(57)【要約】  方法が、シート材（１０８、２１５）の第１の表面の異方性に関連する測定値と、第２の表面の異方性に関連する測定値とを受信するステップを含む。この方法は、それらの測定値に基づいて、ヘッドボックス（１１２、２４０〜２５０）に関連する動作パラメータを調整するステップも含む。ヘッドボックスは、シートの製造と関連付けられる。動作パラメータは、ジェット速度（１４４）、ジェット衝突角（１４８）、ジェット厚さ、スライス開口量、および／またはスライスエプロン突出量（１４２）を含むことが可能である。動作パラメータを調整するステップは、第１の表面の測定された異方性と第２の表面の測定された異方性の間の差に基づいてよい。例えば、動作パラメータは、第１の表面の測定された異方性と第２の表面の測定された異方性の間の所望される差異を達成するように調整され得る。複数のヘッドボックス（２４０〜２４５）は、多層シート（２１５）の異なる層を生産するために、異なるヘッドボックスが使用されるときなどに制御され得る。【選択図】図３
2013529264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材（１０８、２１５）の第１の表面の異方性に関連する測定値と、第２の表面の異方性に関連する測定値を受信するステップと、
前記測定値に基づいて、ヘッドボックス（１１２、２４０〜２５０）に関連する動作パラメータを調整するステップであって、前記ヘッドボックスが前記シートの製造と関連付けられる、ステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記動作パラメータが、ジェット速度（１４４）、ジェット衝突角（１４８）、ジェット厚さ、スライス開口量、およびスライスエプロン突出量（１４２）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記動作パラメータを調整するステップが、前記第１の表面の測定された異方性と前記第２の表面の測定された異方性の間の差に基づいて、前記動作パラメータを調整するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記動作パラメータを調整するステップが、前記第１の表面の前記測定された異方性と前記第２の表面の前記測定された異方性の間の所望される差を達成するように前記動作パラメータを調整するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
カール目標値、ならびに前記シート、および前記シートの前記製造に関連する生産設備（１００）のうちの少なくとも１つに関連する較正係数を特定するステップをさらに含み、
前記動作パラメータを調整するステップが、前記カール目標値および前記較正係数に基づいて、前記動作パラメータを調整するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シートが多層シート（２１５）を含み、
前記ヘッドボックスが、前記多層シートの第１の層に関連する第１のヘッドボックス（２４０）と、前記多層シートの第２の層に関連する第２のヘッドボックス（２４５）とを含み、
前記動作パラメータが、前記第１のヘッドボックス（２４０）のジェット速度（１４４）および前記第２のヘッドボックス（２４５）のジェット速度（１４４）のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
シート材（１０８、２１５）の第１の表面の異方性に関連する測定値と、第２の表面の異方性に関連する測定値とを受信するように構成されたインターフェース（１３４）と、
前記測定値に基づいて、ヘッドボックス（１１２、２４０〜２５０）に関連する動作パラメータを調整するように構成された処理ユニット（１３０）であって、前記ヘッドボックスが前記シートの製造と関連付けられる、処理ユニット（１３０）と
を備える装置。
【請求項８】
前記動作パラメータが、ジェット速度（１４４）、ジェット衝突角（１４８）、ジェット厚さ、スライス開口量、およびスライスエプロン突出量（１４２）のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記処理装置が、前記第１の表面の測定された異方性と前記第２の表面の測定された異方性の間の差に基づいて、前記動作パラメータを調整するように構成された、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
コンピュータプログラムを実行するコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムが、
シート材（１０８、２１５）の第１の表面の異方性に関連する測定値と、第２の表面の異方性に関連する測定値とを受信し、
前記測定値に基づいて、ヘッドボックス（１１２、２４０〜２５０）に関連する動作パラメータを調整するための
コンピュータ可読プログラムコードを含み、
前記ヘッドボックスが前記シートの製造と関連付けられる、
コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、一般に、ウェブ製造に関し、より詳細には、製造の間に紙、板紙、またはその他の製品のカーリング性を制御するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]シート材は、多くの場合、様々な業界において様々な形で使用される。これらの材料は、ウェブもしくはシートで製造または処理される紙、多層板紙、およびその他の製品を含むことが可能である。詳細な例として、長い紙シートまたはその他の材料のシートを製造し、リールに巻き取ることが可能である。これらのタイプの製品は、カールなど、様々な面外変形を受けることが多い。
