uma sobre a outra. A água de peneiração 23 pode escoar ouser aspirada por meio de diversas áreas de compartimentos de aspiração24. Deste modo forma-se um composto de fibras uniforme que é drenadomais ainda por meio de pressão mecânica em um equipamento deprensagem 11 e com a ajuda de calor de vapor. Todo o processo deprodução de papel fica essencialmente dividido nas etapas preparação dematéria-prima, máquina de papel, beneficiamento e acabamento.

O papel usado e por via de regra também a pasta químicachegam a uma fábrica de papel secos, ao passo que a pasta mecânicanormalmente é produzida na mesma fábrica e é bombeada na central dematéria-prima 3 como uma mistura de fibras / água, isto é, uma suspensãode material de fibras não entretecidas. Papel velho e pasta química 30também são dissolvidos sob adição de água em um tanque de fibras 35.

Corpos estranhos ao papel são extraídos através de diversos grupos declassificação (não mostrados aqui). Na central de matéria-prima 3 ocorre amistura das diversas matérias-primas dependendo do gênero de papeldesejado. Aqui também são adicionados os materiais de carga e aditivosque servem para melhorar a qualidade do papel e aumentar a produtividade.

O transportador de material 7 da instalação de produção depapel 1 distribui a suspensão de fibras uniformemente sobre toda a largurada peneira. No final do equipamento de peneiração 9 a tira de papel 27contém ainda mais ou menos 80 % de água.

Um outro processo de drenagem ocorre por meio de pressãomecânica no equipamento de prensagem 11. Nisso, a tira de papel 27 passacom a ajuda de um pano de filtro sem fim absorvente entre cilindros de aço,granito ou ebonite e assim, drenada. A água de peneiração 23 absorvidapela área de compartimentos de aspiração 24 é retornada em parte para umclassificador 5 e em outra parte para um retentor de material 17. Oequipamento de prensagem 11 é seguido por um equipamento de secagem13. A água residual é evaporada no equipamento de secagem 13. Como emum ziguezague, a tira de papel 27 passa por vários cilindros secadoresaquecidos por vapor. No final, o papel 27 possui uma umidade residual depoucos por centos. O vapor de água surgido no equipamento de secagem13 é aspirado e conduzido para um equipamento de recuperação de calornão mostrado.

Para um tratamento da suspensão de fibras 39 de acordo com oprocesso de acordo com a presente invenção, um primeiro eletrodo 43 édisposto abaixo do equipamento de peneiração 9, e um segundo eletrodo 44é disposto sobre o equipamento de peneiração 9 entre o transportador dematerial 7 e a área de entrada do equipamento de peneiração 9 de acordocom a presente invenção. Os eletrodos 43 e 44 estão dispostos de tal modoque a suspensão de fibras 39 distribuída superficialmente passa entre eles.

Para que para o tratamento da suspensão de fibras 39 possa ser gerado umplasma de grande superfície sob pressão atmosférica na proximidadeimediata da suspensão de fibras 39, os eletrodos 43 e 44 são ligados a umgerador de pulsos de alta tensão 46. Com a ajuda deste gerador de pulsosde alta tensão 46 é gerado entre os eletrodos 43 e 44 um plasma de grandevolume com uma seção transversal pequena e com uma alta densidade derendimento. Nisso, uma densidade de plasma é distribuída homogênea-mente sobre a área de tratamento que é coberta pelos eletrodos 43 e 44. Deacordo com a presente invenção, este plasma de grande volume com altadensidade de rendimento é gerado pelo fato de que a uma descarga decorona CC [corrente contínua] são sobrepostos pulsos de alta tensãointensivos, de curta duração com uma alta taxa de repetição de pulsos detipicamente mais ou menos 1 kHz. Com este modo de operação é geradoum plasma extremamente homogêneo de grande volume com uma altadensidade de rendimento, sem que haja as contrações de plasmaconhecidas em descargas de corona de corrente contínua CC.

A fim de apoiar o efeito do tratamento que o plasma frio degrande superfície exerce sobre a suspensão de fibras 39, oxigênio comargônio como gás carreador é introduzido através de um distribuidor de gás81 através de uma linha de gás 80 para dentro do compartimento detratamento entre os eletrodos 43 e 44. Com a ajuda da mistura de oxigênio eargônio são gerados, de modo especialmente vantajoso, radicais dehidroxila. Radicais de hidroxila são especialmente agressivos e oxidahtes.

