用于確定織物的特征的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及表征造紙織物表面。在具體例子中，本發(fā)明涉及用于確定造紙過程中 用于紙幅的三維結(jié)構(gòu)化的織物的接觸表面的特性的設(shè)備、方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在形成諸如棉紙和紙巾之類的紙制品的過程中，在造紙紙幅仍然高度可變形的時(shí) 候，即，當(dāng)造紙紙幅具有高的含水量時(shí)，進(jìn)行三維成形。通常，紙幅的這種三維成形在機(jī)織的 結(jié)構(gòu)化織物上進(jìn)行?？椢锾峁┯煽椢锏募喚€中的紗線結(jié)(knuckle)構(gòu)成的接觸表面，同時(shí)在 紗線結(jié)之間的織物中形成凹穴。當(dāng)把造紙紙幅施加到織物時(shí)，紙幅的部分接觸紗線結(jié)，并且 紙幅的其它部分被吸入凹穴中。在從織物除去之前，紙幅被干燥到以使得其形狀被固定或 鎖定的程度。從而在紙幅被吸入織物中的凹穴中的干燥的紙幅中形成穹狀凸起，并且該穹 狀凸起存在于最終的紙制品中。從而，紙制品具有部分由結(jié)構(gòu)化織物的紗線結(jié)和凹穴特性 形成的獨(dú)特三維結(jié)構(gòu)。
[0003]由于結(jié)構(gòu)化織物的接觸表面直接與最終的制品的形狀相關(guān)，因此結(jié)構(gòu)化織物的選 擇通常基于期望的制品的形狀。然而，難以基于織物的簡單目視檢查來表征結(jié)構(gòu)化織物的 接觸表面。雖然可以容易地看見織物的紗線結(jié)，但是通常難以準(zhǔn)確地確定紗線結(jié)的尺寸，難 以確定紗線結(jié)之間的凹穴的面積，和難以確定在造紙過程中造紙紙幅被吸入其中的凹穴的 深度。因而，已存在試圖例如利用基于織物的紗線參數(shù)的公式來量化織物的接觸表面的特 性的現(xiàn)有技術(shù)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種公式通常未準(zhǔn)確到足以按照允許準(zhǔn)確地預(yù)測將利用織 物形成的紙制品結(jié)構(gòu)的方式來表征織物的接觸表面。另外，接觸區(qū)域特性會(huì)常常隨著織物 在造紙機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)而變化。例如，織物表面上的磨損通常會(huì)增大紗線結(jié)的長度，從而改變將由 織物施加在紙幅上的結(jié)構(gòu)化。從而，用于確定可適用于初始織物構(gòu)形的接觸表面特性的公 式將不一定適用于隨著時(shí)間的過去而變得磨損的織物。
[0004] 因此，有益的是提供一種用于準(zhǔn)確地表征在造紙過程中使用的結(jié)構(gòu)化織物的接觸 區(qū)域特性的技術(shù)。此外，有益的是提供一種在織物被安裝在造紙機(jī)上時(shí)，可以容易地確定隨 著織物隨時(shí)間的過去變得磨損的接觸區(qū)域特性的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 按照第一方面，本發(fā)明提供一種確定織物的特征的方法。所述方法包括:形成織物 表面的部分的表示，所述表示顯示織物表面中的紗線結(jié)和凹穴的位置和尺寸;根據(jù)所述表 示生成織物表面的所述部分的圖像;將所述圖像的至少一部分顯示在與具有處理器的計(jì)算 機(jī)相關(guān)聯(lián)的屏幕上；以及描畫顯示的圖像中至少一個(gè)紗線結(jié)周圍的輪廓。所述方法還包括 在顯示的圖像中描畫引導(dǎo)線，以使得引導(dǎo)線（i)通過畫出輪廓的紗線結(jié)的中心，（ii)通過其 它紗線結(jié)，（iii)形成環(huán)繞圖像的與在紗線結(jié)之間形成凹穴的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域的形狀。所述 輪廓和引導(dǎo)線利用存儲(chǔ)在非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的圖像分析程序描畫。