【０００３】
[0003]製品のカールは、多くの場合、望ましくない。紙シートが（例えばインクジェットインクによって）湿気を帯びたとき、または（例えばトナー式のプリンタにおいて）加熱されたときにカーリングが生じた場合、カーリングは印刷機内または複写機内に詰まりを引き起こす可能性がある。カーリングが生じると、フルーティング（ｆｌｕｔｉｎｇ）とライナーの間が完全には接着されていないので、板紙を段ボールに変えるプロセスが失敗する場合がある。カールした板紙から作られたカートンの強度は、通常、弱まる。例えば、わずかなカールが梱包材から品を容易に出し入れするのを可能にするときなど、折り畳み式のボール箱用厚紙または液体用梱包材のカールは望ましい場合がある。しかし、このカールは、カールの軸が適切であり、カールの度合いが限度内である場合だけ、望ましいものとなり得る。カールの実際の量は、通常、実験室内でのみ測定可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]本開示は、製造の間に紙、板紙、またはその他の製品のカーリング性を制御するための装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]第１の実施形態では、方法は、シート材の第１の表面の異方性に関連する測定値と、第２の表面の異方性に関連する測定値とを受信するステップを含む。この方法は、それらの測定値に基づいて、ヘッドボックスに関連する動作パラメータを調整するステップも含む。ヘッドボックスは、シートの製造と関連付けられる。
【０００６】
[0006]第２の実施形態では、装置は、シート材の第１の表面の異方性に関連する測定値と、第２の表面の異方性に関連する測定値とを受信するように構成されたインターフェースを含む。この装置は、それらの測定値に基づいて、ヘッドボックスに関連する動作パラメータを調整するように構成された処理ユニットも含む。ヘッドボックスは、シートの製造と関連付けられる。
【０００７】
[0007]第３の実施形態では、コンピュータ可読媒体はコンピュータプログラムを実施する。このコンピュータプログラムは、シート材の第１の表面の異方性に関連する測定値と、第２の表面の異方性に関連する測定値とを受信するためのコンピュータ可読プログラムコードを含む。このコンピュータプログラムは、それらの測定値異方性に基づいて、ヘッドボックスに関連する動作パラメータを調整するためのコンピュータ可読プログラムコードも含む。ヘッドボックスは、シートの製造と関連付けられる。
【０００８】
[0008]その他の技術的な特徴は、以下の図面、説明、および請求項から当業者には容易に明らかになるであろう。
[0009]本開示をより完全に理解するために、次に、添付の図面と共に、以下の説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】[0010]本開示による、ある例示的なシート生産システムを示す図である。
【図１Ｂ】[0011]本開示による、ある例示的なシート生産システムの一部を示すより詳細な図である。
【図２】[0012]図２Ａは、本開示による、例示的なカール制御システムを示す図である。図２Ｂは、本開示による、例示的なカール制御システムを示す図である。
【図３】[0013]本開示による、シート製品のカーリング性を制御するための、ある例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0014]下で議論される図１Ａから図３、および本特許文献で本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、例示のためだけであり、本発明の範囲を限定するものと決して解釈されるべきではない。当業者は、本発明の原理は任意のタイプの適切に構成されたデバイスまたはシステムで実施され得る点を理解されよう。
【００１１】
[0015]図１Ａは、本開示による、ある例示的なシート生産システム１００を示す。この例では、システム１００は、抄紙機１０２と、コントローラ１０４と、ネットワーク１０６とを含む。抄紙機１０２は、紙製品、すなわち、リール１１０で巻き取られる紙シート１０８を生産するために使用される様々な構成要素を含む。コントローラ１０４は、抄紙機１０２の動作を監視および制御し、これは、抄紙機１０２によって生産された紙シート１０８の品質を維持するため、または高めるために役立つことができる。
【００１２】
[0016]この例では、抄紙機１０２は、この機械の幅方向全体にわたって均一にパルプ懸濁液を連続的な移動ワイヤスクリーンまたはメッシュ１１３上に行きわたらせる、少なくとも１つのヘッドボックス１１２を含む。ヘッドボックス１１２に入るパルプ懸濁液は、例えば、０．２〜３％の木材繊維、充填材、および／またはその他の材料を含むことが可能であり、懸濁液の残りの部分は水である。ヘッドボックス１１２は、シートの幅方向全体にわたってパルプ懸濁液内に希釈水を行きわたらせる希釈アクチュエータ（ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ａｃｔｕａｔｏｒｓ）のアレイを含むことが可能である。希釈水は、結果として生じる紙シート１０８がシート１０８の幅方向全体にわたってより均一な坪量を有することを確実にするのを支援するために使用され得る。