Em virtude disso, a suspensão de fibras que permanece apenas poucossegundos na área de tratamento entre os eletrodos 43 e 44 ganha umaresistência elevada na futura formação da folha.

Analogamente ao anteriormente descrito, um sistema deeletrodos 47, 48 no equipamento de prensagem 11 é gerado um plasma degrande superfície para o tratamento da tira de papel 27. O primeiro eletrodo47 no equipamento de prensagem 11 é executado como um eletrodo degrade semi-redondo. Em virtude da execução semi-redonda do eletrodo 47,ele pode seguir o decurso da tira de papel sobre um rolo transportador 12. Osegundo eletrodo 48 no equipamento de prensagem 11 é executado comoum eletrodo de placa e de tal modo disposto que o rolo transportador 12pode ser guiado entre os eletrodos 47 e 48. A fim de também aqui estimulara formação de radicais no plasma, a área de tratamento de plasma sobre odistribuidor de gás 81 com a linha de gás 80 é acessada com uma misturade oxigênio e argônio.

O processo de prensagem compacta a estrutura do papel. Aresistência é aumentada mais ainda e a qualidade de superfície éinfluenciada de maneira decisiva. Devido ao tratamento do papel prensadocom plasma frio, especialmente com os radicais gerados, a estruturamolecular da superfície do papel é alterada mais ainda. Adicionalmente àresistência do papel 27 é melhorada a capacidade de ser impresso.

Com as disposições de eletrodos acima especificadas 43 e 44bem como 47 e 48, é possível, com o processo de acordo com a presenteinvenção, conduzir a tira de papel 27 entre as descargas de streamer.

Um streamer é uma forma especial de uma nuvem de plasmaque se movimenta linearmente ou de um canal de descarga emdesenvolvimento que se forma em virtude da intensidade de campo externaalta excitada. O surgimento de tais streamers ocorre dentro de poucos 10 nse muito rapidamente se converte em um canal de ruptura térmico. Asdisposições acima especificadas dos sistemas de eletrodos, onde a tira depapel 27 se encontra entre os eletrodos usados para a descarga de streamersão especialmente vantajosas, uma vez que o papel 27 assim funciona emparte como uma barreira dielétrica, fazendo com que a passagem dostreamer para a ruptura pode ser suprimida.

Através de um tratamento direto da suspensão de fibras depasta química 39 com o plasma frio, são gerados na suspensão 39preferencialmente os radicais OH-, HOO-, O, O3. Além de um aumento daresistência, estes radicais disparam uma reação química branqueadora. Ogerador de pulsos de alta tensão 46 é operado de tal modo que gera pulsosde alta tensão com uma duração de tipicamente 1 pseg entre os eletrodos43 e 44. Uma tensão de CC necessária para a geração de radicais e ozôniona suspensão de fibras de pasta química fica em aproximadamente alguns10 kV a mais de 100 kV. Os pulsos de alta tensão são sobrepostos à tensãode CC1 formando assim uma amplitude total de tipicamente cerca de 100 kV.

Devido ao tratamento da suspensão de fibras de pasta química 39 com umadescarga elétrica fria, isto é, o plasma, os radicais são gerados in situ. Assimsendo, grandes quantidades totais de radicais podem ser introduzidas nasuspensão 39. Para os eletrodos 47 e 48, o gerador de 'pulsos de altatensão é operado de tal maneira que gera pulsos de alta tensão com umaduração de tipicamente 0,1 ps até alguns poucos ps.

A figura 2 mostra como um outro exemplo de execução umailustração em corte de uma disposição para a geração de radicais. No centrodo arranjo é disposto um eletrodo de alta tensão 50. O invólucro externo doarranjo é executado como um contra-eletrodo 51. No arranjo encontra-seuma suspensão de fibras de pasta química 39 a ser peneirada. Entre oseletrodos 50 e 51 é mostrado um streamer 53. Radicais são gerados emstreamers pelo fato de que elétrons ricos em energia se chocam commoléculas, dissociando ou estimulando estes. Na dissociação, os radicais 59são liberados diretamente, ao passo que na estimulação através de umapassagem seguinte radiante é gerada luz ultravioleta. Esta luz ultravioletagerada, por sua vez, reage com moléculas de água, dissociando-os.

