行进纸幅材中特定于纸的水分控制的制作方法

行进纸幅材中特定于纸的水分控制
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年8月5日提交的美国临时专利申请第62/882,773号和2019年11月13日提交的美国临时专利申请第62/934,736号的优先权，这两篇美国临时专利申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本技术总体涉及瓦楞纸板的生产，更特别地涉及在瓦楞纸板生产期间的水分和温度控制。


背景技术：

4.瓦楞纸板产品的生产是众所周知的。简而言之，在其最简单的形式中，常规瓦楞纸板结构是通过将两个扁平的幅材材料片材(称为“衬片”)胶合到带沟槽(即，瓦楞状)的中间幅材材料片材(称为“介质”)的相对槽嵴而制成。这通常是通过将胶线(可以是水性淀粉基粘合剂)施加到介质的槽嵴，然后在连续过程中将这些施胶的嵴连接到相应的衬片来完成。首先，通过将第一衬片单面连接到介质一侧的槽嵴来制成单面结构。然后将得到的单面复合材料输送到双面机，在此，将第二衬片与相对的槽嵴连接，以形成完整的三层瓦楞纸板结构。这样的过程是众所周知的，例如在美国专利8,398,802中所述，其内容通过引用并入本文。
5.随着前述衬片和介质中的每一个或任何一个增加或失去水分，所得产品可能会发生翘曲。即，纸层中水分的失去可能会导致纸收缩，这是由于该层内的各个独立纸纤维收缩。相反，由于各个独立纸纤维在吸水时会膨胀，因此增加水分可能会导致纸膨胀。传统瓦楞成形的一个问题是成品瓦楞纸板的翘曲。如果上述各层，尤其是衬片从进入瓦楞成形过程的时候直到形成复合三层结构的时候，甚至直到之后很晚，增加或失去不同量的水分，那么瓦楞纸板将趋于翘曲。也就是说，当构成复合材料的相对衬片以不同的速率或不同的程度膨胀(或收缩)时，复合结构固然必须弯曲以适应它们并保持粘合在一起。
6.因此，期望的是，在离开瓦楞成形过程时将至少相对的衬片的水分含量保持在或接近其目标水分含量，使得在该过程期间和之后，这些层不会相对于彼此膨胀或收缩。如果成功完成，则结果将是不会后翘曲的瓦楞纸板复合材料；即，一旦其从瓦楞成形过程出来，它就不会翘曲。不幸的是，从历史上看，这说起来容易做起来难。
7.一个原因是为了促进粘附，通常加热衬片的粘合表面以促进将它们粘合到介质上的淀粉粘合剂的渗透和糊化。此外，行业趋势是尽可能少地使用淀粉粘合剂以节省成本和重量。这意味着所使用的少量粘合剂必须在相邻层的相对粘合表面内尽可能多地渗透和均匀化。为了确保最大程度的渗透和糊化以实现强粘附，纸通常被加热到接近水的沸点(即100℃)。虽然这种加热改善了一个关键的瓦楞成形参数(淀粉粘附粘合)，但它负面地影响另一个参数：层的水分含量。也就是说，加热这些层往往会驱走水分。因此，衬片经过瓦楞成形过程比进入时更干燥，与它们最初的供应状态相比已经脱水。因此，衬片可能会在生产瓦
楞产品的工艺步骤之前或甚至期间趋于收缩(即皱缩)。因为衬片变得过度干燥(即在当前条件(prevailing conditions)下干燥到低于其自然状态的水分含量)，一旦它们从瓦楞成形过程中出来，就会倾向于吸收大气水分。在接下来的12-24小时，当它们重新吸收从它们驱走的水分时，通常有两个因素会导致产生翘曲。
8.首先，由于滞后作用，一旦每个衬片重新吸收大气水分，它通常不会重新膨胀到其预干燥状态。这意味着即使再水化，衬片也不会精确地恢复到原来的尺寸。其次，在瓦楞成形过程期间，相对的衬片可能被干燥至不同程度；例如因为在双面机中，一个比另一个承载更长的时间来抵靠干燥元件，例如蒸汽鼓或热板。此外，在传统的瓦楞成形过程中，通常根本不直接人工加热瓦楞介质，而且两个相对的衬片都是如此。这些因素可能组合起来在瓦楞复合材料的不同层再水合时在瓦楞成形后膨胀程度方面产生不可预测的或不可控的差异，这将产生翘曲。
9.另一个困难是每种类型的纸的水分增加或失去是独特的。在每个标称纸基重范围内，进入的纸层因许多因素而变化。这些因素包括配料、密度、极角、卡尺厚度、湿膨胀性、水膨胀性、防潮性、涂层、拉伸强度、孔隙率和水分含量。事实证明，针对特定纸供应调节这些和其他因素以便控制水分含量并因此控制收缩率是很困难的。一个挑战是存储纸供应的地点的大气条件(例如温度和相对湿度)将影响纸的水分增加或损失速率。另一个挑战是不同类型纸的相对湿膨胀性特性不同。如下文所讨论的，这意味着即使将两个纸衬片调节到相同的水分含量，复合结构仍然可能发生翘曲，这是因为相应衬片中的纸纤维以不同的速率增加或失去水分。
10.当前调节纸层水分含量的方法包括基于(i)相对湿度或(ii)相对湿度和纸层的纸板重量的那些方法。例如，以下关系式用于根据纸存储的环境的相对湿度设置纸层的目标水分百分比：
11.h＝(相对湿度/10) 1；其中，相对湿度以％为单位；例如，70％
12.相对湿度将产生h＝8％纸层的目标水分含量
13.可替代地，表1中示出了在相对湿度为《50％、50％或》50％的环境中单壁(sw)和双壁(dw)瓦楞板的示例性目标水分百分比：
14.表1
15.相对湿度％轻sw重sw轻dw重dw＜50％7.5％8.0％8.5％9.5％50％7.0％7.5％8.0％9.0％＞50％6.5％7.0％7.5％8.5％
16.当然，表1中的值是概括性的，旨在基于宽范围的相对湿度提供可接受的水分百分比范围。上述关系和表1数据的一个难点在于，每个制造商都必须根据当地条件修改目标水分百分比，这迫使制造商扩宽可接受的水分百分比范围。为了使这种方案有效，每个制造商都必须不断微调每种独立纸衬片(或介质，如果需要)的特性，以便再现符合期望参数的瓦楞产品。这种微调需要大量的时间、专业知识和资源。
17.上面并入的'802专利描述了在加热和连接三层(两个衬片和一个介质)之前将它们中的每一层中的水分含量调节到6-9wt.％，以促进淀粉-粘合剂粘合。这种水分调节是使用'802专利中描述的水分调节设备进行，该设备将均匀的水薄膜层施加到(至少)相应衬片
