BR112016008105B1 - Processos para determinar propriedades de um tecido - Google Patents

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Abstract

PROCESSOS PARA DETERMINAR PROPRIEDADES DE UM TECIDO. A invenção diz respeito a aparelhos, processos, e sistemas para determinar propriedades de um tecido de fabricação de papel. Os aparelhos, processo e sistemas utilizam uma representação de uma parte de uma superfície do tecido, com a representação apresentado localizações e tamanhos de saliências e cavidades na superfície do tecido. Uma imagem da parte do tecido é gerada baseada na representação. Utilizando a imagem exibida, um contorno é desenhado ao redor de pelos menos uma das saliências, e linhas guia são desenhadas de modo que as linhas guia passam através do centro da saliência contornada, passam através das outras saliências, e formam um formato que envolve áreas da imagem que correspondem a onde as cavidades são formadas entre as saliências. Com a saliência contornada e as linhas guia, propriedades que afetam a funcional idade da fabricação de papel do tecido podem ser calculadas.

Description

ANTECEDENTES Campo da Invenção
[001] A invenção se relaciona com caracterizar a superfície de um tecido de fabricação de papel. Em exemplos específicos, a invenção se relaciona com aparelhos, processos, e sistemas para determinar as características da superfície de contato de um tecido que é utilizado para a estruturação tridimensional de uma trama em um processo de fabricação de papel.
Arte Relacionada
[002] Nos processos para formar produtos de papel, tais como papel seda e papel toalha, modelagem tridimensional é conduzida enquanto a trama de fabricação de papel ainda é altamente deformável, isto é, quando a trama de fabricação de papel possui um conteúdo com alto teor de água. Frequentemente, esta modelagem tridimensional da trama é conduzida em relação tecido de estruturação entrelaçada. O tecido proporciona uma superfície de contado constituída de saliências nos fios do tecido, com cavidades sendo formadas no tecido entre as saliências. Quando a trama de fabricação de papel é aplicada ao tecido, partes da trama entram em contatam com as saliências, e outras partes da trama são puxadas para dentro das cavi-dades. Antes de ser removida do tecido, a trama é secada até um ponto de modo que seu formato é fixado ou travado. Desse modo, são formados domos na trama seca onde a trama foi puxada para dentro das cavidades, e os domos estão presentes no produto de papel acabado. Consequentemente, o produto de papel possui uma estrutura tridimensional distinta formada, em parte, pelas características de saliências e cavidades do tecido de estruturação.
[003] Devido à superfície de contado de um tecido de estruturação se relacionar diretamente com o formato do produto acabado, a escolha de um tecido de estruturação é frequentemente com base no formato do produto que é desejado. Entre- tanto, é difícil caracterizar a superfície de contado de um tecido de estruturação com base em uma simples inspeção visual do tecido. Apesar de as saliências do tecido poderem ser facilmente vistas, é frequentemente difícil determinar precisamente os tamanhos das saliências, é difícil de determinar as áreas das cavidades entre as saliências, e é difícil determinar a profundidade das cavidades dentro das quais a trama de fabricação de papel é puxada durante o processo de fabricação de papel. Desse modo, têm existido técnicas anteriores que tentam quantificar as características da superfície de contado do tecido, por exemplo, utilizando fórmulas com bases nos parâmetros de fio do tecido. Entretanto, tem sido verificado que tais fórmulas não são frequentemente precisas o suficiente para caracterizar a superfície de contato do tecido de uma maneira que permita que um prognóstico preciso da estrutura do produto de papel que será formada com o tecido. Adicionalmente, as características da área de contato frequentemente irão alterar à medida que o tecido é passado em uma máquina de fabricação de papel. Por exemplo, o desgaste na superfície do tecido geralmente irá aumentar os comprimentos das saliências, desse modo alterando a estruturação que será transmitida para a trama pelo tecido. Assim, fórmulas para determinar as características da superfície de contato que são aplicáveis às configurações do tecido iniciais não necessariamente irão se aplicar para tecidos que se tornaram desgastados ao longo do tempo.
[004] Portanto, seria benéfico proporcionar uma técnica para caracterizar precisamente as características da área de contato de um tecido de estruturação que é utilizado em um processo de fabricação de papel. Além disso, seria benéfico proporcionar uma técnica que possa facilmente determinar as características da área de contato à medida que o tecido se torna desgastado, ao longo do tempo, enquanto o tecido está montado em uma máquina de fabricação de papel.
SUMARIO DA INVENÇÃO
[005] De acordo com um primeiro aspecto, a invenção proporciona um pro- cesso para determinar propriedades de um tecido. O processo inclui formar uma re-presentação de uma parte de uma superfície do tecido, a representação apresentando localizações e tamanhos de saliências e cavidade na superfície do tecido, gerando uma imagem da parte da superfície do tecido com base na representação, exibir pelo menos uma parte da imagem em uma tela associada com um computador possuindo um processador, e desenhar um contorno ao redor de pelo menos uma das saliências exibidas na imagem. O processo adicionalmente incluir desenhar linhas guia na imagem exibida de forma que as linhas guia (i) passem através do centro da saliência contornada (ii), passem através de outras saliências (iii) formem um formato que envolva áreas da imagem que correspondem a onde as cavidades são formadas entre as saliências. O contorno e a linhas guia são desenhadas utilizando um programa de análise de imagem armazenado e um meio legível por computador não temporário.
[006] De acordo com um segundo aspecto, a invenção proporciona um processo para determinar propriedades de um tecido. O processo inclui formar uma representação de uma parte de uma superfície do tecido, com a representação apresentando localizações e tamanhos de saliências e cavidades na superfície do tecido, e a representação sendo uma dentre uma impressão da superfície do tecido e uma fotografia da superfície do tecido. O processo adicionalmente inclui gerar uma imagem da parte da superfície do tecido com base na representação, exibir pelo menos uma parte da imagem em uma tela associada com um computador possuindo um processador, determinar os tamanhos e localizações das saliências na exibição da representação, e determinar os tamanhos e as localizações das cavidades na exibi-ção da representação. O processo também inclui desenhar uma célula unitária para a parte da superfície do tecido na imagem exibida, onde a célula unitária é definida pelas linhas guia que (i) passam através dos centros das saliências e (ii) formam formatos que envolvem áreas da imagem que correspondem a onde as cavidades são formadas entre as saliências. Pelo menos uma propriedade da superfície do tecido é calculada com base nas propriedades da célula unitária formada pelas linhas guia, e o contorno e as linhas guia são desenhados utilizando um programa de análise de imagem armazenado em um meio legível por computador não temporário.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[007] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de uma máquina de papel que utiliza tecido de estruturação
[008] A FIG. 2 é uma vista de cima de uma seção de um tecido de estruturação.
[009] As FIGS. 3A e 3B são vistas do aparelho de impressão de superfície de contato de acordo com a invenção.
[010] A FIG. 4 é uma vista detalhada da seção de prensa do aparelho de formação de impressão apresentado nas FIGS. 3A e 3B.
[011] As FIGS. 5A até 5D são exemplos de impressões de tecidos de estruturação feitas de acordo com a invenção.
[012] As FIGS. 6A até 6B apresentam as etapas para estabelecer um sistema de coordenadas para a impressão do tecido de estruturação.
[013] As FIGS. 7A, 7B, e 7C apresentam a aplicação da técnica analítica neste documento aplicada a uma fotografia das saliências de um tecido.
[014] As FIGS. 8A e 8B apresentam uma técnica analítica alternativa aplicada para uma fotografia e impressão das saliências de um tecido.
[015] A FIG. 9 apresenta a aplicação da técnica analítica para determinar uma cavidade envolvida por saliências em um tecido de estruturação.
[016] A FIG. 10 apresenta a aplicação da técnica analítica para determinar a profundidade da cavidade apresentada na FIG. 8.
[017] As FIGS. 11A e 11B apresentam a aplicação das técnicas analíticas aplicadas para uma imagem de um produto de papel e para seu tecido de estrutura- ção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[018] A invenção se relaciona com aparelhos, processos, e sistemas para determinar as características da superfície de contato de um tecido que é utilizado em um processo de fabricação de papel. Como será aparente a partir da discussão abaixo, “características da superfície de contato de um tecido” se refere às características da superfície de contato que resultam a partir da configuração de saliência e cavidade que constitui a superfície de contato do tecido. Em concretizações especificas, a invenção é adaptada para uso com tecidos de estruturação que são utilizados para estruturações tridimensionais de uma trama em um processo de fabricação de papel. Tais tecidos de estruturação são frequentemente construídas com fios fabricados a partir, por exemplo, poli(tereftalato de etileno) (PET), poliéster, poliamida, polipropileno, dentre outros. Como será adicionalmente explicado abaixo, a superfí-cie de contato particular de um tecido de estruturação possuirá um efeito significativo sobre a estrutura do produto de papel, e a invenção utiliza técnicas para caracterizar aspectos da superfície de contato. Entretanto, deve ser notado que a invenção é aplicável com qualquer tipo de tecido que seja utilizado em um processo de fabricação de papel, incluindo tecidos que são utilizados para propósitos diferentes de estruturar a trama.
