用于确定织物的特征的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及表征造纸织物表面。在具体例子中，本发明涉及用于确定造纸过程中 用于纸幅的三维结构化的织物的接触表面的特性的设备、方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在形成诸如棉纸和纸巾之类的纸制品的过程中，在造纸纸幅仍然高度可变形的时 候，即，当造纸纸幅具有高的含水量时，进行三维成形。通常，纸幅的这种三维成形在机织的 结构化织物上进行。织物提供由织物的纱线中的纱线结(knuckle)构成的接触表面，同时在 纱线结之间的织物中形成凹穴。当把造纸纸幅施加到织物时，纸幅的部分接触纱线结，并且 纸幅的其它部分被吸入凹穴中。在从织物除去之前，纸幅被干燥到以使得其形状被固定或 锁定的程度。从而在纸幅被吸入织物中的凹穴中的干燥的纸幅中形成穹状凸起，并且该穹 状凸起存在于最终的纸制品中。从而，纸制品具有部分由结构化织物的纱线结和凹穴特性 形成的独特三维结构。
[0003]由于结构化织物的接触表面直接与最终的制品的形状相关，因此结构化织物的选 择通常基于期望的制品的形状。然而，难以基于织物的简单目视检查来表征结构化织物的 接触表面。虽然可以容易地看见织物的纱线结，但是通常难以准确地确定纱线结的尺寸，难 以确定纱线结之间的凹穴的面积，和难以确定在造纸过程中造纸纸幅被吸入其中的凹穴的 深度。因而，已存在试图例如利用基于织物的纱线参数的公式来量化织物的接触表面的特 性的现有技术。然而，已经发现这种公式通常未准确到足以按照允许准确地预测将利用织 物形成的纸制品结构的方式来表征织物的接触表面。另外，接触区域特性会常常随着织物 在造纸机上运转而变化。例如，织物表面上的磨损通常会增大纱线结的长度，从而改变将由 织物施加在纸幅上的结构化。从而，用于确定可适用于初始织物构形的接触表面特性的公 式将不一定适用于随着时间的过去而变得磨损的织物。
[0004] 因此，有益的是提供一种用于准确地表征在造纸过程中使用的结构化织物的接触 区域特性的技术。此外，有益的是提供一种在织物被安装在造纸机上时，可以容易地确定随 着织物随时间的过去变得磨损的接触区域特性的技术。
【发明内容】
[0005] 按照第一方面，本发明提供一种确定织物的特征的方法。所述方法包括:形成织物 表面的部分的表示，所述表示显示织物表面中的纱线结和凹穴的位置和尺寸;根据所述表 示生成织物表面的所述部分的图像;将所述图像的至少一部分显示在与具有处理器的计算 机相关联的屏幕上；以及描画显示的图像中至少一个纱线结周围的轮廓。所述方法还包括 在显示的图像中描画引导线，以使得引导线（i)通过画出轮廓的纱线结的中心，（ii)通过其 它纱线结，（iii)形成环绕图像的与在纱线结之间形成凹穴的区域对应的区域的形状。所述 轮廓和引导线利用存储在非临时性计算机可读介质中的图像分析程序描画。
[0006] 按照第二方面，本发明提供一种确定织物的特征的方法。所述方法包括:形成织物 表面的部分的表示，所述表示显示织物表面中的纱线结和凹穴的位置和尺寸，并且所述表 示是织物表面的印迹和织物表面的照片之一。所述方法还包括根据所述表示生成织物表面 的所述部分的图像;将所述图像的至少一部分显示在与具有处理器的计算机相关联的屏幕 上；确定所述表示的显示中的纱线结的尺寸和位置；以及确定所述表示的显示中的凹穴的 尺寸和位置。所述方法还包括对于显示的图像中的织物表面的所述部分描画单元格，其中 所述单元格由引导线限定，所述引导线（i)通过纱线结的中心，并且（ii)形成环绕图像的与 在纱线结之间形成凹穴的区域对应的区域的形状。根据由引导线形成的单元格的性质计算 织物表面的至少一个性质，并且所述轮廓和引导线利用存储在非临时性计算机可读介质中 的图像分析程序描画。
【附图说明】
[0007] 图1是利用结构化织物的造纸机的示意图。
[0008] 图2是结构化织物的截面的顶视图。
[0009] 图3A和图3B是按照本发明的接触表面打印设备的视图。
[001 0 ]图4是图3A和图3B中所示的印迹形成设备的压印部分的详细视图。
[0011]图5A-图f5D是按照本发明制造的结构化织物的印迹的例子。
[0012]图6A-图6E显示了为结构化织物印迹建立坐标系的步骤。
[0013]图7A、图7B和图7C显示了适用于织物的纱线结的照片的本文的分析技术的应用。 [0014]图8A和图8B显示了适用于织物的纱线结的照片和印迹的备选分析技术。
[0015] 图9显示了确定被结构化织物中的纱线结环绕的凹穴的分析技术的应用。
[0016] 图10显示了确定图8中所示的凹穴的深度的分析技术的应用。
[0017] 图11A和图11B显示了适用于纸制品及其结构化织物的图像的分析技术的应用。
【具体实施方式】
