MÉTODO PARA EL TRATAMIENTO DE MATERIAL EN PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE PAPEL, CARTÓN O CARTULINA.

Método para el tratamiento de un material de proceso en la producción de papel (27),

cartón o cartulina, donde se aplica un plasma de gran superficie, preferiblemente no térmico, o una descarga gaseosa, en particular una descarga corona bajo por lo menos presión atmosférica y radicales formados (59) en la generación del plasma y/o la descarga gaseosa que actúan sobre el material de proceso, caracterizado porque se emplean radicales (59) de diferentes clase o composición para por lo menos dos tipos diferentes de materiales de proceso o en por lo menos dos diferentes materiales de proceso

La invención se refiere a un método para el tratamiento de un material en proceso para la producción de papel, cartón o cartulina, donde se aplica un plasma de gran superficie, preferiblemente no térmico, o una descarga gaseosa, en particular una descarga corona bajo por lo menos presión atmosférica y donde los radicales formados en la generación 5 del plasma y/o en la descarga gaseosa actúan sobre el material en proceso.

Los métodos actualmente comunes para tratamiento y/o acabado de papel o de superficies de papel son por ejemplo

- calandrado,

- tratamiento de superficies con una prensa de pegante o película,

- cobertura de papel y/o cartón con diferentes métodos y materiales, 10

- revestimiento de papel en métodos de extrusión,

- laminado con otros materiales (por ejemplo películas de aluminio),

- encolado de papel y cartón,

- empapado de papel,

- blanqueado. 15

Un acabado ocurre bien sea integrado en una máquina de papel/cartón o sobre una instalación separada. Comúnmente, un acabado ocurre en varias etapas de un método, que se suceden unas a otras. Las siguientes propiedades de calidad son influenciadas positivamente mediante el acabado:

- propiedades ópticas, como lisura, brillo, blancura, uniformidad y contraste de un resultado de impresión realizada posteriormente, 20

- mejoramiento de la capacidad para dejarse imprimir por métodos modernos de impresión,

- aumento de la estabilidad del papel y de la resistencia al repelado,

- estabilidad dimensional del papel, insensibilidad frente a la humedad,

- obtención de la capacidad del papel para reciclarse.

Una multiplicidad de estos métodos mencionados de tratamiento se basa en un tratamiento con sustancias químicas. En 25 particular, en el blanqueado de papel o bien de sus sustancias de partida se emplean en gran medida sustancias químicas para el blanqueo. Son sustancias químicas típicas para el blanqueo el cloro, dióxido de cloro, ácidos con azufre, extracción con soda cáustica, ácido, peróxido de hidrógeno y ozono. Dependiendo del método empleado, se requieren ambientes ácidos o básicos. Los métodos modernos de blanqueo emplean comúnmente diferentes etapas de blanqueo en las cuales están para el uso diferentes sustancias químicas blanqueadores, donde cada etapa de blanqueo 30 consiste típicamente una unidad de mezclado y una subsiguiente torre de reacción. En estos métodos tienen que transportarse, almacenarse y después de terminado el proceso también nuevamente acondicionarse o bien eliminarse en grandes cantidades los por una parte altamente venenosos (dióxido de cloro) o fuertemente corrosivos ácidos, lejías y reactivos.

A partir de "A. Mizuno et al., OH radical generation by atmospheric pressure pulsed discharge plasma and its 35 quantitative analysis by monitoring CO oxidation, J. Phys. D : Appl. Phys. 35. (2002), 3192-3198" se conoce una generación de radicales y ozono en medios gaseosos.

Sin embargo, hasta ahora el empleo se limita a métodos para la purificación de gases de desecho, ver "Winands et al., 16th Intern. Symp. on Plasma Chemistry (ISPC 16), Taormina, Italy, June 22 - 27, 2003", o para el tratamiento superficial de tejidos (textiles) y plásticos, ver también: "Carneiro, N. et al., Industrial impact of corona plasma treatments 40 in the wet processing of cotton materials, World Congress Textiles in the Millenium 1999, pp. 207" o "P.A.F. Herbert, E. Bourdin, New generation atmospheric pressure plasma technology for industrial on-line processing, Index'99. Nonwoven Congress, Manufacturing 1, EDANA, Geneva, CH, Apr 27-30,1999".

A partir de DE 198 36 669 A1 se conoce el empleo de plasmas atmosféricos para el tratamiento de superficies de papel.

A partir de WO 2004 101 891 A1 se conoce un método para el empleo de plasmas atmosféricos no térmicos para el 45 tratamiento de papel. Un método similar es conocido a partir de FR 2711680. Es objetivo de la invención el empleo de sustancias químicas para la producción de papel cartón o cartulina, o reducir adicionalmente el tratamiento de materiales en proceso pertenecientes.

