BRPI0920657B1

BRPI0920657B1 - Método para a monitoração e o controle da aplicação de materiais de melhoramento de performance a cilindros de enrugamento

Info

Publication number: BRPI0920657B1
Application number: BRPI0920657-4A
Authority: BR
Inventors: William A. Von Drasek; Rodney H. Banks; Gary S. Furman
Original assignee: Nalco Company
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2019-06-04
Also published as: KR101650597B1; CL2009001937A1; BRPI0920657A2; WO2010042606A1; CN102177294A; EP2356282B1; KR20160102090A; MX2011003748A; US8691323B2; KR20110067144A; ES2610239T3; CN102177294B; CA2739324C; US20130078364A9; CO6362057A2; CA2739324A1; TW201022876A; US20100086672A1; AR073791A1; JP2012505322A

Abstract

método para a monitoração e o controle da aplicação de materiais de melhoramento de performance a cilindros de enrugamento um método para a monitoração e o controle da espessura de revestimento em um cilindro de enrugamento é mostrado. as metodologias envolvem um esquema coordenado de aparelhos que funcionam para a monitoração de vários aspectos de um revestimento de cilindro de enrugamento, de modo que a espessura do revestimento possa ser determinada.

Description

MÉTODO PARA Α MONITORAÇÃO Ε Ο CONTROLE DA APLICAÇAO DE MATERIAIS DE MELHORAMENTO DE PERFORMANCE A CILINDROS DE ENRUGAMENTO

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção se refere ao campo de monitoração e controle de um revestimento de cilindro de enrugamento / secador Yankee.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A aplicação de revestimento e de enrugamento de Yankee é comprovadamente a mais importante, bem como a mais difícil de controlar a operação da unidade no processo de feitura de tecido. Para produtos de tecido enrugado, esta etapa define as propriedades essenciais de absorvência, volume, resistência e maciez dos produtos de tecido funcionalidade da etapa de enrugamento para o controle da eficiência e da funcionalidade da máquina de tecido como um todo.

Uma dificuldade comum com o processo de feitura de tecido é a não uniformidade nas características do revestimento no cilindro de transversal.

O revestimento é composto por adesivos, modificantes lança de spray, assim como fibras puxadas a partir da manta ou folha, um material orgânico e inorgânico da água de processo evaporada, e outros produtos químicos adicionados anteriormente à extremidade úmida do processo de fabricação de tecido. Uma não homogeneidade nas características de revestimento frequentemente está relacionada a variações na temperatura, na umidade e na composição de produto químico

2/21 regional através da face do secador. A variação frequentemente é bastante significativa e pode resultar em uma adesão de folha variável, depósitos de características diferentes e/ou uma falta de material no cilindro que pode 5 resultar em um desgaste em excesso de cilindro Yankee / de enrugamento e lâmina de enrugamento. Uma degradação das propriedades de folha finais, tais como absorvência, volume, resistência e maciez, pode resultar desta variação e/ou degradação. Como resultado destes inconvenientes, 10 metodologias de monitoração e controle para o travamento na superfície de cilindro de enrugamento são desejadas, portanto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção provê um método de monitoração e, opcionalmente, de controle da aplicação de um revestimento contendo um material de melhoramento de performance (PEM) em uma superfície de um cilindro de enrugamento compreendendo: (a) a aplicação de um revestimento à superfície de um cilindro de enrugamento; (b) a medição da 20 espessura do revestimento na superfície de um cilindro de enrugamento por um método diferencial, onde o referido método diferencial utiliza uma pluralidade de aparelhos que não contatam fisicamente o revestimento; (c) opcionalmente, o ajuste da aplicação do referido revestimento em uma ou 25 mais zonas definidas do referido cilindro de enrugamento, em resposta à espessura do referido revestimento, de modo a prover um revestimento espesso uniforme na superfície do cilindro de enrugamento; e (d) opcionalmente, a aplicação de um dispositivo(s) adicional(is) para a monitoração e, 30 opcionalmente, o controle de outros aspectos em um cilindro

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Ir >

de enrugamento à parte da espessura do revestimento.