[019] A Figura 1 apresenta um exemplo de um processo de fabricação de papel de secagem através do ar (TDA) no qual um tecido de estruturação 48 é utilizado para formar a estrutura tridimensional do produto de papel. Para começar o processo, suspensão de fibra de celulose fornecida através uma caixa de entrada 20 é direcionado em um jato para dentro do afastamento entre os rolos formado entre um tecido de formação 24 e um tecido de transferência 28. O tecido de formação 24 e o tecido de transferência passam entre um rolo de formação 32 e de um rolo cabeceira 36. O tecido de formação 24 e o tecido de transferência 28 se desviam após de passar entre o rolo de formação 32 e o rolo cabeceira 36. O tecido de transferência 28 então passa através da zona dessecação 40 na qual as caixas de sucção 44 removem umidade da trama e do tecido de transferência 28, desse modo aumentando a consistência da trama, por exemplo, de cerca de 10% até cerca de 25% antes da transferência da trama para o tecido de estruturação 48. Em alguns casos, será vantajoso aplicar alguma quantidade de vácuo como indicado através das caixas de sucção 52, em uma zona de transferência 56, particularmente, quando uma quantidade considerável de crepe de tecido é transmitida para a trama na zona de transferência 56 por uma transferência rápida onde o tecido de transferência 28 está se movendo mais rápido que o tecido de estruturação 48.
[020] Devido à trama ainda possuir um conteúdo altamente úmido quando é transferida para um tecido de estruturação 48, a trama é deformável de modo que partes da trama podem ser puxadas para dentro das cavidades formadas entre os fios que constituem o tecido de estruturação 48 (a formação de cavidades em um tecido será descrita em detalhes abaixo). À medida que o tecido de estruturação passa envolta dos secadores através do ar 60 e 64, a consistência da trama é aumentada, por exemplo, de cerca de 60% a cerca de 90%. Desse modo, a trama é mais ou menos é permanentemente conferida com um formato pelo tecido de estruturação 48 que inclui domos onde a trama é puxada para dentro das cavidades do tecido de estruturação 48. Assim, o tecido de estruturação 48 proporciona um formato tridimensional para a trama o que resulta em um produto de papel possuindo estruturas de domos.
[021] Para completar o processo de formação de papel, a trama é transferida do tecido de estruturação 48 para o cilindro Yankee 68 sem uma degradação principal de suas propriedades pelo contato da trama com adesivo borrifado sobre o cilindro Yankee 68 logo antes do contato com trama de tradução. Após a trama alcançar uma consistência de pelo menos 96%, de- formação leve é utilizada para desalojar a trama do cilindro Yankee 68.
[022] Apesar de a Figura 1 demonstrar um tipo de processo no qual um tecido de estruturação é utilizado para conferir um formato tridimensional para um produto de papel, existem muitos outros processos de fabricação de papel nos quais o tecido de estruturação pode ser utilizado para conferir uma estrutura tridimensional para o produto de papel. Por exemplo, um tecido de estruturação pode ser utilizado em um processo de fabricação de papel que não utiliza secagem através do ar (TAD). Um exemplo de um processo que não é TAD é revelado na Patente US 7.494.563, cuja revelação é incorporado por referencia em sua totalidade. Como será apreciado pelos versados na técnica, a invenção revelada neste documento não está limitada a ser utilizada por qualquer processo de fabricação de papel em particular, mas ao invés disso, pode ser aplicada em tecido usados em uma extensa variedade de processos de fabricação de papel.
[023] A Figura 2 é uma vista de uma parte de um lado de face da trama de um tecido de estruturação 200. O tecido 200 inclui fios de urdidura 202 que passariam na direção da máquina (MD) quando o tecido 200 é utilizado em um processo de fabricação de papel, e os fios de trama 204 que passam em direção transversal à máquina (CD) quando o tecido 200 é utilizado em um processo de fabricação de papel. Os fios de urdidura e de trama 202 e 204 são entrelaçados juntos de modo a formarem a estrutura do tecido 200. Deve ser notado que, quando olhando para baixo, na Figura 2, na superfície de contato da trama do tecido de estruturação 200, alguns dos fios representados 202 e 204 estão abaixo do plano que entram em contato com a trama durante o processo de fabricação de papel, isto é, a superfície de contato do tecido 200. Os pontos mais superiores dos fios 202 e 204 que definem o plano da superfície de contato são as saliências 206 e 208. Ou seja, as saliências 206 e 208 formam a superfície de contato real do tecido de formação 200. As cavidades 210 (apresentadas como as áreas contornadas na Figura 2) são definidas nas áreas entre as saliências 206 e 208. Durante uma operação de fabricação de papel, partes da trama podem ser puxadas para dentro das cavidades 210, e são as partes da trama que são puxadas para dentro das cavidades 210 que correspondem aos domos no produto de papel acabado, como também descrito abaixo.
[024] Deve ser notado que um tecido de estruturação pode não ser inicialmente fabricado com saliências, tais como as saliências 206 e 208 na Figura 2. Ao invés disso, as saliências são frequentemente formadas por lixar ou esmerilhar uma das superfícies do tecido de estruturação. Adicionalmente, à medida que o tecido de estruturação é utilizado na fabricação de papel, o desgaste na superfície de um tecido de estruturação pode adicionalmente aumentar o comprimento das saliências. Como será descrito abaixo, a presente invenção proporciona determinação das características das saliências, incluindo características das saliências à medida que tecido é sujeito a desgaste.
[025] Também deve ser notado que o tecido de estruturação pode assumir várias formas, dependendo, por exemplo, do padrão de entrelaçamento dos fios de urdidura e trama e os tamanhos dos fios. O tecido de estruturação 200 representado na Figura 2 inclui saliências 206 que são formadas nos fios de urdidura 202 e as saliências 208 que são formadas nos fios de trama 204. Isto pode ter resultado a partir do tecido 200 sendo lixado ou desgastado até o ponto em que as saliências são formadas em tanto nos fios de urdidura e trama 202 e 204. Entretanto, com menos lixação, o tecido 200 pode somente possuir saliências 206 nos fios de urdidura 202, e não nas saliências 208 nos fios de trama 204, ou vice e versa. Várias configura-ções de fios de urdidura e trama nos tecidos de estruturação são conhecidas na técnica, e várias configurações permitem produtos de papéis moldados diferentemente a serem formados com os tecidos.
[026] Um aparelho e uma técnica para formar uma impressão da superfície de contato formada pelas saliências de um tecido são apresentados na Figura 3A e 3B. A Figura 3A é uma vista lateral de um aparelho de impressão de superfície de contato 300, e a Figura 3B é uma vista frontal do aparelho de impressão de superfície de contato 300. Esse aparelho 300 inclui uma estrutura de quadro em formato de C 302 com um primeiro e segundo braços 303 e 305. Uma primeira chapa 304 é suportada de forma móvel pelo primeiro braço 303, e uma segunda chapa imóvel 306 é suportada pelo segundo braço 305. Uma impressão das saliências de um tecido é formada entre a primeira e segunda chapa 304 e 306, como será descrito em detalhes abaixo.
[027] A primeira chapa 304 é conectada de forma operativa com uma bomba hidráulica 308 para movimento de atuação sobre a primeira chapa 304 em direção a segunda chapa 306. Em algumas concretizações, a bomba hidráulica 308 é operada manualmente, com uma válvula escape para permitir que a primeira chapa 304 seja retraída da segunda chapa 306. Entretanto, a bomba 308, pode assumir várias outras formas de modo para efetuar o movimento da primeira chapa 304. A bomba 308 pode ser conectada com um transdutor e com o indicador de transdutor 310 para medir a pressão aplicada pela bomba 308 na primeira chapa 304 à medida primeira chapa 304 é pressionada junto a segunda chapa 306. Como um exemplo específico, um ENERPAC® Hydraulic Hand Pump Model CST-18381 da Actuant Corp. of Milwaukee, Winsconsin, pode ser utilizada. Como um exemplo específico do transdutor de pressão, um Transducer Techiniques Load Cell Model DSM-5K com um indicador correspondente, fabricado pela Transducer Techniques, Inc., of Temecula, Califórnia, pode ser utilizado. Obviamente, em outras concretizações, a bomba 308 e o transdutor e o indicador de transdutor 310 podem ser combinados em uma única unidade.
[028] O quadro 204 do aparelho de impressão de superfície de contato 300 inclui rodas 312 adjacentes à extremidade frontal do quadro 302, bem como um suporte 313 que pode ser utilizado para segurar a bomba 308 e/ou o transdutor 310. Uma ou mais rodas proporcionadas para o quadro 312 tornam o quadro 304 mais fácil de mover. Uma propriedade vantajosa do aparelho de impressão de superfície de contato 300, de acordo com concretizações da invenção, é sua portabilidade. Por exemplo, com uma configuração como apresentada a Figura 3A e 3B, o aparelho de impressão 300 pode ser facilmente deslocado sobre seções de um tecido que é montado em uma máquina de fabricação de papel. Como irá ser certamente apreciado pelos versados na técnica, a habilidade de formar impressões da superfície de contato de um tecido enquanto a tecido é montado em uma máquina de fabricação de papel, e, deste modo, caracterizar o tecido de acordo com técnicas descritas abaixo, proporciona vário benefícios. Apenas como um exemplo, o desgaste de um tecido em uma máquina de fabricação de papel pode ser facilmente monitorado utilizando o aparelho de impressão de superfície de contato 200 de modo a tirar impressões das saliências do tecido após de diferentes períodos de operação da máquina de fabricação de papel.
