CN116234684A - 用于生产瓦楞纸板的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

用于生产瓦楞纸板的设备包括一个或多个单面机和双面机，以及用于展开卷筒纸的相应开卷机。沿着生产线布置在适当位置的是热成像相机，其获取图像，通过该图像可以跟踪纸板的各种特征，例如纸板的含水量，检测制造缺陷，之后可以干预一个或多个工艺参数，以消除缺陷的原因。

Description

用于生产瓦楞纸板的设备和方法
技术领域
本发明涉及对用于生产瓦楞纸板的设备和方法的改进。
背景技术
瓦楞纸板是一种纤维素制品，通常包括至少一张槽纹纸，粘在两张平滑的纸片之间，也称为衬片。在一些情况下，瓦楞纸板包括两个以上的槽纹纸片。在每对槽纹纸片之间插入一张平滑的纸片，两张外部平滑的纸片(衬片)限定了瓦楞纸板的两个外表面。
通常，瓦楞纸板通过复杂的生产线生产，该生产线包括一个或多个单面机、双面机和多个开卷机。这些部件构成了生产线的所谓“湿端”，即生产线的一部分，在该部分中存在用于进行纸片材起楞操作的水分和热量和用于粘合槽纹纸和平滑纸的连续幅材的操作，槽纹纸与平滑纸的幅材结合以形成成品瓦楞纸板。
布置在湿端下游的是所谓的“干端”，即生产线的一部分，在该部分中进行用于纵向划线和分割在湿端中形成的连续瓦楞纸板幅材的操作，以及可能还进行横向切割瓦楞纸板幅材以形成单张片材的操作，以及堆叠片材以形成用于包装和运输的片材堆叠。
更具体地说，在湿端中，每个单面机形成相应的单面瓦楞纸板的连续幅材，由连续平滑的纸幅材和沿着在瓦楞纸片材中形成的槽脊粘合在一起的连续槽纹纸幅材组成。在所谓的双面机中，单面瓦楞纸板幅材被粘合到平滑的纸幅材上，或者两个或更多个连续单面瓦楞纸板幅材被粘合在一起并粘合到连续平滑纸幅材上。连续平滑纸幅材形成成品连续瓦楞纸板幅材的第二衬片，其第一衬片由供给到双面机的单面瓦楞纸板幅材之一的平滑纸幅材构成。
在加热条件下进行的这些操作特别敏感，因为温度和湿度对通过切割连续瓦楞纸板幅材获得的瓦楞纸片材的最终质量有非常显著的影响。由于存在过多的粘合剂，或粘合剂不足，或由于粘合温度和压力值不正确，导致粘合缺陷，可能会导致废品。
沿着连续纸幅材和纸板的横向和纵向延伸部和/或在瓦楞纸板的所述两个衬片之间的不均匀含水量和/或不适当的温度值可能会导致瓦楞纸板的弯曲(翘曲)、粘合缺陷和其他缺陷，这些缺陷会对成品质量产生不利影响。
特别是，由于若干原因，生产过程中各种连续纸和纸板幅材的温度是一个非常重要的参数。具体地，温度影响瓦楞纸幅材中波纹的形成、粘合剂到纸中的渗透、最终粘合的完成、由于最终片材的翘曲而可能的变形。
在目前已知的设备中，红外温度传感器与反馈回路结合使用，以便通过过程控制器管理生产周期。为了控制和消除或减少翘曲变形，重要的是检查纸板的外部平滑纸幅材(衬片)之间在横向于机器方向的方向上的含水量差异，所述机器方向是连续纸幅材沿着生产线前进的方向。
当连续纸幅材(尤其是外衬)在粘合前具有不同的含水量时，可能会出现翘曲问题。在这种情况下，粘合后，由于形成覆盖层的层之间的横向收缩不同而导致的拉伸应力在瓦楞纸板内部产生，因而瓦楞纸板弯曲。
事实上，如果在生产过程结束时，瓦楞纸板的两张平滑纸片材具有不同的含水量，则在生产后的储存期内，纸片材将吸收不同量的水分。具有较低含水量的片材将倾向于吸收更多水分。水分的吸收(或释放到环境中)会导致平滑纸片材的尺寸发生变化。特别是，吸湿导致伸长，伸长随着吸湿量的增加而增加。纸幅材中存在的水分的量高于环境中的含水量会导致水分释放到环境中，导致平滑纸片材的收缩，这随着释放的水分量的增加而增加。
如果瓦楞纸板的两个外部平滑片材(衬片)具有不同的含水量，则它们将受到不同的尺寸变化。假设平滑纸片材通过与一个或多个槽纹纸中间层粘合而彼此粘结，则平滑纸片材的各层之间的这种伸长或缩短的梯度会导致瓦楞纸板的内部拉伸应力和翘曲。
为了避免或至少减少这些缺陷，减小瓦楞纸板生产中使用的各种连续纸幅材的含水量差异至关重要。
湿度传感器可用于此目的。然而，这些传感器是复杂且昂贵的器件，而且需要频繁校准。因此，它们是瓦楞纸板生产线的关键和复杂部件。
另一方面，已知纸的温度与其含水量之间存在可变的联系。例如，这种联系取决于纸克数及其生产所用浆料的类型。然而，另一方面，温度差对应于成比例的湿度差，反之亦然。
因此，有时在瓦楞纸板生产线中使用温度传感器，而不是湿度传感器。红外温度传感器预测纸中的水分差异。红外温度传感器不受湿度传感器缺点的影响，特别是随着时间的推移，它们更可靠，更具成本效益，更少麻烦，更易于调节。
然而，红外传感器不能提供特别准确的信息，尤其是在所执行的测量的分辨率方面。
因此，需要在控制连续纸和纸板幅材的温度和/或湿度方面改进瓦楞纸板生产线。
发明内容
根据一个方面，本文公开了一种用于生产瓦楞纸板的设备，包括：第一开卷机，用于从第一卷筒展开第一连续纸幅材；第二开卷机，用于从第二卷筒展开第二连续纸幅材；第三开卷机，用于从第三卷筒展开第三连续纸幅材。该设备还包括单面机，其被配置为：接收第一连续纸幅材和第二连续纸幅材；使第一连续纸幅材起楞；并且沿着在第一连续纸幅材中形成的楞峰将第一连续纸幅材和第二连续纸幅材粘合在一起，并形成连续单面瓦楞纸板幅材。该设备还包括双面机，其被配置为接收连续单面瓦楞纸板幅材和第三连续纸幅材，并且沿着在所述第一连续纸幅材中形成的楞峰将所述连续单面瓦楞纸板幅材和所述第三连续纸幅材粘合在一起，并形成连续瓦楞纸板幅材。所述设备的特征在于包括至少一个第一热成像相机，其沿以下各项中的至少一个的前进路径定位：所述第一连续纸幅材、第二连续纸幅材、第三连续纸幅材、连续单面瓦楞纸板幅材、连续瓦楞纸板幅材，以用于检测所述至少一个连续幅材的热成像图像。还提供了一种控制系统，包括热成像图像处理系统，对于每个热成像相机，该系统适于：根据与由热成像相机所框定的连续幅材的前进方向成横向的线，从通过热成像相机获取的热成像图像实时推断温度分布；并确定沿着每个温度分布的温度的最大值、最小值和平均值。