的粘合表面，以将它们的水分含量调节到6-9wt.％的范围内，然后进给到单面机或双面机，在此，加热并粘合到相邻层。由此产生的水薄膜层受到保护以免衬片过度干燥。它是一种水牺牲表面层，其最终会吸收引入的热量(并会被该热量蒸发)，以制备用于瓦楞的衬片，从而保护和保留已经被束缚在纸纤维中的水分。该解决方案在许多情况下都有效。而且它可以根据纸幅材的水分吸收性能和影响它们的大气条件进行改进，这是以前没有意识到的。
18.例如，即使具有牺牲水分层并且同时将每个幅材材料层的水分含量调整节6-9wt％，在一些瓦楞产品中仍然可以观察到后翘曲。
19.此外，结合上述水分调节，'802专利解释了在横向方向上调节水分施加以补偿水分含量的横向幅材变化，从而确保尽可能少的横向水分变化仍然是期望的。实际上，传统的瓦楞成形机通常包括复杂的系统，这些系统检测行进幅材中的横向水分分布，然后尝试通过在对应于低水分带的离散横向位置添加水分来归一化该分布。目标是获得横向方向上有效的零梯度水分分布。这可以最小化或防止成品中由幅材中不同水分含量的离散带引起的横向翘曲。
20.本发明人现在已经发现了一种有效的方法来补偿所提供的幅材中的水分变化，无需不断地微调制造过程的操作参数；并且瓦楞成形机操作员无需明白导致后翘曲的所有因素以及无需对其手动调节。本文公开的发明人的解决方案还省去了上述复杂的感测和局部水分施加设备，该设备被设计成在行进幅材的离散横向位置处测量和施加水分。这种设备不仅价格昂贵且操作复杂，而且在后翘曲结果方面呈现有限的再现性。


技术实现要素：

21.根据本发明的一个方面，提供了一种生产瓦楞产品的方法。该方法包括通过将第一液体薄膜施加到第一面板幅材的第一表面来将第一面板幅材中的水分含量调节到大于10wt.％且至多30wt.％的第一范围。该方法还包括加热第一面板幅材，然后将第一面板幅材的第一表面粘合到带沟槽介质的第一侧。
22.根据本发明的另一方面，提供了一种生产瓦楞产品的方法。该方法包括测量或分配第一面板幅材的第一湿膨胀性属性值，然后基于所述第一湿膨胀性属性值确定第一面板幅材的第一水分调节设定点。该方法还包括通过将液体薄膜施加到第一面板幅材来调节第一面板幅材，以根据水分调节设定点值将第一面板幅材种的水分含量调节到大于10wt.％且至多30wt.％的第一范围内。
23.根据本发明的另一方面，提供了一种调节行进幅材的方法。该方法包括：(i)将第一湿膨胀性属性值分配给用于制造瓦楞复合材料的第一衬片；(ii)基于第一湿膨胀性属性值确定第一衬片的第一水分设定点值；和(iii)通过将第一液体薄膜施加到第一衬片来调节第一衬片，以基于第一水分设定点值调节第一衬片的水分含量。
24.根据本发明的另一方面，提供了一种瓦楞成形方法，该方法包括：(i)从多个瓦楞成形机接收多个相应的瓦楞成形机输入数据集，这些数据集与当前条件和/或在相应瓦楞成形机处使用的用于生产瓦楞产品的的原料材料有关，每个所述瓦楞成形机输入数据集包括与以下中的任何或全部有关的数据值：相对湿度、温度、压力、以及原料材料的组分和水分含量；(ii)在数据存储装置中汇总所述多个瓦楞成形机输入数据集，其中所述数据集和/或其中的各个数据值已经与代表纸幅材的湿膨胀性的湿膨胀性属性值相关联；(iii)接收
特定瓦楞成形机输入数据，该数据包括与用于在制造特定瓦楞产品的特定瓦楞成形机处使用或待使用的第一面板幅材有关的数据；(iv)将特定瓦楞成形机输入数据与所述数据存储装置中所汇总的数据集进行比较，并从中识别或计算代表所述第一面板幅材的湿膨胀性行为的第一湿膨胀性属性值；(v)基于所述第一湿膨胀性属性值，确定所述第一面板幅材的第一水分调节设定点，该第一水分调节设定点被计算为将其中的水分含量调节到大于10wt.％且至多30wt.％的第一范围内；和(vi)将所述第一水分调节设定点值传送到用于制造所述特定瓦楞产品的所述特定瓦楞成形机。
25.根据本发明的另一方面，提供了一种用于生产瓦楞产品的基于网络的系统。该系统包括网控中心，该网控中心适于通过因特网从多个远程瓦楞成形机控制终端接收瓦楞成形机输入数据，每个远程瓦楞成形机控制终端分别适于收集特定于相关瓦楞成形操作的瓦楞成形机输入数据。网控中心包括用于存储瓦楞成形机输入数据的数据存储器和用于评估瓦楞成形机输入数据并从中确定湿膨胀性属性值的处理器。处理器还适于基于所述湿膨胀性属性值为各个瓦楞成形操作分配水分调节设定点。
附图说明
26.图1是示出用于制造复合瓦楞板的方法的示例性方法步骤和相关设备的顶层示意性框图。
27.图2是可用于瓦楞成形方法的示例性水分调节设备100的示意性图。
28.图3是基于网络的系统的示意图，该系统可用于获得和记录纸衬片的湿膨胀性属性值并基于数据值将这些属性的预测值分配给纸。
29.图4是描绘以英寸为单位的优选胶线宽度与沟槽尺寸的图表。
具体实施方式
30.如本文所用，当给定范围如5-25或》5至多25时，这意味着优选至少5或优选》5，并且分别且独立地优选不超过25。
31.已经确定，通过将各个独立纸衬片的水分含量和其他特征制成表格，可以确定各个独立纸衬片的湿膨胀性。然后可以将具有不同属性的不同纸的湿膨胀性特征存储在数据库中。一旦已经确定或已知特定纸的湿膨胀性(根据经验或预测)，就可以为该独立纸衬片建立特定的水分设定点值，并结合针对复合板中的其他纸层确定的这样的设定点值，以便微调该板的后翘曲特性。要理解这一点，首先对纸幅材如何吸收水，重要的是它们如何储存、放弃和转移这些水有一个基本的了解将是有帮助的。
32.纸幅材由限定幅材的混合和啮合纤维的网组成。这些纤维在各个独立纤维本身的蜂窝结构内限定了内部纤维空间。它们还限定了间隙空间，该间隙空间本质上是位于各个独立纤维外部但在由纤维网限定的整个幅材的已占体积内的自由或空隙空间。以这种方式，纸幅材与海绵没有什么不同，海绵是纤维材料的坚固网络，所述坚固网络限定了孔隙和管道的复杂系统，空隙和管道构成了海绵几何结构内的空隙空间。
33.类似于海绵，纸幅材通常以两种方式保持和输送水。第一种方式是表面的，其中纸幅材可以在各个独立纸纤维之间和外部限定的间隙空间中吸收和携带水，但是在纤维幅材的空隙空间内。在该间隙空间中水的吸收和保留在很大程度上取决于流动力学(即，施加到