【００１３】
[0017]図１Ｂは、システム１００など、本開示によるある例示的なシート生産システムの一部のより詳細な図を示す。この例では、ヘッドボックス１１２は、そこからパルプ懸濁液がヘッドボックス１１２から移動ワイヤスクリーンまたはメッシュ１１３上に出て行く、機械全体のスライス開口量を制御するスライスリップアクチュエータ（ｓｌｉｃｅ  ｌｉｐ  ａｃｔｕａｔｏｒｓ）１４０のアレイを含む。このスライスリップアクチュエータ１４０のアレイは、紙の坪量、またはシート全体の紙の繊維配向角度の分散を制御するためにも使用され得る。
【００１４】
[0018]ヘッドボックス１１２は、（下側リップと呼ばれることもある）可動スライスエプロン１４２をさらに備えることが可能である。スライスリップアクチュエータ１４０の面の直前でスライスエプロン１４２の突出量を変更させることは、スライスを離れるジェットの角度を変更させ、それにより、移動ワイヤスクリーンまたはメッシュ１１３の形成ゾーン内のジェットの衝突点１４６と衝突角１４８とに影響を及ぼし、その結果、形成されるシートの様々な特性に影響を及ぼす。
【００１５】
[0019]ヘッドボックス１１２からジェットが放出される速度は、ヘッドボックス１１２内のパルプ懸濁液の水圧、またはヘッドボックス１１２内のパルプ懸濁液と接触しているエアパッドの空気圧を調整することによって制御される。（１４４において矢印を用いて示される）ジェット速度は、一般に、移動ワイヤもしくはメッシュ１１３の速度の指定された公称比率になるように、またはワイヤもしくはメッシュ１１３に対して指定された公称速度差を有するように制御される。実際のジェット速度は、概して、あまり正確に知ることはできない。
【００１６】
[0020]次に、図１Ａに戻ると、真空箱など、排水要素１１４のアレイは、水を可能な限り除去する。蒸気アクチュエータ１１６のアレイは、紙シート１０８を貫通する熱蒸気を生み出し、蒸気の潜熱を紙シート１０８に放出し、それによって、シート全体の断面で紙シート１０８の温度を上昇させる。温度の上昇は、残存する水を紙シート１０８からより容易に除去するのを可能にし得る。再湿潤シャワーアクチュエータ１１８のアレイは、（空気噴霧されてもよい）小さな水滴を紙シート１０８の表面上に加える。再湿潤シャワーアクチュエータ１１８のアレイは、紙シート１０８の水分分布（ｐｒｏｆｉｌｅ）を制御するため、紙シート１０８の過度の乾燥を低減もしくは防止するため、または紙シート１０８内のすべてのドライストリーク（ｄｒｙ  ｓｔｒｅａｋｓ）を補正するために使用されることが可能である。
【００１７】
[0021]次いで、紙シート１０８は、多くの場合、逆反転ロールのいくつかのニップを有するカレンダを通過する。誘導加熱アクチュエータ１２０のアレイは、これらのロールの様々なロールのシェル表面（ｓｈｅｌｌ  ｓｕｒｆａｃｅｓ）を加熱する。それぞれのロール表面が局所的に加熱するにつれて、ロール直径は局所的に大きくなり、したがって、ニップ圧を高め、これにより紙シート１０８を局所的に圧縮する。誘導加熱アクチュエータ１２０のアレイは、したがって、紙シート１０８のキャリパ（厚さ）分布を制御するために使用され得る。カレンダのニップは、紙シートの光沢分布または平滑分布を制御するために使用され得る、エアシャワーまたは蒸気シャワーのアレイなど、その他のアクチュエータアレイを備えることも可能である。
【００１８】
[0022]２つの追加のアクチュエータ１２２〜１２４が図１Ａに示されている。高濃度紙料フロー（ｔｈｉｃｋ  ｓｔｏｃｋ  ｆｌｏｗ）アクチュエータ１２２は、ヘッドボックス１１２で受け入れられる、入って来る紙料の均一性を制御する。蒸気フローアクチュエータ１２４は、乾燥シリンダーから紙シート１０８に伝達される熱量を制御する。アクチュエータ１２２〜１２４は、例えば、それぞれ、紙料および蒸気のフローを制御する弁を表す。これらのアクチュエータは、紙シート１０８の乾燥重量および湿度を制御するために使用され得る。
【００１９】
[0023]（紙シートの厚さ、平滑性、および光沢を改善するための）スーパーカレンダ、または（それぞれ、紙シートの平滑性および印刷適性を改善するために、紙の表面にコータント（ｃｏａｔａｎｔ）の層を塗布する）１つもしくは複数の被覆加工ステーションなどの追加の構成要素を、紙シート１０８をさらに処理するために使用することが可能である。同様に、高濃度紙料内の異なるタイプのパルプおよび充填材の割合を制御するために、かつその紙料内に混合される（歩留り改良剤（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ａｉｄ）または染料など）様々な添加物の量を制御するために、追加のフローアクチュエータを使用することが可能である。
【００２０】
[0024]本明細書では、紙製品を生産するために使用され得る１つのタイプの抄紙機１０２について簡単に説明する。このタイプの抄紙機１０２に関するさらなる詳細は、当技術分野ではよく知られており、本開示を理解するために必要とされない。また、本明細書では、システム１００内で使用され得る１つの特定のタイプの抄紙機１０２も説明する。紙製品を生産するための任意のその他の構成要素もしくは追加の構成要素を含む、その他の機械またはデバイスが使用され得る。加えて、本開示は、紙製品を生産するためのシステムと共に使用することに限定されず、生産された紙を処理するシステムと共に、あるいは、多層板紙、ボール紙、プラスチック、布地、金属箔もしくは金属板、またはシートを動かしながら製造または処理されるその他の材料もしくは追加の材料など、他の品目もしくは材料を生産または処理するシステムと共に使用することが可能である。