可以在相应连续幅材的上表面、下表面或两个表面上检测温度。
一般而言，设备还可包括更多的单面机和相应的开卷机，如下文参考附图所示的实施例所述。
从上文中可以理解，并且从下面的详细描述中可以更清楚地看出，在本文所述类型的生产线或设备中，加工了粘合在一起的若干连续幅材，这些幅材可以由单个纸幅材或多个纸幅材组成，通常是平滑纸幅材和槽纹纸幅材。本文描述的许多功能和构件可涉及由单个幅材或彼此结合的多个幅材组成的连续幅材。因此，在本说明书和所附权利要求中，除非另有规定，否则“连续幅材”一词通常表示在瓦楞纸板生产设备中加工的任何连续幅材。这种连续幅材可以由单个纸幅材(槽纹或平滑)或由两个或更多个纸幅材(平滑和/或槽纹)彼此粘结形成的复合纸幅材组成。
例如，没有任何其他规定的“连续幅材”一词可能涉及或包括：连续平滑纸幅材、连续槽纹纸幅材、包括粘合到连续槽纹纸幅材上的连续平滑纸幅材的连续单面瓦楞纸板幅材、连续瓦楞纸板幅材，包括两个或更多个连续平滑纸幅材和一个或多个彼此粘合的连续槽纹纸幅材。
在有利实施例中，控制系统可被配置为当沿着温度分布的最大温度值和最小温度值之间的差值超过阈值时产生警报。在其他实施例中，控制系统可以被配置为自动干预生产线或设备的一个或多个操作参数，以纠正检测到的异常状况。
在一些实施例中，控制系统可被配置为根据检测到的平均温度值或根据最大值和最小值之间的差值修改至少一个工艺参数。
例如，沿着插置有热成像相机的连续幅材的路径，可以设置加热构件，该加热构件与连续幅材共同作用，以将热量传递到连续幅材。在这种情况下，工艺参数可以是适于通过加热构件改变连续幅材的加热条件的参数。例如，可以改变连续幅材和加热构件之间的接触弧，使其增大或减小以升高或降低连续幅材的温度。另外，或可替代地，可以通过在连续幅材上添加蒸汽和/或水来进行干预，从而改变热交换条件，从而改变连续幅材的加热条件，随之改变其温度。
在有利实施例中，在插置有热成像相机的连续幅材的路径中布置有至少一个第二热成像相机。两个热成像相机相对于相应连续幅材的前进方向布置在加热构件的下游和上游。
在有利的实施例中，沿着设备的相应连续幅材的一条或多条路径，可以提供适于例如当通过一个或多个加热装置时检测连续幅材的横向尺寸和该横向尺寸的变化的构件。连续幅材的横向尺寸的变化与含水量的变化有关。含水量的减少导致收缩，即连续幅材的横向尺寸的减小。
根据另一方面，本文描述了一种用于生产瓦楞纸板的方法，包括以下步骤：
将第一连续纸幅材从第一卷筒展开；
将第二连续纸幅材从第二卷筒展开；
将第三连续纸幅材从第三卷筒展开；
通过所述第一连续纸幅材和所述第二连续纸幅材在单面机中形成连续单面瓦楞纸板幅材；
通过连续单面瓦楞纸板幅材和第三连续纸幅材，借助于双面机形成连续瓦楞纸板幅材；
借助于沿着相应连续纸幅材的前进路径定位的至少一个第一热成像相机，检测所述第一连续纸幅材、第二连续纸幅材、第三连续纸幅材、连续单面瓦楞纸板幅材、连续瓦楞纸板幅材中的至少一者的热成像图像；
从由每个热成像相机获取的热成像图像实时推断沿着与由热成像相机框定的连续幅材的前进方向成横向的线的相应连续幅材的温度分布；和
优选沿每个温度分布确定平均温度值、最大温度值和最小温度值。
下文参考附图和所附权利要求描述了用于生产瓦楞纸板的设备的其他有利特征和实施例以及相关方法，这些附图和权利要求是本说明书的组成部分。
在本说明书和所附权利要求中，将经常提及沿生产线位于不同位置的各个热成像相机。应当注意的是，如果这对于获取覆盖连续幅材的整个宽度的图像是必要的或有用的，则每个热成像相机实际上可以由彼此对准的多个单独的热成像相机组成。
附图说明
通过描述和附图，本发明将更加清晰，附图说明了通过本发明的非限制性示例提供的实施例。更具体地，在图中：
图1A、1B、1C和1D示出了瓦楞纸板生产线或设备的连续部分；
图2示出了瓦楞纸板的一部分在机器方向上的平面截面；
图3和图4示出了生产线各部分的放大图；
图5A、图5B、图5C、图5D和图5E示出了可以用热成像相机检测的温度分布；和
图6示出了热图像，该热图像是从热成像相机随时间而顺序采集的图像(帧)中采集的单个横向像素线的组合而获得的。
具体实施方式
图1A、1B、1C和1D示出了瓦楞纸板生产线或设备的一部分的连续部分，更准确地说，是所谓的湿端，即包括纸卷的开卷机、单面机和双面机的部分。在下文中，参考本领域技术人员已知的这条线的主要元素，其对于本发明的创新主题的可理解性是有用的。
从图1A开始，整体用1表示的生产线或设备包括用于展开第一连续平滑纸幅材N1的第一开卷机3和用于展开第二连续平滑纸幅材N2的第二开卷机5。
用于这类设备的开卷机是已知的，例如从EP134865、EP1647508、US20190185283、DE102015201180可知。
将第一连续平滑纸幅材N1和第二连续平滑纸幅材N2供应至第一单面机7，其中第一连续平滑纸幅材N1被起槽并粘合至第二连续平滑纸幅材N2，以形成第一连续单面瓦楞纸板幅材NS1。