[029] Apesar de o aparelho de impressão de superfície de contato 300 apresentado nas Figuras 3A e 3B incluir uma estrutura de quadro 302 que conecta a primeira e segunda chapas 302 e 306, em outras concretizações, um aparelho de impressão de superfície de contato pode não incluir tal estrutura de quadro única 302. Ao invés disso, a primeira e segunda chapa 304 e 306 podem ser estruturas não conectadas que são individualmente alinhadas para formar a impressão de um tecido. Ainda em outras concretizações, as chapas 304 e 306 podem assumir várias formas diferentes destas representadas nas Figuras 3A e 3B. Por exemplo, uma das chapas 304 e 306 poderia ser formada como uma superfície estendida, enquanto a outra chapa é formada como uma estrutura circular que é rolada através da superfície estendida. O termo “chapa”, como utilizado neste documento, é um termo amplo que abrange qualquer estrutura suficiente para fazer contato e/ou suportar os componentes para produzir a impressão do tecido. Adicionalmente, como é claro a partir da descrição acima, o movimento relativo da primeira e segunda chapas 304 e 306 em qualquer concretização poderia ser invertido, de modo que a segunda chapa 306 se torne móvel enquanto a primeira placa é mantida imóvel.
[030] A Figura 4 é uma vista em detalhes da Seção A do aparelho de impressão de superfície de contato 300 apresentado na Figura 3A, com o aparelho 300 sendo configurado para fazer uma impressão de uma seção de um tecido 312. O tecido 312 é posicionado entre as chapas 304 e 306, e uma tira de película de medição de pressão 314 é posicionado junto do tecido de estruturação 312. Entre a película de medição de pressão 314 e a primeira chapa 304 estão uma ou mais folhas de papel 316. Entre o tecido 312 e a segunda chapa 306 está uma tira de borracha 318.
[031] A película de medição de pressão é um material que é estruturado de modo que a aplicação de força sobre a película causa com que microcápsulas na película se rompam, produzindo uma imagem de alta resolução instantânea e permanente na área contatada da película. Um exemplo de tal película de medição de pressão é vendido como a película Prescal pela Fujifilm Holdings Corporation of Tokyo, Japan. Outro exemplo de película de medição de pressão é PRESSUREX- MICRO® da Sensor Products, Inc,. of Madison, New Jersey. Os versados na técnica irão reconhecer que outros tipos de películas de medição de pressão poderiam ser utilizados nas técnicas de impressão descritas neste documento. Sob este aspecto, deve ser notado que para técnicas analises descritas abaixo, a película de medição de pressão não precisa proporcionar uma indicação da pressão real aplicada pelo tecido para a película, mas ao invés disso, a película de medição de pressão precisa proporcionar somente uma imagem impressão apresentando a superfície de contato formada pelas saliências do tecido.
[032] A pressão aplicada à chapa 304 quando formar uma impressão do tecido 310 sobre a película de medição de pressão 314 pode ser selecionada de modo a simular a pressão que seria aplicada a uma trama junto ao tecido 312 em um processo de fabricação de papel real. Isto é, a bomba 308 pode ser utilizada para gerar uma pressão (como medida pelo transdutor 310) sobre a chapa 304 que simula a pressão que seria aplicada a uma trama junto do tecido 312 em um processo de fabricação de papel. No processo de fabricação de papel descrito acima em conjunto com a Figura 1, a pressão simulada seria a pressão que é aplicada a trama junto do tecido 48 para o cilindro Yankee 68. Em alguns processos de fabricação de papel, tal como o processo descrito na Patente US 7.494.563 mencionada anteriormente, a pressão aplicada sobre a trama junto do tecido é geralmente na faixa de 4136.85 kPa (seiscentos psi). Por consequência, para simular este processo de fabricação de papel, 4136.84 kPa (seiscentos psi) de pressão seria aplicado pela bomba hidráulica 308 junto à chapa 304 quando formando a imagem das saliências do tecido 312 na película de medição de pressão 314. Para tal operação, tem sido verificado que a película Prescale de pressão média de 10 até 50 MPa da FujiFilm pode proporcionar uma boa imagem das saliências de um tecido de estruturação.
[033] Referindo-se novamente a Figura 4, o papel 316 atua como um acol- choamento para aprimorar a impressão do tecido 312 formada na película de medição de pressão 314. Isto é, o papel 316 proporciona compressibilidade e uma superfície macia, de modo que as saliências do tecido 312 podem “entrar” dentro da película de medição de pressão 314, o qual, por sua vez, forma uma imagem de alta resolução das saliências na película 314. Para proporcionar estas propriedades, cartolina e papel pardo são exemplo de tipos de papéis que poderiam ser utilizados para o papel 316.
[034] A tira de borracha 318 cria uma superfície de contato nivelada para suportar o tecido 314. Nas concretizações da invenção, as chapas 304 e 306 são fabricadas de um material metálico, tal como aço. Uma chapa de aço mais provavelmente possuiria imperfeições que reduzem a qualidade da impressão das saliências do tecido formado no papel de medição de pressão 316. Entretanto papel e a tira 318 que são utilizados entre as chapas 304 e 306, e a película de medição de pressão 314 e o tecido 312, entretanto, proporcionam mais superfícies de contato niveladas do que as superfícies das chapas metálicas 304 e 306, desse modo resultando em melhores imagem sendo formadas na película de medição de pressão 314. Os versados na técnica irão reconhecer que outros materiais como alternativos ao papel 316 e à borracha 318 podem ser utilizados como estruturas para proporciona as superfícies niveladas entre as chapas 304 e 306 do aparelho 300.
[035] Em outras concretizações, é feita uma impressão das saliências de um tecido em materiais diferente da película de medição de pressão. Outro exemplo de material que pode ser utilizado para moldar impressões de uma película é papel encerado. Uma impressão da superfície de contato de um tecido pode ser feita em uma superfície encerada por pressionar a superfície de contato de um tecido contra o papel encerado. A impressão no papel encerado poderia ser feita por utilizar as chapas 304 e 306 no aparelho de formação de impressão 300 descrito acima, ou com outras configurações das chapas. A impressão do papel encerado pode então ser analisada da mesma maneira que uma impressão da película de medição de pressão, como irá ser descrito abaixo.
[036] As Figuras 5A até 5D apresentam exemplos de impressões de saliências formadas na película de medição de pressão utilizando o aparelho de impressão de superfície de contato 300. Nestas impressões, os formatos e padrões distintos das saliências dos tecidos podem ser vistos. Como discutido acima, as saliências formam a superfície de contato do tecido. Por consequência, impressões de alta resolução das saliências em uma película de medição de pressão, tais como estas apresentadas nas Figuras 5A até 5D, proporcionam uma representação excelente da superfície de contato de um tecido.
[037] A seguir, um sistema para analisar as impressões de saliências, tais como estas apresentadas nas Figuras 5A até 5D, irá ser descritas. No sistema, a analise gráfica irá ser conduzida em um sistema de computador convencional. Tal sistema de computador irá incluir componentes bem conhecidos, tal como pelo menos um processador de computador (por exemplo, uma unidade de processamento central ou uma unidade de processamento múltipla) que é conectado à uma infraes- trutura de comunicação (por exemplo, um barramento de comunicações, um dispositivo de barra transversal, ou uma rede). Um componente adicional do sistema de computador é uma interface de vídeo (ou outra interface de saída) que encaminha gráficos de vídeo, texto, etc., para exibição em uma tela de vídeo. O sistema de computador ainda pode incluir adicionalmente componentes comuns como um teclado, um dispositivo de mouse, uma memória principal, uma unidade de disco rígido, uma unidade de armazenamento removível, uma interface de rede, etc.
[038] Assim como uma primeira etapa na análise, uma impressão da área de contato das saliências de um tecido é convertida em uma imagem legível por computador utilizando um scanner fotográfico. Qualquer tipo de scanner fotográfico pode ser utilizado para gerar uma imagem legível por computador. Entretanto, em certas concretizações, foi verificado que um scanner fotográfico possuindo pelo menos 2400 dpi proporciona uma boa imagem para análise. Com a resolução da digitalização da imagem, um programa de análise de geração de imagem (como será descrito abaixo) pode aplicar uma escala exata para a imagem. Como será descrito abaixo, o ajuste de escala exato irá ser utilizado no cálculo das características de superfície do tecido de estruturação.
[039] A imagem digitalizada pode ser armazenada em um meio legível por computador não temporário de modo a facilitar a análise descrita abaixo. Um meio legível por computador não temporário, como utilizado neste documento, compreende todos os meios legíveis por computador exceto para um sinal de propagação temporário. Exemplos de meios legíveis por computador não temporários incluem, por exemplo, uma unidade de disco rígido e/ou uma unidade de armazenamento removível, representando uma unidade de disco, uma unidade de fita magnética, uma unidade de disco óptico, etc.
[040] A imagem digitalizada, assim como características da imagem digitalizada das superfícies de contato que são determinadas de acordo com as técnicas descritas abaixo, pode ser associada com uma base de dados. Uma “base de dados”, como utilizado neste documento, significa um conjunto de dados organizados de tal maneira que um programa de computador pode rapidamente selecionar pedaços desejados de dados, por exemplo, um sistema de arquivamento eletrônico. Em algumas implementações, o termo “base de dados” pode ser utilizado como uma forma abreviada para “sistema de gerenciamento de base dados”.