A presente invenção também provê um método para a monitoração e, opcionalmente, o controle da aplicação de um revestimento contendo um material de melhoramento de 5 performance (PEM) em uma superfície de um cilindro de enrugamento compreendendo: (a) a aplicação de um revestimento à superfície de um cilindro de enrugamento; (b) a provisão de uma sonda de interf erômetro com um comprimento de onda de fonte que proporciona a transmissão 10 adequada através de um revestimento na superfície de cilindro de enrugamento; (c) a aplicação da sonda de interferômetro para a medição da luz refletida a partir de uma superfície de ar de revestimento e uma superfície de cilindro de revestimento do cilindro de enrugamento, para a 15 determinação da espessura do revestimento sobre o cilindro de enrugamento; (d) opcionalmente, o ajuste da aplicação do referido revestimento em uma ou mais zonas definidas do referido cilindro de enrugamento, em resposta à espessura do referido revestimento, de modo a prover um revestimento 20 espesso uniforme na superfície do cilindro de enrugamento; e (e) opcionalmente, a aplicação de um dispositivo(s) adicional(is) para a monitoração e, opcionalmente, o controle de outros aspectos em um cilindro de enrugamento à parte da espessura do revestimento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figura 1: esquema que mostra uma combinação de um sensor de corrente parasita e deslocamento ótico montado em um módulo comum.

Figura 2: esquema de um módulo de sensor montado em 30 uma plataforma de translação para uma monitoração na

4/21 direção transversal no revestimento de secador Yankee.

Figura 3: uma coleção de dados dinâmicos usando-se uma configuração de sensor de corrente parasita mais triangulação.

Figura 4: dados com relação a uma monitoração de metal nu dinâmica.

Figura 5; dados com relação a uma monitoração de metal nu dinâmica corrigida.

Figura 6: dados com relação a uma monitoração de 10 deslocamento dinâmica na região revestida.

Figura 7: dados com relação a uma monitoração de espessura de filme dinâmica na região revestida.

Figura 8: dados com relação a uma monitoração de deslocamento dinâmica na região revestida que contém um 15 defeito no revestimento (ponto nu).

Figura 9: dados com referência à monitoração de espessura de filme dinâmica na seção revestida que contém um defeito no revestimento (ponto nu) . O pico agudo que se aproxima de -10 pm identifica a presença de um defeito no 20 revestimento.

Figura 10: esquema que mostra a combinação de corrente parasita, deslocamento ótico, capacitância e temperatura de IR montados em um módulo de comum.

Figura 11: esquema que ilustra o uso geral de 25 interferometria para a monitoração de espessura de revestimento no cilindro de enrugamento.

Figura 12: dados referentes a um perfil de espessura de filme dinâmico em torno de uma zona de circunferência selecionada. O LHS (lado esquerdo) mostra uma não 30 uniformidade na espessura de revestimento. O RHS (lado

direito) mostra o mesmo revestimento	com	marcas de
trepidação a partir de uma interação	com	uma lâmina
raspadora.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
As metodologias e as estratégias	de	controle da

presente exposição são dirigidas ao revestimento sobre a superfície de cilindro de enrugamento. Vários tipos de produtos químicos constituem o revestimento na superfície de cilindro de enrugamento. Estes produtos químicos imprimem propriedades ao revestimento, que funcionam para melhoria do processo de feitura de tecido. Estes produtos

químicos	serão	coletivamente	referidos	como	materiais	de
melhoramento	de	performance	(PEM/PEMs)	. Uma	descrição	de
exemplo	destes	produtos	químicos e	de um	método para
controle	da	sua	aplicação	é	discutida	na Patente U.S.	N°
7.048.826	e	na Publicação	de	Patente U.	S. N°	2007/0208115,

as quais são incorporadas aqui como referência.

Em uma modalidade, um da referida pluralidade de aparelhos é um sensor de corrente parasita.

O método diferencial pode envolver uma corrente parasita e um sensor de deslocamento ótico.

Em uma modalidade, o método diferencial compreende as etapas de: aplicação do sensor de corrente parasita para a medição da distância a partir do sensor até uma superfície do cilindro de enrugamento e a aplicação de um sensor de deslocamento ótico para a medição da distância a partir da superfície de revestimento até o sensor.

Em uma modalidade adicional, o sensor de deslocamento ótico é um sensor de triangulação a laser ou um sensor confocal do tipo cromático.

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A Figura 1 descreve uma ilustração da combinação de sensor que consiste em um sensor de corrente parasita e um sensor de deslocamento ótico. O sensor de corrente parasita (EC) opera sobre o princípio de medição da mudança de 5 impedância elétrica. O EC produz um campo magnético pela aplicação de uma corrente de alimentação (AC) a uma bobina. Quando o EC está em grande proximidade com um alvo condutivo, as correntes elétricas são produzidas no alvo. Estas correntes são na direção oposta daquelas na bobina, 10 denominadas correntes parasitas. Estas correntes geram seu próprio campo magnético que afeta a impedância geral da bobina de sensor. A voltagem de saída do EC muda conforme o espaço entre o sensor de EC e o alvo mudar, desse modo provendo uma correlação entre a distância e a voltagem.