在US10618242、US8714223、EP1362690中公开了单面机的示例。
为了确保第一连续纸幅材N1和第二连续纸幅材N2的连续供应，所述两个开卷机3、5中的每个都包括相应的拼接器9、11，其用于连接来自两个开卷机3、7中的卷筒B1、B2和B3、B4的幅材，其中一个(图1A的配置中的卷筒B1和B3)正在展开，另一个(图1A中的卷筒B2和B4)正在等待。
在US10518996、US7441579、US6966961中公开了拼接器的示例。
沿着连续纸幅材N1和N2的供应路径，为连续纸幅材N1设置了加热构件13和15，并且为连续纸幅材N2设置了加热构件17、19、21和23。在所示实施例中，加热构件包括例如通过蒸汽加热的加热辊。在其他实施例中，可以使用加热板或板和辊的组合。加热构件的数量可以与上述数量不同。原则上，沿着用于将连续的纸幅材N1、N2供应到单面机7的所述两个路径中的每个可以有一个单独的加热构件。具体而言，辊23是压力辊，除了提供热量外，还将瓦楞纸幅材和平滑纸幅材压在相应单面机的瓦楞辊101(图3)上。在其他实施例中，辊23可以由皮带系统代替，皮带系统类似地将压力施加到通过相应单面机供应的连续纸幅材上。
沿着用于供应连续纸幅材N1、N2的每个路径的至少一个加热构件可以与用于调节相应连续纸幅材N2、N1和加热构件之间的接触弧的装置相关联。图1A示出了与纸幅材N1的路径相关联的标有25的调节装置和与纸幅材N2的路径相关联的标有27的调节装置。优选地，每个加热构件设置有其自身的调节装置。
连续单面瓦楞纸板幅材NS1被供应至生产线的一部分，其中布置了双面机，用于将连续单面瓦楞纸板幅材粘合至瓦楞纸板的其他部件。双面机部分在下文中描述，并在图1C、1D中示出。为了沿着生产线1推进连续单面瓦楞纸板幅材NS1，后者提供了桥31，桥31在地板上方和下方机器上方延伸，用于生产连续单面瓦楞纸板幅材NS1。为了将连续单面瓦楞纸板幅材NS1供应到桥31，提供了用29表示的提升单元。这可以如例如US2020/0031604中所公开的那样设计。
图1A、1B、1C、1D所示的生产线1包括与图1A所示的第一部分串联的第二部分，并包括第二单面机，该单面机具有用于展开连续平滑纸幅材的相应开卷机，用于生产第二连续单面瓦楞纸板幅材NS2。第二部分如图1D所示，除了将供应给单面机7的两个连续平滑纸幅材(用N3、N4表示)从其展开的卷筒，其部件与图1A所示的第一部分的部件基本相同，并用相同的附图标记表示。在图1B中，卷筒(正在展开的卷筒和备用的卷筒)用B5、B6、B7和B8表示。
两个连续单面瓦楞纸板幅材NS1、NS2沿着桥31在两个不同的重叠水平上前进，如图1B中31A和31B所示。
单面机的数量以及可生产的连续单面瓦楞纸板幅材NS1、NS2……NSi的数量可根据生产线的配置而变化。图1所示的是一条生产单槽或双槽瓦楞纸板的生产线，这取决于是否只有一个或两个单面机在运行。可以将两个以上的单面机以及相关的开卷机和拼接器排成一行，以生大于两个产波纹数的瓦楞纸板。
在图1B所示的第二单面机的下游，沿生产线1布置了第五开卷机41，用于另一连续平滑的纸幅材N5。在所示的实施例中，开卷机41可以包含由B9、B10和B11表示的三个纸卷筒，并且它包括用于拼接来自不同卷筒的两个纸幅材的拼接器43，以确保连续平滑纸幅材N5的连续供应。
连续平滑纸幅材N5与两个连续单面瓦楞纸板幅材NS1和NS2一起提供给双面机45，在那里三个连续幅材NS1、NS2和N5粘合在一起。用于连续幅材NS1、NS2、N5中的每个的加热构件布置在双面机45的上游。在所示实施例中，双面机45上游的加热构件分别用47、49、51表示，用于连续幅材NS1、NS2和N5。在所示实施例中，每个加热构件包括例如通过蒸汽加热的辊，但不能排除使用例如热板或若干加热构件的组合的不同配置。
每个加热构件47、49和51包括一个相应的装置，用于调节相应连续幅材和加热构件之间的接触弧。调节装置用53、55和57表示。
在沿着连续幅材NS1和NS2的路径的加热构件的下游设置有粘合装置59、61，用于将粘合剂施加到由上述单面机7起槽的连续幅材N1、N3的槽纹上，使得通过将其彼此叠置，连续幅材NS1、NS2、N5被粘接在连续瓦楞幅材N1、N3A的槽纹处。通过沿着双面机45推进连续幅材NS1、NS2、N5来进行粘合。在连续幅材NS1、NS2、N5的上方设置压力构件，该压力构件将连续幅材压在一起并抵靠双面机。
在US201220193026、EP2484516、EP1491326中公开了单面机和相关压力构件的示例。
在双面机45的下游，提供了一个用于去除废料S的切割器63，如图1D所示，其中双面机部分45的最后一部分具有通过粘结连续单面瓦楞纸板幅材板NS1、NS2和连续平滑纸幅材N5而沿着双面机形成的连续瓦楞纸板幅材C的驱动构件。
图2示意性地示出了在双面机45的出口处获得的连续瓦楞纸板幅材C的一部分。将连续幅材N1、N2、N3、N4、N5粘结在一起并由粘合装置59、61以及单面机7A的粘合装置施加的粘合剂用A表示。
图3和图4分别示出了包含开卷机5和单面机7的生产线部分的放大图，以及包含开卷机41和双面机部分45的初始部分的生产线部分的放大图。
根据本文公开的实施例，生产线1包括一个或多个热成像相机，即摄像机，其适于捕捉上述连续幅材中的一个或另一个的红外图像，即连续纸幅材N1、N2、N3、N4、N5、连续单面瓦楞纸板幅材NS1、NS2和连续瓦楞纸板幅材C的红外图像。