A figura 3 mostra o decurso de tensão aplicada dos pulsos dealta tensão. Um primeiro pulso 66 e um segundo pulso 67 comrespectivamente uma largura de pulso 62 possuem uma distância de umtempo de repetição de pulso 63. Na abscissa é registrado o tempo em ms ena ordenada a tensão em kV. As unidades são selecionadas aleatoriamente.Um nível de tipicamente mais ou menos 100 kV da tensão CC coincide coma abscissa mostrada. A tensão de pulso mostrada é sobreposta à tensãoCC. Os pulsos 65 e 67 possuem uma largura de pulso 62 inferior a 1 ps,sendo que os pulsos individuais 66, 67 possuem um flanco de aumentoíngreme com um tempo de aumento 64 e um flanco de queda menosíngreme. O tempo de repetição de pulso 63 encontra-se tipicamente entre 10με e 100 ms.

Nisso, os diversos pulsos 66, 67 possuem tal amplitude total quepara além da tensão contínua predefinida é obtida uma densidade deenergia predefinida. Conforme mencionado, no caso o tempo de aumento depulso 64 é curto em comparação com o tempo de queda de pulso. Devido aeste tipo dos pulsos consegue-se que são evitadas rupturas elétricas quecausariam interferências espaciais e temporais na distribuição de densidadedo plasma homogênea.

Da figura 4 até a figura 9 mostram exemplos de sistemas deeletrodos para a geração de descargas de corona em meiospreferencialmente aquosos. A figura 4 mostra um arranjo de placa e placacom uma primeira placa 70a como eletrodo e uma segunda placa 70b comoeletrodo. A primeira placa 70a e a segunda placa 70b estão dispostasparalelamente uma à outra. A primeira placa 70a é o eletrodo de alta tensãoe é ligada através de um cabo de alta tensão com o gerador de pulsos dealta tensão 46. A segunda placa 70b é o contra-eletrodo e como eletrodoaterrado está em ligação com o gerador de pulsos de alta tensão 46.

Um arranjo correspondente com eletrodos de placaespecialmente planas é mostrado na figura 5. Novamente existem doiseletrodos de placa maciços 70a e 70b com uma distância fixa, sendo que nomeio existe um eletrodo de alta tensão 71. No caso deste arranjo placa - fio -placa, o eletrodo de alta tensão 71 é executado como fio maciço e ligado àsaída de alta tensão do gerador de pulsos de alta tensão 46. As placas 70a,70c aterradas também são ligadas ao gerador de pulsos de alta tensão.

A figura 6 mostra um arranjo de fio e tubo como sistema deeletrodo. Para dentro de um eletrodo 72 cilíndrico estende-se no meio umeletrodo de alta tensão 71. Como na figura 5, o eletrodo de alta tensão 71 éexecutado como um fio maciço e ligado ao gerador de pulsos de alta tensão46. O eletrodo 72 cilíndrico que preferencialmente é um trançado de fio, éligado à terra e ligado ao gerador de pulsos de alta tensão 46.

A figura 7 mostra um arranjo de ponta e placa como sistema deeletrodo. Três pontas 73 estão ligadas ao gerador de pulsos de alta tensão46 através de uma linha de alta tensão. As pontas 73 estão disposta em umângulo reto relativamente a um eletrodo de placa 74 ligado à terra. Adistância dos eletrodos de pontas 73 do eletrodo de placa 74 pode serregulada e assim pode ser adaptada para diferentes condições de processo.

A figura 8 mostra um arranjo de sistema de eletrodo quecompreende três placas 70a, 70d e 70e. A primeira placa 70a que comoeletrodo de alta tensão é ligado ao gerador de pulsos de alta tensão 46 édisposto no meio entre duas placas maciças 70d e 70e. As placas 70a e 70bsão ligadas por meio de um conector de placas 70f. Uma vez que a placa70d é ligada ao gerador de pulsos de alta tensão 46 como contra-eletradoaterrado, a placa 70e sobre o conector de placa 70f também tem a função deum contra-eletrodo aterrado.

A figura 9 mostra um sistema de eletrodos como um arranjo degrade e grade. Analogamente à figura 4, uma primeira grade 75a e umasegunda grade 75b estão paralelamente opostas uma à outra. A primeiragrade 75a, no caso, é o eletrodo de alta tensão e é ligada ao gerador depulsos de alta tensão 46. A segunda grade 75b constitui o contra-eletrodoaterrado e é ligado ao gerador de pulsos de alta tensão 46.

