專利名稱：涂布過程的控制的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及樣品的涂布，尤其涉及檢測樣品和涂布特征
以對涂布過程和/或樣品制造過程進行控制。
背景技術：
在造紙過程中，對水、精制紙漿和其它添加劑進行混合以使成
紙具有所需的特性。將混合物散布在形成紙并且濾去水分的網篩上。接
著，紙行進通過不同的過程以及被設計成用以從紙中除去水分的機器。
在紙干燥之后，將紙在輥筒(drum)之間移動以產生所需的平滑性~3。
該過程可稱為對紙進行砑光。為了制造成紙(finished paper)或紙板，
可以對未涂布的紙進行涂布以在印制、外觀和/或耐用性方面達到較佳性 臺匕 參見圖1,紙生產過程100包含在制造過程102中提供紙或紙 板，如上所述。在該制造過程102期間，連續的巻紙迂回通過壓榨機械 (a continuous roll of paper weaves throughout the machinery of the press)。輥軋機(roll)和壓榨機(press)被用于使紙在各個制造過程 102之間移動。制造過程102所生產的紙產品提供了被提供給涂布過程 106的原樣品(base sample) 104。涂布過程106提供涂布以提高最終紙 產品的性能。常常在一側或兩側上對原樣品106進行涂布。在涂布過程 106中，涂布在一個或多個涂布機組(coating station)中進行。每個涂 布機組將涂布層施加到紙的 一側或兩側。涂布機組一般為薄膜涂布枳i (film coater)、刮刀涂布機(blade coater)、噴霧涂布機(spray coater)或幕簾 式涂布機(curtaincoater)。在涂布過程106之后，由涂布傳感器110測量 所涂布的樣品108以確定涂布量分布(profile)。涂布傳感器110將測 量結果提供給涂布控制器112。涂布控制器IIO在涂布過程106內可以 激活涂布致動器以修改涂布過程。該調整的結果可以提供更加均勻的涂 布量分布。 然而，現有技術的紙生產過程100的結果僅考慮了由涂布過程 106所提供的最終被涂布的樣品108。此外，現有技術的紙生產過程只對涂布過程106做出修改。被涂布的樣品不僅依賴于涂布機組106的操 作，而且也依賴于^f艮多原樣品104特性。因此，故涂布的樣品108可能 遭到由于原樣品104質量變化而出現質量變化的后果，從而導致不均勻 的涂布量、涂布層的較差的附著或分離或者不均勻或不良的光澤 (gloss)。此外，涂布過程106不能夠在問題已經出現并且凈皮涂布傳感 器或在其它質量測量中明確觀測到之前更正該問題。
因此，需要高效且有效的裝置、方法和系統對樣品和涂布特征 進行檢測以便控制涂布過程和/或樣品制造過程。此外，需要一種根據所 希望的涂布對制造過程進行控制的裝置、方法和系統。還需要一種根據 原樣品的質量對涂布過程進行控制的裝置、方法和系統。
發明內容
因此，本發明的目的是提供用于對涂布過程的結果進行控制的 裝置、系統和方法。根據本發明的示例性實施例，所述裝置可以具有用 于提供樣品的制造裝置，所述樣品的一個或多個樣品特征與 一個或多個 涂布特征相關聯。該裝置還可以具有用于確定一個或多個樣品特征的樣 品傳感器。可以提供制造控制器來控制所述制造裝置并根據所確定的一 個或多個樣品特征對所述制造裝置所提供的樣品的 一個或多個特征進 行控制。 該裝置還可以具有用于向具有一個或多個涂布特征的樣品提 供涂布的涂布裝置和用于確定所述一個或多個涂布特征的涂布傳感器。 可以提供涂布控制器來控制該涂布裝置并根據所確定的 一個或多個涂 布特征對所述涂布裝置所提供的涂布的一個或多個特征進行控制。
根據一個示例性的實施例，制造控制器和涂布控制器可以:故組 合成組合的制造和涂布控制器。該組合的控制器可以根據所確定的一個 或多個樣品特征和一個或多個涂布特征對由所述涂布裝置提供的涂布 和所述樣品的一個或多個特征進行調節(regulate)。