Neste pedido, o sensor de EC estabelece uma referência entre o invólucro de sensor e a superfície de cilindro de enrugamento.

O segundo sensor montado no invólucro opcionalmente mede o deslocamento do sensor com respeito à superfície de 20 filme. 0 sensor de deslocamento ótico pode ser um sensor do tipo de triangulação, tal como Micro-Epsilon (Raleigh, North Carolina) modelo 1700-2 ou de um tipo cromático, tal como um sensor confocal Micro-EpsiÍons optoNCDT 2401. Estes sensores trabalham sobre o princípio de reflexão de luz a 25 partir da superfície de filme. Quando variações nas propriedades óticas de revestimento existem devido a condições de operação de processo, uma localização de monitoração de sensor, ou propriedades do PEM em si, então, um sensor de triangulação de alta performance, tal como o 30 Keyence LKG-15 (Keyence - localizada em Woodcliff Lake, New

Jersey) pode ser assegurado. O sensor de triangulação da

Keyence provê uma medição de acurácia mais alta com algoritmos embutidos para a medição de filmes transparentes e translúcidos. Uma variação nas características de transmissão na direção transversal (CD) e na direção de máquina (MD) pode garantir um sensor adaptável as diferentes características óticas de revestimento e o sensor de triangulação de performance mais alta pode comutar entre diferentes modos de medição. Em geral, a maioria dos sensores de triangulação comerciais produzirá um erro de medição nos materiais que forem transparentes ou translúcidos. Se as características de filme forem constantes, uma inclinação do sensor de triangulação pode reduzir este erro. Contudo, uma rotação do sensor para medições nos processos que têm uma alta variabilidade nas características de filme não é uma opção. Os sensores óticos e de EC provêem a resolução requerida para a monitoração de filmes de PEM com espessura esperada maior do que 50 mícrons. A espessura de filme é obtida pela tomada da diferença entre as distâncias medidas a partir do sensor de EC e do deslocamento ótico.

Os sensores são alojados em um invólucro purgado, conforme mostrado na Figura 1. O gás de purga (ar limpo ou N₂) é usado para resfriamento do sensor, limpeza e manutenção de um percurso ótico livre de poeira. Um resfriamento é requerido, uma vez que o invólucro está posicionado entre 10 e 35 mm a partir do cilindro de enrugamento aquecido com vapor. Um resfriamento adicional pode ser usado, se necessário, pelo uso de um resfriador de vórtice ou de Peltier. 0 gás de purga que sai do invólucro

8/21 forma um gás de blindagem em torno da zona de medição, para a minimização da matéria particulada e da umidade. A matéria particulada pode ter um impacto sobre a medição ótica pela atenuação da intensidade de luz lançada e refletida. Ao passo que a condensação de umidade nas janelas de entrada e de saída de luz do invólucro causará uma atenuação e dispersão. O sensor de EC é imune à presença de matéria particulada e umidade.

Para a monitoração industrial em um cilindro de enrugamento (também conhecido como secador Yankee), o módulo de sensor mostrado na Figura 1 seria montado em uma plataforma de translação, conforme ilustrado na Figura 2. Antes da instalação, o posicionamento dos sensores deve ser calibrado sobre um substrato plano para a obtenção de uma leitura de medição zero. Isto é necessário, uma vez que o posicionamento do sensor de EC e de deslocamento ótico deve ser deslocado diferentemente em relação à superfície de substrato. A etapa de calibração é necessária para ajuste da posição de cada sensor para se garantir uma leitura zero, quando nenhum filme estiver presente. A instalação do módulo de sensor no processo industrial envolve a montagem do módulo a uma distância na faixa correta para ambos os sensores operarem. Pela translação do módulo na CD, conforme o cilindro roda um perfil da espessura de filme e a qualidade pode ser processada e exibida. Os resultados processados então são usados para um controle de feedback para ativação da(s) zona(s) apropriada(s) para adição de PEM, outros produtos químicos ou variação de condições de aplicação, por exemplo, vazão, momento ou tamanho de gotícula. Além disso, se a qualidade de filme (espessura ou

9/21 uniformidade) não puder ser recuperada, então, um alarme poderá ser ativado para alertar aos operadores quanto a um problema sério, por exemplo, um empenamento de cilindro, um dano ou uma trepidação de lâmina raspadora, acúmulo severo de revestimento, etc. Finalmente, três localizações de medição foram identificadas na Figura 2. As medições na espessura de filme e na qualidade podem ser feitas entre a lâmina raspadora e de limpeza (1), após a lâmina de limpeza (2) , ou antes de a manta ser pressionada sobre o cilindro (3) . Uma localização única ou múltiplas localizações podem ser monitoradas.