[0006] 按照第二方面，本發(fā)明提供一種確定織物的特征的方法。所述方法包括:形成織物 表面的部分的表示，所述表示顯示織物表面中的紗線結(jié)和凹穴的位置和尺寸，并且所述表 示是織物表面的印跡和織物表面的照片之一。所述方法還包括根據(jù)所述表示生成織物表面 的所述部分的圖像;將所述圖像的至少一部分顯示在與具有處理器的計(jì)算機(jī)相關(guān)聯(lián)的屏幕 上；確定所述表示的顯示中的紗線結(jié)的尺寸和位置；以及確定所述表示的顯示中的凹穴的 尺寸和位置。所述方法還包括對于顯示的圖像中的織物表面的所述部分描畫單元格，其中 所述單元格由引導(dǎo)線限定，所述引導(dǎo)線（i)通過紗線結(jié)的中心，并且（ii)形成環(huán)繞圖像的與 在紗線結(jié)之間形成凹穴的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域的形狀。根據(jù)由引導(dǎo)線形成的單元格的性質(zhì)計(jì)算 織物表面的至少一個(gè)性質(zhì)，并且所述輪廓和引導(dǎo)線利用存儲(chǔ)在非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中 的圖像分析程序描畫。
【附圖說明】
[0007] 圖1是利用結(jié)構(gòu)化織物的造紙機(jī)的示意圖。
[0008] 圖2是結(jié)構(gòu)化織物的截面的頂視圖。
[0009] 圖3A和圖3B是按照本發(fā)明的接觸表面打印設(shè)備的視圖。
[001 0 ]圖4是圖3A和圖3B中所示的印跡形成設(shè)備的壓印部分的詳細(xì)視圖。
[0011]圖5A-圖f5D是按照本發(fā)明制造的結(jié)構(gòu)化織物的印跡的例子。
[0012]圖6A-圖6E顯示了為結(jié)構(gòu)化織物印跡建立坐標(biāo)系的步驟。
[0013]圖7A、圖7B和圖7C顯示了適用于織物的紗線結(jié)的照片的本文的分析技術(shù)的應(yīng)用。 [0014]圖8A和圖8B顯示了適用于織物的紗線結(jié)的照片和印跡的備選分析技術(shù)。
[0015] 圖9顯示了確定被結(jié)構(gòu)化織物中的紗線結(jié)環(huán)繞的凹穴的分析技術(shù)的應(yīng)用。
[0016] 圖10顯示了確定圖8中所示的凹穴的深度的分析技術(shù)的應(yīng)用。
[0017] 圖11A和圖11B顯示了適用于紙制品及其結(jié)構(gòu)化織物的圖像的分析技術(shù)的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明涉及用于確定造紙過程中使用的織物的接觸表面的特性的設(shè)備、方法和系 統(tǒng)。如根據(jù)下面的討論將會(huì)清楚的那樣："織物的接觸表面的特性"指的是由構(gòu)成織物的接 觸表面的紗線結(jié)和凹穴構(gòu)形產(chǎn)生的接觸表面的特性。在具體實(shí)施例中，本發(fā)明適于和在造 紙過程中用于紙幅的三維結(jié)構(gòu)化的結(jié)構(gòu)化織物一起使用。這種結(jié)構(gòu)化織物通常用紗線構(gòu) 成，紗線例如由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺、聚丙烯等制造。如下將進(jìn)一步 說明的，結(jié)構(gòu)化織物的特定接觸表面將對紙制品的結(jié)構(gòu)有重大影響，并且本發(fā)明利用表征 接觸表面的各方面技術(shù)。然而應(yīng)注意，本發(fā)明可適用于造紙過程中使用的任意類型的織物， 包括用于除使紙幅結(jié)構(gòu)化以外的用途的織物。
[0019] 圖1顯示了空氣穿透干燥(TAD)造紙過程的例子，其中利用結(jié)構(gòu)化織物48形成紙制 品的三維結(jié)構(gòu)。為了開始該過程，通過流漿箱20供給的配料在噴射口中被引導(dǎo)至在成形織 物24和轉(zhuǎn)移織物28之間形成的輥隙中。成形織物24和轉(zhuǎn)移織物在成形輥32和胸輥36之間通 過。成形織物24和轉(zhuǎn)移織物28在通過成形輥32和胸輥36之間后分離。轉(zhuǎn)移織物28隨后通過 脫水區(qū)40，在脫水區(qū)40中，吸水箱44從紙幅和轉(zhuǎn)移織物28除去水分，從而在將紙幅轉(zhuǎn)移到結(jié) 構(gòu)化織物48之前，把紙幅的濃度例如從約10 %提高到約25 %。在一些情況下，有利的是在轉(zhuǎn) 移區(qū)56中，施加如通過真空輔助箱52所示的一定量的真空，尤其是當(dāng)通過急速轉(zhuǎn)移而在轉(zhuǎn) 移區(qū)56中將相當(dāng)大量的織物起皺被施加到紙幅時(shí)，在急速轉(zhuǎn)移中轉(zhuǎn)移織物28比結(jié)構(gòu)化織物 48更快地移動(dòng)。