根據另一個示例性的實施例，該裝置可以具有用于提供樣品的 制造裝置，所述樣品具有與一個或者多個涂布特征相關聯的一個或者多 個樣品特征。該裝置還可以具有用于確定一個或多個樣品特征的樣品傳 感器和用于確定一個或多個涂布特征的涂布傳感器。該裝置還具有制造 控制器，用于控制所述制造裝置并根據所確定的一個或多個樣品特征和所確定的一個或多個涂布特征對涂布裝置所提供的涂布的一個或多個 特征進行控制。 根據又一個示例性的實施例，該裝置可以具有用于確定一個或
多個樣品特征的樣品傳感器和用于向具有一個或多個涂布特征的樣品 提供涂布的涂布裝置。該裝置還可以具有用于確定所述一個或多個涂布 特征的涂布傳感器。可以提供涂布控制器來控制所述涂布裝置并根據所 確定的一個或多個涂布特征和所確定的一個或多個樣品特征對所述涂 布裝置所提供的涂布的 一個或多個特征進行控制。
在結合附圖考慮到隨后的詳細描述時，本發明的上述以及其它
目的和優點將是明顯的，其中在全文中同樣的附圖標記指代同樣的部
分，并且其中 圖1是現有技術的涂布裝置的概略示意圖。 圖2A是根據本發明的第一示例性的實施例的涂布裝置的概略
示意圖。 圖2B是根據本發明的第一示例性的實施例的涂布方法的流程圖。 圖3A是根據本發明的第二示例性的實施例的涂布裝置的概略 示意圖。 圖3B是根據本發明的第二示例性的實施例的涂布方法的流程圖。 圖4A是根據本發明的第三示例性的實施例的涂布裝置的概略 示意圖。 圖4B是根據本發明的第三示例性的實施例的涂布方法的流程圖。 圖5A是根據本發明的第四示例性的實施例的涂布裝置的概略 示意圖。 圖5B是根據本發明的第四示例性的實施例的涂布方法的流程圖。
具體實施例方式
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本發明可以確定原樣品質量參數并把這些參數包括到策略中 以用來控制涂布過程。原樣品質量參數的示例可以包括原紙氣孔度 (porosity)和滲透性(permeability)。所述參數可以凈皮用于對涂布過禾呈 進行調整和修改。在本發明的另一個方面，通過對制造過程所生產的原 紙的參數進行控制能夠改進涂布過程的質量。例如，可以根據制造過程 所生產的原樣品的氣孔度和滲透性對制造過程進行調整。另外可以基于 制造過程所生產的原樣品的其它參數進行所述調整，所述其它參數諸如 溫度和濕度，但并不局限于此。 在本發明的又一個方面，對涂布過程的控制包括對原樣品特性 的測量，以使得涂布過程的操作能夠適時地彌補原樣品特性變化并防止 涂布結果的干擾。在本發明的又一個方面，可以對原紙的制造過程和涂 布過程的操作這二者一起做出調整。本發明允許基于原樣品或被涂布樣 品對制造過程和/涂布過程這兩者做出調整。 參見圖2A，根據本發明的第一示例性實施例的涂布裝置200 對所提供的涂布進行了改進。制造過程202提供原樣品204。例如在造 紙中，制造過程202可以包括將精制紙漿和其它添加劑進行混合。把混 合物散布在形成紙并濾去水分的網篩上。接著，紙張行進通過過不同的 過程。由制造過程202生產的紙提供了原樣品204。
該紙被供給涂布過程206,以產生纟皮涂布樣品208，根據紙示 例，所述纟皮涂布樣品208可以是成紙或紙板。涂布過程可以包括;故用于 改進印制、外觀和/或耐用性方面的性能的多種涂布，并且可以包含用來 把涂布施加到原樣品上的多個過程。原樣品208由涂布傳感器210測量。 該涂布傳感器確定被涂布樣品208的參數。例如，可以就,皮涂布的紙確 定涂布量分布。涂布傳感器210把所測得的參數提供給涂布控制器212, 涂布控制器212可以對涂布過程206做出修改以改進由涂布過程206所 提供的涂布。 根據笫一示例性實施例的涂布裝置200提供了樣品傳感器 214。該樣品傳感器214測量原樣品214的參數。樣品傳感器214把所 測得的參數提供給制造控制器216。制造控制器216可以根據所測得的 參數對制造過程202做出調整。涂布裝置200允許系統最小化或消除會 干擾涂布過程206的原樣品204變化。 例如，樣品傳感器可以測量原紙氣孔度或者滲透性，并且另外參數。制造控制器216可以使用這些參數