Se logra el objetivo mediante el empleo de radicales de diferente tipo o mezcla, para al menos dos tipos diferentes de materiales de proceso o en al menos dos diferentes materiales de proceso. Mediante la producción simultanea de una serie de diferentes radicales oxidantes y que generan grupos funcionales (O, OH,' HO2, HO2-, O2, O3, ... ) y el empleo de tales diferentes radicales en el material de proceso en diferentes sitios del proceso, puede reducir con ventaja la adición de sustancias químicas sólidas y/o líquidas en la producción de papel. 5

Se prefiere elegir los materiales del proceso a partir de los siguientes materiales de partida y/o productos intermedios:

- fibras secas,

- materiales fibrosos no entretejidos,

- pulpas voluminosas o suspensiones de fibra o papilla de fibras,

- pulpas acumuladas y/o distribuidas superficialmente o suspensiones de fibra o papilla de fibra, 10

- hojas autoformantes o formadas no prensadas, con residuos de humedad.

Los materiales del proceso antes mencionados se presentan por ejemplo como productos de partida y/o como productos intermedios en diferentes etapas del proceso dentro del proceso de producción de papel.

Es particularmente adecuado cuando las etapas del proceso son elegidas de entre las siguientes etapas:

- cocido, 15

- molienda,

- blanqueado,

- tamizado,

- prensado.

Con ventaja adicional se generan como radicales ozono, peróxido de hidrógeno, radicales hidroxilo, HO2 y/o HO2-. Los 20 radicales son generados preferiblemente en descargas gaseosas mediante la colisión de electrones ricos en energía con moléculas y mediante la disociación o estimulación de estas. En la disociación se liberan radicales inmediatamente, mientras que en la estimulación mediante su siguiente transición radiante se genera luz UV la cual reacciona nuevamente con aire y/o moléculas de agua y las disocia.

Según una primera forma preferida de operación se aplica el plasma o la descarga de gas en el blanqueado del material 25 en proceso, de tal manera que como radicales propagados se forman ozono y/o peróxido de hidrógeno.

Según una segunda forma preferida de operar se aplican el plasma o la descarga de gas en el tamizado y/o al material de proceso distribuido de forma bidimensional o en hojas autoformantes o formadas no prensadas, de tal modo que como radicales incrementados se forman OH, HO2 y/o HO2-.

De modo ventajoso se modula o regula una tasa de generación de los radicales y/o de la mezcla de los radicales 30 generados mediante la influencia de una amplitud, una duración de impulso y/o una tasa de repetición de impulso, de impulsos de alto voltaje. Puesto que la tasa de producción de los radicales de un proceso generado eléctricamente es muy bien controlable en tiempo real, tal método es muy económico y puede ser reajustado dentro de tiempos más cortos para diferentes resultados de tratamiento, por ejemplo mediante un algoritmo que puede ser aprendido.

Otra forma preferida de operación de la invención es que para la modulación y/o ajuste de la tasa de generación y/o el 35 tipo de radicales generados, se mide una concentración de estos.

En particular es ventajoso respecto a un tratamiento en diferentes etapas del proceso, que para la modulación y/o ajuste de la tasa de generación o la mezcla de los radicales generados para diferentes tipos de materiales de proceso, se mide en cada caso otra propiedad del material de proceso, preferiblemente una propiedad de calidad, en particular opacidad, brillo, blancura, fluorescencia o punto de color. 40

Así mismo es adecuado que la concentración o bien la propiedad sean medidos "online". Respecto a una solución automatizada empleada para el método es particularmente ventajoso que pueda ser evaluada casi simultáneamente una, la medición que describe la propiedad de calidad, y por ejemplo pueda reaccionar sobre ella por una influencia de la tasa de generación.

Para controlar la tasa de... [Seguir leyendo]

1. Método para el tratamiento de un material de proceso en la producción de papel (27), cartón o cartulina, donde se aplica un plasma de gran superficie, preferiblemente no térmico, o una descarga gaseosa, en particular una descarga corona bajo por lo menos presión atmosférica y radicales formados (59) en la generación del plasma y/o la descarga gaseosa que actúan sobre el material de proceso, caracterizado porque se emplean radicales (59) de diferentes clase o composición para por lo menos dos tipos diferentes de materiales de proceso o en por lo menos dos diferentes 5 materiales de proceso.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales de proceso son elegidos de entre los siguientes materiales de partida y/o productos intermedios:

- fibras secas,

- materiales fibrosos no entretejidos, 10

- pulpas voluminosas o suspensiones de fibra o papilla de fibras (39),

- pulpas acumuladas y/o distribuidas superficialmente o suspensiones de fibra o papilla de fibra (39),

- hojas autoformantes o formadas no prensadas, con residuos de humedad.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las etapas de proceso son elegidas de entre las siguientes etapas: 15

- cocción,

- molienda,

- blanqueado,

- tamizado,

- prensado. 20

4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como radicales (59) se generan ozono (O3), peróxido de hidrógeno (H2O2), radicales hidroxilo (OH), HO2 y/o HO2-.