【００２１】
[0025]製紙プロセスを制御するために、紙シート１０８の１つまたは複数の属性を連続的にまたは繰り返し測定することが可能である。シート属性は、製造プロセスの１つの段階または様々な段階で測定することが可能である。この情報は、次いで、抄紙機１０２内の様々なアクチュエータを調整するなど、抄紙機１０２を調整するために使用され得る。これは、所望される目標値からのシート属性の任意の偏差を補正するのに役立てることができ、シート１０８の品質を確実にするのに役立てることができる。
【００２２】
[0026]図１Ａに示されるように、抄紙機１０２は、それぞれが１つまたは複数のセンサを含み得る１つまたは複数のスキャナー１２６〜１２８を含む。それぞれのスキャナー１２６〜１２８は、紙シート１０８を走査し、紙シート１０８の１つまたは複数の特性を測定することが可能である。例えば、それぞれのスキャナー１２６〜１２８は、異方性、色、光沢、艶、ぼやけ、表面特徴（表面特徴の粗さ、微細構成、もしくは配向分布など）、あるいは紙シート１０８の任意のその他の特性または追加の特性を測定するためのセンサを含むことが可能である。
【００２３】
[0027]それぞれのスキャナー１２６〜１２８は、センサのセットまたはセンサのアレイなど、紙シート１０８の１つもしくは複数の特性を測定または検出するための任意の適切な１つもしくは複数の構造を含む。センサの走査セットまたは移動セットは、シート属性を測定するための１つの特定の実施形態を表す。シート幅方向の１箇所もしくは数箇所に配置されるか、または、実質的にシート幅全体が測定されるように、シートの幅全体にわたって複数の位置に配置される、センサの固定セットもしくは固定アレイを使用する実施形態など、その他の実施形態が使用され得る。
【００２４】
[0028]コントローラ１０４は、スキャナー１２６〜１２８から測定データを受信して、そのデータを使用して、抄紙機１０２を制御する。例えば、コントローラ１０４は、下でより詳細に説明されるように、測定データを使用して、シート１０８の潜在的なカールを制御することが可能である。コントローラ１０４は、抄紙機１０２の少なくとも一部の動作を制御するための任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組合せを含む。この例では、コントローラ１０４は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、または特定用途向け集積回路など、少なくとも１つの処理ユニット１３０を含む。コントローラ１０４は、処理ユニットによって使用、生成、または収集される命令およびデータを記憶するための、少なくとも１つのメモリ１３２、ならびにスキャナー１２６〜１２８から測定値を受信するための、少なくとも１つのネットワークインターフェース１３４も含む。
【００２５】
[0029]ネットワーク１０６は、コントローラ１０４と、抄紙機１０２の（アクチュエータおよびスキャナーなど）様々な構成要素とに結合される。ネットワーク１０６は、システム１００の構成要素間の通信を円滑にする。ネットワーク１０６は、システム１００内の構成要素間の通信を円滑にする、任意の適切なネットワークまたはネットワークの組合せを表す。ネットワーク１０６は、例えば、有線もしくは無線イーサネットネットワーク、（ＨＡＲＴネットワークもしくはＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ  ＦＩＥＬＤＢＵＳネットワークなどの）電気信号ネットワーク、空気制御信号ネットワーク、または（１つもしくは複数の）任意のその他のネットワークまたは（１つもしくは複数の）追加のネットワークを表す。
【００２６】
[0030]カールの主な原因は、大抵、シート１０８の上面と底面の間の異方性の差である。異方性は、シート内の繊維またはその他の構成要素の整列度の測定値である。高い異方性を示すシートでは、繊維は同じ方向に整列する傾向がある。カールの量は、通常、実験室で測定することが可能であるが、異方性はシート１０８の製造の間にオンラインで測定することも可能である。下でより詳細に説明されるように、１つまたは複数のスキャナー１２６〜１２８は、シート１０８の上面および底面の異方性を測定するためのセンサを含むことが可能である。コントローラ１０４は、シート１０８の潜在的なカールを制御するために、測定された異方性に基づいて、ヘッドボックス１１２の動作を調整するための制御論理を実施することができる。
【００２７】
[0031]図１Ａおよび図１Ｂはシート生産システム１００の例を示すが、図１Ａおよび図１Ｂに様々な変更を行うことが可能である。例えば、紙製品またはその他の製品を生産するために、他のシステムが使用され得る。また、生産システム１００は、様々な構成要素を有する単一の抄紙機１０２、および単一のコントローラ１０４を含むものとして示されているが、任意の適切な構造を有する任意の数の抄紙機またはその他の生産機械を含むことが可能であり、任意の数のコントローラを含むことが可能である。加えて、図１Ａおよび図１Ｂは、起こる可能性があるシートのカールが制御され得る動作環境を例示する。この機能性は、任意のその他の適切なシステム内で使用され得る。
【００２８】