下文描述了一种特别有利且完整的热成像相机布置。然而，应当注意，在其他实施例中，可以提供更少数量的热成像相机，因此可以省略所示的热成像相机中的一个或多个。
具体而言，可以提供与每个开卷机的每个拼接器配对的热成像相机71。具体地，图中示出了与开卷机5的拼接器11配对的热成像相机71。应当注意，类似的热成像相机71可以与与单面机7组合的每个开卷机的每个拼接器组合。
热成像相机73可与开卷机41的拼接器43相关联(图4)。图1A、1B、1C和1D中省略了热成像相机，以便于表示。
基本上，可以提供与向生产线1的机器(单面机、双面机)输送连续平滑纸幅材的点数量一样多的热成像相机。
在实施例中，可以提供与一个或两个单面机7相关的其他热成像相机。图3示出了热成像相机75、77和79。热成像相机75被定位成检测连续平滑纸幅材N1或N3的热成像图像，热成像相机77被定位成分别检测连续平滑纸幅材N2或N4的热成像图像，并且热成像相机79被布置成分别检测连续单面瓦楞纸板幅材NS1或NS2的热成像图像。热成像相机75和77沿着连续平滑纸幅材的路径设置在相应加热构件的下游，以便检测加热后相应连续幅材的温度。
另外的热成像相机可与进入双面机45的连续幅材相关联，更具体地，在加热构件47、49、51和双面机45的入口之间。这些热成像相机在图4中用79、81和83表示，并在图1D中省略。图4还示出了热成像相机79、81、83的替代位置79X、81X、83X，其位于涂胶装置下游，靠近双面机45。
在一些实施例中，如图1D所示，可在双面机45的下游提供另一个摄像机85。在该图中，热成像相机85是双重的，其包括上部热成像相机85A和下部热成像相机85B，用于捕捉两个衬片的图像，即，瓦楞纸板幅材C的连续幅材N2和N5的图像。
在所示实施例中，摄像机85与双面机45的出口侧相距一定距离。在其他实施例中，可以替代地设置摄像机85布置在双面机45的紧邻下游。
除了双面机45下游的摄像机85之外或可替代地，也可以沿着双面机45设置摄像机。
除了热成像相机85之外，在给定位置或者在连续幅材的相同路径的不同位置，甚至上述其余热成像相机中的一个或多个也可以是双重的，可以在相应连续幅材的每个面上设置热成像相机，如针对双面机45下游的热成像相机85(85A、85B)明确指示的。
此外，每个热成像相机实际上可以包括多个沿机器横向排列的单元，以覆盖相应连续幅材的整个宽度。
所述热成像相机可被配置为捕获相应连续幅材的红外图像，以检测温度分布，如下文更详细描述的。
在一些实施例中，出于下文更详细描述的目的，还可以使用热成像相机从相应的图像中获得有效宽度的测量值，即由热成像相机所框定的相应连续幅材的机器横向(横向)尺寸。
或者，一个或多个连续幅材的宽度(即横向尺寸)以及该宽度的变化(即连续幅材的收缩)可通过专用的不同系统检测。例如，可以使用摄像机来捕捉可见光中的图像，由此可以借助图像处理软件获得相应连续幅材的横向尺寸。
在其他实施例中，用于检测一个或多个连续幅材的横向(机器横向)尺寸并且从而检测可能的横向收缩的专用系统包括成对的光学发射器和接收器的线性阵列，所述专用系统可以沿生产线1定位，以便检测相应连续幅材的两个纵向边缘的位置并由此获得连续幅材宽度。不能排除使用另一种类型的传感器的可能性，例如电容式传感器或接触电极，它们成对地布置在幅材路径的上方和下方，根据在其之间是否存在连续幅材而打开和关闭电触点。
在一些实施例中，每个横向(机器横向)收缩检测系统可包括用于检测横向(机器横向)尺寸的第一装置和用于检测连续幅材横向尺寸的第二装置。用于检测连续幅材的横向尺寸的第一装置和用于检测连续幅材的横向尺寸的第二装置可以分别沿着相应连续幅材的前进路径而设置在加热构件的上游和下游。以此方式，收缩检测系统能够检测由加热构件进行的连续幅材的加热而引起的横向尺寸的变化。
在一些实施例中，提供了相应的系统，用于沿两个或更多个连续幅材的前进路径检测横向收缩，这两个或更多个连续幅材在连续幅材的相互粘合区域中会聚。
例如，用于检测横向收缩的相应的第一系统和用于检测横向萎缩的相应的第二系统可以沿着用于供应第一连续平滑纸幅材N1、N3的路径并且沿着用于将第二连续平滑纸幅材N2、N4供应到相应单面机7的路径而布置。
例如，图1A和图3示意性地示出了用于检测连续平滑纸幅材N1的横向收缩的第一系统，该系统包括布置在加热构件13的上游的用于检测横向尺寸的相应的第一装置89和用于检测横向尺寸的相应的第二装置91，所述第二装置设置在加热构件15的下游，即直接位于相应的单面机7的两个瓦楞辊101、103之间的夹持部的上游。
图1A和图3示意性地示出了用于检测连续平滑纸幅材N2的横向收缩的第二系统，该系统包括布置在加热构件17上游的用于检测横向尺寸的相应第一装置93和布置在加热元件19下游的用于检测横向尺寸的相应第二装置95。
用于检测横向收缩的系统，包括用于检测横向尺寸的装置89、91、93和95，允许检测在第一单面机7中会聚并粘合的连续平滑纸幅材N1、N2所经受的横向收缩。可以提供用于检测横向尺寸的类似装置来检测在第二单面机7中会聚并粘合的连续平滑纸幅材N3、N4的横向收缩。
类似地，可以提供用于检测朝向双面机45会聚的连续幅材的横向收缩的系统。