Os resultados de laboratório usando a combinação de sensor de EC e de deslocamento ótico (triangulação) são mostrados na Figura 3. Neste caso, medições dinâmicas foram realizadas em um cilindro de ferro fundido de 95 mm de diâmetro rodando a ~16 a 2 0 rpm (revoluções por minuto) . Metade do cilindro foi revestida com PEM. Na porção revestida com PEM do cilindro, um ponto nu (~10 mm de diâmetro) foi feito para simulação de uma região com defeito. A Figura 3 mostra o sinal corrigido (parasita triangulação) começando na região de metal nu. A translação da combinação de sensor para a região revestida mostra um deslocamento médio de ~27 mícrons devido ao revestimento. Aqui, o sinal é negativo, o que representa uma diminuição na distância de 27 mícrons entre o sensor e o cilindro, devido à espessura do travamento. Em 300 segundos, a combinação de sensor foi transladada de volta para a área de metal nu. Inicialmente, o sinal aparece alto (~5 mícrons), requerendo um ajuste adicional para posicionamento dos sensores mais próximos da localização de

10/21 medição original. Esta anomalia é provavelmente um artefato do sistema de laboratório, porque os sensores não medem a mesma área exata e por causa do raio de curvatura pequeno com a configuração de pequena escala. Uma monitoração industrial em cilindros de 14 a 18 pés (4,3 a 5,5 m) de diâmetro dispositivo de vedação minimizar estes efeitos, uma vez que os sensores essencialmente veriam o cilindro como uma placa plana. Finalmente, uma demonstração para a detecção detector defeito de revestimento foi feita pela translação dos sensores a ~375 segundos para a região contendo o ponto nu. Aqui, a espessura de revestimento média medida foi de ~30 mícrons. Isto está em 3 mícrons dos resultados da região entre 200 e 300 segundos. O surgimento de um pico no sinal que se aproxima de -10 mícrons identifica a presença de um defeito de revestimento. Conforme o ponto nu roda através da zona de medição, o sinal se aproxima de 0 mícron. O deslocamento de 10 mícrons medido é atribuído a um revestimento residual na área com defeito.

Os resultados da Figura 3 são resumidos na Tabela 1 para dados corrigidos, bem como dados brutos de triangulação e EC.

Sensor	Localização	Média (m)	D. Padrao
	Metal nu	-0,33	3,41
Corrigido	Reve s t imento	-27,48	4,30
	Revestimento	-30,97	6,47
	+ Ponto
	Metal nu	4,89	16,78
Triangulação	Revestimento	-49,86	15,82
	Reve s t imento	-44,93	13,19

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corrigido é a medição de espessura de filme a partir da diferença entre a corrente parasita e a triangulação.

As medições registradas a partir do sensor de EC e triangulação são mostradas na Figura 4 para a monitoração da região de metal nu. As oscilações de 4 0 a 50 mícrons observadas na medição refletem o bamboleio na rotação de cilindro. Pela aplicação da correção (EC - triangulação), o bamboleio é reduzido para ~10 mícrons, conforme mostrado na Figura 5. Para monitoração industrial, esta variação provavelmente será reduzida conforme a localização espacial do sensor de EC se aproximar do ponto de medição de deslocamento ótico e reduz os efeitos de curvatura.

De modo similar, as Figuras 6 e 7 mostram resultados para a monitoração da região revestida. Neste caso, os dados corrigidos mostrados na Figura 7 têm uma variação entre 15 e 20 mícrons. Esta variação maior nos dados provavelmente é devido a não homogeneidades de superfície do filme. A análise de frequência e de amplitude do sinal pode prover uma informação sobre a qualidade do revestimento. O tamanho de ponto de medição do sensor de triangulação é de ~30 mícrons. Portanto, o sensor de triangulação facilmente resolve não uniformidades na

12/21 superfície .

Os resultados de monitoração a partir da região revestida são mostrados nas Figuras 8 e 9. O sinal de corrente parasita na Figura 8 não mostra evidencia de defeito. Enquanto isso, a medição de triangulação indica a presença de um defeito pelo pico estreito agudo. No sinal corrigido mostrado na Figura 9, o pico agudo do defeito de revestimento é facilmente removido.

Um outro exemplo que mostra a detecção de uniformidades é mostrado nas Figuras 12. Neste caso, uma coleção de dados síncronos foi realizada com um cilindro revestido rodando a 59 rpm. A figura de LHS mostra um perfil do revestimento em relação à superfície do cilindro. A não uniformidade da espessura de revestimento é evidente, mas a superfície é relativamente lisa. A figura de RHS mostra o mesmo revestimento submetido a condições de trepidação através da interação de uma lâmina raspadora e um revestimento. A comparação dos dois casos claramente mostra a capacidade do sistema de sensor de capturar a degradação na qualidade da superfície do revestimento. A detecção de eventos de trepidação é crítica no processo de Yankee para a realização da manutenção corretiva que minimiza o impacto sobre a qualidade do produto e a proteção dos bens materiais.