[0032]図２Ａおよび図２Ｂは、本開示による例示的なカール制御システム２００および２６０を示す。例として紙シートを使うが、紙の形状は、紙の組成に起因して、多くの場合、湿気の変化に反応しやすい。例えば、紙繊維は、湿気を帯びたとき拡張する場合があり、乾燥したとき収縮する場合がある。多くの場合、繊維の長さよりも、繊維の厚さに拡張および収縮が生じる方がはるかに多い。湿度の所与の変化に対して、紙シートの形状変化は、シートの異方性に伴って高まる。湿度が変化したとき、紙シートの表面間の異方性の違いがカールを生じさせる場合がある。繊維の配向角が両面で類似している場合、カール軸は配向方向を横断し、ねじれは、通常、存在しないか、または無視できる。逆に、表面間の繊維の配向角が相当異なる場合、カール軸はより高い異方性により表面から大きく離れ、ねじれはより著しい。ねじれの量は低い方の異方性によって決定されることが多く、一方、ねじれ軸は配向方向の平均によって決定されることが多い。
【００２９】
[0033]異方性は、（図１Ａに示されるような）紙生産プロセスの形成部分で決定され得る。ジェット速度（材料がヘッドボックス１１２を出て行く速度）とワイヤ速度（ワイヤスクリーンまたはメッシュ１１３の速度）の間の差は、異方性を決定する際の主要因である。大きな差は、通常、より高い異方性をもたらす。ジェット衝突角は、二次的要因である。例えば、高い衝突角は、シートの表面間の異方性の差異を低減させることができる。単層の表面間の異方性の差に対する衝突角１４８の影響は、ジェットの厚さにも依存する。
【００３０】
[0034]別の例として多層板紙を使用すると、多層板の層は、多くの場合、それぞれの層のための別個のヘッドボックスと形成ゾーンとを用いて独立して形成される。多形生産として知られる、いくつかの生産プロセスでは、これらの層は、複数のワイヤスクリーンまたはメッシュ１１３が重複するところで継ぎ合わされる。単形生産として知られる、他の生産プロセスでは、これらの層は、単一のワイヤまたはメッシュ１１３に連続的に施される。ワイヤ速度がそれぞれの形成ユニットにおいて同一であっても、それぞれのヘッドボックス１１２内のジェット速度は、独立していることが多く、ヘッドボックス１１２間で異なる場合がある。したがって、異方性は、それぞれの形成ユニットにおいて独立している場合があり、異なる場合がある。
【００３１】
[0035]異方性は、多くの場合、実験室において測定され、通常、超音波伝搬による。超音波伝搬は表面測定ではない。むしろ、超音波伝搬はシートの厚さ全体にわたる平均異方性を測定する。このため、超音波伝搬は、表面間の差を測定するために使用することができない。さらに、多層構造を解析する場合、超音波伝搬は、通常、その構造を個々の層に分割させることを必要とする。多層シートをその成分層に分割させることは、困難、かつ時間のかかる作業である。結果として、この測定は、一般に、シートの生産から数時間まで、または数日後まで利用可能でない場合すらある。さらに、それぞれの層の一部分が、分割作業中に、別の層からの材料をそれらの部分に接着させずに、または別の層に対する材料の損失により劣化せずに、層への分割を達成することも困難である。
【００３２】
[0036]同様に、ねじれおよびカールは、多くの場合、実験室において、湿度を変化させて形状変化を検査することによって測定される。典型的には、シートは多数の小さなサンプルに切断され、低湿度および高湿度でのそれぞれのサンプルの形状変化が観察される。加湿が均衡状態に達するために必要とされる時間量は、結果として、測定間に長い遅れをもたらす。
【００３３】
[0037]異方性、ねじれ、およびカールの実験室測定は、時宜を得ておらず、また代表的でないこともここで明らかである。これらの測定には、生産後に、リールから取られたサンプルの解析が必要であることが多い。ほとんどの場合、リール全体を特徴付けるために、単に少数の測定値が取得される。これらのわずかな測定値では、短時間における異方性、ねじれ、またはカールの可変性を説明できない。
【００３４】
[0038]生産プロセスの間に異方性をリアルタイムで測定することが可能である。例えば、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＩＮＣ．からのＦＯＴＯＦＩＢＥＲゲージは、シートの両面で表面異方性と表面繊維配向の両方を独立して測定する。これらの測定値は生産の間に連続的に採取される。ＦＯＴＯＦＩＢＥＲゲージは、参照により援用されている米国特許第７，６９５，５９２号において、より詳細に記述されている。
【００３５】
[0039]異方性の測定値（または異方性の代用特性（ｐｒｏｘｉｅｓ））を生成することができる、その他のデバイスを使用することも可能である。例えば、異方性の代用特性は、機械の縦方向における紙の方向性と、機械の横方向で測定された同じ方向性の間の比率または差であってよい。方向性は、（引張強度、または音波衝撃もしくは機械的衝撃の伝搬速度などの）機械的特性、および（光沢または輝度などの）光学的特性を含むが、これらに限定されない。
【００３６】
[0040]この開示によれば、異方性測定値は、カール性の推定値または代用特性値として機能し得る。結果として、カール性の推定値または代用特性値は、カールのないシートの生産中に採取されたオンライン表面測定値から決定され得る。適切な推定値は、例えば、生産の間に紙または板の両面上の異方性を測定することによって提供され得る。いくつかの実施形態では、カール性は、シートの表面間の異方性値の差に等しい。他の実施形態では、カール性は、異方性値の平方の差（または、その他のパワーまたは非線形のスケーリング演算）として計算され得る。これらのカール性値は、シートが後に濡れたとき、または乾燥したときに生じるカールの可能性を示す。さらに他の実施形態では、表面異方性の和を使用して、カール性の推定値の精度を高めることが可能である。