對制造過程202做出調整。例如，制造控制器202可以對前箱稀釋閥 (head box dilution valve )或者堰板螺釘(slice screws )、形成單元中的 脫水或真空裝置，或者蒸汽箱、袋式通風(pocketventilation)、再濕潤 噴淋水(rewet showers )以及對紙張進行壓榨和干燥所涉及的其它過程 進行操作。制造控制器216可以被用于優化原樣品的參數以改進涂布過 程的性能。制造控制器216還可以考慮其它所需要的參數。例如，制造 控制器216可以在做出使得紙張結構發生改變或惡化的調整的能力上有 所限制，即使在所述調整可以優化涂布參數的情況下也是如此。
參見圖2B,涂布方法200B可以被根據本發明的第 一示例性的 實施例的涂布裝置用來改進所提供的涂布。原樣品204被提供(框 202B)。原樣品204可以經制造過程而被提供或者可以是中間制造過程 -例如加濕或者調節所提供紙巻的溫度。樣品傳感器214確定樣品參數或 者特征(框204B )。所述參數被提供給對制造過程202內的過程進行調 整的制造控制器216 (框206B )。涂布過程206對原樣品204進行涂布 (框208B)。涂布傳感器確定纟皮涂布樣品208的特征(框210B)。涂 布控制器212調整涂布過程206的參數(框212B)。根據第一示例性實 施例的方法提供了多個監控和調整的步驟用以改進原樣品204和被涂布 樣品208,從而從總體上提供改進的纟皮涂布樣品208。
參見圖3A,根據本發明的第二示例性實施例的涂布裝置300 改進了所提供的涂布。如在第一示例性實施例中所論述的，制造過程302 提供了原樣品304。樣品傳感器314測量原樣品304的特征，類似于在 第一示例性的實施例中所測得的參數和特征。原樣品304被提供給涂布 過程306以產生^L涂布樣品308。由涂布傳感器310測量原4^品308。 涂布傳感器確定被涂布樣品308的參數，類似于在第一示例性的實施例 中所測得的參數和特征。 涂布傳感器310和樣品傳感器314的特征被提供給制造控制器 316。制造控制器316可以根據樣品傳感器314和涂布傳感器310的所 測得的參數對制造過程202做出調整。涂布裝置300允許系統最小化或 者消除會干擾涂布過程306的原樣品304的變化。涂布裝置300可以在 提供有限調整的涂布過程306 (例如，幕簾式涂布過程)中實施。涂布 裝置300允許系統甚至以有限的調整涂布過程306的能力來改進涂布。
參見圖B,涂布方法300B可以;故根據本發明的第二示例性實 施例的涂布裝置300用來改進所提供的涂布。提供原樣品304(框302B )。 原樣品304可以經由制造過程來提供或者可以是如前所述的中間制造過 程。樣品傳感器314確定樣品參數或特征(框304B)。由涂布過程306 對原樣品304進行涂布(框306B)。涂布傳感器確定#1涂布樣品308 的特征(框308B )。樣品傳感器314和涂布傳感器310這兩者的參數被 提供給對制造過程302內的過程進行調整的制造控制器316(框310B )。 根據第二示例性實施例的方法提供了多個監控步驟以改進原樣品304, 從而提供了改進的^皮涂布樣品308。 參見圖4A，根據本發明的第三示例性實施例的涂布裝置400 改進了所提供的涂布。制造過程402提供了原樣品404,如在第一示例 性的實施例中所述的。樣品傳感器414測量原樣品404的特征，類似于 在第 一 示例性實施例中所測得的參數和特征。把原樣品404提供給涂布 過程406以產生^L涂布樣品408。由涂布傳感器410對原樣品408進4亍 測量。該涂布傳感器410確定被涂布樣品408的參數，類似于在笫一示 例性實施例中所測得的參數和特征。 樣品傳感器414和涂布傳感器410的特征被提供給涂布控制器 412。涂布控制器412可以根據樣本傳感器414和涂布傳感器410所測 得的參數對涂布過程406做出調整。涂布裝置400允許系統解決原樣品 404在涂布過程406中的變化以及在當前涂布過程中的變化。