[041] De modo a executar análises quantitativas da imagem impressas digitalizadas, um programa de análise de imagem é utilizado com as imagens digitalizadas das saliências de um tecido. Tal programa de análise de imagem é desenvolvido, por exemplo, como software computacional que funciona com imagens gráficas. Um exemplo de tal software de desenvolvimento computacional é o MATHEMATICA® da Wolfram Research, LLC, of Champaign, Ilionois. Como irá ser descrito abaixo, o programa de análise de imagem irá ser utilizado para identificar de forma específica as saliências na imagem impressa do tecido do tecido de estruturação, e, com ajuste de escala conhecido da imagem impressa do tecido, o programa de análise de imagem pode calcular os tamanhos das saliências e estimar tamanhos das cavidades.
[042] Quando analisando a imagem digitalizada, qualquer área de tamanho que inclua várias saliências e cavidades que poderia ser utilizada para a análise descrita abaixo. Em concretizações específicas, tem sido verificado que 3,175 cm (1,24 inch) por 3,175 (1,25 inch) de área de uma imagem de um tecido permite boas estimativa de propriedades, tal como tamanhos de cavidades utilizando técnicas descritas neste documento. Em particular, tem sido verificado que quando uma imagem é formada com uma resolução de 2400 dpi (discutida abaixo), e utilizando 3,175 cm (1,24 inch) por 3,175 (1,25 inch) de área de uma imagem para a análise, uma caracterização boa da superfície de contato pode ser conduzida. Obviamente, outras resoluções e/ou áreas também podem proporcionar bons resultados.
[043] A Figura 6A até 6E representam as etapas para identificar as saliências em uma parte ampliada da imagem digitalizada de uma impressão utilizando o programa de análise de imagem. Inicialmente, como apresentado na Figura 6A, uma parte ampliada de uma imagem 600 é visualizada na tela de vídeo do sistema de computador executando o programa de análise. A imagem 602, a qual pode ter sido formada utilizando a técnica de impressão descrita abaixo, apresenta a saliência 602. Junto com utilizar a imagem 600 com o programa de análise, o ajuste de escala da imagem 600 pode ser informado em um programa de análise. Tal ajuste de escala pode ser informado, por exemplo, como 2400 dpi, a partir do qual o programa de análise pode aplicar a escala SC para imagem 600. O programa de análise irá então utilizar a escala para calcular os tamanhos e posições das saliências, como descrito abaixo.
[044] As Figuras 6B e 6C apresentam etapas para identificar uma saliência específica 602A utilizando o programa de análise. A saliência 602A é inicialmente selecionada com base em sua localização em uma região central da imagem ampliada 600. Nesta etapa, um contorno grosseiro da saliência 602A é aplicado. A caixa retangular 604, a qual pode ser um formato armazenado no programa de análise, é inicialmente aplicada envolta da saliência 602A de modo a iniciar o processo de identificação da saliência. O formato da caixa retangular inicial 604 pode então ser mais estritamente refinado para combinar com o formato da saliência 602A, como apresentado na Figura 6C. Neste caso, as extremidades 606 e 608 são reformatadas para serem mais arredondadas, e, desse modo, mais estritamente de forma próxima às extremidades da saliência 602A. Apesar de não apresentado, refinamentos adicionais poderiam ser feitos no contorno da saliência 602A até uma combinação suficiente seja feita. Tais refinamentos podem ser conduzidos por adicionalmente ampliar a imagem 600.
[045] Como apresentado na Figura 6D, após a saliência 602A estar identificada pelo contorno, as linhas guia 610 e 612 são desenhadas. Cada das linhas guia 610 e 612 são desenhadas para assim passar através do centro da saliência 602A, e se entendem em linhas retas através dos centros das outras saliências. De forma notável, as linhas guia 610 e 612 também são desenhadas de modo a não cruzarem as áreas onde cavidades são formadas no tecido, as quais são conhecidas como correspondendo as áreas entre os grupos de saliências. Por desenhar as linhas guia 610 e 612 retas entre os centros das saliências, as linhas guia 610 e 612 não cruzam a área das cavidades que são formadas entre as saliências.
[046] Após as linhas guia 610 e 612 serem desenhadas, como apresentado na Figura 6E, linhas guia adicionais são desenhadas. Estas linhas guias são desenhadas de uma maneira similar às linhas guia 610 e 612, isto é, através dos centros das saliências e não passando através áreas onde cavidades são formadas. Para auxiliar no processo de desenhar as linhas guia, uma ampliação menor pode ser utilizada. Com a linhas guia, um sistema de coordenadas é, na prática, estabelecido para posições das saliências. Portanto, programa de análise, pode agora identificar o tamanho e formato das saliências com base nos contornos 602A, e pode identificar as localizações das saliências como determinadas pelos pontos onde as linhas guias cruzam. Adicionalmente, o programa de análise possui a escala SC da imagem 600 informada. Segue que o programa de análise pode aplicar a escala para uma saliência contornada 602A e a saliência se posicionando para calcular os tamanhos e espaçamento reais das saliências. Observe também que o programa de análise pode calcular a frequência das linhas guia tal como o número de vezes que as linhas guias 612 cruzam com as linhas guia 610 por um comprimento unitário. A frequência de cada conjunto das linhas guia 610 e 612 irá ser utilizada nos cálculos de propriedades do tecido, e em outros aspectos da invenção, como irão ser descritos abaixo.
[047] Deve ser notado que, como apresentado nas Figuras 6D e 6E, as saliências são todas ao redor do mesmo tamanho e todas ao redor do mesmo tipo de formato e as saliências são regularmente espaçadas ao longo da linhas guia. Isto não é surpreendente à medida que a maioria dos tecidos para máquina de fabricação de papel são fabricados com padrões de fios altamente consistentes, o que resulta em tamanhos e posições consistentes da saliência. A consistência em tamanho, formato, e colocação das saliências permite que estimativas precisas do tamanho e formatos de todas as saliências na superfície de contato de um tecido com bases em uma única saliência selecionada, ou um número limitado de saliências identificadas, e uma estimativa próxima dos tamanhos e localizações das saliências possa ser obtidas sem identificar cada saliência. Obviamente, para obter uma precisão ainda mais adicional, mais do que uma saliência poderia ser identificada, e os contornos e linhas guias poderia ser desenhados em diferentes partes de uma imagem.
[048] Como apresentado na Figura 6E, às linhas guia 610 e 612 definem várias células unitárias. Uma célula unitária particular 613 é apresentada entre os segmentos de linhas guia 610A, 610B, 612A, e 612B. A célula unitária, na verdade, demonstra um padrão mínimo de repetição no tecido, e o tamanho de cavidade máximo permitido. Deve ser notado apesar de o tecido apresentado nas Figuras 6A até a Figura 6E tem algo ao redor de uma saliência urdidura por célula unitária, outros tecidos podem ter mais de uma saliência de urdidura e/ou mais de uma saliência trama por célula unitária. Em outras palavras, as células unitárias definidas pelos padrões de saliência irão variar com diferentes padrões de tecido.
[049] Como será prontamente aparente para os versados na técnica, qualquer uma ou todas as etapas apresentadas nas Figuras 6A até a Figura 6E podem ser executadas por um usuário em uma tela de vídeo, ou alternativamente, podem ser automatizadas de modo a serem executadas quando da execução do programa de análise. Isto é, o programa de análise pode configurado para identificar automaticamente as saliências como as regiões escurecidas das imagens, contornar as saliências, e então desenhar as linhas guia com base nas saliências identificadas da maneira descrita acima.
[050] Após uma saliência seleciona ter sido identificada, e após as linhas guia serem estabelecidas através das saliências, várias propriedades do tecido podem ser calculadas utilizando as posições e tamanhos das saliências determinados pelo programa de análise. Para executar tais cálculos os dados de posicionamento e tamanho das saliências podem ser exportados a partir do programa de análise para um programa de planilha eletrônica convencional para calcular as propriedades do tecido. Exemplos das determinações feitas pelo programa de análise e dos cálculos que seguem a partir de tais determinações são apresentados na Tabela 1.
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[051] O tecido a partir do qual a imagem 600 foi obtida somente incluía saliências 602 nos fios de urdidura. Entretanto, outros tecido podem incluir saliências nos fios de trama, tal como os fios que formaram as impressões nas Figuras 5B e 5D. Com tais tecidos, as saliências nos fios de trama podem ser identificadas utilizando técnica de contorno descrita acima, e as linhas guia podem ser desenhadas através da trama de saliências utilizando a técnica descrita acima.
[052] Apesar de que a superfície de contato pode ser caracterizada por utilizar uma impressão das saliências do tecido que é formado, por exemplo, pelo aparelho de impressão de superfície de contato 300, em outras concretizações, uma imagem da superfície de contato do tecido pode ser obtida de em um modo diferente. Uma alternativa a formar uma impressão das saliências do tecido é fotografar as saliências de um tecido, e então utilizar os procedimentos e técnicas descritos acima para analisar uma imagem formada a partir da fotografia. A este respeito, uma foto- grafia com 2400 dpi tem sido verificada com proporcionando resolução alta e baixa o suficiente de modo a ser analisada por técnicas descritas neste documento.