【００３７】
[0041]さらに、カール軸は、概して、より高い異方性を有する表面の配向角に等しい。繊維が両面で類似しているか、または同一である場合、この推定値は適切であり得る。しかし、多くのシートは、異なる表面で異なって仕上がり、したがって、それぞれの表面に異なる繊維を有する。そのような場合、異なる計算が使用され得る。
【００３８】
[0042]上記の技法は、実験室測定値を使用した一度だけの較正または断続的な較正を使用して、初期化または改善されることが可能である。例えば、実験室測定値は、生産されているそれぞれのタイプの紙に関して理想的な異方性の差を確立することができる。
【００３９】
[0043]この点を考慮して、図２Ａは、板紙など、多層シートの生産の際に使用するように構成された例示的なカール制御システム２００を示す。図２Ｂは、紙など、単層シートの生産の際に使用するように構成された例示的なカール制御システム２６０を示す。カール制御システム２００、２６０は両方とも、異方性ゲージ２０５〜２１０と、カールコントローラ２２０とを含む。異方性ゲージ２０５〜２１０は、シート２１５の異方性を測定する。異方性ゲージ２０５〜２１０は、例えば、ＦＯＴＯＦＩＢＥＲゲージを表してもよい場合がある。
【００４０】
[0044]図２Ａでは、カール制御システム２００は、上部ヘッドボックス２４０を制御する上部ヘッドボックスコントローラ２２５と、下部ヘッドボックス２４５を制御する下部ヘッドボックスコントローラ２３０とを含む。上部ヘッドボックス２４０は、多層シートの上層を生産するように構成され、下部ヘッドボックス２４５は、多層シートの下層を生産するように構成される。中間層の異方性は、通常、容易に測定され得ないため、多層シート２１５の中間層を生産するように構成された任意の追加ヘッドボックスは示されない。図２Ｂで、カール制御システム２６０は、単一のヘッドボックス２５０を制御する単一ヘッドボックスコントローラ２３５を含む。
【００４１】
[0045]それぞれのカール制御システム２００、２６０は、そこからシート２１５が形成される（１つまたは複数の）その関連するヘッドボックス２４０〜２５０の少なくとも１つの属性を操作することによって、そのシート２１５のカール性を制御するように構成される。例えば、図２Ａで、カール制御システム２００は、異方性ゲージ２０５〜２１０からのオンライン測定値を使用して、ヘッドボックス２４０〜２４５のどの属性を、どの程度変更するかを特定する。同様に、図２Ｂで、カール制御システム２６０は、異方性ゲージ２０５〜２１０からのオンライン測定値を使用して、ヘッドボックス２５０のどの属性を、どの程度変更するかを特定する。いくつかの実施形態では、（１つまたは複数の）ヘッドボックス２４０〜２５０の１つまたは複数の属性は、シート２１５の２つの表面間の異方性の差を最小化するために、または、そうでない場合、所望される異方性の差を達成するために変更される。
【００４２】
[0046]動作の一態様では、異方性ゲージ２０５〜２１０がワイヤまたはメッシュ１１３を下方へ移動するときなど、異方性ゲージ２０５〜２１０は、シート２１５の表面の異方性を測定する。例えば、異方性ゲージ２０５はシート２１５の上面の異方性を測定することができ、異方性ゲージ２１０はシート２１５の底面の異方性を測定することができる。上面および底面は、材料の異なる層（図２Ａ）、または材料の同じ層（図２Ｂ）と関連付けられ得る。異方性ゲージ２０５〜２１０は、断続的に、または連続的に測定値を採取することができる。いくつかの実施形態では、異方性ゲージ２０５〜２１０は、分当たり一度または二度、測定値の完全なセットを取得するように構成され得る。異方性測定値が取得されると、それらの異方性測定値はカールコントローラ２２０に送信される。
【００４３】
[0047]カールコントローラ２２０は、シート２１５の表面の異方性測定値を受信する。カールコントローラ２２０は、測定された異方性が目標値であるか、または目標値に近いかを決定することができる。カールコントローラ２２０は、（測定値間の差などの）測定値を使用して、カール性の１つもしくは複数の推定値を決定して、それらの潜在的なカール推定値が目標値であるか、または目標値に近いかを決定することもできる。例えば、多くのタイプの紙はカールを全く示さないことが予想され、したがって、これらのタイプのシートは、ゼロのカール目標値を有する。（いくつかのタイプの梱包に使用される折り畳み式のボール箱用厚紙などの）他のタイプのシートは、少量のカールを示すように生産される。これらのタイプのシートは、非ゼロカール目標値を有する。必要な場合、カールコントローラ２２０は、生産プロセスに対して変更を行うことが可能である。
【００４４】
[0048]カールコントローラ２２０は、異方性測定値または推定されたカール性が容認できるかどうかを決定するとき、１つまたは複数の較正係数を考慮することも可能である。較正係数は、生産されているシート２１５のタイプと関連付けられ得る。例えば、多層シートの場合、上層および底層は、異なる等級の紙料からなる場合があり、または異なる充填材もしくは（例えば湿潤強度または繊維凝集を強化するための）異なる化学添加物を有する場合がある。したがって、それぞれの層は、異なる異方性目標値を有する場合がある。較正係数は、これらの差を明らかにするために使用され得る。同様に、較正係数は、１つまたは複数のヘッドボックス２４０〜２５０などの生産設備の製造パラメータ、モデルパラメータ、または動作パラメータの差と関係し得る。
【００４５】