[0018] 本发明涉及用于确定造纸过程中使用的织物的接触表面的特性的设备、方法和系 统。如根据下面的讨论将会清楚的那样："织物的接触表面的特性"指的是由构成织物的接 触表面的纱线结和凹穴构形产生的接触表面的特性。在具体实施例中，本发明适于和在造 纸过程中用于纸幅的三维结构化的结构化织物一起使用。这种结构化织物通常用纱线构 成，纱线例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺、聚丙烯等制造。如下将进一步 说明的，结构化织物的特定接触表面将对纸制品的结构有重大影响，并且本发明利用表征 接触表面的各方面技术。然而应注意，本发明可适用于造纸过程中使用的任意类型的织物， 包括用于除使纸幅结构化以外的用途的织物。
[0019] 图1显示了空气穿透干燥(TAD)造纸过程的例子，其中利用结构化织物48形成纸制 品的三维结构。为了开始该过程，通过流浆箱20供给的配料在喷射口中被引导至在成形织 物24和转移织物28之间形成的辊隙中。成形织物24和转移织物在成形辊32和胸辊36之间通 过。成形织物24和转移织物28在通过成形辊32和胸辊36之间后分离。转移织物28随后通过 脱水区40，在脱水区40中，吸水箱44从纸幅和转移织物28除去水分，从而在将纸幅转移到结 构化织物48之前，把纸幅的浓度例如从约10 %提高到约25 %。在一些情况下，有利的是在转 移区56中，施加如通过真空辅助箱52所示的一定量的真空，尤其是当通过急速转移而在转 移区56中将相当大量的织物起皱被施加到纸幅时，在急速转移中转移织物28比结构化织物 48更快地移动。
[0020] 由于在纸幅被转移到结构化织物48之前，纸幅仍然具有高的含水量，因此纸幅可 变形，使得纸幅的多个部分可被吸入在构成结构化织物48的纱线之间形成的凹穴中（织物 中的凹穴的形成将在下面详细描述）。随着结构化织物48绕过空气穿透干燥器60和64,纸幅 的浓度增大，例如，从约60 %增大到约90%。从而，纸幅被结构化织物48或多或少永久地施 加包括穹状凸起的形状，在该穹状凸起处，纸幅被吸入结构化织物48的凹穴中。从而，结构 化织物48向纸幅提供三维形状，结果形成具有穹状凸起结构的纸制品。
[0021] 为了完成纸成形过程，通过刚好在与变换（translating)纸幅接触之前使纸幅与 喷涂在扬克烘缸(Yankee cylinder)68上的胶粘剂接触，在不较大降低其性质的情况下将 纸幅从结构化织物48转移到扬克烘缸68。在纸幅达到至少约96%的浓度之后，利用轻微 (light)起皱来将纸幅从扬克烘缸68剥离。
[0022]虽然图1示范了其中利用结构化织物向纸制品施加三维形状的一种类型的方法， 但是存在其中可利用结构化织物向纸制品施加三维结构的许多其它造纸过程。例如，结构 化织物可用在不利用空气穿透干燥(TAD)的造纸过程中。在美国专利No. 7，494，563中，公开 了这种非TAD过程的例子，该专利的公开内容通过引用整体包含于此。本领域的技术人员会 意识到，这里公开的发明不限于用在任何特定的造纸过程中，相反，可适用于在各种造纸过 程中使用的织物。
[0023]图2是结构化织物200的面向纸幅侧的部分的视图。织物200包括当织物200被用在 造纸过程中时会在加工方向(MD)上延伸的经纱202,以及当织物200被用在造纸过程中时在 横向加工方向（CD)上延伸的炜纱204。经纱202和炜纱204编织在一起，从而形成织物200的 结构。应注意，当在图2上向下看时，在结构化织物200的纸幅接触表面中，一些描绘的纱线 202和204低于在造纸过程中与纸幅接触的面，即，织物200的接触表面。限定接触表面的平 面的纱线202和204的最高点是纱线结206和208。即，纱线结206和208形成成形织物200的实 际接触表面。在纱线结206和208之间的区域中，限定凹穴210(如图2中的轮廓区域所显示 的）。在造纸操作期间，纸幅的部分可被吸入凹穴210中，同样如上所述，对应于最终纸制品 中的穹状凸起的正是纸幅的被吸入凹穴210中的部分。
[0024]应注意，最初可不制造具有诸如图2中的纱线结206和208之类的纱线结的结构化 织物。而是，通常通过对结构化织物表面之一磨砂或抛光来形成纱线结。此外，当结构化织 物被用在造纸操作中时，结构化织物表面上的磨损可以进一步增大纱线结的长度。如将要 在下面描述的，本发明提供用于确定纱线结的特性，包括当织物受到磨损时的纱线结的特 性。
[0025]还应注意，取决于例如经纱和炜纱的编织模式以及纱线的尺寸，结构化织物可以 表示为各种形式。图2中描绘的结构化织物200包括在经纱202上形成的纱线结206,和在炜 纱204上形成的纱线结208。这是通过把织物200磨砂或磨损到在经纱202和炜纱204二者上 形成纱线结的程度而产生的。然而，在磨砂较少的情况下，织物200可能只有在经纱202上的 纱线结206,而不具有在炜纱204上的纱线结208,或者反过来。本领域已知结构化织物中的 经纱和炜纱的各种构形，并且该各种构形允许利用织物形成形状不同的纸制品。
[0026]图3A和图3B中显示了用于形成由织物的纱线结形成的接触表面的印迹的设备和 技术。图3A是接触表面打印设备300的侧视图，并且图3B是接触表面打印设备300