[053] Um exemplo de uma fotografia 700 da parte de um tecido de fabricação de papel com saliências 702a é apresentado na Figura 7A, e a aplicação da técnica analítica descrita acima nas imagens geradas a partir da fotografia 700 é apresentadas nas Figuras 7B e 7C. A fotografia 700 na Figura 7A apresenta o tecido 701 próximo de uma régua R. Quando a fotografia é convertida para uma imagem para ser utilizada com o programa de análise, a escala para imagem 700A pode ser informada com base na régua fotografada. Isto é, a régua R na imagem 700A proporciona uma entrada a partir do qual a análise pode aplicar uma escala para a imagem. A imagem exibida 700A, junto com a escala SC, é apresentada na Figura 7B.
[054] Para identificar tamanhos e localizações de saliências em uma imagem obtida a partir de uma fotografia do tecido, as mesmas técnicas descritas acima com uma imagem a partir de uma impressão do tecido, podem ser utilizadas. Por exemplo, uma saliência contornada 702A e as linhas guia 710 e 712 são apresentadas na imagem 700A na Figura 7C. Com os dados de localização e tamanho das saliências a partir do programa de análise, todos os cálculos descritos acima podem ser realizados para caracterizar a superfície de contato do tecido 700 que foi fotografada.
[055] A tabela 2 abaixo apresenta os resultados dos cálculos das características de superfície para um tecido, com um conjunto de cálculos sendo derivados a partir de uma impressão do tecido, e um segundo conjunto de cálculos sendo derivados a partir de uma fotografia do tecido.
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[056] Os resultados apresentados na Tabela 2 demonstram que os cálculos de caracterização da superfície de contato obtidos utilizando a técnica de fotografia estritamente correspondem aos cálculos obtidos utilizando a impressão do tecido.
[057] As técnicas descritas acima proporcionam uma boa estimativa das propriedades de um tecido, particularmente quando os formatos das células unitárias formadas pelos segmentos de linha guia são substancialmente retangulares. Entretanto, em casos onde os formatos das células unitárias formados pelas linhas guia são paralelogramos não retangulares, uma técnica alternativa pode ser utilizada pa ra proporcionar estimativas mais precisas das propriedades dos tecidos. Um exemplo dessa técnica alternativa é apresentado na Figura 8A, a qual é uma imagem gerada a partir de uma fotografia da superfície de um tecido utilizando o programa de análise de imagem descrito acima. Nesta figura, uma célula unitária 813 é definida pelo os segmentos de linha guia 810A, 810B, 812A, e 812B. A célula unitária 813 formada pelos segmentos de linha guia 810A, 810B, 812A, e 812B é um formato paralelogramo substancialmente não retangular. Neste paralelogramo, um ângulo θ é definido no vértice A onde os seguimentos de linha guia 810A e 812B se cruzam, e o angulo θ é também definido no vértice B onde os segmentos de linha guia 810B e 812A se cruzam. Este ângulo θ pode ser prontamente determinado utilizando o programa de análise de imagem com base na diferença nos ângulos de orientação das linhas guia. Além disso, o programa de análise de imagem também pode determinar a distância entre os segmentos de linha guia 810A e 810B (“DIST 1’’) e a distância ente os segmentos de linha guia 812A e 812B (“DIST 2”) com base na escala da imagem na maneira descrita geralmente acima. Tendo determinado o ângulo de in-terseção θ, a DIST 1, e a DIST 2, a área da célula unitária (UCA) pode ser calculada utilizando tanto a fórmula (1) quanto a fórmula (2):UCA = (DIST 1 / seno θ) x DIST 2 (1)UCA = (DIST 2 / seno θ) x DIST 1 (2)
[058] As Fórmulas (1) e 2 são derivadas a partir da fórmula padrão para calcular a área de um paralelogramo, à saber, Área = comprimento base x altura, onde DIST 1 ou DIST 2 é utilizada como altura do paralelogramo, e então o comprimento da base é calculado partir do seno do ângulo θ e da outra dentre DIST 1 e DIST 2.
[059] A Tabela 3 apresenta exemplos de determinações feitas pelo programa de análise e os cálculos que seguem a partir de tais determinações quando utilizando a técnica alternativa com base em um calcula de área da célula unitária de paralelogramo não retangular.
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[060] Deve ser notado que, apesar de algumas das características na TABELA 3 serem determinadas ou calculadas da mesma maneira que estas descritas acima na TABELA 1, a densidade das saliências, a área de contato total da saliência de urdidura ou trama, a razão da área de contato, a contribuição percentual da área, a estimativa da área da cavidade, e as características da densidade da cavidade são calculadas de formas diferentes na TABELA 3 do que na TABELA 1. Levando em conta pelo o formato paralelogramo não retangular das células unitárias, estes diferentes cálculos proporcionam estimativas mais precisas das características dos tecidos que possuem células unitárias formato de paralelogramo não retangular.
[061] A Figura 8B é uma impressão de um tecido fabricado com as técnicas descritas acima. Neste caso, o tecido possui células unitárias não retangulares, com um dos ângulos θ nos vértices do paralelogramo definindo as células unitárias sendo em torno de 140 graus. De modo a demonstrar a diferença entre as primeiras técnicas descritas, as quais não são especificamente adaptadas para células unitárias em formatos em paralelogramos, e a técnica para uma célula unitária em paralelogramo não retangular, dois conjuntos de cálculos foram executados em relação ao tecido, com os resultados sendo apresentados na TABELA 4.
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[062] Deve ser notado que, apesar de algumas das propriedades apresentadas na TABELA 4 serem as mesmas para os dois cálculos, a área de contato total no plano e a densidade da cavidade são diferentes. Dado que o método de cálculo adaptado para células unitárias em paralelogramos não retangulares utiliza medições que correspondem de forma mais estritamente da estrutura e formato subjacente reais do tecido apresentado na Figura 8B, segue que a área de contato total no plano (isto é, a porcentagem do tecido que corresponde às saliências) e a densi-dade da cavidade determinada com a técnica de cálculo especificamente adaptada para células unitárias em paralelogramos não retangular são mais precisas. Além disso, como os versados na técnica irão apreciar, a área de contato total no plano e a densidade de cavidade de um tecido afetam de modo significante as propriedades da fabricação de papel de um tecido. Assim, os cálculos de paralelogramo não retangular proporcionam estimativas mais precisas para propriedades importantes de um tecido.
[063] Outras características importantes de um tecido de fabricação de papel é a profundidade até a qual trama pode ser puxada para dentro das cavidades no tecido durante o processo de fabricação de papel. Como discutido acima, domos são formados nos produtos finais de papel que correspondem às partes da trama que foram puxadas para dentro das cavidades do tecido. Por consequência, a profundidade da cavidade de um tecido de fabricação de papel afeta diretamente o produto de papel formado utilizando o tecido. As técnicas para determinar a profundidade da cavidade de um tecido irão agora ser descritas.
[064] A Figura 9 apresenta uma fotografia ampliada de um tecido de estruturação. Com a fotografia, e utilizando o programa de análise de imagem descrito acima, quatro saliências K1 até K4 são identificadas. Um paralelogramo foi desenhado de modo que conecta as saliências K1 até K4, com as linhas do paralelogramo sendo desenhadas para não passarem através da área da cavidade que é formada entre as saliências K1 até K4. Com o paralelogramo desenhado, uma linha de direção de perfil PL pode ser desenhada que passa a partir da saliência K1, através do centro da cavidade, até a saliência K3. A linha de direção de perfil PL irá ser utilizada para determinar a profundidade da cavidade utilizando um instrumento de medição de profundidade, como descrito abaixo. Perceba que a linha de direção de perfil PL a partir da saliência K1 e da saliência K3 passa através do centro da cavidade. Como irá ser descrito abaixo, a profundidade da cavidade de um tecido de estruturação é determinada como a profundidade na cavidade até a qual as fibras de celulose poderiam penetram no processo de fabricação papel. No caso do tecido apresentado na Figura 9, a profundidade máxima de migração de fibra é no centro da cavidade. Segue que uma linha de direção de perfil poderia de forma alternativa ser dese- nhada a partir da saliência K2 até saliência K4 passando através do centro da cavidade, e a linha de direção de perfil alternativo poderia ser utilizado pela determinação de profundidade de cavidade descrita abaixo. Os versados na Técnica também irão reconhecer que diferentes tecidos de estruturação irão possuir diferentes configurações das saliências e cavidades, mas uma linha de direção de perfil poderia ser facilmente determinada para tecidos de estruturação diferentes do mesmo modo que a linha de direção de perfil é determinada como apresentada na Figura 9.
[065] A Figura 10 é um instantâneo de tela de um programa utilizado para determinar o perfil de uma cavidade do tecido de estruturação apresentado na Figura 9. O instantâneo de tela foi formado utilizando um VHX-100 Digital Microscope fabricado pela Keyence Corporation of Osaka, Japan. O microscópio foi equipado com um software aplicativo VHX-H3M, também proporcionado pela Keyence Corporation. A imagem microscópica da cavidade é apresentada na parte cima da Figura 10. Nesta imagem, as saliências K’1 e K’3 e a cavidade entre as saliências podem ser facilmente vistas. Uma linha de determinação de profundidade DL foi desenhada a partir do ponto D até o ponto C, com a linha de determinação de profundidade DL passando através das saliências K’1 e K’3 e através do centro da cavidade. A linha de determinação de profundidade Dl é desenhada para estritamente aproximar a linha de determinação de perfil PL que é apresentada na Figura 8. Isto é, com base na inspeção da linha de determinação de profundidade Dl derivada utilizando a imagem da saliência e cavidade apresentada na Figura 9, um usuário pode desenhar a linha de determinação de profundidade Dl na imagem microscópica apresentada na Figura 10, com a linha de determinação de profundidade DL passando através das áreas que correspondem às saliências K’3 e K’1 e à parte central da cavidade.