5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el blanqueado del material de proceso se aplica la descarga gaseosa de modo que como radicales (59) se forman ozono (O3) incrementado y/o peróxido de hidrógeno (H2O2). 25

6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el tamizado y/o en materiales de proceso distribuidos bidimensionalmente o en hojas autoformantes o formadas no prensadas, se aplican el plasma o la descarga gaseosa de modo que se forman como radicales (59) OH, HO2 y/o HO2- propagados.

7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la tasa de generación de radicales (59) y/o la composición de los radicales generados (59) es modulada y/o regulada por la influencia de una amplitud (U), una 30 duración del impulso (62) y/o una tasa de repetición de impulso (63) de impulsos de alto voltaje (66,67).

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque para la regulación y/o la modulación de la tasa de generación y/o el tipo de los radicales generados (59) se mide una concentración de los radicales generados (59).

9. Método según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque para la regulación y/o la modulación de la tasa de generación o la composición de los radicales generados (59) para diferentes tipos de materiales de proceso, se mide en 35 cada caso otra propiedad del material de proceso, preferiblemente una propiedad de calidad, en particular su opacidad, brillo, blancura, fluorescencia o punto de color.

10. Método según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque la concentración o bien la propiedad son medidas "online".

11. Método según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque para la regulación se modifican la amplitud 40 (U) de los impulsos de alto voltaje (66,67) a tasa constante de repetición (63).

12. Método según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque para la regulación se modifica la tasa de repetición (63) de los impulsos de alto voltaje (66,67) a amplitud constante (U).

13. Método según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el plasma o bien la descarga gaseosa son generados entre electrodos (43, 44). 45

14. Método según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la zona donde se aplica plasma se enriquece con oxígeno el material de proceso.

15. Método según una de las reivindicaciones 7 a 14, caracterizado porque entre los electrodos (43,44) se generan impulsos de alto voltaje (66,67) con una duración (62) inferior a 10 µs.

16. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque los impulsos de alto voltaje (66,67) son aplicados con una 5 duración de impulso (62) inferior a 3 µs, preferiblemente inferior a 1 µs, preferiblemente menor a 500 ns.

17. Método según las reivindicaciones 15 o 16, caracterizado porque en una pulpa (39), una suspensión de fibras o una papilla de fibras como material de proceso, en el blanqueado se aplica preferiblemente una duración de impulso de alto voltaje (62) inferior a 100 ns.

18. Método según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque en el material de proceso distribuido 10 bidimensionalmente o en hojas autoformantes o formadas no prensadas, en particular durante el tamizado, se aplica una duración de impulso de alto voltaje (62) de 100 ns a 1µs.

19. Método según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque en el material de proceso distribuido bidimensionalmente o en hojas autoformantes o formadas no prensadas, en particular durante el tamizado, se rodea la zona a la que se ha aplicado plasma con una atmósfera enriquecida con vapor de agua. 15

20. Método según una de las reivindicaciones 7 a 19, caracterizado porque en el material de proceso distribuido bidimensionalmente o en hojas autoformantes o formadas no prensadas, en particular durante el tamizado se aplica en los electrodos una amplitud (U) correspondiente a por lo menos dos veces el valor, preferiblemente por lo menos tres veces el valor de un voltaje de corte corona.

21. Método según una de las reivindicaciones 7 a 20, caracterizado porque para la generación del plasma o bien el 20 tratamiento corona se genera una descarga corona de voltaje continuo y se superponen la descarga corona de voltaje continuo y el impulso de alto voltaje (66,67).

22. Método según una de las reivindicaciones 7 a 21, caracterizado porque se emplea una tasa de repetición de impulsos (63) entre 10Hz y 5kHz, en particular en el rango de 10Hz a 10kHz.

23. Método según una de las reivindicaciones 7 a 22, caracterizado porque el acople de poder de energía eléctrica en 25 el plasma es modulado principalmente por la regulación de amplitud (U), duración del impulso (62) y tasa de repetición del impulso (63) del impulso sobrepuesto de alto voltaje.

24. Método según una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque se genera un plasma homogéneo de gran volumen con alta densidad de potencia sin que haya contracciones de plasma o perforaciones.

25. Método según una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque se emplea un voltaje CD de tal altura que, 30 en unión con los impulsos superpuestos de alto voltaje, en el plasma se forma una descarga corona CD.

26. Método según una de las reivindicaciones 7 a 25, caracterizado porque el voltaje CD empleado está bajo aquel usado para una operación estable sin superposición de impulsos de voltaje.

27. Método según una de las reivindicaciones 13 a 26, caracterizado porque la amplitud total empleada (voltaje CD + amplitud de impulso) está sobre el voltaje estático de ruptura del arreglo de electrodos. 35

28. Método según la reivindicación 27, caracterizado porque la amplitud total empleada corresponde a dos a cinco veces el voltaje estático de ruptura del arreglo de electrodos.

29. Método según las reivindicaciones 26 a 28, caracterizado porque la amplitud (U) del impulso de alto voltaje es de 10% y 1000% del voltaje CD empleado.

30. Método según una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque el plasma es generado a una distancia 40 inferior a 20 cm, preferiblemente inferior a 10 cm, preferiblemente inferior a 5 cm, del material de proceso.