A umidade, a qual pode afetar o cálculo diferencial, também pode ser considerada; especificamente, a umidade pode ser calculada a partir da constante dielétrica derivada a partir de uma medição de capacitância. Estes dados podem ser utilizados para se decidir se qualquer mudança na espessura é resultado de umidade ou de uma falta

13/21 de revestimento. Uma outra forma de olhar para a capacitância é que ela é uma salva-guarda para uma medição obtida pelo método diferencial descrito; ela provê uma análise de maior profundidade do revestimento em si, por exemplo, os comportamentos do revestimento, tais como temperatura de transição para vidro e módulo, o que é útil na monitoração e no controle do revestimento na superfície de cilindro de enrugamento.

Um método de consideração de teor de umidade no revestimento é olhar para a capacitância e uma outra forma é utilizar um sensor de umidade. Outras técnicas podem ser utilizadas por alguém de conhecimento comum na técnica.

Em uma modalidade, o método incorpora um sensor de umidade dedicado, tal como aquele descrito na W02006118619, com base na absorção ótica de H₂0 na região de 1300 nm, onde a referida referência é incorporada aqui como referência. Isto proporcionará uma medição direta do nível de umidade no filme, sem interferências que o monitor de capacitância poderia experimentar devido a sua dependência da constante dielétrica do revestimento e da umidade.

Em uma outra modalidade, o método adicionalmente compreende: a aplicação de uma sonda de capacitância para a medição do teor de umidade do revestimento; a comparação da medição de capacitância com a medição de método diferencial para se determinar o efeito da umidade sobre a espessura de revestimento; e, opcionalmente, o ajuste da quantidade e da distribuição do revestimento sobre a superfície de cilindro de enrugamento, em resposta ao efeito que a umidade tem sobre a espessura, conforme determinado pelo método diferencial, e/ou ajustar a quantidade do revestimento.

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O método pode usar um módulo que aloje múltiplos sensores, conforme mostrado na Figura 10. O módulo é similar àquele apresentado na Figura 1, mas com elementos adicionais de sensor. 0 módulo na Figura 10 inclui uma sonda de capacitância e uma sonda de temperatura de infravermelho ótica. As sondas de capacitância, tal como da Lion Precision, St. Paul, MN, são amplamente usadas em medições de alta resolução de posição ou mudança de posição de um alvo condutivo. As aplicações comuns na detecção de posição são em robótica e na montagem de partes de precisão, uma análise de movimento dinâmico de partes rotativas e ferramentas, medições de vibração, medições de espessura e nos testes de montagem em que a presença ou a ausência de partes metálicas é detectada. A capacitância também pode ser usada para a medição de certas características de materiais não condutivos, tais como revestimentos, filmes e líquidos.

Os sensores de capacitância utilizam a propriedade elétrica da capacitância que existe entre quaisquer dois condutores que estão em grande proximidade de cada outro. Se uma voltagem for aplicada a dois condutores que estejam separados de cada outro, um campo elétrico se formará entre eles, devido à diferença entre as cargas elétricas armazenadas nas superfícies de condutor. A capacitância do espaço entre eles afetará o campo, de modo que uma capacitância mais alta mantenha mais carga e uma capacitância mais baixa mantenha menos carga. Quanto maior a capacitância, mais corrente se gastará para mudar a voltagem nos condutores.

A superfície de detecção de metal de um sensor de

15/21 capacitância serve como um dos condutores. O alvo (superfície de tambor Yankee) é o outro condutor. A eletrônica de acionamento induz uma voltagem que varia continuamente na sonda, por exemplo, uma onda quadrada de 10 kHz, e a corrente resultante requerida é medida. Esta medição de corrente está relacionada à distância entre a sonda e o alvo, se a capacitância entre elas for constante.