當涂布過程406在完整的造紙和涂布操作中是造紙機的一部 分時，可以實施該系統。當涂布過程406是單獨的并且獨立于制造過程 402時，也可以實施該系統。當涂布過程406是單獨的過程時，向樣品 傳感器414提供獨立的涂布過程406。由于紙是在涂布過程406中供給 的，所以獨立的樣品傳感器441可以測量參數。在另一個例子中，樣品 傳感器在制造過程402之后立即測量的參數可以存儲參數。隨后可以使 得所述參數進入到從制造過程402分離開來的涂布控制器412中。
參見圖4B,涂布方法400B可以^皮根據本發明的第三示例性實 施例的涂布裝置400用來改進所提供的涂布。提供原樣品404(框402B )。 如前所述，原樣品404可以經由制造過程而^皮提供或者可以是中間制造 過程。樣品傳感器414確定樣品參數或特征(框404B)。由涂布過程 406對原樣品404進行涂布(框406B )。涂布傳感器確定^皮涂布樣品408
8的特征(框408B )。樣品傳感器414和涂布傳感器410這兩者的參數凈皮 供給對涂布過程402中的過程進行調整的涂布控制器416 (框410B)。 根據第三示例性實施例的方法提供了多個監控步驟用以改進被涂布樣 品408。 參見圖5A,根據本發明的第四示例性實施例的涂布裝置500 改進了所提供的涂布。如第一示例性的實施例中所述，制造過程502提 供原樣品404。樣品傳感器514測量原樣品504的特征，類似于在第一 示例性的實施例中所測得的參數和特征。原樣品504被提供給涂布過程 506以產生一皮涂布樣品508。由涂布傳感器510對原樣品508進行測量。 涂布傳感器510確定被涂布樣品508的參數，類似于在第一示例性的實 施例中所測得的參數和特征。
控制器518。制造和^布控制器518可以根據樣本傳感^ 514和涂^傳 感器510所測得的參數對制造過程502和涂布過程506這兩者做出調整。 涂布裝置500允許系統最小化或者消除會干擾涂布過程506的原樣品 504的變化。根據第四示例性實施例的制造和涂布控制器518可以防止 冗余以及與多個獨立的控制系統相關聯的過度補償。
參見圖5B，涂布方法500B可以^L根據本發明的第四示例性實 施例的涂布裝置500用來改進所提供的涂布。提供原樣品504(框502B )。 樣品傳感器514確定樣品參數或特征(框504B )。樣品傳感器514這兩 者的參數被提供給對制造過程502和/或涂布過程506內的過程進行調整 的制造和涂布控制器518 (框506B )。由涂布過程506對原樣品504進 行涂布(框508B)。涂布傳感器510確定被涂布樣品508的特征(框 510B)。涂布傳感器510的參數被提供給對制造過程502和/或涂布過 程506內的過程進行調整的制造和涂布控制器518 (框512B )。根據第 四示例性實施例的方法提供了多個監控步驟以改進原樣品304,從而提 供了改進的#1涂布樣品308。 在各個示例性實施例中所描述的控制器可以將從傳感器接收 的參數和已知值進行比較，并根據存儲在所述控制器的存儲器中的表或 公式來做出調整。在體系結構上就硬件而言，所述控制器可以包括處理 器、存儲器以及一個或多個輸入和輸出接口裝置。本地接口可以具有附 加元件(為了簡便起見省略了 )以使得通信得以實現，所述附加元件諸如控制器、緩沖器(高速緩存器)、驅動器、轉發器(repeater)和接收 器。此外，本地接口可以包括地址、控制和/或數據連接以使得網絡的組 件之間的適當通信得以實現。 受控制的量優選是橫過紙張寬度的紙特性的分布。然而，可替 換地，受控制的量可以是所述特性中的一個或多個代表性的值，被形成 為橫過紙張寬度的一些或全部的平均值，或者被形成為在橫過紙張的一 個或多個代表性的位置處所做出的測量結果。 