[066] Com a linha de determinação de profundidade DL desenhada, o microscópio digital pode então ser instruído a calcular o perfil de profundidade da cavidade ao longo da linha de determinação de profundidade DL, como apresentado na parte baixo da Figura 10. O perfil da cavidade é o mais alto nas áreas que correspondem as saliências K’3 e K’1, e o perfil cai para o seu ponto mais baixo no centro da cavidade. A profundidade da cavidade é determinada a partir deste perfil como iniciando a partir da altura das saliências K’3 e K’1, a qual é marcada pela linha A no perfil de profundidade. Assim como quaisquer duas saliências de um tecido de estruturação medido até este grau de precisão, as saliências K’3 e K’1 não possuem a mesma altura exata. Por consequência, a altura A é determinada como uma média entre as duas alturas das saliências K’3 e K’1. A profundidade da cavidade é determinada como terminando em um ponto logo acima do ponto mais baixo do perfil de profundidade, marcado pela linha B sobre o perfil de profundidade. Como os versados na técnica irão apreciar, a profundidade da cavidade a partir da linha A até a linha B corresponde de forma aproximada à profundidade na cavidade até a qual as quais as fibras de celulose na trama podem migrar em um processo de fabricação de papel. Perceba que o software VHX-H3M (discutido acima) forma o perfil de profundidade completo a partir de vários segmentos na direção de espessura do tecido. Além disso, perceba que ao formar o perfil de profundidade, o software VHX-H3M emprega uma função de filtragem para suavizar o perfil de profundidade formado a partir dos segmentos de espessura. Deve ser notado que a profundidade da cavidade medida irá variar ligeiramente de cavidade para cavidade em um tecido. Entretanto, verificamos o que uma média de cinco profundidades de cavidade medidas para um tecido de estruturação proporciona uma boa caracterização para a profundidade da cavidade.
[067] Apesar de que um microscópio digital é utilizado nas concretizações descritas acima para determinar a profundidade da cavidade, outros instrumentos podem ser utilizados alternativamente para determinar a profundidade da cavidade com técnicas descritas neste documento. Por exemplo, em outras concretizações, um perfilômetro a laser (ou “perfilador a laser”) pode ser utilizado para determinar profundidade da cavidade de modo similar ao microscópio digital descrito acima. Um perfilador a laser pode determinar um perfil de profundidade de uma cavidade que pode ser utilizado para determinar a profundidade da cavidade do mesmo modo que o perfil de profundidade gerado utilizando o microscópio digital é utilizado para determinar a profundidade da cavidade, como descrito acima. Um exemplo de tal perfi- lador a laser é um sistema de perfilagem de superfície 3D de alta resolução TALYSURF® CLI fabricado por Taylor Hobson, Ltd, of Leicester, United Kingdom. Ainda em outras concretizações, um dispositivo de medição de perfil a laser em linha (“digitalizador de linha a laser”) pode ser utilizado para determinar a profundidade da cavidade de um tecido com as técnicas descritas neste documento. Um exemplo de tal digitalizador de linha a laser é um dispositivo de inspeção de perfil em linha de alta velocidade da série LJ-V7000 fabricado pela Keyence Corporation.
[068] Quando utilizando um perfilador a laser ou um digitalizador de linha laser, as mesma etapas para determinar a profundidade da cavidade pode ser utilizadas como são descritas acima em conjunto com um microscópio digital. Isto é, como apresentado na Figura 9, as saliências e uma cavidade são determinadas com bases em uma representação da superfície de um tecido de estruturação. O perfil a laser ou digitalizador de linha laser é então configurado para determinar um perfil de profundidade além da cavidade a partir de uma saliência até outra saliência, isto é, o perfilador a laser ou digitalizador de linha laser digitaliza através da linha orientada como a linha PL na Figura 9. A partir deste perfil de medido, a profundidade da cavidade pode ser determinada de um modo análoga a este método descrito acima em conjunto com a Figura 10. Para executar análise da medição do perfil de profundidade pelo perfil a laser ou digitalizador a laser, vários programas de software analíticos podem ser utilizados. Um exemplo é um software de metrologia de superfície proporcionado por TrueGage of North Huntingdon, Pennsylvania.
[069] Cada um dos instrumentos de medição de profundidade alternativos, isto é, um microscópio digital, perfilador a laser, ou digitalizador de linha laser, pode oferecer algumas vantagens. Por exemplo, um microscópio digital pode proporcionar uma medição altamente precisa da profundidade da cavidade. Por outro lado, um perfilador á laser é geralmente um instrumento fácil de se trabalhar, e desse modo pode proporcionar uma medição rápida da profundidade da cavidade. Como outro exemplo, um digitalizador de linha laser possui a habilidade de coletar rapidamente grandes volumes de dados, e, desse modo, mede vários perfis de profundidade em um curto período de tempo. Sob esse aspecto, uma concretização da invenção inclui utilizar um digitalizador de linha laser para determinar perfis de profundidade cavidade de um tecido de estruturação que está passando sobre uma máquina de fabricação de papel. Nesta concretização, o digitalizador de linha laser é posicionado adjacente ao tecido de estruturação na máquina, com o digitalizador de linha laser medindo os perfis de profundidade da cavidade á medida o tecido percorre passando pelo digitalizador. Como será apreciado por os versados na técnica, um tecido de estruturação em uma máquina de fabricação de papel pode percorrer em velocidades maiores do que 914,4 metros por minuto (3,000 pés) por minuto. Além disso, um digitalizador de linha laser, tal como o sistema de inspeção da série LJ-V7000 da Keyance Corporation mencionado anteriormente, possui a habilidade de medir milhares de perfis profundidade por segundo. Por consequência, um digitalizador de linha a laser tem a habilidade de medir a profundidade de cavidade no tecido de estruturação que está se movendo rapidamente, desse modo, proporcionando dados da profundidade da cavidade altamente úteis enquanto o tecido de estruturação está em uso real sobre uma máquina de fabricação de papel.
[070] Deve ser notado que, independente dos instrumentos e técnica de medição utilizadas para determinar a profundidade da cavidade, a profundidade da cavidade medida irá variar ligeiramente de cavidade para cavidade em um tecido. Verificamos que, falando de modo geral, uma média de cinco profundidades de cavidade medidas de um tecido de estruturação proporciona uma boa caracterização da profundidade da cavidade. Obviamente, mais ou menos medições de medida podem ser executadas para determinar uma profundidade média da cavidade dependendo, por exemplo, do nível de precisão desejado na medição.
[071] Nas técnicas de determinação de profundidade da cavidade descritas acima, o próprio tecido de estruturação é utilizado para determinar a profundidade da cavidade. Em alguns casos, pode ser mais fácil para formar uma representação do tecido, e então determinar a profundidade da cavidade a partir da representação. Por exemplo, uma representação da estrutura da saliência e da cavidade de um tecido pode ser formada por pressionar a superfície de contato de um tecido junto um papel encerado, como é também descrito acima. A representação de cera do tecido pode ser digitalizada utilizando uma das técnicas descritas acima. Por exemplo, um digitalizador de linha a laser pode ser utilizado para determinar a profundidade da impressão de cera entre as saliências na impressão de cera.
[072] Os versados na técnica irão reconhecer que o volume efetivo das cavidades de um tecido de estruturação é uma propriedade importante de um tecido de estruturação que pode ser facilmente determinada uma vez que o tamanho da cavidade é calculado de acordo com uma das técnicas descritas acima. O volume efetivo de uma cavidade é o produto da área da seção transversal da cavidade na superfície do tecido de estruturação (isto é, entre as superfícies de saliências) multiplicado pela profundidade da cavidade dentro do qual as fibras de celulose na trama podem migrar durante o processo de fabricação de papel. A área da seção transversal da cavidade é a mesma que a estimativa da área da cavidade (PA), como descrito na TABELA 1 ou TABELA 2 acima. Assim, o volume efetivo da cavidade pode ser calculado simplesmente como o produto da estimativa área da cavidade e a da profundidade medida da cavidade.
[073] Outra propriedade importante de um tecido de estruturação pode ser definida como um índice volumétrico planar para o tecido. Falando de modo geral, a maciez, absorvência, e calibre de produtos de papel fabricados utilizando um tecido podem ser influenciados pela área de contato do tecido, isto é, a área formada pelas superfícies da saliência do tecido com as quais trama entra em contato no processo de fabricação de papel. Adicionalmente, a maciez, absorvência, e calibre de produtos de papel fabricados utilizando um tecido podem ser influenciados pelo tamanho das cavidades no tecido. O índice volumétrico planar proporciona uma indicação da área de contato e tamanho da cavidade. À medida que o índice volumétrico plano é calculado como a proporção da área de contato (CAR) (como exposto na TABELA 1 ou TABELA 2 acima) multiplicado pelo volume da cavidade efetivo (EPV) multiplicado por uma centena, isto é, CAR x EPV x 100. A proporção da área de contato e o volume de cavidade efetivo podem ser calculados utilizando as técnicas descritas acima, e depois disso o índice volumétrico planar para o tecido pode ser facilmente calculado.