Uma descarga híbrida, onde um eletrodo 75a encontra-secompletamente fora de uma suspensão de fibras 39 a ser tratada e umsegundo eletrodo 75b é total ou parcialmente imerso dentro da suspensãode fibras 39, é gerada com um arranjo alternativo onde a peneira éexecutada como eletrodo 75a. A peneira é executada como um eletrodo degrade e constitui o eletrodo de alta tensão que é ligado ao gerador de pulsosde alta tensão 46. Também o contra-eletrodo aterrado 76b é executadocomo um eletrodo de grade e é ligado ao gerador de pulsos de alta tensão46.A fim de gerar descargas pulsadas no compartimento de gás perto dasuperfície da suspensão de fibras 39, é possível um outro arranjo deeletrodos. Um eletrodo de alta tensão compreendendo diversos eletrodos debarra eletricamente interligados é de tal modo disposto no espaço de gásperto da superfície da suspensão de fibras 39 que as barras vãoparalelamente à superfície. Um contra-eletrodo aterrado é executado comoplaca maciça e disposto em distâncias eqüidistantes ao eletrodo de altatensão distribuídas sobre toda a superfície.

Claims (54)

1. Equipamento de peneiração (9) para extrair o líquido portadorde uma suspensão de fibras (39) durante a produção de papel (27), papelãoou cartão, caracterizado pelo fato de que sobre ou abaixo de uma área depeneiração do equipamento de peneiração (9) é disposto pelo menos umprimeiro eletrodo (43) que é ligado a um gerador de pulsos de alta tensão(46), sendo que na suspensão de fibras (39) ou na sua vizinhança imediatapode ser gerado um plasma.

2. Equipamento de peneiração (9) de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o plasma é gerado a umadistância inferior a 20 cm, de preferência, inferior a 10 cm, de preferência,inferior a 5 cm, da suspensão de fibras (39).

3. Equipamento de peneiração (9) de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma peneira (10) éexecutada como um eletrodo.

4. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que existe pelo menos umsegundo eletrodo (44) para a geração de plasma.

5. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os eletrodos (43, 44)estão dispostos na proximidade imediata de uma área de compartimentos deaspiração (24), especialmente de uma área de aspiração a úmido ou umaárea de aspiração plana.

6. Equipamento de peneiração (9) de acordo com areivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro eletrodo (43) e osegundo eletrodo (44) estão dispostos de tal modo na proximidade direta daárea de compartimentos de aspiração (24) que a suspensão de fibras (39) éguiada entre os eletrodos (43, 44).

7. Equipamento de peneiração (9) de acordo com areivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que os eletrodos (43, 44) sãoexecutados de tal modo que uma descarga de gás pode ser aspiradaatravés dos eletrodos ou passando ao lado dos eletrodos, especialmenteatravés da suspensão de fibras (39).

8. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizado por um meio (81) para introduzir o gás,em particular o ar ou oxigênio, de preferência, oxigênio puro ou oxigêniocom, por exemplo, gás nobre como gás carreador, entre ou para avizinhança imediata dos eletrodos (43, 44).

9. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um eletrodoé executado como placa (70a, 70b).

10. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um eletrodoé executado como fio (71).

11. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos umeletrodo é executado como um trançado de fio, especialmente como umconjunto de fio e grade (75a, 75b).

12. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos umeletrodo é executado como uma grade (75a, 75b), especialmente como umarranjo de barras redondas e/ou nervuras chatas que se cruzam com umângulo reto ou diagonalmente, de preferência, como uma peneira (10).

13. Equipamento, de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos umeletrodo possui uma ou várias pontas (73).

14. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 4 a 13, caracterizado pelo fato de que os eletrodos estãodispostos como pelo menos duas placas (70a, 70b) opostas, de preferência,paralelas entre si.

15. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 4 a 14, caracterizado pelo fato de que os eletrodos estãodispostos como pelo menos duas grades (75a, 75b) opostas, de preferência,paralelas uma à outra.

16. Equipamento de peneiração (9) de acordo com uma dasreivindicações 3 a 15, caracterizado pelo fato de que os eletrodos estãodispostos de tal modo que entre duas placas (70d, 70e) interligadas atravésde pelo menos um conector de placas (70f), que constituem o primeiroeletrodo, é disposto um fio (71) ou uma grade (75a) como segundo eletrodo.

17. Processo para o tratamento de materiais de fibra nãoentretecidas em uma suspensão, especialmente na forma de polpa ou pastade fibras, quando a suspensão é peneirada ou quando o líquido portador éextraído dela, preferencialmente para a operação do equipamento depeneiração de acordo com a presente invenção, caracterizado pelo fato deque a suspensão é colocada em contato com plasma não térmico, desuperfície grande sob pelo menos pressão atmosférica que gera plasma naproximidade imediata da suspensão, ou que na suspensão ou na vizinhançaimediata da suspensão é gerada uma descarga de gás, especialmente umadescarga de corona, sob pelo menos pressão atmosférica.

18. Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que o plasma é gerado a uma distância inferior a 20 cm, depreferência, inferior a 10 cm, de preferência, inferior a 5 cm da suspensão.

19. Processo de acordo com a reivindicação 17 ou 18,caracterizado pelo fato de que a suspensão é apropriada para a produção depapel, papelão ou cartão.

20. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 19,caracterizado pelo fato de que como suspensão é usada uma folha úmida oumolhada.

21. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 20,caracterizado pelo fato de que para a geração do plasma ou da descarga degás entre os eletrodos (43, 44) são gerados pulsos de alta tensão (66, 67)com uma duração (62) inferior a 10 ps.

22. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 21,caracterizado pelo fato de que o plasma ou a descarga de gás é aplicado nasuspensão antes e/ou durante a formação da folha, especialmente naruptura através de ou sobre um equipamento de peneiração (9).

23. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 22,caracterizado pelo fato de que a suspensão é colocada em contato com oplasma em ambos os lados ou é tratada por meio da descarga de gás.

24. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 23,caracterizado pelo fato de que o plasma ou a descarga de gás é usado parao branqueamento da suspensão, da polpa (39) ou de uma pasta de fibras,especialmente em um equipamento de cozimento, em uma tina debranqueamento (37) ou em uma linha de alimentação.

25. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 24,caracterizado pelo fato de que a suspensão, a polpa (39) ou a pasta defibras é colocada em contato com pelo menos um eletrodo para a geraçãodo plasma ou da descarga de gás.

26. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 25,caracterizado pelo fato de que o plasma ou a descarga de gás é gerado nasuspensão.

27. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 26,caracterizado pelo fato de que o teor de líquido portador, especialmente deágua, na suspensão encontra-se na faixa entre 40% e 99,9%, depreferência, na faixa entre 80% e 98% e particularmente na faixa entre 85% e 98%.

28. Processo de acordo com uma das reivindicações 21 a 27,caracterizado pelo fato de que radicais (59) são gerados no plasma ou pormeio da descarga de gás e agem sobre as fibras.

29. Processo de acordo com a reivindicação 28, caracterizadopelo fato de que para diversos estados de suspensões em um processo deprodução de papel, papelão ou de cartão, especialmente em diversas etapasdo processo, são usados radicais (59) de tipo e composição diferente.

30. Processo de acordo com a reivindicação 28 ou 29,caracterizado pelo fato de que a suspensão, dentro de uma etapa doprocesso em um processo de produção de papel ou de papelão, ésubmetida a radicais (59) de tipo ou composição diferentes, de preferência,em seqüência cronológica.

31. Processo de acordo com uma das reivindicações 28 a 30,caracterizado pelo fato de que como radicais (59) são gerados ozônio (03),peróxido de hidrogênio (H202), radicais de hidroxila (OH), de H02 e/ou de H02-.

32. Processo de acordo com uma das reivindicações 28 a 31,caracterizado pelo fato de que durante o branqueamento na suspensão ouna polpa (39) ou na pasta de fibras, o plasma ou a descarga de gás éaplicado de tal modo que como radicais (59) é formado mais ozônio (03)e/ou peróxido de hidrogênio (H202).

33. Processo de acordo com uma das reivindicações 28 a 32,caracterizado pelo fato de que durante a peneiração e/ou na suspensão ouna polpa (39) ou pasta de fibras distribuída sobre a superfície, ou na folhaem formação ou já formada, ainda não prensada, o plasma ou a descarga degás é aplicada de tal modo que como radicais (59) é formado mais hidroxila(OH), H02 e/ou H02-.

34. Processo de acordo com uma das reivindicações 28 a 33,caracterizado pelo fato de que uma taxa de geração dos radicais (59) e/ou acomposição dos radicais gerados (59) é controlada influenciando-se umaamplitude (U), uma duração de pulso (62) e/ou uma taxa de repetição depulso (63) dos pulsos de alta tensão (66, 67).

35. Processo de acordo com a reivindicação 34, caracterizadopelo fato de que para o controle e a regulação da taxa de geração e/ou dotipo dos radicais (59) gerados é medida uma concentração dos radicais (59)gerados.