例如，可以提供一种用于检测来自开卷机41的连续平滑纸幅材N5的横向收缩的系统。用于检测横向收缩的该系统可包括第一装置105(图4)和第二装置107，该第一装置105用于检测连续平滑纸幅材N5的横向尺寸并且设置在加热构件51的上游，该第二装置107用于检测连续平滑纸幅材N5的横向尺寸并且设置在加热构件51的下游。
类似地，可在加热构件47和49的上游和下游设置用于检测连续单面瓦楞纸板幅材NS1和NS2的横向收缩的系统。简而言之，用于检测横向收缩的这些系统分别包括用于检测连续单面瓦楞纸板幅材NS1、NS2的横向尺寸的第一和第二装置，分别用107、109、111和113表示(图4)。
热成像相机和用于检测横向尺寸的设备与图1A中用120示意性表示的控制系统连接。控制系统120可以被配置为执行包括以下描述的操作的生产线控制和管理操作。
热成像相机71、73、75、77、79、81、83、85A、85B可用于优选随时间连续地采集相应连续幅材的热图像。虽然不太有利，但不能排除以彼此间隔的时间间隔捕获热图像的可能性，例如，以减少图像检测和处理系统的计算负担。
每个采集的图像由一个像素矩阵组成，按照与相应连续幅材的前进方向成横向(方向CD：横向方向)的线排列，并按照与相应的连续幅材的前进方向平行(MD：机器方向)的列排列。对于每个热成像相机，可以存储和处理来自沿横向定向的至少一个像素线的信号。这些像素的信号是连续幅材沿着由热成像相机获取的每一帧中捕获的横向线的温度的函数。因此，这些像素的信号提供了横向方向上的温度模式的指示。由热成像相机实时获取的特定像素线的线序列提供CD方向上的温度分布的实时指示。
已知湿纸幅材由于与加热构件接触而达到的温度与纸幅材的含水量成比例。这是由于形成纸幅材的纤维素纤维中所含的水分越多，从加热构件传递到连续纸幅材的热量就越多。因此，沿着横向方向的一条线的温度趋势给出了沿着这条线的含水量趋势的指示。
控制系统121被配置为使用通过生产线的各种热成像相机检测的温度分布，以验证温度是否存在变化或不连续性，从而验证横向上的水分是否存在变化或不连续性，这可能是由于多种原因造成的。例如，在连续幅材的一个纵向边缘附近的较高含水量(以及因此在加热后的较高温度)可能是由于提供连续幅材的卷筒B1、B2、B3、B4、B5在仓库中以竖向位置保持与地面接触了一段时间，而该时间足以使水分在卷绕在卷筒中的幅材匝内通过毛细作用而从地面上升。另一方面，在一个或多个中间位置具有最大和/或最小值的温度分布趋势以及因此的湿度分布趋势可能指示连续幅材的不均匀加热或粘合剂的不均匀施加。
图5A、5B、5C、5D和5E示出了各种条件下的温度分布，以及因此的湿度分布。可以在沿生产线的不同位置获取分布。根据采集它们的位置，分布中可能的不均匀性可能是由于各种原因造成的。
在图5A中，热成像相机检测到的温度分布基本均匀。此类型的分布指示系统的正确操作。
图5B和5C示出了关于连续幅材中心线近似对称的两个温度分布，具有中心处的最大值(或最小值)和边缘处的最小值(或最大值)，表明连续幅材中央带的含水量较高(或较低)。必须调查这种情况，以检测水分分布不均匀的原因，并予以纠正。
该缺陷可能因各种原因而产生，具体取决于在生产线上检测到缺陷的位置。例如，可能的原因可能是：
-辊23、瓦楞辊101、103或双面机45的冠部；
-与从辊23、瓦楞辊101、103或双面机45或其他加热辊去除冷凝物有关的问题；
-纸张紧不当；
-不合规卷筒；
-连续幅材边缘的剥离。
消除缺陷来源的可能纠正措施可能包括以下一项或多项：
-对单面机的主加热蒸汽的措施；
-对单面机的辊23(或压力带或其他压力系统)的措施；
-对粘合剂施加器的措施；
-调节加湿器单元(如下所述)，可能以不同的方式作用于沿着连续幅材宽度的各个区域；
-对将瓦楞纸板压到双面机45上的压力构件的措施；
-对用于加热双面机45的蒸汽的措施；
-对制动器的措施，所述制动器调节供应桥上和/或卷筒的开卷机上的一个或多个连续幅材的张力。
图5D和5E示出了需要纠正的不均匀温度分布。在这两种情况下，对应于相应湿度分布的温度分布极不均匀，具有不同的相对最大值和最小值，以及纵向边缘附近的不同值。即使在这种情况下，也必须找到并消除水分分布不均匀的原因。
根据突出缺陷的图像的拍摄位置，原因可能例如是：
-涂胶不均匀；
-双面机上纸板的压力不均匀；
-不合规连续幅材卷筒；
-在连续幅材上施加不均匀张力；
-用于引导和包裹加热构件周围的连续幅材的非平行辊。
此类缺陷的可能纠正措施可例如包括：
-对粘合剂施加器的措施；
-可能以可变方式沿着连续幅材的宽度调节加湿器；
-对用于将纸板压靠在双面机45上的构件的措施；
-调节用于在单面机中或双面机上游施加粘合剂的辊的平行度；
-调节与加热辊和预热辊相关联的包裹辊的平行度。
当在一个或多个加热器的上游和下游提供热成像相机时，它们可以组合使用以检测温度差，这可能与任何测量的横向收缩有关，并且可以根据收集的数据对连续幅材中的含水量和分布进行评估。
在其他情况下，代替使用加热装置上游和下游的热成像相机检测到的温度变化，可以使用单个热成像相机进行绝对温度测量，以评估任何不均匀性并确定其原因，从而对工艺参数采取措施以纠正故障。
通常，控制系统121可编程为对由一个或多个上述热成像相机检测到的一个或更多个横向轮廓进行最大和最小温度值的检测，所述最大和最小温度值对应于最大和最小湿度值。
此外，控制系统121可以被编程为对一个或多个检测到的温度分布进行平均温度值的计算，该平均温度值对应于平均湿度值，以及温度分布趋势的检测。