[074] Como irá ser certamente apreciado por os versados na técnica, conhecer as características das saliências e cavidades de um tecido, tais como tamanhos e densidades de saliências e cavidades, proporciona um entendimento profundo sobre o tecido. Um exemplo da aplicação utilizando as características envolve desenvolver correlações entre algumas características de superfície de contato e produtos de papel resultantes. Com as correlações, configurações adicionais de tecido podem ser desenvolvidas, e essas configurações podem ser caracterizadas sem testar um tecido em escala total em uma máquina de fabricar papel. Assim, as técnicas descritas acima para determinar características da superfície de contato de um tecido podem economizar tempo e recursos tanto para fabricantes de tecidos e/ou produtores de papel que estão experimentando com diferentes tecidos.
[075] As técnicas descritas acima também podem ser utilizadas em métodos para analisar o desgaste um tecido de fabricação de papel. Em um método, uma primeira representação das saliências em uma parte do tecido é formada em um meio. Esta primeira representação pode ser uma impressão em uma película de medição de pressão, ou a representação pode ser uma fotografia de uma parte do tecido e armazenado em uma câmera. É gerada uma primeira imagem das saliências do tecido com base na primeira representação, tal como por digitalizar a película de medição de pressão ou transferir a fotografia da câmera. A partir da imagem gerada, pelo menos uma característica relacionada com a área de contato do tecido pode ser determinada como descrito acima. O tecido pode então ser sujeito ao desgaste. Se o tecido é montado em uma máquina de fabricação de papel, o acontecer simplesmente por operar a máquina de fabricação de papel. Alternativamente, um desgaste simulado pode ser executado no tecido por lixamento ou esmerilhamento.
[076] Após o tecido estar desgastado, o processo para obter uma imagem de uma parte do tecido e determinar as características da superfície de contato é novamente executado. Isto é, uma segunda representação das saliências na parte do tecido é formada em um meio, a qual é utilizada para formar uma segunda imagem, a qual por sua vez é analisada para determinar as características de superfície da película. A este respeito, a segunda representação pode ou não ser pega a partir da mesma parte do tecido como da primeira representação. Seria esperado que as saliências no tecido pudessem aumentar o tamanho como resultado do desgaste. Adicionalmente, novas saliências podem ser formadas no tecido. Como parte da caracterização da superfície de contato, aumentos nos tamanhos das saliências podem ser quantificados por comparar a análise da segunda imagem após o desgaste e da primeira imagem antes do desgaste. Tal processo de desgastar do tecido e depois disso determinar as características da superfície de contato pode ser repetido qualquer número de vezes, e com qualquer quantidade dada de desgaste entre cada análise.
[077] Uma parte adicional de analisar o desgaste no tecido inclui correlacio- nar os produtos de papel fabricados utilizando o tecido com as alterações nas superfícies de contato devido ao desgaste. Por exemplo, antes de a primeira representação ser pega do tecido, um produto de papel é fabricado utilizando o tecido. Propriedades do produto de papel, tais como tamanho dos domos no produto ou o calibre do produto, são então correlacionadas com as características da superfície de contato determinadas através da análise da primeira imagem formada pela primeira apresentação. Um segundo produto de papel é então formado utilizando o tecido, após o tecido ser submetido ao desgaste e antes da segunda representação ser pega do tecido. Propriedades do segundo produto de papel formado são então correlacionadas com as características da superfície de contato determinadas através da análise da segunda imagem. Assim, um pode ser obtido um entendimento de como o produto de papel formado altera à medida que a configuração do tecido particular é desgastado.
[078] Em aspectos adicionais da invenção, as técnicas e processos descritos acima podem ser utilizados para comparar diferentes partes de um tecido, de forma particular, após o tecido passar em uma máquina de fabricação de papel através períodos de tempo. É conhecido que diferentes partes de um tecido irão frequentemente apresentar diferentes desgastes devido à inconsistências no caminho que o tecido segue na máquina de fabricação de papel. De acordo com concretizações diferentes, as técnicas de caracterização de superfície podem ser aplicadas, por exemplo, para diferentes partes de um tecido antes e após do tecido ser passado em uma máquina de fabricação de papel. Alternativamente, as técnicas de caracterização de superfície podem ser aplicadas a diferentes partes do tecido enquanto o tecido ainda está montado sobre a máquina de fabricação de papel. Assim, um pode ser obtido um entendimento de como diferentes partes de um tecido são desgastadas em uma máquina de fabricação de papel.
[079] Ainda de acordo com outro aspecto da invenção a caracterização da superfície de contato pode ser utilizada para obter um tecido para fabricar um produto de papel com uma estrutura tridimensional particular. As Figuras 11A e 11B demonstram tal processo. A Figura 11A apresenta um exemplo de uma imagem 800 de um produto de papel que é analisado utilizando as técnicas descritas acima. De forma notável, o produto de papel possui uma estrutura tridimensional que inclui vários domos separados por superfícies. Como descrito acima, tal produto de papel pode ser fabricado utilizando um tecido de estruturação. Entretanto, se a configuração es-pecífica do tecido de estruturação que foi utilizada para fabricar tal produto não era conhecida, um processo de acordo com a invenção pode ser utilizado para identificar a configuração do tecido de estruturação. Como apresentado na Figura 11A, um contorno 802A pode ser utilizado para desenhar a imagem do produto de papel utilizando o programa de análise em uma área de superfície do produto de papel, o qual corresponde à posição de uma saliência no tecido de estruturação utilizado para fabricar o produto de papel. Adicionalmente, um sistema de coordenadas incluindo linhas guia 812 e 814 pode ser desenhado através do contorno 802A, e as posições que correspondem as outras saliências. Perceba que os domos no produto de papel correspondem as saliências no tecido de estruturação, por consequência, os sistemas de coordenadas são desenhados sem passar através dos domos.
[080] Após do contorno 802A ser formado e o sistema de coordenadas com linhas guia 812 e 814 serem desenhados, como apresentado na Figura 11A, o contorno 802A e o sistema de coordenadas podem ser combinados com imagens de tecidos de modo a determinar uma configuração que produza a estrutura tridimensional do produto de papel. Um exemplo de tal combinação é apresentado na Figura 11B, onde o contorno 802A e o sistema de coordenadas com linha guia 812 e 814 são sobrepostos sobre uma imagem 800A de um tecido. Perceba que o contorno 802A combina com tamanho e formato de uma saliência do tecido, e que as linhas guia passam através das saliências, mas não das áreas que correspondem às cavi- dades no tecido. Esta combinação indica que o tecido apresentado na imagem 800A poderia ser utilizado para produzir um produto de papel similar a este apresentado na imagem 800.
[081] A combinação do contorno e do sistema de coordenadas a partir de um produto de papel com um tecido particular pode ser facilitada por criar uma base de dados pesquisável de tecidos conhecidos. Tal base de dados iria incluir as características da superfície de contato determinadas anteriormente dos tecidos, tais como tamanhos das saliências, localizações, tamanhos de cavidades, etc. Após determinar os tamanhos e posições para as saliências e cavidades do tecido a partir do contorno e do sistema de coordenadas formados a partir do produto de papel, a base de dados poderia ser pesquisada em relação tecido como tamanhos e posições similares de saliências e cavidades.
[082] Para facilitar o processo de combinar uma imagem analisada de um produto de papel com um tecido, parâmetros adicionais podem ser utilizados, os quais são desenvolvidos na análise do produto de papel. Um tal parâmetro adicional é a frequência com a qual um conjunto de linhas guia cruza uma linha guia a partir do outro conjunto de linhas guia. Perceba que, um “conjunto” de linhas guia se refere a linhas guia paralelas, e, por exemplo, a linha guia 812 e todas as linhas guia paralelas a essa para formar um conjunto. Na figura 11A, a frequência do conjunto de linhas guia que incluem a linha guia 812 seria calculada, por exemplo, tendo o programa de análise determinando a distância entre duas das linhas guia cruzando a linha guia 810, como medido ao longo de uma linha guia 810. Por exemplo, se as linhas guia cruzando a linha guia 810 fossem separadas 0,130 cm como medido ao longo da linha guia 810, então as linhas guia que cruzam poderiam ter uma frequência de 7,7 cm-1 (1/0,130 cm). Um cálculo de frequência similar poderia ser feito para outro conjunto de linhas guia que cruzam a linha guia 812 por medir o espaçamento entre as linhas guia deste conjunto ao longo de uma das linhas guia 812. Uma vez determinada, a frequência no espaçamento de linhas guia para um produto de papel poderia ser combinada com a frequência de um espaçamento de linhas guia para tecido determinada anteriormente, a qual foi armazenada em uma base de dados pesquisável.
[083] Outro parâmetro que pode ser calculado para facilitar o processo de combinar as saliências e linhas guia contornadas a partir de um produto de papel para um tecido particular é o ângulo com linhas guia de um conjunto a partir de uma linha de referência. Por exemplo, a linha de escala SC na Figura 11A poderia ser utilizada como uma referência, e o ângulo α poderia ser determinado entre a linha de escala SC e um conjunto das linhas guia. O ângulo a partir da linha de escala SC com outro conjunto de linhas guia poderia também ser determinado. Uma vez de-terminados, os ângulos a partir da referência com os conjuntos de linhas guias para um produto de papel poderiam ser combinados com ângulos determinados anteriormente a partir da referência com os conjuntos de linhas guias para tecidos, os quais foram armazenados em uma base de dados pesquisável.