[0020] 由于在紙幅被轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)化織物48之前，紙幅仍然具有高的含水量，因此紙幅可 變形，使得紙幅的多個(gè)部分可被吸入在構(gòu)成結(jié)構(gòu)化織物48的紗線之間形成的凹穴中（織物 中的凹穴的形成將在下面詳細(xì)描述）。隨著結(jié)構(gòu)化織物48繞過空氣穿透干燥器60和64,紙幅 的濃度增大，例如，從約60 %增大到約90%。從而，紙幅被結(jié)構(gòu)化織物48或多或少永久地施 加包括穹狀凸起的形狀，在該穹狀凸起處，紙幅被吸入結(jié)構(gòu)化織物48的凹穴中。從而，結(jié)構(gòu) 化織物48向紙幅提供三維形狀，結(jié)果形成具有穹狀凸起結(jié)構(gòu)的紙制品。
[0021] 為了完成紙成形過程，通過剛好在與變換（translating)紙幅接觸之前使紙幅與 噴涂在揚(yáng)克烘缸(Yankee cylinder)68上的膠粘劑接觸，在不較大降低其性質(zhì)的情況下將 紙幅從結(jié)構(gòu)化織物48轉(zhuǎn)移到揚(yáng)克烘缸68。在紙幅達(dá)到至少約96%的濃度之后，利用輕微 (light)起皺來將紙幅從揚(yáng)克烘缸68剝離。
[0022]雖然圖1示范了其中利用結(jié)構(gòu)化織物向紙制品施加三維形狀的一種類型的方法， 但是存在其中可利用結(jié)構(gòu)化織物向紙制品施加三維結(jié)構(gòu)的許多其它造紙過程。例如，結(jié)構(gòu) 化織物可用在不利用空氣穿透干燥(TAD)的造紙過程中。在美國專利No. 7，494，563中，公開 了這種非TAD過程的例子，該專利的公開內(nèi)容通過引用整體包含于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì) 意識到，這里公開的發(fā)明不限于用在任何特定的造紙過程中，相反，可適用于在各種造紙過 程中使用的織物。
[0023]圖2是結(jié)構(gòu)化織物200的面向紙幅側(cè)的部分的視圖?？椢?00包括當(dāng)織物200被用在 造紙過程中時(shí)會(huì)在加工方向(MD)上延伸的經(jīng)紗202,以及當(dāng)織物200被用在造紙過程中時(shí)在 橫向加工方向（CD)上延伸的煒紗204。經(jīng)紗202和煒紗204編織在一起，從而形成織物200的 結(jié)構(gòu)。應(yīng)注意，當(dāng)在圖2上向下看時(shí)，在結(jié)構(gòu)化織物200的紙幅接觸表面中，一些描繪的紗線 202和204低于在造紙過程中與紙幅接觸的面，即，織物200的接觸表面。限定接觸表面的平 面的紗線202和204的最高點(diǎn)是紗線結(jié)206和208。即，紗線結(jié)206和208形成成形織物200的實(shí) 際接觸表面。在紗線結(jié)206和208之間的區(qū)域中，限定凹穴210(如圖2中的輪廓區(qū)域所顯示 的）。在造紙操作期間，紙幅的部分可被吸入凹穴210中，同樣如上所述，對應(yīng)于最終紙制品 中的穹狀凸起的正是紙幅的被吸入凹穴210中的部分。
[0024]應(yīng)注意，最初可不制造具有諸如圖2中的紗線結(jié)206和208之類的紗線結(jié)的結(jié)構(gòu)化 織物。而是，通常通過對結(jié)構(gòu)化織物表面之一磨砂或拋光來形成紗線結(jié)。此外，當(dāng)結(jié)構(gòu)化織 物被用在造紙操作中時(shí)，結(jié)構(gòu)化織物表面上的磨損可以進(jìn)一步增大紗線結(jié)的長度。如將要 在下面描述的，本發(fā)明提供用于確定紗線結(jié)的特性，包括當(dāng)織物受到磨損時(shí)的紗線結(jié)的特 性。
[0025]還應(yīng)注意，取決于例如經(jīng)紗和煒紗的編織模式以及紗線的尺寸，結(jié)構(gòu)化織物可以 表示為各種形式。圖2中描繪的結(jié)構(gòu)化織物200包括在經(jīng)紗202上形成的紗線結(jié)206,和在煒 紗204上形成的紗線結(jié)208。這是通過把織物200磨砂或磨損到在經(jīng)紗202和煒紗204二者上 形成紗線結(jié)的程度而產(chǎn)生的。然而，在磨砂較少的情況下，織物200可能只有在經(jīng)紗202上的 紗線結(jié)206,而不具有在煒紗204上的紗線結(jié)208,或者反過來。本領(lǐng)域已知結(jié)構(gòu)化織物中的 經(jīng)紗和煒紗的各種構(gòu)形，并且該各種構(gòu)形允許利用織物形成形狀不同的紙制品。
[0026]圖3A和圖3B中顯示了用于形成由織物的紗線結(jié)形成的接觸表面的印跡的設(shè)備和 技術(shù)。圖3A是接觸表面打印設(shè)備300的側(cè)視圖，并且圖3B是接觸表面打印設(shè)備300