幅材表面的水将响应于包括重力在内的流体动力而倾向于流过该空间)。流过间隙空间的主要障碍将是与其相关的压降(尽管表面张力也会产生芯吸)，这可以通过施加外力或增加纸幅材上的压力梯度来克服。所吸收的水也可以通过施加机械力排出(例如压缩纸幅材以缩小其体积，从而使不可压缩的水从间隙空间流出)。在这样的外压下，液态水一般会迅速而容易地从间隙空间流出。
34.纸可以保持和输送水的第二种方式是固有的，其中幅材的各个独立纤维吸收和洗脱水分以在周围环境的当前湿度下实现动态平衡。以这种方式在纸纤维内吸收和保留水是基于平衡原理并且将受热力学定律支配。因此，纸纤维内吸收的主要驱动力不是流体动压(这意味着简单地将水挤压或压入纸中将不会有效地使纤维水合)。相反，主要驱动力是内部纤维空间和周围环境之间纤维膜上的水分浓度梯度。这里，水分将以与该梯度以及与特定于特定纸成分和纤维孔隙率的渗透常数(即很大程度上不受外部影响的因素)成比例的速率穿过纤维膜。与间隙空间不同，通常需要较长时间将水分引入幅材的纤维内以使纤维与环境湿度平衡。纤维重新吸收水分(或在某些情况下解吸)的延迟，特别是在相对衬片中不同程度的延迟，是导致扁平地离开瓦楞成形过程的瓦楞产品在长达24小时后出现后翘曲的原因。
35.即使基于热力学过程水分能够进入各个独立纤维可能需要花费时间，但是当制备幅材以经由淀粉粘合剂粘合幅材时，它可以通过人工加热快速驱出。这种加热会迅速升高纤维中的水温并将其转化为蒸汽，该蒸汽比液态水更快地膨胀并渗透到纤维外部。值得注意的是，即使在这样的加热下，通常这两个因素也会支配从纤维的渗出：浓度梯度和渗透常数。然而，在蒸汽的形式中，这两个因素都有利于从纤维中快速排出水。首先，在各个独立纸纤维内闪蒸成蒸汽的水分很可能伴随着间隙空间中的水分因相同热量而出现的类似现象。但是在间隙空间中产生的蒸汽很容易穿过幅材的多孔网络，直到它被排出。这将导致水分浓度梯度有利于蒸汽通过扩散从纸纤维内排出到间隙空间。其次，渗透系数与温度有关，高温会增加蒸汽通过纤维壁的渗透性。结果是，根据流行的热力学系统，抵靠热板加热创造了有助于从纸纤维中快速排出水分的条件。相反，在离开瓦楞成形过程时没有这种热量的情况下，其纤维已经以这种方式脱水的纸幅材将不会如此迅速地重新吸收该水分。这意味着，尽管在瓦楞成形过程中加热时水分很容易从纸纤维排出，但一旦该过程结束，水分就不会被如此迅速地重新吸收。
36.纸幅材的间隙空间中吸收的水有助于水膨胀，即当纤维网络膨胀以容纳间隙空间中吸收的水分时，由于纤维分离而鼓胀(与纤维本身的鼓胀相反)导致膨胀。相反，纸纤维本身吸收的水有助于湿膨胀；即当各个独立纤维膨胀以容纳被束缚的水时，由于各个独立纤维的鼓胀而导致膨胀。湿膨胀性是指给定纸(或纸纤维)基于纸纤维内吸收水或从纸纤维排出水而膨胀或收缩的可能性。它是特定纸的固有材料特性，取决于：(i)各个独立纤维特性，和(ii)成品纸衬片中的纤维密度。这些特性受制纸时的当前条件和纸成分的影响。这些包括当前的相对湿度、温度、压力、和纤维的化学组分。
37.此外，如下文更充分讨论的，已经表明，对于给定的纸系统，至少在最初，随着从其制成品的连续加湿循环，即原始湿膨胀性，湿膨胀性的幅度显著降低。“加湿循环”是指将水吸收到构成特定纸层的纤维中，然后再从纤维中排出。这意味着通过使纸层经受湿膨胀吸收和解吸的连续层，可以有效地减少基于随后的湿膨胀吸收/解吸循环的未来膨胀和收缩
的幅度。尽管不确定，但本发明人认为这种观察到的现象可能是由于滞后效应。具体来说，本发明人观察到，通过将给定纸层的水分含量增加到大于10wt.％，然后在粘附到相邻层之前对其加热(例如，通过蒸汽鼓或热板)，可以实现给定纸层的有效湿膨胀性的降低。观察到的降低类似于通过(假定的)滞后经由连续的加湿循环可实现的降低。不希望受理论束缚，也许当水首先通过薄膜计量水分施加而被施加到纸层时，纤维有足够的时间吸收该水分并通过水膨胀和湿膨胀两者膨胀。然而，当如此润湿的纸层随后在粘附到相邻层之前通过包裹在蒸汽鼓上而被加热时，所提供的热能可以驱出至少一些由纤维吸收的水分，从而有效地执行第一加湿循环。可替代地，由于所提供的水分过多，有可能在纸内在蒸汽鼓上局部进行一系列加湿循环(即蒸发和驱出纤维中的水分，然后是冷凝和重新吸收，之后再次蒸发和驱出)以实现多个快速加湿循环。已经发现，与所提供的纸的湿膨胀性相比，给定纸的湿膨胀性的降低程度可以被控制直至最大程度的降低。对于给定的纸层，可以认为湿膨胀性降低的最大程度基本上由纸本身的性质决定。此外，不同的(例如相对的)衬片可能具有不同的湿膨胀性降低最大值。但是通过微调经由薄膜计量系统添加的水分量和引入的热量(例如在粘附相邻层之前通过蒸汽鼓)，可以将这种降低的程度调整到并包括每个衬片的最大值——例如，如果需要，达到与相对衬片匹配的程度。
38.对于所吸收的给定体积的水，至少在降低通过加湿循环的湿膨胀可能性之前，湿膨胀的幅度(基于纸纤维内的吸收)为水膨胀(来自纸幅材的间隙中的水)的大致2至3倍。换句话说，纸幅材的纤维内吸收的给定体积的水将倾向于导致为仅在幅材的间隙空间中吸收相同体积的水的情况的大致2至3倍的膨胀。实际上，这意味着如果在加热纸幅材之前施加的水分保护涂层不足以均匀地隔离纤维束缚的水分以免被蒸发和被驱走，那么所得到的瓦楞产品可能会由于在纸纤维本身内过度干燥而看似扁平。然后它们延迟的重新膨胀往往会导致后翘曲。也就是说，如果在瓦楞成形过程期间纤维内的所有水分都被驱走，那么由于水分缓慢(基于平衡)重新吸收到纤维中，瓦楞成形过程期间的任何水分调节都将完全在间隙空间内。仅限于纸幅材的间隙空间，最初在6-9wt.％范围内的水分调节似乎已经产生了理想水分含量范围内的扁平板。然而，一旦纤维重新吸收水分以恢复平衡，直至24-48小时后，幅材的畸变可能比吸收仅限于间隙空间的情况多2-3倍。更简单地说，尽管操作员在'802专利中描述的瓦楞成形过程期间进行了预期的6-9wt.％的总水分调节，但仍可能发生明显的后翘曲。
39.使事情进一步复杂化的事实是，湿膨胀程度在如上所述的加湿循环之后发生变化(即，降低)，这可能是由于滞后。这也在下面进一步讨论。但是，如果加湿循环的次数未知或不受控制，特别是在可能是或可能不是相同材料的相对衬片之间，这种可变的(假定的)滞后效应会产生不可预测和不可控的相对衬片的相对湿膨胀，这导致不可预测的翘曲。