A relação a seguir se aplica:

CD onde C é a capacitância (F, farad), ε é a dielétrica do material no espaço entre os condutores, área de detecção da sonda, e d é propriedade dielétrica é dielétrica do material, já constante dielétrica e ε₀ é a no vácuo. Para o ar, ε_Γ = 1,006

Dependendo de quais dois mantidos constantes, o terceiro propriedade A é a a distância de espaço. A proporcional à constante que ε = ε_Γε₀, onde ε_Γ é a constante de permissividade e para água, ε_Γ = 78.

parâmetros estiverem sendo pode ser determinado a partir da saída do sensor. No caso de posição, d é medida onde ar usualmente é o meio. Para nossa aplicação em sistemas de Yankee, a variabilidade de ε_Γ no volume de espaço total é o parâmetro medido. Neste caso, o espaço é composto por três componentes principais, ar, filme ou revestimento que também poderíam conter material fibroso e umidade. Uma constante dielétrica de mistura pode ser expressa como

(2) onde φ é a fração volumétrica com o subscrito e sobrescrito referenciando o material componente (a = ar, w

= água, f = filme) . Usando-se as Eq. 1 e 2, a mudança na capacitância devido à presença de umidade é dada por

(3) onde Cf_W é a capacitância para um filme contendo umidade e C_f é a do filme seco. Calculando o log e rearranjando a Eq. 3, uma expressão para a fração volumétrica em umidade é dada por

(4)

Para a monitoração do filme de Yankee, a capacitância de mistura C_fw é medida diretamente com a sonda de capacitância. A constante dielétrica dependente de temperatura para água é obtida a partir de valores da literatura. A fração volumétrica de umidade então é obtida conhecendo-se a capacitância do filme seco, o que pode ser determinado a partir da medição de espessura de filme usando-se o sensor ótico e conhecendo-se a constante dielétrica do filme.

A constante dielétrica média para o volume de espaço é proporcionalmente composta por aquela do ar e do revestimento. Quanto mais revestimento no espaço, maior será a constante dielétrica média. Pelo controle de d e A, qualquer sensibilidade e faixa podem ser obtidos.

Devido ao fato de a capacitância ser sensível ao teor de umidade do travamento, pode ser difícil separa uma variação na espessura de revestimento de mudanças no teor de umidade. Pela incorporação do conjunto de sensores (EC, deslocamento ótico e capacitância) no módulo mostrado na

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Figura 10, esta informação provê um meio de checagem cruzada da espessura de filme e uma informação sobre o teor de umidade do revestimento. O sensor de EC provê uma distância de referência de linha de base para uma correção em tempo real usada no deslocamento ótico e na capacitância. A capacitância cobre uma área muito maior, se comparada à sonda ótica. Por exemplo, uma sonda de capacitância usando uma distância de espaço de 0,005 usaria um cabeçote de sonda de detecção de 19 mm de diâmetro.

A área de medição seria 30% maior do que o cabeçote de sonda. Enquanto isso, as sondas de deslocamento ótico medem uma área de 20 mícrons a 850 mícrons, dependendo da sonda usada. A medição de resolução mais alta das sondas óticas mostrará sensibilidade a uma variação menor na superfície de revestimento. Contudo, a medição média a partir da sonda ótica por uma área maior proporcionará resultados similares à capacitância. As diferenças entre a capacitância e a leitura de sonda ótica podem ser atribuídas, então, a um teor de umidade no filme, desde que a constante dielétrica do revestimento seja conhecida.

Uma sonda de temperatura de infravermelho (IR), tal como o Modelo OMEGA (Stanford, Connecticut) OS36-3-T-240F pode prover uma informação útil sobre o perfil de temperatura do cilindro de enrugamento. Uma vez que os PEMs responderão diferentemente, dependendo da temperatura, uma informação de temperatura pode ser usada para o ajuste da composição química e do nível de PEMs aplicados ao cilindro.

Em uma modalidade, o método ainda compreende: (a) a

18/21 aplicação de uma sonda de temperatura de IR para a medição do perfil de temperatura do cilindro de enrugamento; (b) a aplicação de uma sonda de temperatura de IR para a medição da temperatura de revestimento necessária para a correção da constante dielétrica de umidade dependente de temperatura; e (c) a aplicação da constante dielétrica de umidade corrigida à medição de capacitância para a determinação da concentração de umidade de revestimento correta.

A adição da sonda de temperatura de IR no módulo de sensor provê uma informação sobre o perfil de temperatura do cilindro de enrugamento. Isto é útil na identificação de não uniformidades de temperatura no cilindro de enrugamento. Além disso, a temperatura pode ser usada para a correção da constante dielétrica do revestimento. Por exemplo, a constante dielétrica para água pode variar de 80,1 (20 °C) a 55,3 (100 °C) .

Um sensor ultra-sônico pode ser incorporado na metodologia de monitoração.

Em uma modalidade, o método ainda compreende a aplicação de um sensor ultra-sônico para a medição do módulo do revestimento e, opcionalmente, onde o valor do módulo é usado para a medição da dureza do revestimento.