[0049]取得された異方性測定値または推定されたカール性、（１つもしくは複数の）目標値、および任意の較正係数に基づいて、カールコントローラ２２０は、ヘッドボックス２４０〜２５０のうちの１つまたは複数において変更すべき１つまたは複数のパラメータを決定することができる。これらのパラメータは、例えば、アルゴリズムを使用して、またはデータ表を相互参照することによって決定され得る。カールコントローラ２２０が何のパラメータを変更すべきかを決定すると、カールコントローラ２２０は、制御信号をヘッドボックスコントローラ２２５〜２３５に送り、ヘッドボックスコントローラは、コントローラ２２０からの制御信号に従って、ヘッドボックス２４０〜２５０のパラメータを調整する。
【００４６】
[0050]例として、図２Ａのカールコントローラ２２０は、制御信号をヘッドボックスコントローラ２２５〜２３０のうちの１つまたは両方に送ることができる。制御信号に基づいて、上部ヘッドボックスコントローラ２２５は、上部ヘッドボックス２４０のパラメータを調整しないことが可能であり、上部ヘッドボックス２４０の１つのパラメータ、またはより多くのパラメータを調整することも可能である。同様に、下部ヘッドボックスコントローラ２３０は、下部ヘッドボックス２４５のパラメータを調整しないことが可能であり、下部ヘッドボックス２４５の１つのパラメータ、またはより多くのパラメータを調整することも可能である。図２Ｂのカールコントローラ２２０は、制御信号をヘッドボックスコントローラ２３５に送ることができる。制御信号に基づいて、ヘッドボックスコントローラ２３５は、ヘッドボックス２５０のパラメータを調整しないことが可能であり、ヘッドボックス２５０の１つのパラメータ、またはより多くのパラメータを調整することも可能である。
【００４７】
[0051]１つまたは複数の表面異方性を１つまたは複数の所望される値に変更するために操作され得るパラメータは、任意の適切なパラメータを含むことが可能である。例えば、図２Ａに示されるような多層シートの生産では、ヘッドボックス２４０〜２４５内のヘッドボックス圧力（および、したがって、ジェット速度）を修正することによって、上層および底層の異方性を独立して変更することが可能である。必要な場合、ヘッドボックス２４０〜２４５内のジェット厚さおよびジェット衝突角を変更することも可能である。ジェット厚さおよびジェット衝突角の操作は、いくつかの技法を使用して達成され得る。１つの技法は、ヘッドボックス２４０〜２４５の総スライス開口量を変更することである。総スライス開口を変更することは、ジェット厚さ、衝突角、ジェット濃度、および形成部分の排水に影響を及ぼす。もう１つの技法は、スライスエプロン突出量を変更することである。スライスエプロン突出量を変更することは、衝突角およびシートの形成特性に影響を及ぼす。
【００４８】
[0052]したがって、図２Ａに示されるように、カールコントローラ２２０から上部ヘッドボックスコントローラ２２５への制御信号は、上部ヘッドボックス２４０のジェット速度、ジェット厚さ、衝突角、スライス開口量、スライスエプロン突出量、または（１つもしくは複数の）任意のその他の適切なパラメータなどのパラメータに対する変更を要求することができる。制御信号は、それぞれのパラメータをどの程度変更するかを示すこと、または新しいパラメータ値が何であるべきかを示すことも可能である。同様に、カールコントローラ２２０から下部ヘッドボックスコントローラ２３０への制御信号は、下部ヘッドボックス２４５のジェット速度、ジェット厚さ、衝突角、スライス開口量、スライスエプロン突出量、または（１つもしくは複数の）任意のその他の適切なパラメータなどのパラメータに対する変更を要求することができる。ヘッドボックス２４０〜２４５のうちの１つまたは両方のパラメータを操作することによって、表面間の異方性差を最小化すること、または層間の所望される異方性差を達成することが可能である。いくつかの実施形態では、層内の異方性レベル、または多層全体の平均異方性を指定されたレベルに維持することが望ましい場合がある。
【００４９】
[0053]同様に、図２Ｂに示されるような単層シートの生産では、ヘッドボックス２５０内のジェット厚さおよびジェット衝突角などのパラメータを操作することによって、シートの異方性を変更すること、および／またはその上面と底面の間の異方性の指定された差を取得することが可能である。必要な場合、ヘッドボックス２５０内のジェット速度を変更することも可能である。
【００５０】
[0054]したがって、図２Ｂに示されるように、カールコントローラ２２０からヘッドボックスコントローラ２３５への制御信号は、ヘッドボックス２５０のジェット速度、ジェット濃度、衝突角、スライス開口量、スライスエプロン突出量、および（１つまたは複数の）任意のその他の適切なパラメータなど、パラメータに対する変更を要求することができる。制御信号は、それぞれのパラメータをどの程度変更すべきかを示すこと、または新しいパラメータが何であるべきかを示すことも可能である。
【００５１】
[0055]いくつかの実施形態では、カール制御システム２００、２６０を、図１Ａの紙生産システム１００内に組み込むこと、または図１Ａの紙生産システム１００上に追加することが可能である。特定の例として、異方性ゲージ２０５〜２１０は、スキャナー１２６〜１２８のうちの１つまたは複数にとって代わっても、スキャナー１２６〜１２８のうちの１つまたは複数を補強しても、またはスキャナー１２６〜１２８のうちの１つまたは複数内に組み込まれてもよい。もう１つの例として、カールコントローラ２２０は、コントローラ１０４にとって代わっても、コントローラ１０４を補強しても、またはコントローラ１０４内に組み込まれてもよい