40.纤维重新吸收不仅会导致意外的后翘曲，而且即使可以预料到，调节以进行补偿也可能证明是困难的，这是因为幅材的精确最终尺寸不取决于仅一个变量，而是取决于多个变量，这些变量可能难以准确预测或建模。所述多个变量包括：
41.a)将发生的纤维内水分重新吸收的程度，因为基于在加热前施加的常规保护性6-9wt.％水分层中的微小局部变化(该窄范围代表了理想条件)，不同的区域可能已经得到良好的保护，所以该水分重新吸收的程度可能在整个幅材上有所不同；
42.b)随之而来的(并且可能是滞后的)可变湿膨胀性效应，这将引入进一步的可变
性，特别是各个独立纸层的湿膨胀性；和
43.c)制造商的当地环境特有的大气条件。
44.值得注意的是，在瓦楞成形期间以从其纤维驱出水分的方式过度干燥纸幅材(例如为了促进粘合)可能会由于滞后作用而在横向方向上产生1％或更大的收缩。这种收缩不能通过在制造期间可用的时间段内再润湿或再水化来纠正。在纸粘合在一起后，纸纤维内的任何水分的回收都会在瓦楞成形机下游发生，并可能造成尺寸不稳定。虽然这种收缩会均匀发生，但在横向方向上最为明显，这对于给定的幅材来说是有限的。此外，季节性变化会改变每个纸供应商和瓦楞成形机设施的大气条件。例如，7月份瓦楞成形地点处的大气条件(例如温度、相对湿度等)将不同于2月份同一地点的条件。这些条件影响着每个纸层的干燥程度，因此可能会影响最终瓦楞产品中呈现的翘曲量。
45.如现在所理解的那样，湿膨胀(导致纸纤维中的水分吸收或从纸纤维洗脱)是导致后翘曲的最有影响的因素。它不仅导致与通过其他机理进/出纸的水输送相比更大程度的膨胀或收缩，而且它也可能是同一瓦楞复合材料中不同衬片之间最不可预测的。因此，如果引入瓦楞成形机以形成给定瓦楞产品的衬片的纸层的湿膨胀性是已知的，那么可以准确地将正确量的过量水分独立地引入每个这样的层，以确保每个层吸收适量的水分，既保护其纤维不被过度干燥(产生显著收缩)，又调节这些纤维(通过假定的瓦楞内滞后循环)以调整/降低相应的湿膨胀性，以便防止后翘曲。为了有效地做到这一点，还必须知道每一层的进水量、瓦楞成形地点处的当前条件以及下游的当前条件，成品瓦楞产品要在下游储存或使用。利用这些信息，假定瓦楞成形系统包括施加高分辨率、精确计量的水层的机构，则可以调整所施加的水分以考虑到所有这些因素，使得瓦楞复合材料的衬片之间的膨胀/收缩的程度和速率二者都匹配。如果两个相对(或所有)衬片的膨胀速率和程度相匹配，那么当它们一起膨胀/收缩时将有极小的翘曲或根本没有翘曲。
46.在实践中，这说起来容易做起来难，因为如上所述，湿膨胀性对从衬片与衬片之间的膨胀性能具有显著且有时不可预测的影响，或者甚至对于同一衬片在不同时刻都有显著且有时不可预测的影响，取决于它经历的条件。如将理解的那样，在相对的衬片之间交叉调整高度易变的变量，使得它们难以匹配，即使它们可以通过经验来测量。然而，也如上所述，数据表明给定纸层的湿膨胀性在连续的加湿循环中趋于显著降低，这可能是由于滞后。因此，除了知道瓦楞复合材料的相对衬片的湿膨胀性之外，还期望在将衬片粘附到瓦楞成形机中的相邻层(例如介质)之前降低它们的幅度，例如通过滞后加湿循环。通过降低相对衬片的湿膨胀性，并在将它们粘附到介质之前调整它们各自的水分含量，不仅可以匹配衬片之间的膨胀行为，而且可以降低它们的幅度。前者有助于减少或消除后翘曲，而后者确保衬片之间不完美的水分调整对产生后翘曲的贡献最小，这是因为由于不匹配收缩引起的任何后翘曲变形都将很小。
47.除了如上所述的降低湿膨胀性之外或与降低湿膨胀性相结合，还优选的是向每个衬片的粘合表面施加显著超过常规预期的液态水的充分保护的牺牲层。这种多余的水分层可以至少部分地隔离纸纤维内束缚的水分，以防止它们在瓦楞成形过程期间因加热而过度干燥。这可以通过可靠地保留纸幅材、特别是衬片中的纤维束缚的水分来帮助抑制瓦楞结构的后翘曲。
48.平衡水分层施加一方面产生牺牲层(以保护纤维免受过度干燥)，而另一方面调整
适量水分以调节(降低)湿膨胀性到期望的程度，可以是一迭代过程。除了这些影响之外，还应考虑所施加的水分将如何影响纸幅材的内应力。提供的纸幅材通常包括基于条件和最终形成的纤维结构的成形内应力。这些应力导致在纸幅材内施加内部机械力，这可能是不均匀的并引起额外尺寸不稳定性，而尺寸不稳定性进一步促进后翘曲。如果施加了足够的水分，那么施加精确的过量的牺牲水分层也有助于减小这些内应力，从而使湿润的纸可以被约束干燥，由此缓解幅材压力。
49.具体而言，已知当纸幅材被约束干燥时，纸幅材内的内应力可以减小或消除。通过施加如本文所公开的显著过量的水分，可以减小这些应力，并且可以通过这些幅材中纸纤维的应力释放来增加衬片(以及因此成品瓦楞产品)的总体拉伸强度。正如已经讨论过的，纸在润湿时会鼓胀，在干燥时则收缩，这内在地给纸纤维引入一些应力释放。此外，当完全润湿的纸幅材在约束下(即在张力下)干燥时，收缩的纸纤维的收缩力抵抗沿着纵向方向抽拉纸的拉伸力，这在幅材中引入了大量的应力释放。例如，根据其基重，润湿的纸幅材在8千克/米至180千克/米的张力下进行干燥。这种现象在文献中被称为“约束干燥”，通常在造纸中进行研究，而不是在通过瓦楞成形过程抽拉纸幅材时进行研究。然而，本发明人认为相同的原理将适用于这里。因此，在瓦楞成形过程中在张力下干燥的基本上润湿的纸幅材(例如幅材18、19)在传递的热量的帮助下(例如，来自将幅材粘附到介质的地点的上游的预热器)将呈现内部收缩力，该内部收缩力抵抗总体幅材张力，产生应力释放，并增加纵向方向上的拉伸强度。使用这种工艺，与进入幅材18、19相比，可以预期纵向拉伸强度增加2.5-10％。值得注意的是，由于在传统方法中没有观察到被约束干燥导致的拉伸强度的这种增加，因此现有工艺调节幅材的相对低水分含量(例如在瓦楞成形过程中预热器之前6-9wt.％)。这种现象只有在将含水量调节到本文公开的范围内时才会观察到：即》10wt.％至多30wt.％，优选11-15wt.％。
50.尽管已知将牺牲水层施加到纸幅材上以便瓦楞成形，但是以如此低的量施加水以致干燥内应力从来不会被释放。并且如上所述，传统工艺往往会使衬片过度干燥。这些因素共同作用保持每个衬片内的内应力，这会导致衬片的尺寸不稳定性，这种尺寸不稳定性加剧因衬片的湿膨胀而导致的后翘曲。换言之，期望的是，降低每个衬片中的湿膨胀性和内应力两者。两者都可以使用在牺牲层中施加到每个衬片的粘合表面的过量水分的材料来实现，如下所述。