O sensor ultra-sônico é usado para a detecção da propriedade viscoelástica do revestimento. A propagação de onda de som (reflexão e atenuação) através do filme dependerá da qualidade do filme, por exemplo, duro versus macio. Uma informação sobre as propriedades de filme pode ser usada para um feedback para um sistema de aspersão para controle do nível de aspersão ou para ajuste do produto

19/21 químico de aspersão, por exemplo, um nível de diluição, para a otimização da propriedade de filme viscoelástico.

Conforme declarado acima, um interferômetro pode ser utilizado na medição de espessura. Outras técnicas analíticas, tais como aquelas descritas nesta exposição, podem ser utilizadas em conjunto com um método de interferometria. Além disso, o método diferencial pode ser usado em conjunto com uma metodologia que utiliza um interferômetro para a medição da espessura do revestimento.

Em uma modalidade, o método usa interferometria para a monitoração da espessura de revestimento. Se o revestimento tiver transmissão suficiente, então, o uso de múltiplos sensores pode ser reduzido a um único cabeçote de sonda, conforme ilustrado na Figura 11. Neste caso, a luz é transportada para a sonda por um cabo de fibra ótica. A luz refletida a partir de ambas as superfícies do filme é coletada de volta na sonda de fibra para processamento para extração da informação de espessura de revestimento. Várias técnicas diferentes podem ser usadas para o processamento da luz coletada. Instrumentos industriais, tais como Scalar Technologies Ltd. (Livingston, West Lothian, UK) , usam uma técnica de interferometria espectral baseada na medição do padrão de franja dependente de comprimento de onda. O número de franjas é dependente da espessura de filme. Alternativamente, o instrumento da Lumetrics Inc. (West Henrietta, New York) baseado em um interferômetro de Michelson modificado determina uma espessura com base na diferença nos picos medidos resultantes de cada superfície. A monitoração do revestimento no cilindro de enrugamento com uma sonda de interferometria pode ser feito em qualquer

20/21 uma das localizações ilustradas na Figura 2. A exigência principal é que o filme tenha transmissão suficiente para a luz refletir da superfície interna, isto é, perto do substrato. Um recurso único da medição com interferometria 5 é a capacidade de medir camadas de revestimento. Esta capacidade pode ser utilizada na localização de monitoração 3 mostrada na Figura 2. Nesta localização, o revestimento não está completamente seco e está livre de perturbações de processo, tais como o rolo de pressão que aplica a folha de 10 tecido ao cilindro de enrugamento, o contato direto com a manta, a lâmina raspadora e a lâmina de limpeza. Um sensor de interferometria nesta localização provê a espessura do revestimento recém aplicado. Isto ajuda a conhecer a distribuição espacial do revestimento, antes de quaisquer 15 perturbações. Por exemplo, saber a espessura de revestimento antes e depois de perturbações de processo pode identificar ineficiências no sistema de aspersão, áreas experimentando um desgaste excessivo, ou outras mudanças dinâmicas.

Conforme declarado acima, as metodologias da presente exposição provêem opcionalmente o ajuste da taxa de aplicação do referido revestimento em uma ou mais zonas definidas do referido cilindro de enrugamento, para a provisão de um revestimento espesso uniformemente em 25 resposta à espessura do referido revestimento. Vários tipos de aparelhos podem realizar esta tarefa.

Em uma modalidade, o método controla as zonas de aspersão com base em medições coletadas durante condições normais de operação. Por exemplo, as medições a partir do 30 sensor ou dos sensores discutidos acima são usadas para o

21/21 estabelecimento de um perfil de linha de base no cilindro de enrugamento. Os dados de linha de base então são usados para o acompanhamento de variâncias de processo. Limites de controle superiores e inferiores estabelecidos em torno dos dados de perfil de linha de base (espessura de filme, qualidade de filme, nível de umidade, viscoelasticidade, temperatura, etc.) são usados para o acompanhamento de quando desvios de processo ocorrem. Se qualquer um dos parâmetros de monitoração de processo cair fora dos limites, então, uma ação corretiva é tomada com o sistema de aplicação de aspersão de controle de zona.

Em uma outra modalidade, a pluralidade de aparelhos é transladada através do secador Yankee / cilindro de enrugamento, para a provisão de perfis de espessura e/ou teor de umidade e/ou temperatura e/ou módulo.

Em uma outra modalidade, a pluralidade de aparelhos está localizada entre uma lâmina de enrugamento e uma lâmina de limpeza, após a lâmina de limpeza, ou antes de uma manta de tecido ser pressionada no revestimento, ou qualquer combinação dos acima.

Em uma outra modalidade, a pluralidade de aparelhos é purgada com um gás de limpeza, para a prevenção de incrustação, interferência com névoa, interferência com poeira, superaquecimento ou uma combinação dos mesmos.