在一些实施例中，平均温度值可以用作反馈回路中的过程控制信号，目的是干预相应连续幅材的加热条件，以达到并保持与期望值相对应的平均温度值，从而获得粘合。事实上，在单面机7和双面机45中都需要保证进入的连续幅材的给定温度，以便获得正确的粘合。该温度是根据经验确定的，它可以是许多因素的函数，例如特别是纸克数、所用纤维的类型、工艺参数，例如生产速度和待粘合的连续幅材彼此挤压的压力、瓦楞辊和双面机的温度等。
通过热成像相机检测的温度分布计算的平均温度值允许干预相应连续幅材的加热条件，例如通过增大或减小连续幅材和相应加热构件之间的接触弧。为此，控制系统121可以产生致动信号，该致动信号作用于与相应加热构件相关联的调节装置。
沿着给定温度分布的最高温度和最低温度之间的差异可能指示生产线的错误操作，并且因此控制系统121可以被编程为通过用户界面提供警报或信息，从而要求操作员的干预，例如，以减少或消除图5B所示类型的情况，其中连续幅材的中心区域出现异常温度升高(或降低)。
此外，控制系统121可以检测到图5D的异常情况，并向操作员发出信号。在这种情况下，不仅在沿着分布的最大和最小温度值之间存在异常且不可接受的差异，而且还存在具有多个峰值的不均匀趋势，这可能指示连续幅材上的异常水分分布，或者加热构件的不均匀温度状况。这种情况的产生可能例如由于包括加热辊、瓦楞辊和双面机在内的被加热构件中的冷凝水积聚、由于粘合剂的异常和不均匀分布(导致含水量的异常分布)、由于辊的未对准、可能对应于与加热构件(加热辊、瓦楞辊、双面机)不均匀接触的连续幅材的不正确引导或其他因素。
温度分布的形状、一个或多个温度峰值(最大值或最小值)的存在、最大和最小温度之间的差异以及检测到温度不均匀的位置，为纠正措施提供了有用的信息。
原则上，旨在消除异常温度分布以及水分分布原因的纠正可以是由负责管理管线的操作员进行的手动纠正。
然而，不能排除通过自学习和共享在一条或多条彼此相似的生产线上收集的数据的过程创建数据库的可能性，该数据库允许识别(至少在统计上)异常温度分布的可能原因，并自动纠正工艺参数，或者至少向操作员建议故障的可能原因以允许更快速的干预。
一般而言，无论采取何种纠正措施模式(手动、半手动或自动)，每个热成像相机检测到的温度分布均可用于指示是否存在以下操作问题：
-连续幅材中存在水分条；
-与粘合剂的施加有关的问题；
-纸张紧问题；
-与加热构件(加热辊或板、瓦楞辊、双面机)的不均匀加热有关的问题；与冷凝水的排出和/或加热构件中蒸汽的再循环有关的问题。
除了由于异常温度分布模式而建议或要求的控制和操作之外，上述装置还允许在生产线上进行其他控制和操作。
事实上，已知连续纸幅材由于水分释放而倾向于横向收缩。借助于上述不同的加热元件对各种连续幅材的加热导致含水量的降低，从而导致横向收缩。该横向收缩通过上述用于检测横向收缩的系统来检测，涉及所有或部分连续幅材以及所有或部分加热构件的组。
在连续瓦楞纸板C被分成片材之后，以及在将其堆叠之后，连续幅材的最终含水量是生产线末端获得的瓦楞纸板形状稳定性的一个重要参数。在瓦楞纸板幅材不被切割成单张片材而是以之字形方式折叠并堆叠在一起的情况下，也可以发现类似的问题。
各片材之间或瓦楞纸板的横向折叠部分之间的含水量不均匀会导致由于翘曲而随时间变形。这是由瓦楞纸板被分割成的各个片材或部分对环境水分的不同吸收引起的。特别地，例如，如果在生产过程结束时，由片材N1、N5形成的两个衬片具有不同的含水量(百分比)，则它们将倾向于吸收不同量的环境水分，并且与生产过程结束时的含水量成反比，直到达到平衡条件，在平衡条件中对于形成瓦楞纸板的所有片材，含水量基本上相等。
检测由给定连续幅材的加热引起的横向收缩允许检测连续幅材沿着用于检测连续幅材的横向尺寸的第一和第二装置之间的前进路径损失的水分量，在第一和第二装置之间通常设置加热构件。用于检测与朝向粘合区域会聚的两个连续幅材(例如，朝向双面机的连续幅材NS1、NS2、N5)的路径相关联的横向收缩的系统允许检查各个幅材的水分损失是否基本相同或在任何情况下是否落在公差范围内。如果不是这种情况，也就是说，如果在两个或更多个朝向粘合区域会聚的幅材之间存在不同的水分损失，并且这种差异可能对最终瓦楞纸板的形状稳定性有害，则控制系统121可以通过改变一个或多个加热构件的操作条件来进行干预。
类似地，通过检测提供给形成单面瓦楞纸幅材NS1的单面机的第一衬片N2的收缩和提供给双面机45的第二衬片N5的收缩，可以检测瓦楞纸板幅材C的两个外衬片(N2，N5)的收缩。
通常，可以检测在生产线中加工的任何连续幅材的收缩，从而确定水分的变化，并且这些数据可用于确定是否需要对操作条件进行纠正，以避免由于在随后的存储期中在成品瓦楞纸板C中彼此粘附的连续幅材的差异加宽而导致的后续变形问题。
例如，如果两个一般连续幅材Ni、Nj受到不同的横向收缩，从而可能导致生产的瓦楞纸板翘曲，则控制系统121可以通过增加损失最少水分(因此经受最低横向收缩)的连续幅材的加热并减少损失最高水分的连续幅材的加热而改变相应加热构件的操作条件。这些操作可以分别通过增大和减小相应连续幅材和相应加热构件之间的接触弧来执行。因此，纠正措施几乎是立即的，并且不需要改变加热构件中的蒸汽或其他传热流体的温度和/或流速。
加热条件的控制和改变应确保连续幅材的温度保持在公差范围内，以实现正确的粘合。在这个意义上，控制系统121被配置为将连续幅材的温度趋势与其横向尺寸的趋势(变化)相关联。
一些实施例可提供在检测到连续幅材的横向尺寸过度变化的情况下生成警报。