51.已经发现，将衬片中的水分含量增加到高于传统接受水平的水平(例如，大于10wt.％；优选大于10wt.％且至多30wt.％，如下所述)，通过在粘合表面上施加均匀的计量水分薄膜有助于提高衬片的尺寸稳定性，并因而提高瓦楞产品的尺寸稳定性。所公开的系统和过程施加这样的层，其有效地：隔离和保护纤维束缚的水分(防止过度干燥和导致的湿膨胀性后翘曲)，降低湿膨胀行为的幅度(通过假定的纤维本身内在加热同时的滞后循环)，并通过在从瓦楞成形过程中出来时在热板或加热鼓上将纸幅材约束(即在张力下)干燥到更传统的6-9wt.％，释放纸幅材的应力。
52.换言之，通过提高衬片中的含水量，然后约束干燥，衬片中的湿膨胀性的幅度降低，同时保护了纤维束缚的水分，并且纸中的内应力得到释放，所有这些都有助于得到尺寸更稳定的瓦楞产品。衬片的干燥大部分发生在衬片与介质组合之前，例如当衬片在张力下位于加热表面上时。例如，当衬片经过预热器、单面机压力辊或单面机皮带的加热表面时，
衬片会在张力下干燥。然而，衬片的粘合表面保持湿润，以便将淀粉接收到衬片中。
53.随着每个衬片的尺寸稳定性通过所公开的系统和工艺得到改善，最终瓦楞产品的性能也得到改善。传统系统导致衬片的非同步湿膨胀，从而导致不可逆的蠕变应变，这导致瓦楞产品失效。通过降低衬片的湿膨胀，将增强瓦楞产品的性能，从而使瓦楞产品更加稳定和耐久。
54.现在将简要描述示例性瓦楞成形机设置。图1示意性地示出了示例性瓦楞成形设备1000的框图。在所示的实施例中，瓦楞成形设备包括水分调节设备100(图2)、幅材加热装置200、单面机300、胶机400和双面机500。当介质材料幅材10沿着机器路径行进通过瓦楞成形设备1000以生产离开双面机500的成品瓦楞产品40时，这些部件相对于介质材料幅材的纵向方向以所列的顺序布置。显然的是，介质材料10将变成瓦楞幅材，相对的第一和第二面板幅材18和19将粘附到该瓦楞幅材，以生产成品瓦楞纸板40。本文关于图1所述和所示的瓦楞成形机设置与美国专利8,398,802中详细描述的基本相同，该美国专利通过参考并入上文。具有相似和替代特征并且如'802专利中所述的相同设置可以用于本文公开的方法。具体地，在'802专利中描述的相同的水分调节设备100(包括薄膜计量装置130)(其中它用于将纸幅材调节到6-9wt.％的总水分)可用于将过量的水分施加到本文所述的介质和衬片(和幅材，如果需要)的粘合表面。水分调节设备100可以以'802专利中描述的方式操作和调节来施加适当计量的水薄膜，以在纸幅材中实现期望的》10wt.％至多30wt.％的水分，如本文所要求的，从而实现本文公开的令人惊奇的效果组合，其产生大大改进的尺寸稳定性。
55.图1中的第一面板幅材18将在离开瓦楞成形机时为成品瓦楞产品40提供第一衬片。在如传统工艺中(例如在'802专利中所公开的)那样将第一面板幅材18施加到瓦楞介质材料10之前，第一面板幅材被调节，以调节其水分含量，实现上述组合效果：保护纤维束缚的水以防止过度干燥，降低湿膨胀性的幅度，以及释放第一面板幅材18的应力；一旦施加了所需的过量水分层，所有这些效果都可以通过抵靠热板或加热辊约束(即在张力下)干燥来实现。
56.水分调节可以通过将基本连续的水薄膜施加到第一面板幅材18以调节其总体水分含量来实现，以在本文公开的期望范围内产生显著过量的水分。可以将水层施加到第一面板幅材18的一侧，该一侧将在接触介质材料幅材10的沟槽之前降低至(即直接接触)热源，介质材料幅材上已经施加了胶水，以便在单面机300中粘合到第一面板幅材。
57.得到的单面幅材20(由粘附到第一面板材18的介质材料幅材10组成，优选地两者现在都已经过水分调节)离开单面机300并进入胶机400，在胶机中将胶水施加到剩余的暴露槽嵴，以便可以在双面机500中将第二面板幅材19施加并粘附到暴露槽嵴。
58.具有施加到暴露槽嵴的胶水的单面幅材20进入双面机500，在双面机中，第二面板幅材19被施加并粘附到暴露槽嵴，并且所得到的双面瓦楞组件被压在一起。
59.在进入双面机500之前，将向成品瓦楞产品40提供第二衬片的第二面板幅材19被与上述第一面板幅材18类似地调节，以施加计量的水分薄膜以，从而实现本文公开的范围内的显著过量水分含量。优选地，该水分层被施加到第二面板幅材19的粘合表面，该第二面板幅材将通过胶水粘合到介质材料幅材10的暴露槽嵴。
60.可以设想，将过量水分以薄膜、计量水层的形式施加到将形成复合瓦楞产品的衬片的至少幅材的粘合表面(即第一和第二面板幅材18和19)将通过上面详细描述的几种机
理产生增强的后翘曲抑制。即，过量水分牺牲层将至少部分地将纤维束缚的水分与衬片幅材(即，面板幅材18和19)的预热隔离，以使它们为粘合做好准备，从而在整个瓦楞成形过程中保留它们的大部分固有水分含量。它还将提供过量的水分，通过提供足够的水来经历多个(认为的)加湿循环可以有效地降低衬片的湿膨胀性。最后，过量的水分将足以在面板幅材18和19在张力下干燥时(例如抵靠'802专利中描述的加热辊或热板)，这些幅材将通过约束干燥而消除应力。
61.根据优选实施例，前述幅材的水分含量将被调节为大于10wt％；优选地大于10wt.％且至多30wt.％；更优选地大于10wt.％且至多20wt.％；最优选地11wt.％到15wt.％，或12wt.％到15wt.％，或12wt.％到14wt.％，例如利用网控中心620提供的水分调节参数，将在下文描述。最重要的是，将被粘附到瓦楞介质层的相对两侧的衬片(例如，面板幅材18和19)如本文所公开的那样被调节。与衬片不同的是，介质材料幅材是瓦楞状的，由此得到的瓦楞可以起到畸变蓄积器的作用。因此，瓦楞介质中的瓦楞成形后畸变将不怎么明显，这是因为这些畸变可以在很大程度上被其中的下陷的瓦楞接纳。而且，相对的衬片还起到从相反方向约束介质的作用，也最大限度地减少了介质层中后翘曲的影响。但是，如果需要，可以按照本文针对衬片所述的类似方式对介质进行调节。