Claims

REIVINDICAÇÃO

1. Método de monitoração e, opcionalmente, de controle da aplicação de um revestimento contendo um material de melhoramento de performance (PEM) em uma superfície de um cilindro de enrugamento, caracterizado por compreender:

(a) a aplicação de um revestimento à superfície de um cilindro de enrugamento;

(b) a medição da espessura do revestimento na superfície de um cilindro de enrugamento por um método diferencial, onde o referido método diferencial utiliza uma pluralidade de aparelhos que não contatam fisicamente o revestimento;

(c) o ajuste da aplicação do referido revestimento em uma ou mais zonas definidas do referido cilindro de enrugamento, em resposta à espessura do referido revestimento, de modo prover um revestimento espesso uniforme na superfície do cilindro de enrugamento;

(d) a aplicação de um dispositivo(s) adicional(is) para a monitoração e, opcionalmente, o controle de outros aspectos do revestimento em um cilindro de enrugamento à parte da espessura do revestimento.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de um da referida pluralidade de aparelhos utilizado é um sensor de corrente parasita.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do método diferencial compreender as etapas de: aplicação do sensor de corrente parasita para a medição da distância a partir do sensor até uma superfície do cilindro de enrugamento e aplicação de um sensor de deslocamento para medição da distância a partir

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2/4 da superfície de revestimento até o sensor de deslocamento ótico.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do referido sensor de deslocamento ótico ser um sensor de triangulação de laser ou um sensor confocal do tipo cromático.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender ainda: a aplicação de uma sonda de capacitância para a medição do teor de umidade do revestimento; a comparação da medição de capacitância com a medição de método diferencial para a determinação do efeito da umidade sobre a espessura de revestimento; e, opcionalmente, o ajuste da quantidade e da distribuição do revestimento sobre a superfície do cilindro de enrugamento, em resposta ao efeito que a umidade tem sobre a espessura, conforme determinado pelo método diferencial e/ou pelo ajuste da quantidade do revestimento.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender ainda:

a. a aplicação de uma sonda de temperatura de IR para a medição do perfil de temperatura do cilindro de enrugamento; b. a aplicação de uma sonda de temperatura de IR para

a medição da temperatura de revestimento necessária para a correção quanto à constante dielétrica de umidade dependente de temperatura; e

c. a aplicação da constante dielétrica de umidade corrigida à medição de capacitância para a determinação da concentração de umidade de revestimento correta.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1,

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3/4 caracterizado pelo fato do método compreender adicionalmente a aplicação de um sensor ultra-sônico para a medição do módulo do revestimento e, opcionalmente, pelo fato de o valor de módulo ser usado para a medição da dureza do revestimento.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da pluralidade de aparelhos ser transladada através do cilindro de enrugamento para a provisão de perfis de espessura e, opcionalmente, teor de umidade e/ou temperatura e/ou módulo.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da pluralidade de aparelhos estar localizada entre a lâmina de enrugamento e a lâmina de limpeza, após a lâmina de limpeza, ou antes, de a manta de tecido ser pressionada no revestimento, ou qualquer combinação dos mesmos.
10. Método, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato da pluralidade de aparelhos ser purgada com um gás de limpeza para prevenção de incrustação, interferência de névoa, interferência de poeira, superaquecimento ou uma combinação dos mesmos.
11. Método, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato da referida medição da espessura do revestimento na superfície de um cilindro de enrugamento ser por um método diferencial, onde o referido método diferencial utiliza uma pluralidade de aparelhos que não contatam fisicamente o revestimento, compreendendo:

(a) a provisão de uma sonda de interferômetro com um comprimento de onda de fonte que proporciona a transmissão adequada através de um revestimento na superfície de

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4/4 cilindro de enrugamento; e (b) a aplicação da sonda de interferômetro para a medição da luz refletida a partir de uma superfície de ar de revestimento e uma superfície de cilindro de revestimento do cilindro de enrugamento, para a determinação da espessura do revestimento sobre o cilindro de enrugamento.
12. Método, de acordo com a reivindicação

3, caracterizado por compreender ainda:

a aplicação de um sensor de umidade para a medição do teor de umidade do revestimento; a comparação da medição de sensor de umidade com a medição de método diferencial para a determinação do efeito da umidade sobre a espessura do revestimento;

e, opcionalmente, o ajuste da quantidade e da distribuição do revestimento sobre a superfície de cilindro de enrugamento, em resposta ao efeito que a umidade tem sobre a espessura, conforme determinado pelo método diferencial, e/ou pelo ajuste da quantidade do revestimento, onde o referido sensor de umidade opcionalmente mede um constituinte do revestimento em comprimentos de onda de infravermelho próximo.