36. Processo de acordo com a reivindicação 34 ou 35,caracterizado pelo fato de que para o controle e a regulação da taxa degeração ou da composição dos radicais (59) gerados é medida umapropriedade da suspensão, preferencialmente uma propriedade dequalidade, especialmente sua opacidade, brilho, brancura, fluorescência ouponto de cor.

37. Processo de acordo com uma das reivindicações 35 ou 36,caracterizado pelo fato de que a concentração ou a propriedade é medida"online".

38. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 a 37,caracterizado pelo fato de que para a regulagem é alterada a amplitude (U)dos pulsos de alta tensão (66, 67) com a taxa de repetição (63) constante.

39. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 a 38,caracterizado pelo fato de que para a regulagem é alterada a taxa derepetição (63) dos pulsos de alta tensão (66, 67) com a amplitude (U)constante.

40. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 39,caracterizado pelo fato de que a suspensão, a polpa (39) ou a pasta de fibra,preferencialmente para o branqueamento, é enriquecida com oxigênio naárea de solicitação por plasma.

41. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 a 40,caracterizado pelo fato de que na suspensão, na polpa (39) ou na pasta defibras, de preferência, para o branqueamento, é usada uma duração depulsos de alta tensão (62) inferior a 100 ns.

42. Processo de acordo com uma das reivindicações 17 a 41,caracterizado pelo fato de que a suspensão, polpa (39) ou pasta de fibrasdistribuída sobre a superfície ou a folha em formação ou já formada, aindanão prensada, especialmente na peneiração, é cercada por uma atmosferaenriquecida por vapor de água na área solicitada por plasma.

43. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 a 42,caracterizado pelo fato de que na suspensão, polpa (39) ou pasta de fibrasdistribuída sobre a superfície ou a folha em formação ou já formada, aindanão prensada, especialmente na peneiração, é usada uma duração de pulso(62) de 100 ns a 1 ps.

44. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 43,caracterizado pelo fato de que na suspensão , polpa (39) ou pasta de fibrasdistribuída sobre a superfície , ou na folha em formação ou já formada, aindanão prensada, especialmente durante a peneiração, é aplicada nos eletrodosuma amplitude de alta tensão (U) que corresponde a pelo menos o dobro dovalor, de preferência, pelo menos o triplo do valor, de uma tensão de uso decorona.

45. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 a 44,caracterizado pelo fato de que para a geração do plasma ou da descarga decorona é gerada uma descarga de corona de tensão contínua e pulsos dealta tensão (66, 67) são sobrepostos sobre a descarga de corona de tensãocontínua.

46. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 a 45,caracterizado pelo fato de que é usada uma taxa de repetição de pulsos (63)entre 10 Hz e 5 Hz, especialmente de 10 kHz.

47. Processo de acordo com uma das reivindicações 34 a 46,caracterizado pelo fato de que o acoplamento de potência de energia elétricano plasma é controlado predominantemente através da regulação daamplitude (U), duração de pulso (62) e taxa de repetição de pulso (63) dospulsos de alta tensão sobrepostos.

48. Processo de acordo com uma das reivindicações 21 a 47,caracterizado pelo fato de que são usados pulsos de alta tensão (66, 67)com uma duração (62) inferior a três με, de preferência, inferior a 1 ps, depreferência, inferior a 500 ns.

49. Processo de acordo com uma das reivindicações 21 a 48,caracterizado pelo fato de que é gerado um plasma homogêneo, de grandevolume, com alta densidade de potência, sem que ocorram contrações deplasma ou rupturas.

50. Processo de acordo com uma das reivindicações 21 a 49,caracterizado pelo fato de que é usada uma tensão CC de tal grandeza queno plasma é formada uma descarga de corona CC estável somente emconexão com pulsos de alta tensão sobrepostos.

51. Processo de acordo com a reivindicação 50, caracterizadopelo fato de que a tensão CC usada está abaixo daquela para uma operaçãoestável sem sobreposição de pulsos de alta tensão.

52. Processo de acordo com a reivindicação 50 ou 51,caracterizado pelo fato de que a amplitude total usada (tensão CC +amplitude de pulso) está acima da tensão de ruptura estática do arranjo deeletrodos.

53. Processo de acordo com uma das reivindicações 50 a 52,caracterizado pelo fato de que a amplitude total usada corresponde a duas acinco vezes a tensão de ruptura estática do arranjo de eletrodos.

54. Processo de acordo com uma das reivindicações 50 a 53,caracterizado pelo fato de que a amplitude (U) dos pulsos de alta tensãoencontra-se entre 10% e 1000% da tensão CC usada.