62.为了将期望的水薄膜施加到相应的幅材18和19，优选地使用水分施加辊120作为衬片调节设备100的一部分。值得注意的是，该衬片调节设备100与图2中所示以及在'802专利中所述的用于施加对应的水分层的调节设备100基本相同，尽管实现了较低的水分含量。在进入衬片调节设备100时，衬片18、19可以可选地首先进给通过预张紧机构110，然后经过水分施加辊120，在该水分施加辊处，在离开介质调节设备100之前水分被添加到衬片18、19以将其水分含量调节到期望范围内。在其他示例中，衬片18、19仍然可以直接进给经过水分施加辊120。使用第一薄膜计量装置130将水分施加到水分施加辊120的圆周表面。该装置130在图2中示意性地示出在水分调节设备100中并且用于将非常精确计量的液体薄膜或层从储器涂布到辊120的表面上。为了达到本文期望的水分含量，优选地对施加辊120进行计量，使得其在其表面上承载大于5μ且至多100μ，更优选地大于10μ且至多50μ的液态水膜厚度。理想地，设备100的水分施加辊120以小于抵靠其传送的幅材(18或19)的速度的90％的表面线速度操作，包括在该幅材的相反行进方向上的任何速度。还优选地，对于450米/每分钟或更低的线速度来说，纸幅材抵靠该辊120的留置距离(即该幅材的一段与水分施加辊120接触的直线路径长度)大于15mm且至多100mm，优选地大于50mm且小于80mm。这些留置距离范围可以根据以下关系对高于450米/分钟的线速度按比例进行调节：
63.(新范围)/(上面给出的范围)＝(最终线速度，单位为米/分钟)/(450米/分钟)
64.用于调节行进幅材抵靠水分施加辊120的包角以及因此留置距离的机构和辊配置在本领域中是已知的(例如，如'802专利中所述)。留置距离比留置时间更优选作为施加辊接触的量度，这是因为考虑到传统施加辊的直径和传统瓦楞工艺的线速度(例如，如上所述的450m/min)，针对行进幅材和水分施加辊120之间的接触范围而言，停留时间将不会有实质性的或者可能甚至可测量的不同，而接触范围可能对施加的水分总量产生实质性影响。然而，以在施加辊120上接触的圆周区域为基础的留置距离将更容易观察、测量和控制，并且容易与给定瓦楞成形过程中给定行进幅材上施加的以重量百分比计的水分含量相关联。
65.对行进幅材在加热以促进粘合之前施加明显过量的水分作为施加到该幅材的粘
合表面的薄膜计量层(例如，》10wt.％且至多30wt.％的水分到任一面板幅材18或19)可以提供如上所述的显著优点。首先，通过在预热之前将这样一层水分施加到粘合表面，表面水分的大量薄膜充当牺牲水分层，该牺牲水分层在接触预热辊或热板时几乎瞬间蒸发，从而使生成的蒸发蒸汽通过纸幅材上升，在此，它几乎立即重新凝结成蒸汽(水滴)并将其熔化热传递给纸幅材。以这种方式，最初仅在幅材的外(粘合)表面处施加的热能更分散且更均匀地施加到纸幅材本身并被纸幅材本身吸收，从而减小在幅材的整个厚度上的温度梯度。这种蒸发和再冷凝机理还可以产生有效地有助于降低如上所述每个衬片的湿膨胀性的加湿循环。此外，因为绝大多数热能必须在额外的热量能够用于穿透并影响纤维束缚的水分之前被表面存在的牺牲水分层吸收以提供其汽化热，所以纤维束缚的水分在很大程度上受到保护以免被完全蒸发并从纤维驱出。此外，上述明显过量的水分使得热能不太可能突破以蒸发和驱出纤维束缚的水分，从而保留该水分。
66.尽管由牺牲层引入的一些过量间隙水分可能在成品瓦楞产品已经生产之后干燥，但是如上所述，所产生的水膨胀(收缩)与湿膨胀相比幅度很小，结果就是所有纤维束缚的水分被驱走，然后被重新吸收。基于间隙水分失去以及基于相对衬片的降低和匹配两者的湿膨胀性，所产生的较小幅度的收缩更有可能是以下两者：a)如果相对衬片(幅材18和19)被类似地涂覆过多的牺牲水分层，则该收缩在相对衬片中是均匀性的——这意味着净后翘曲将为零，这是因为相对衬片将相互平衡；和b)该收缩足够小以致于不会导致不可接受的后翘曲。
67.在本文公开的优选过量范围内进行水分含量调节的又一个好处是，它可以导致自平整幅材的横向水分含量，无需幅材轮廓(web-profiling)传感器、设备或反馈控制。除了上述好处之外，在优选范围内，例如在》10wt.％且至多30wt.％的范围内，通过具有》5μ且至多100μ的水膜厚度的水分施加辊120将过量水分施加给幅材18和19，产生过量的施加水分，这将有助于经由芯吸和相关的间隙吸收增强穿过幅材的孔隙结构的液体渗透和水分蒸发。这种芯吸在更干燥的幅材的横向带中趋于更大，而在已经充分润湿或饱和的横向带中趋于最少。其结果是纸将倾向于内在地自平衡其横向水分含量，直到其整个横向间隙区域通过吸收的水分被均匀润湿，这将固有地减少并可能消除任何其他横向翘曲效应。本文描述的范围内的过量水分施加提供了足够的总水分以使其可靠地发生。
68.因此，过量施加的水分的适当平衡将带来保护纸幅材的固有水分(即，纤维束缚的水分)以及如已经描述的释放纸的应力、最小化和横向调整(cross-tuning)瓦楞复合材料的相对衬片的湿膨胀性(甚至进一步减少后翘曲)，并最小化可能在制造过程中引入或由水分施加辊120本身以其他方式引入的横跨幅材局部水分梯度的协同效应。相反，太多过量的水分(例如，高于施加辊120上不超过100μ的水膜层的上述参数，或在施加水分后幅材18、19中存在的水分超过30wt.％)可能会导致夹带邻近施加水分层的粘合表面的幅材孔隙结构。这可能抑制如上所述的渗透和均匀芯吸，这可能有害地影响纸幅材的横向自平整以及纤维束缚的水分保留。
69.使用本文描述的方法的纸幅材的横向方向自平整在线性瓦楞成形操作中是特别重要的。不同于传统瓦楞成形，在线性瓦楞成形中，瓦楞介质具有平行于纵向方向延伸的沟槽，使得它们沿着平行于和沿着那些幅材的长度延伸的胶线胶粘到相对的衬片幅材(18、19)上。由于纸幅材的典型制造方式，在横向方向上的收缩(由于水分流失)的可能性是在纵
向方向上的收缩的三倍。这是由于纤维的取向主要沿着纵向方向，以及在干燥时更容易在纵向方向上保持幅材受到约束(即，在张力下)(例如，通过经由增量速度比率变化增加连续更干燥部段之间的应力差异)。
70.因此，行进的纸幅材(例如纸幅材18、19中的一个或两个)在横向方向上的可变水分带在横向方向翘曲(收缩)方面可能尤其成问题。例如，如果存在过度干燥的带，或者存在相对于其他带或相对于与介质材料幅材10相对的相对衬片18或19以不同速率或不同幅度收缩的带，则可能发生不可预测和不可控制的横向方向翘曲。
