皱纹纸的纸张特性制造技术

当前的方法涉及诸如纸巾或其他皱纹纸产品的纸或纸产品的在线表征。该方法使用成像源，其中获得纸张表面或形貌区或区域的一个或多个图像，或者获得成形纸张的边缘的图像。使用用于表征成形纸张的结构的各种技术和指标来增强和分析所述一个或多个图像。该信息可供用于机器的实时调整。用于机器的实时调整。用于机器的实时调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】皱纹纸的纸张特性
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年8月10日提交的编号为16/100,719的美国申请的权益，该美国申请的内容在此通过引用明确地结合到本文中。


[0003]本公开涉及一种诸如纸巾或面巾的起皱纸，其通过如下方式制备：将湿纤维幅材压靠在加热的圆筒干燥器(其被称为扬基干燥器或扬基圆筒，这些术语可互换使用)的表面，使得湿纤维幅材粘附到其上，接着干燥，然后使用刮刀或皱纹刀将其从扬基干燥器上剥离下来。

技术介绍

[0004]起皱工艺在本领域中是众所周知的。纤维幅材被粘附到干燥器(例如扬基干燥器)，并使用柔性起皱刀将其从干燥器上移除。术语“起皱刀”、“皱纹刀”和“刮刀”在本文中可互换使用。起皱刀可以由金属、陶瓷或本领域已知的其他材料制成。幅材与干燥器的粘合程度是决定起皱效果并且从而决定起皱幅材的膨松度、拉伸度、抗拉强度和柔软度的一个因素。起皱通过形成起皱结构、破坏大量的纤维间结合并将纤维末端裸露于纸张(纸页)表面来增加纸的柔软度。起皱结构的特征在于，皱纹脊部和皱纹谷部通常以长尺寸垂直于机器方向(即纸张的行进方向)而定向。这些脊部的大小、形状和空间频率会影响纸张的膨松度。起皱结构导致纸在机器方向上机械地缩短，从而增加膨松度和拉伸度以及柔软度。各个生产商基于所生产的产品和客户的需求来确定起皱幅材的膨松度、拉伸度、抗拉强度和柔软度的规格。
[0005]为了形成高质量的皱纹纸，纤维幅材粘附到加热的圆筒干燥器上和从加热的圆筒干燥器上剥离的能力很重要，并且其程度极大地影响纸张的起皱结构。剥离能力的程度由纸张的性能、用于将湿纸张粘附到扬基上的材料的组分、皱纹刀的设置、扬基的温度以及本领域技术人员已知的其他因素控制。
[0006]一旦扬基圆筒表面上的湿纤维幅材被干燥，便使用刮刀将干燥的纤维幅材或皱纹纸从扬基圆筒表面“起皱离开”。粘合力应足以产生良好的皱纹结构，以便为最终的纸产品提供所需的“手感”、膨松度、拉伸度和抗拉强度。但是，粘合力不应太大，以免阻碍纸幅材被刮刀从扬基圆筒上“刮掉”。
[0007]起皱结构(化)纸张是起皱纸张的变型，并且是本领域技术人员众所周知的。空气穿透干燥(TAD)工艺是创建起皱结构纸张的原始工艺。当前，其他工艺也被使用，这些工艺包括由Valmet开发的NTT工艺和由Voith开发的ATMOS工艺。起皱结构纸张具有特定的三维结构，该结构在初始成形后不久并且在被应用于扬基干燥器之前施加在纸张上。在制造工艺的此阶段，纸张在构成纸张的纤维中以及在纤维之间的间隙区域中均包含大量的水，结果是，纸张特别适于机械变形。通常，该工艺使用真空和/或机械作用将纸张压到织物上，该织物的表面具有设计的三维结构，该结构具有特定的图案，该图案通常是专有的并且被设
计用于生产的特定产品。纸张嵌入织物中，并呈现织物的三维结构的镜像。在将该结构施加在纸张上之后，使用热和/或机械方法将纸张部分脱水。然后将其转移到扬基干燥器，充分干燥，然后起皱。由起皱工艺产生的皱纹脊部和谷部结构被叠加在先前施加的设计的三维结构上。在起皱结构纸张的情况下，所施加的三维结构以及皱纹脊部和谷部结构均决定纸张的性能(例如，膨松度、拉伸度、抗拉性和柔软度)。当前的方法特别适合于监测皱纹脊部和谷部结构以及所施加的三维结构。所施加的三维结构与皱纹脊部和谷部具有相同的规模或比其具有更大的规模，并具有更易于评估的规则图案。
[0008]纸巾或面巾纸张的结构(包括皱纹结构和由结构纸张工艺施加的任何结构)是在起皱纸张制造中控制最终产品的性能的主要因素之一。如果可以通过在线机器传感器实时监测和表征纸张的起皱结构，则纸巾制造商可以调整或监测工艺变量(例如皱纹刀振动、皱纹刀磨损、扬基粘合剂涂料组分、扬基粘合剂涂料量、扬基温度、热风罩撞击、纤维精制以及在扬基之前的化学添加剂(脱粘剂、柔软剂、增强剂)，以确保生产所需的产品。虽然已经提出了许多在线皱纹监测系统，但是没有一种技术将纸张视为多维数据源。当前的技术也没有检查纸张的边缘，这种检查能够提供有关皱纹结构的重要信息(包括纸张的膨松度、纸张内部断裂和游离的纤维末端)。
[0009]当前的技术涵盖使用多种照明源、成像技术和分析方法的一系列成像方法和数据分析技术。各种技术被用于评估皱纹纸，其中，皱纹脊部的角度和皱纹脊部的交叉方向长度被度量。其他技术用于表征皱纹脊部，例如，皱纹褶痕间距、皱纹褶痕的分布、线性皱纹褶痕的定向角和机器方向空间频率。然而，当前方法中的任何一种方法都没有将皱纹脊部和谷部以及任何施加的结构视为具有在机器方向(MD)和交叉方向(CD)以及在平面外(出平面)的方向上变化的复杂几何特征的三维结构，也没有将纸张的图像视为多维信息源。
[0010]当前的评估起皱纸张的方法不认为该纸张由三维结构(包括皱纹脊部和谷部结构以及通过结构化纸张工艺施加在该纸张上的设计三维结构)组成，也不认为组合结构也可以用作多维数据源。新方法将图像视为多维信息源。在纸张的平面中，皱纹脊部和谷部在图像中形成不规则的二维特征，这些特征使用各种几何方程式以及这些(一些)指标的空间和时间变化来表征。这些指标还用于表征结构纸张工艺施加的三维结构以及这些结构中的空间和时间变化。图像中的亮度变化可提供有关皱纹高度、谷部深度和结构纸张工艺产生的平面外变化的间接信息；这些变化基于强度、空间位置和时间变化来表征。由于图像被视为多维信息源，因此应用了二维频谱分析方法，并将其用于基于这些特征出现的规模和频率来识别皱纹结构特征。这些度量的时间变化提供了监测和控制机器操作的能力。
[0011]当前的方法也可以应用于纸张的边缘，其中，纸张的边缘的图像在MD以及纸张的厚度或平面外方向上呈现二维特征。皱纹脊部、皱纹谷部、中断区域和纤维末端在图像中形成不规则的二维特征，这些二维特征通过各种几何度量以及这些度量的空间和时间变化来表征。在边缘图像的情况下，图像中的亮度变化表示密集区域和较不密集区域之间的差异；该变化基于强度、空间位置和时间变化进行表征。边缘图像还提供膨松度信息。应用二维频谱分析方法，并将其用于基于特征出现的规模和频率来识别皱纹结构特征。与表面图像一样，这些度量的时间变化也提供监测和控制机器操作的能力。