[084] Apesar de que os métodos descritos acima serem descritos em termos de combinar um produto de papel com um tecido conhecido, irá ser prontamente apreciado que outras concretizações incluem selecionar um tecido conhecido fabricado em uma estrutura de papel tridimensional desejada, mas ainda não produzida. Isto é, uma saliência ou saliências contornadas poderiam ser criadas em uma imagem em branco, e um padrão de saliência de cavidade que poderia ser criado por desenhar linhas guia na imagem em branco. Então a imagem criada poderia ser combinada com um tecido conhecido do modo descrito acima
[085] Ainda em outra concretização, um tecido poderia ser projetado e fabricado com base na análise de um produto de papel imaginado ou com base em uma imagem criada representando uma configuração de saliência ou cavidade. Neste método, fios de urdidura e de trama são escolhidos para corresponderem a configu- ração desejada de saliência de cavidade, como determinada pela análise da imagem do produto de papel ou criada em uma imagem em branco. Técnicas para produzir tecidos como padrões de entrelaçamento particulares de fios de urdidura e trama são bem conhecidas na técnica. Assim, um tecido poderia ser produzido com a configuração escolhida de fio de urdidura e de trama.
[086] Em outras concretizações da invenção, as técnicas de caracterização dos tecidos descritas neste documento podem ser utilizadas para modificar a configuração de um primeiro tecido de fabricação de papel de modo a produzir um novo, segundo, tecido de fabricação de papel possuindo diferentes características. Nestas concretizações, pelo menos uma característica de saliência ou de cavidade do primeiro tecido de fabricação de papel é determinada com as técnicas descritas acima. A característica pode ser, por exemplo, uma ou mais das características descritas na TABELA 1 ou TABELA 2 acima. Adicionalmente, a característica pode ser a profundidade da cavidade ou o volume efetivo da cavidade, os quais são determinadas de acordo com as técnicas descritas acima. Com base nas características determinadas, um projeto de tecido modificado é criado onde as características são alteradas. Por exemplo, a profundidade da cavidade pode ser aumentada a partir da profundidade da cavidade medida no primeiro tecido de fabricação de papel. Os versados na técnica irão apreciar que os fatores que determinam as características de um tecido de fabricação de papel, e desse modo, irão apreciar como o projeto do primeiro tecido de fabricação de papel pode ser alterado para produzir o novo tecido de fabricação de papel possuindo as diferentes características. Por exemplo, um aspecto do tecido tal como um ou mais dentre diâmetro de fios, densidade de fios, formatos de fios, padrão de entrelaçamento, e configuração de calor utilizadas para conectar os fios, poderiam ser alterados para produzir o segundo tecido de fabricação de papel que possui as características modificadas. Um de vários exemplos de técnicas de fabricação de tecidos de fabricação de papel utilizando alguns desses fatores podem ser vistos na Patente US 6.350.336, cuja revelação é incorporada por referencias em sua totalidade.
[087] Em adição, ou em conjunto com as concretizações para modificar a configuração de um projeto do tecido de fabricação de papel, as características dos produtos de papel fabricados utilizando os tecidos de estruturação podem ser utilizadas no desenvolvimento de um tecido de fabricação de papel possuindo características particulares. Por exemplo, as características de um primeiro tecido de fabricação de papel podem ser determinadas utilizando as técnicas descritas acima. O primeiro tecido de fabricação de papel também utilizado para fabricar um produto de fabricação de papel, por exemplo, utilizando os métodos de fabricação de papel descritos acima. As características do produto de papel podem então ser determinadas, e depois disso correlacionadas com as características determinadas do primeiro tecido de fabricação de papel. Por exemplo, as densidades e alturas dos domos formados no produto de papel podem ser medidas por examinar os domos com um microscópio. Como discutido acima, os domos são formados nas cavidades do tecido de fabricação de papel. Segue que a densidade da cavidade e a profundidade da cavidade determinadas em um tecido de fabricação de papel podem ser correlacionadas com uma densidade do domo e com a altura do domo encontradas em um produto de papel que foi fabricado utilizando o tecido de fabricação de papel. Então, tais correlações poderiam ser utilizadas para determinar qual produto de papel poderia ser aguardado a ser fabricado com outro tecido de fabricação de papel possuindo características comparáveis. Adicionalmente, como descrito acima, um novo projeto do tecido de fabricação de papel poderia ser desenvolvido, com características ajustadas de modo a produzir produtos de papel com características modificadas como desejado.
[088] Apesar de esta invenção que tem sido descrita e certas concretizações ilustrativas especificas, várias modificações e variações adicionais seriam aparentes para os versados na técnica de acordo com esta revelação. Portanto, é para ser entendido que esta invenção pode ser praticada de outro modo como descrito especificamente. Assim, as concretizações ilustrativas da invenção devem ser consideradas em todos os aspectos como sendo ilustrativas e não restritivas, e o escopo da invenção a ser determinado por qualquer uma das reivindicações suportáveis por este pedido, ao invés do que pela descrição precedente.

Claims (8)

1. Processo para determinar propriedades de um tecido (200), o processo CARACTERIZADO pelo fato de compreender:formar uma representação de uma parte de uma superfície do tecido (200), a representação apresentando localizações e tamanhos de saliências (206, 208) e cavidades (210) na superfície do tecido (200);gerar uma imagem (800, 800A) da parte da superfície do tecido (200) com base na representação;exibir pelo menos uma parte da imagem (800, 800A) em uma tela associada com um computador possuindo um processador;desenhar um contorno ao redor de pelo menos uma das saliências (206, 208) na imagem exibida;desenhar linhas guia (810, 812, 814) na imagem exibida de modo que as linhas guia (810, 812, 814) (i) passem através do centro da saliência contornada (702A), (ii) passem através das outras saliências (206, 208), e (iii) formem formatos que circundam áreas da imagem que correspondem a onde as cavidades (210) são formadas entre as saliências (206, 208), os formatos sendo paralelogramos não retangulares, em que o contorno (802A) e as linhas guia (810, 812, 814) são desenhados usando um programa de análise de imagem armazenado em um meio não transitório legível por computador;a etapa de determinar pelo menos um dentre (i) um comprimento da saliência contornada (702A), (ii) uma largura da saliência contornada (702A), (iii) ângulos de orientação das linhas guia (810, 812, 814), e (iv) localizações das saliências (206, 208) ao longo das linhas guia (810, 812, 814), em que a etapa de determinar é realizada pelo programa de análise de imagens; ecalcular pelo menos uma dentre (i) uma porcentagem da superfície do tecido (200) que corresponde às saliências (206, 208) e (ii) uma densidade de cavidades (210), em que a etapa de calcular utiliza as determinações do comprimento da saliência (702A) contornada, a largura da saliência contornada (702A), o ângulo de orientação das linhas guia (810, 812, 814), localização das saliências (206, 208) ao longo das linhas guia (810, 812, 814) e de uma área calculada de pelo menos um dentre os paralelogramos.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os formatos quadrilaterais são paralelogramos não retangulares.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a área do paralelogramo é calculada utilizando um ângulo de um vértice do paralelogramo e uma distância entre duas linhas guia paralelas das linhas guia que formam o paralelogramo.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a representação é formada por um dentre (i) prensar o tecido (200) contra uma película de medição de pressão, (ii) tirar uma fotografia do tecido (200), e (iii) prensar o tecido (200) contra um papel encerado.
5. Processo para determinar propriedades de um tecido (200), o processo CARACTERIZADO pelo fato de compreender:formar uma representação de uma parte de uma superfície do tecido (200), a representação apresentando localizações e tamanhos de saliências (206, 208) e cavidades (210) na superfície do tecido (200), e a representação sendo uma dentre uma impressão da superfície do tecido (200) e uma fotografia da superfície do tecido (200);gerar uma imagem (800, 800A) da parte da superfície do tecido (200) com base na representação;exibir pelo menos uma parte da imagem (800, 800A) em uma tela associada com um computador possuindo um processador;determinar os tamanhos e localizações das saliências (206, 208) na imagem exibida;determinar os tamanhos e localizações das cavidades (210) na imagem exibida;desenhar uma célula unitária para a parte da superfície do tecido (200) na imagem exibida, em que a célula unitária é definida por linhas guia (810, 812, 814) que (i) passam através dos centros das saliências (602A) e (ii) formam formatos que circundam áreas da imagem que corresponde à onde as cavidades (210) são formadas entre as saliências (206, 208); ecalcular pelo menos uma propriedade da superfície do tecido (200) com base nas propriedades da célula unitária formada pelas linhas guia (810, 812, 814);em que a célula unitária e as linhas guia (810, 812, 814) são desenhadas utilizando um programa de análise de imagem armazenado em um meio legível por computador não transitório.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que os formatos são paralelogramos não retangulares.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de calcular inclui uma etapa de calcular pelo menos uma dentre uma porcentagem da superfície do tecido (200) que corresponde às saliências (206, 208) e uma densidade das cavidades (210), eem que a etapa de calcular utiliza os tamanhos das saliências (206, 208) ao longo das linhas guia (810, 812, 814), e uma área dos paralelogramos.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a área dos paralelogramos é calculada utilizando um ângulo de um vértice dos paralelogramos e uma distância entre duas linhas guia paralelas das linhas guia que formam os paralelogramos.
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