71.在传统瓦楞产品中(其中沟槽在横向方向上延伸)，这些沟槽贡献了横向刚度，其在很大程度上抵抗或抵消否则可能由于可变的横向水分分布而发生的收缩。然而，在线性瓦楞成形中，沟槽在纵向方向上延伸并且沿着成品瓦楞产品的长度。这些纵向方向沟槽沿瓦楞产品的长度贡献了它们的刚度，但是对横向收缩几乎没有抵抗。因此，与在相同条件下制造的传统瓦楞产品相比，线性瓦楞产品具有更大的横向收缩可能性。
72.当前公开的自平整技术，在至少应用于衬片材料幅材18和19时，通过确保纸被均匀润湿和均匀保护以免在横向方向上不受控制的内在(束缚)水分失去而最小化或有效消除横向收缩。因此，即使将具有可变横向水分带的幅材作为相对衬片进给到线性瓦楞成形设备，例如，美国专利8,771,579中公开的线性瓦楞成形设备(该专利的全部内容通过引用并入本文)，通过如本文公开的那样调节它们，也能实现较少甚至没有横向翘曲或收缩。
73.重要的是，如果施加足够的水分以允许上述横向自平整效果并且只要不是太多过量水分(即，》10wt.％直至30wt.％，取决于应用)，则上述横向自平整效果就是所述系统操作所固有的。这意味着如本文所述操作的瓦楞成形系统可以排除掉设计成测量、然后调节幅材中横向方向水分含量的幅材轮廓设备。换言之，没有必要在行进幅材的离散的横向位置处引入水分检测传感器来提供反馈控制。同样没有必要将水分离散地施加到幅材中相对低水分的带上。当如本文所述操作时，水分调节设备100可用于供应足够的过量水来将行进纸幅材中的水分含量调节到》10wt.％到30wt.％(更优选地11wt.％到15wt.％)的范围内，这将在每个衬片(幅材18、19)的粘合表面上产生稳健的牺牲水分层，以实现湿膨胀性介导的后翘曲控制。
74.由于更干燥的纸的芯吸速率和吸收速率更快，因此在更干燥的水分带中选择性吸收过量沉积的水分以实现自平整在很大程度上是自动的。但幅材张力也起作用并且进行有限的调节以便增强效果。具体而言，在幅材横穿水分施加辊120时幅材对该辊的张力越大，转移到纸幅材中的水分就越多。在给定的幅材中，相对干燥的横向幅材带将具有比纸中平均纤维长度更短的纸纤维。这是因为更干燥的纤维相对于较湿的纤维通常收缩或至少不鼓胀。相反，由于相反的原因，相对较湿的幅材带将具有比幅材中的平均纤维长度更长的纸纤维。如将理解的那样，较短的纤维长度通常会引起更干燥幅材带中的相对较高的局部张力，而较长的纤维长度通常会引起较湿的幅材带中的相对较低的局部张力。总的结果是，对于在给定的平均幅材张力(例如，取决于基重，张力为8千克/米到180千克/米)下横穿水分施加辊120的给定幅材，较干燥的带将倾向于具有比平均值更高的标称张力(例如12千克/米至270千克/米的张力)，使得它们相对于施加辊120的张力稍微更强一些。而较湿的带将倾向于具有较低的标称张力(例如5.3至120千克/米的张力)，使得它们相对于辊120的张力稍微不那么强。这种可变张力效应将趋向于导致来自施加辊120上的水膜的水分被更强地驱
动到低水分带中而不是进入高水分带，从而在将明显过量的水分施加到幅材上时增强自平整效果。
75.为了增强这种效果，可以调节水分调节设备100的施加辊120和行进幅材18、19之间的辊速比，以调节和增强对辊120的幅材张力。如本文所用，该辊速比定义为施加辊120的圆周表面的表面线速度与张紧并在该表面(的一部分)上行进的幅材18、19的线速度之比。因此，100％的辊速比将意味着辊圆周表面的表面线速度以与抵靠其的幅材18、19沿着相同的方向和相同的速度行进——这意味着它们之间的滑动实际上为零。对于大多数传统纸基重(通常为45-500gsm)，结合本文公开的优选水膜厚度和留置距离范围，期望的是以从100％偏离至少5％(超速或欠速)，更优选地从100％偏离至少10％(超速或欠速)的辊速比操作施加辊120，但方向与幅材18、19行进的方向相同。如将理解的那样，后者意味着辊速比大于110％或小于90％，这分别取决于辊120是以超速还是以欠速操作。理想地，将辊速比调节为与这些范围一致，以便在瓦楞成形过程中将施加辊120处的局部幅材张力增加基准幅材张力的15-30％；基准幅材张力通常保持在幅材极限拉伸强度的10％到25％。例如，当瓦楞成形过程中的基准幅材张力为8千克/米到180千克/米时，施加辊120处的局部幅材张力可以为9.2千克/米到234千克/米。重要的是，辊速比也是一个数据点，它可以包含在瓦楞成形机输入数据中，并对照下面描述的湿膨胀性属性值进行交叉分类，以及用于对这些值进行预测建模。
76.从用于实现自平整的水分施加和渗透的角度来看，超速与欠速操作并不被认为是关键的。因此，该选择可以基于与整个瓦楞成形系统的上游或下游操作相关的外部因素，从而认识到超速操作将增加上游幅材张力，欠速操作将增加下游幅材张力。施加辊120的反向操作(即，导致负的辊速比)通常是不期望的，除了中到大基重的纸幅材，例如，125-325克/平方米(gsm)或更大。在任何情况下，可以想到，对于低于70gsm的幅材基重，应避免反向操作。
77.重要的是，应当认为，本文描述的增强的尺寸稳定性和自平整效果将通过将所述的过量水分施加到每个衬片幅材(即，幅材18、19)的仅一个表面(通常优选粘合表面)上来实现。但是，根据机器布局考虑需要，可以通过在非粘合表面上施加单层来获得令人满意的结果。尽管水分层可以施加到每个衬片幅材18和19的两侧，但应当认为，如本文所述仅将水分施加到粘合(或相对)表面将实现所述的纵向和横向两个方向的后翘曲都减小的双重益处，使得双面施加是没有必要的，因此不是优选的。
78.特别不直观的是，通过将均匀的水薄膜施加到幅材上可以有效地补偿幅材中的可变水分带。与传统的局部测量和计量幅材横向水分含量的方法相反，本发明人将恒定厚度、均匀的过量水膜施加到衬片幅材18、19，其中没有进行局部测量或计量，而是依靠自然过程来归一化纸幅材中的横向水分含量。令人惊奇和出乎意料的是，横向的局部水分梯度不是像传统那样通过局部和调整水分量来消除，而是通过在整个幅材宽度上施加恒定厚度的过量水分层来消除。这一过程可以在没有闭环反馈控制的情况下实施，以在整个幅材宽度的离散横向位置处调整精确的水分施加，这一事实与传统系统相比是一显著的优势，原因在于它将节省结合局部横向水分施加器和相关的基于传感器的反馈控制回路所需的大量资本和操作成本。总而言之，该过程可以自动实施，使得其在横向方向水分中固有地且可靠地自动自平整，并且是在没有任何传感器或其他反馈控制的情况下，这一事实是令人惊奇的