技术实现思路

[0012]当前的方法提供了诸如纸巾或其他皱纹纸产品的纸或纸产品的在线表征。更具体地，成像传感器或源生成信号，其中可以获得纸产品的形貌或表面区或区域的图像。
[0013]成像或照相传感器生成定义(限定)一个或多个图像的信号，由此一个或多个设备和指标可用于从该信号导出有关起皱纸张的形成的各种信息。
[0014]当前的方法还包括获得起皱纸张的边缘区或区域的图像，并且以与用于评估起皱纸张的表面区或区域的图像相似的方式(使用该图像)。来自一个或多个传感器的一个或多个信号被转换为一个或多个图像。使用一个或多个指标评估图像。
[0015]表面和边缘区域二维频谱分析的组合提供了起皱纸张结构的多维表征，这是该方法的另外的创新和独特应用。
附图说明
[0016本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表征起皱纸张结构的方法，其包括：提供包括一个或多个成像或照相传感器或设备的成像系统；生成定义所述起皱纸张结构的区域的一个或多个图像的一个或多个信号；以及使用一个或多个指标来评估对所述起皱纸张结构拍摄生成的图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述起皱纸张结构是施加的三维结构。3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用二维频谱分析工具来评估生成的图像中的一个或多个。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述二维频谱分析工具被用于确定所述起皱纸张结构的成像区域中的结构的频率。5.根据权利要求1所述的方法，其中，使用成像处理技术来突出显示皱纹结构并围绕皱纹脊部区域绘制封闭轮廓。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在机器方向和交叉方向上评估所述起皱纸张结构的成像区域。7.根据权利要求6所述的方法，其中，使用从由以下项构成的组中选择的指标中的一个或多个来评估所述起皱纸张结构的机器方向和交叉方向：区域面积；区域周长；由最大尺寸/垂直于最大尺寸的最小尺寸、平均长度/平均宽度定义的长宽比；封闭轮廓的周长/长度；区域边界/宽度；区域面积/长度；区域面积/宽度；定义为F
伸长率
＝(I
CD
/I
MD
)
1/2
的伸长率形状因子，其中I
CD
和I
MD
是MD和CD上的第二惯性矩，所述第二惯性矩被定义为I
x
＝∫∫x2dxdy；定义为F
紧凑度
＝面积/[2π(I
MD2
+I
CD2
)
1/2
]的紧凑度形状因子；定义为R
回转
‑
CD
＝[I
CD
/面积]
1/2
以及R
回转
‑
MD
＝[I
MD
/面积]
1/2
的回转半径；定义为P
凸出
＝区域周长的凸出部分/总区域周长的凸出因子；定义为Q＝4π区域面积/区域周长2的等周商；定义为从圆的变化的区域圆度，区域中的光强度，区域之间的光强度，随后被转换为频率数量的图像中区域的数量，最小和最大高度，区域的大小和形状的垂直分布，长的垂直区域的出现频率，短的区域的出现频率。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在起皱纸张结构的被成像的区域内评估所述起皱结构纸张的皱纹脊部...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：索理思科技公司，
类型：发明
国别省市：