對被涂布或未被涂布的紙的特性進行測量的傳感器可以被排 列在橫過該紙張寬度的裝置中，以致于基本上順序地測量了該紙張的整 個寬度，從而形成了特性的分布。可替換地，傳感器陣列可以被部署在 橫過紙張的多個固定位置處，以致于基本上同時測量了所述位置處的特 性的分布。如在又另一個替換方式中，多個傳感器均可被用于經過紙寬 度的一部分，以使得總的來說基本上能夠比單個經過裝置更快速地測量 整個寬度。 該系統和方法還可以被結合到以控制器的其它合適的操作裝 置或計算機的方式所使用的軟件中。所述控制器還可以包括圖形用戶界 面(GUI)以允許管理員或用戶輸入、查看和存儲參數，或者輸入與所 希望的涂布樣品或原樣品相關聯的約束。 應當理解的是，以上僅是對本發明原理的舉例說明，本領域技 術人員能夠在不偏離本發明的范圍和精神的情況下做出各種修改。因 此，這樣的實施例將被認為處于本發明的范圍之內。例如，示例性實施 例被舉例說明為用紙原樣品來實現，然而本領域技術人員應當理解的 是，可以使用制造過程或機械化過程中所處理的多種材料來加以實現。
本領域技術人員還應當理解的是，本發明能夠用與所描述的實 施例不同的實施例來實踐，提供所描述的實施例僅是為了舉例說明的目 的而并非對本發明進行限制，本發明僅由隨后的權利要求來加以限制。
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權利要求
1、一種用于提供樣品涂布的裝置，包括制造裝置(202)，用于提供樣品(204)，所述樣品具有與一個或多個涂布特征相關聯的一個或多個樣品特征；樣品傳感器(214)，用于確定一個或多個樣品特征，所述樣品特征至少包括所述樣品的氣孔度或滲透性；制造控制器(216)，用于控制所述制造裝置并根據所確定的一個或多個樣品特征對所述制造裝置所提供的所述樣品的一個或多個特征進行控制；涂布裝置(206)，用于向具有所述一個或多個涂布特征的所述樣品提供涂布；涂布傳感器(210)，用于確定所述一個或多個涂布特征；和涂布控制器(212)，用于控制所述涂布裝置并根據所確定的一個或多個涂布特征對所述涂布裝置所提供的所述涂布的一個或多個特征進行控制。
2、 如權利要求1所述的裝置，其中所述制造控制器和涂布控制器 被組合成組合的制造和涂布控制器，所述組合的制造和涂布控制器用于 根據所確定的 一個或多個樣本特征以及一個或多個涂布特征對所迷樣 品和所述涂布裝置所提供的所述涂布的一個或多個特征進行控制。
3、 如權利要求l所迷的裝置，其中所述樣品是紙幅。
4、 如權利要求1所述的裝置，其中所述一個或多個樣品特征另外 還包括樣品溫度或樣品含水量。
5、 如權利要求l所迷的裝置，其中所述一個或多個涂布特征選自 涂布量、涂布光澤、涂布平滑性、被涂布樣品的顏色、被涂布樣品的可 印制性和^Mi涂布樣品的潤濕性。
6、 如權利要求1所述的裝置，其中所迷涂布裝置是單遍、聯機涂布裝置o
7、 如權利要求1所述的裝置，其中所迷涂布裝置是幕簾式涂布裝 置或薄膜涂布裝置，或者刮刀涂布裝置或噴霧涂布裝置。
全文摘要
公開了一種用于對樣品的涂布進行控制的裝置、系統和方法。示例性的系統可以具有用于提供樣品的制造裝置，所述樣品具有與一個或多個涂布特征相關聯的一個或多個樣品特征。該示例性的系統可以具有用于確定所述一個或多個樣品特征的樣品傳感器，和具有制造控制器，所述制造控制器用于控制所述制造裝置并根據所確定的一個或多個樣品特征控制由所述制造裝置提供的所述樣品的一個或多個特征。該示例性的系統還可以具有涂布裝置，用于向具有所述一個或多個涂布特征的所述樣品提供涂布；涂布傳感器，用于確定所述一個或多個涂布特征；和涂布控制器，用于控制所述涂布裝置并根據所確定的一個或多個涂布特征控制由所述涂布裝置提供的所述涂布的所述一個或多個特征。
文檔編號D21H23/78GK101460681SQ200780020475
公開日2009年6月17日 申請日期2007年4月3日 優先權日2006年4月4日
發明者J·F·莎士比亞, M·S·庫庫賴寧 申請人:霍尼韋爾國際公司