对于生产线1的一个、一些或所有热成像相机，还可以提供通过控制系统121执行的其他功能。特别地，可以实时地和选择性地随时间存储单独的图像或单独的温度分布，以便存储允许随后评估系统的正确操作和/或故障的存在的图像序列。
在一些实施例中，对于生产线1中存在的一个或多个热成像相机，控制系统121可以在实时采集的每n帧或每个时间间隔Δt存储沿像素横向线的温度分布。例如，可以提供以每10秒、每分钟或每10分钟的时间间隔存储给定热成像相机的选定横向线的像素的信号。这些像素线的集合表示连续幅材在生产线1的热成像相机所在的点处随时间的温度分布趋势。
图6示出了以这种方式获得的图像的示例。图6所示图像横向尺寸的不连续性对应于连续幅材的格式变化。时间间隔Δt越小，从图6所示的像素线序列获得的热图像的清晰度越高。
在一些实施例中，生产线或设备1可包括加湿单元，其配置和控制为在连续幅材的特定纵向条带中施加受控量的水分。作为示例，图4示出了三个加湿单元131、133、135，分别与单面瓦楞纸板连续幅材NS 1、单面瓦楞纸板连续幅材NS2和平滑纸连续幅材N5的前进路径相关联。不能排除将上述加湿单元或其他额外加湿单元布置在沿着生产设备1的各种连续幅材的路径的其他位置的可能性。
每个加湿单元可分为多个部分，例如，其可具有沿横向CD排列的一系列喷嘴。每个喷嘴可与由控制系统121控制的阀门相关联，以便沿相应连续幅材的给定纵向条带雾化受控量的水。这允许在控制系统121的控制下并基于由热成像相机和/或用于检测横向收缩的系统收集的数据来纠正相应连续幅材的各个横向位置中存在的水分的量。

Claims (26)

1.一种用于生产瓦楞纸板的设备，包括：
第一开卷机，用于从第一卷筒展开第一连续纸幅材；
第二开卷机，用于从第二卷筒展开第二连续纸幅材；
第三开卷机，用于从第三卷筒展开第三连续纸幅材；
单面机，其被配置为：接收所述第一连续纸幅材和所述第二连续纸幅材；使第一连续纸幅材起楞；并且沿着在第一连续纸幅材中形成的槽纹将第一连续纸幅材和第二连续纸幅材粘合在一起，并形成连续单面瓦楞纸板幅材；
双面机，其被配置为接收所述连续单面瓦楞纸板幅材和所述第三连续纸幅材，并且沿着在第一连续纸幅材中形成的瓦楞槽纹将连续单面瓦楞纸板幅材与第三连续纸幅材粘合在一起，并形成连续瓦楞纸板幅材；
至少一个第一热成像相机，其沿着所述第一连续纸幅材、所述第二连续纸幅材、所述第三连续纸幅材、所述连续单面瓦楞纸板幅材、所述连续瓦楞纸板幅材中的至少一者的前进路径而定位，用于检测所述至少一个连续纸幅材的热成像图像；
控制系统，其包括热成像图像处理系统，对于每个热成像相机，该热成像图像处理系统能够：按照与由热成像相机所框定的连续幅材的前进方向成横向的线，从通过热成像相机获取的热成像图像实时推断温度分布；并沿每个温度分布确定最大温度值、最小温度值和平均温度值。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统能当沿着温度分布的所述最大温度值和所述最小温度值之间的差超过阈值时产生警报。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述控制系统能根据所述平均值和/或所述最小值和所述最大值之间的差来修改至少一个工艺参数。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，沿着其中插置有所述至少第一热成像相机的所述连续幅材的路径布置有加热构件，所述加热构件与所述至少一个连续幅材相互作用以将热量传递到所述连续幅材，并且其中所述工艺参数是能通过所述加热构件修改所述连续幅材的加热条件的参数。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，沿着其中插置有所述至少一个第一热成像相机的所述连续幅材的路径布置有至少一个第二热成像相机，所述至少一个第一热成像相机和所述至少一个第二热成像相机相对于相应连续幅材的前进方向布置在所述加热构件的下游和上游。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，包括用于向所述至少一个连续幅材添加水分的加湿装置；并且其中根据由所述控制系统检测到的温度分布来控制所述加湿装置，以纠正与温度分布不均匀性相对应的所述连续幅材的横向上的水分不均匀性。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其中，用于检测加热构件的上游和下游的相应连续幅材的横向尺寸变化的测量装置沿着所述连续幅材的路径布置，在所述路径中设有所述至少一个第一热成像相机。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述控制系统能将温度趋势与所述连续幅材的横向尺寸的趋势相关联。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其中，沿着所述连续幅材中的第一连续幅材的第一前进路径布置有第一加热构件；沿着所述连续幅材中的第二连续幅材的第二前进路径布置有第二加热构件；沿着第一前进路径布置有用于检测第一连续幅材的横向收缩的第一系统；沿着第二前进路径布置有用于检测第二连续幅材的横向收缩的第二系统；并且所述控制系统能接收关于所述第一连续幅材的横向收缩和所述第二连续幅材的横向收缩的信息。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述控制系统能修改所述设备的至少一个操作参数，以减小所述第一连续幅材的横向收缩和所述第二连续幅材的横向收缩之间的差异。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其中，所述控制系统能修改所述第一连续幅材和第二连续幅材中的至少一者与相应的第一加热构件和第二加热构件的相互作用，以减小所述第一连续幅材的横向收缩和所述第二连续幅材的横向收缩之间的差异，将所述第一连续幅材和所述第二连续幅材的温度保持在适合于粘合所述第一连续幅材和第二连续幅材的值的范围内。