[0056]図２Ａおよび図２Ｂは、カール制御システム２００および２６０の例を示すが、図２Ａおよび図２Ｂに様々な変更を行うことが可能である。例えば、シート２１５の異なる表面、または表面の一部を測定するために追加の異方性ゲージを使用することが可能である。また、カールコントローラ２２０は、ヘッドボックス２４０〜２５０のどのパラメータを変更すべきかを決定するために、追加の入力を受信および処理することが可能である。加えて、カールコントローラ２２０は、図２Ａおよび図２Ｂで、ヘッドボックスコントローラ２２５〜２３５とは別個として示されているが、カールコントローラおよびヘッドボックスコントローラを単一のコントローラに統合することが可能である。
【００５２】
[0057]図３は、本開示による、シート製品のカーリング性を制御するためのある例示的な方法３００を示す。ステップ３０２において、１つまたは複数の異方性ゲージは、シート製品の上面および底面の異方性を測定する。ステップ３０４において、測定された異方性は、カールコントローラに送信される。ステップ３０６において、カールコントローラは、１つもしくは複数のカール目標値および／または１つもしくは複数の較正係数と共に、測定された異方性を取集する。
【００５３】
[0058]ステップ３０８において、測定された異方性、１つもしくは複数のカール目標値、および／または１つもしくは複数の較正係数に基づいて、カールコントローラは、１つまたは複数のヘッドボックスに関する少なくとも１つの動作パラメータの新しい値を決定する。（１つまたは複数の）新しいパラメータ値は、シートの１つまたは複数の表面の所望される異方性を提供するように選択され得る。ステップ３１０において、カールコントローラは、制御信号を１つまたは複数のヘッドボックスコントローラに送信する。制御信号は、（１つもしくは複数の）ヘッドボックス内の（１つもしくは複数の）動作パラメータを（１つもしくは複数の）新しい値に更新するように、それぞれのヘッドボックスコントローラに命令または要求する。ステップ３１２において、制御信号を使用して、それぞれのヘッドボックスコントローラは、関連するヘッドボックス内の１つまたは複数の動作パラメータを変更することができる。
【００５４】
[0059]図３は、シート製品のカーリング性を制御するための方法３００の一例を示すが、図３に様々な変更行うことが可能である。例えば、一連のステップとして示されているが、図３の様々なステップは、重複しても、並行して行われても、異なる順序で行われても、または複数回行われてもよい。
【００５５】
[0060]いくつかの実施形態では、上で説明された様々な機能は、コンピュータ可読プログラムコードから形成され、かつコンピュータ可読媒体内で実施されるコンピュータプログラムによって実施またはサポートされる。「コンピュータ可読プログラムコード」という成句は、ソースコードと、オブジェクトコードと、実行可能コードとを含めて、任意のタイプのコンピュータコードを含む。「コンピュータ可読媒体」という成句は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、または任意のその他のタイプのメモリなど、コンピュータによってアクセス可能な任意のタイプの媒体を含む。
【００５６】
[0061]本明細書を通して使用される、特定の用語および成句の定義を記載することは有利な場合がある。「結合」という用語、およびその派生語は、それらの要素が互いと物理的に接触していようとなかろうと、２つ以上の要素間の直接的または間接的なあらゆるつながりを指す。「含む」および「備える」という用語、ならびにそれらの派生語は、限定ではなく、包括を意味する。「または」という用語は、包括的であり、「および／または」を意味する。「に関連する」および「それに関連する」という成句、ならびにそれらの派生語は、それを含むこと、その中に含まれること、それに相互接続されること、それを包含すること、その中に包含されること、それに接続することまたはそれと接続すること、それに結合することまたはそれと結合すること、それと通信可能であること、それと協働すること、それをインターリーブすること、それを並列すること、それに接近すること、それにバインドされることまたはそれとバインドされること、それを有すること、その属性を有することなどを意味し得る。「コントローラ」という用語は、少なくとも１つの動作を制御する任意のデバイス、システム、またはそれらの一部を意味する。コントローラは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの少なくとも２つの何らかの組合せにおいて実装可能である。任意の特定のコントローラに関連する機能性は、局所的であれ、遠隔的であれ、集中化されても、または分散されてもよい。
【００５７】
[0062]本開示は、いくつかの実施形態および概括的に関連する方法を説明したが、これらの実施形態および方法の修正形態ならびに置換形態は当業者には明らかであろう。したがって、例示的な実施形態の上の記載は、本開示を定義または制約しない。添付の特許請求の範囲によって定義される、本開示の趣旨および範囲から逸脱せずに、その他の変更形態、置換形態、および修正形態も可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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