12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其中，所述控制系统能存储时间范围内的温度分布，并提供所述存储的温度分布随时间变化的可显示序列。
13.根据前述权利要求中的一项或多项所述的设备，包括至少一个或多个另外的热成像相机，其被定位为检测所述第一连续纸幅材、所述第二连续纸幅材、所述第三连续纸幅材、所述连续单面瓦楞纸板幅材和所述连续瓦楞纸板幅材中的至少一者或多者的热成像图像。
14.一种用于生产瓦楞纸板的方法，包括以下步骤：
将第一连续纸幅材从第一卷筒展开；
将第二连续纸幅材从第二卷筒展开；
将第三连续纸幅材从第三卷筒展开；
通过所述第一连续纸幅材和所述第二连续纸幅材在单面机中形成连续单面瓦楞纸板幅材；
通过连续单面瓦楞纸板幅材和第三连续纸幅材在双面机中形成连续瓦楞纸板幅材；
通过沿着相应连续幅材的前进路径定位的至少一个第一热成像相机，检测所述第一连续纸幅材、所述第二连续纸幅材、所述第三连续纸幅材、所述连续单面瓦楞纸板幅材、所述连续瓦楞纸板幅材中的至少一者的热成像图像；
从由每个热成像相机获取的热成像图像实时推断沿着与由热成像相机框定的连续幅材的前进方向成横向的线的相应连续幅材的温度分布；以及沿着每个温度分布确定温度平均值、温度最大值和温度最小值。
15.根据权利要求14所述的方法，包括当最大温度值和最小温度值之间的差超过阈值时生成警报的步骤。
16.根据权利要求14或15所述的方法，包括借助于控制系统根据平均值和/或最大值和最小值之间的差来修改至少一个工艺参数的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，沿着插置有所述至少一个第一热成像相机的所述连续幅材的路径布置有加热构件，所述加热构件与所述至少一个连续幅材相互作用以将热量传递到所述连续幅材，所述方法包括根据温度平均值通过所述加热构件修改连续幅材的加热条件的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，沿着插置有所述至少一个第一热成像相机的所述连续幅材的路径布置有至少一个第二热成像相机，所述至少一个第一热成像相机和所述至少一个第二热成像相机相对于相应连续幅材的前进方向布置在所述加热构件的下游和上游。
19.根据权利要求14至18中的一项或多项所述的方法，包括根据检测到的温度分布向所述至少一个连续幅材添加水分的步骤，以纠正与温度分布的不均匀性相对应的连续幅材的横向上的水分不均匀性。
20.根据权利要求14至19中的一项或多项所述的方法，还包括检测沿着所述连续幅材的路径布置的加热构件的上游和下游的所述连续幅材的横向尺寸变化的步骤，以及如果横向尺寸变化超过阈值则可能产生警报的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，包括将所述温度趋势与所述连续幅材的横向尺寸的趋势相关联的步骤。
22.根据权利要求14至21中的一项或多项所述的方法，其中，沿着所述连续幅材中的第一连续幅材的第一前进路径布置有第一加热构件；沿着所述连续幅材中的第二连续幅材的第二前进路径布置有第二加热构件；所述方法还包括以下步骤：沿着所述第一前进路径检测所述第一连续幅材的横向收缩；以及沿着第二前进路径检测第二连续幅材的横向收缩。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括修改至少一个操作参数以减小第一连续幅材的横向收缩和第二连续幅材的横向收缩之间的差异的步骤。
24.根据权利要求22或23所述的方法，包括修改所述第一连续幅材和第二连续幅材中的至少一者与相应的第一加热构件和第二加热构件的相互作用的步骤，以减小第一连续幅材的横向收缩和第二连续幅材的横向收缩之间的差异，将所述第一连续幅材和所述第二连续幅材的温度保持在适合于粘合所述第一连续幅材和第二连续幅材的值的范围内。
25.根据权利要求14至24中的一项或多项所述的方法，还包括存储时间范围内的温度分布和/或横向尺寸变化并提供作为时间函数存储的所述温度分布的可显示序列的步骤。
26.根据权利要求14至25中的一项或多项所述的方法，还包括通过至少一个另外的热成像图像检测所述第一连续纸幅材、所述第二连续纸幅材、所述第三连续纸幅材、所述连续单面瓦楞纸板幅材、所述连续瓦楞纸板幅材的中的至少另外一者的步骤；以及从通过所述至少一个另外的热成像相机获取的热成像图像实时推断沿着与所述另外的连续幅材的前进方向成横向的线的相应另外的连续幅材的温度分布；以及确定额外温度分布的最小温度值、最大温度值和平均温度值。
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