结果。
79.此外，本文公开的方法与用于将水分施加到面板幅材18和19以生产瓦楞产品中的衬片的传统看法和行业规范背道而驰。如在'802专利中所公开的那样，传统的做法是在预热那些幅材以促进淀粉粘合到介质材料幅材之前，将那些幅材中的水分含量调节到6-9wt.％水分的范围内。施加额外的水分来保护纸以免因加热而脱水被认为是不必要的。实际上，施加额外的水分是不期望的，因为这种过量会浪费水和能源，并增加成本。正是由于这个原因，在'802专利中，对幅材水分调节的调整被精确控制在6-9wt.％的范围内。但是本发明人发现，施加额外的过量水分可以产生上述横向自平整效果，从而大体上将不好的衬片幅材原料(否则可能不适合用于瓦楞成形过程)调整成适合制造瓦楞产品的可接受的扁平原料。同时，它可用于调节和调整构成瓦楞复合材料的衬片的相对湿膨胀性，以最小化后翘曲效应，并且以以前未了解或未预料到的方式将应力消除引入纸中。实际上，可以使用多达1.5到4倍于传统应用的水分来平整纸幅材，并最小化或消除其中的可变水分带的存在，这将大大减少甚至消除最终产品呈现本领域已知的横向翘曲，以及最小化因湿膨胀和应力效应引起的基于收缩的后翘曲。
80.除了上述改进的尺寸稳定性和自平整特征之外，在预热之前将所公开的过量水分施加到面板幅材18、19还能够实现减少用于将这些幅材粘合到介质材料中间幅材的淀粉量。例如，当针对所有三个幅材(两个衬片18、19和一个介质)使用典型的c型沟槽介质以及至多35#纸原料时，通过将面板幅材18、19(衬片)中的水分含量调节到6-9wt.％的范围，如'802专利中所公开的那样，通常可以实现的是，在成品瓦楞产品中观察到的相对衬片幅材中的渗透深度为约1.7密耳，这基于3.5至6g/m2的淀粉粘合剂施加速率(干基，按照标准排除偶然水分)。该施加速率是指作为粘合剂施加以产生成品瓦楞产品的总淀粉并考虑到介质两侧的沟槽的粘合剂施加。然而，施加本文公开的明显过量的水分，在相同条件下可以实现距离每个幅材18、19的粘合表面深25-35％的淀粉渗透，例如从约2.1密耳到约2.3密耳。这种淀粉深度渗透的显著提高被认为是由于粘合剂组合物一旦施加于幅材18、19就具有较低的总体粘度(并因此增加流动通过幅材的孔结构的流量)以及改善的表面下淀粉糊化(即扩张)。这两种效应转而又被认为是由于从施加淀粉基粘合剂组合物的粘合表面开始可利用的水分显著过量。也就是说，在表面下纸基质内的自由间隙水的材料增加既通过增加(较低粘度)的流量促进了淀粉颗粒更深的渗透，又有利于淀粉颗粒的更大糊化，淀粉颗粒吸收可用水分后其体积可增加多达两个数量级。
81.可替代地，使用所公开的过程，可以实现与传统过程(例如，约1.7密耳)相当的渗透深度，但是固体基淀粉少30％。例如，同样对于c型沟槽，要在成品瓦楞产品的两个相对衬片幅材中实现约1.7密耳的渗透，只需施加与上述类似测量的2.1-4g/m2淀粉(干基，按照标准排除偶然水分)。
82.对于其他沟槽尺寸，与传统淀粉施加速率相比，淀粉施加速率类似地减少约30％可以实现类似约1.7密耳的淀粉渗透。下面的表3示出了各种传统沟槽尺寸的每英尺沟槽的典型数量，并提供了与c型沟槽相比的每英尺沟槽的比例。请注意，这些值不是标准值，因为不同尺寸的沟槽可以在瓦楞状介质中以不同的间距使用。但表3针对各种传统沟槽的典型间距说明了近似涂胶速率。根据公开的典型间距，c型沟槽每英尺大约有38个沟槽，而e型沟槽每英寸大约有90个沟槽。
83.表3
[0084][0085][0086]
90/38.2的比率为2.356，这意味着乍一看，根据表3，e形沟槽的胶水应该是c型沟槽的胶水的约2.4倍。实际上，随着沟槽变小，可以看到胶线的数量以及大概总胶水施加速率将增加。但如图4所示，随着沟槽靠得更近，胶线宽度也会变小。此外，随着沟槽高度变小，胶线厚度变小。这两个额外因素往往会抵消仅通过增加胶线数量(如表3所示)可以预期的过量胶水量，从而与相对于c型沟槽的沟槽数量比率相比，减少了胶水消耗量的实际差异。例如，给定表3和图4中的沟槽间距和胶线宽度，e型沟槽的涂胶率大约是c型沟槽的1.21倍。与图4中的c型沟槽相比，针对其他沟槽尺寸给出了其他典型比较百分比。
[0087]
如本文所公开，通过将明显过量的水分施加到衬片幅材18、19，对于其他沟槽尺寸，可以将对应的胶水施加速率降低约30％，并且仍然能够实现工业期望的距离粘合表面大约1.7密耳的淀粉渗透(固体基)。请注意，在实际实践中可能存在一些变化，这是因为对其他尺寸的沟槽要实现与c型沟槽相同的30％减少，其他沟槽尺寸的幅材的纸基重必须相同。这种情况很少发生，对于非c型沟槽幅材使用不同重量的纸会影响在相关幅材中实现相当的渗透深度所需的淀粉成比例减少。然而，基本原理仍然是使用所公开的过程，在给定情况下，施加到槽脊以便制造瓦楞产品的淀粉施加速率(固体基)的明显降低可以导致渗透深度几乎没有损失。可以构想，对于不同沟槽尺寸a至g的典型纸基重，当将如本文所公开的明显过量的水分施加到衬片幅材18、19时，与在相同条件下使用传统过程所需的施加速率相比，约25-35％的淀粉施加速率减少能够引起标准约1.7密耳淀粉渗透(固体基)。
[0088]
现在已经认识到了上述关系，期望的是，在给定情况下利用这些关系来预测性地预先确定施加到幅材上的适合量的水分，以便为瓦楞产品提供衬片。例如，知道特定衬片幅材的起始水分含量并且了解其起始湿膨胀性行为和该行为可能如何根据加湿循环而改变以及了解在约束下干燥过度润湿的纸的应力释放特性，可以更好地确定施加到该幅材上的适合量的水分，以实现期望范围内的适当预热水分含量，从而实现所公开的益处。通过将不同起始纸原料的这些和其他因素制成表格，并与不同瓦楞成形机安装地点的当前条件进行交叉引用，可以构建一数据库来预测性地确定适合的水分调节设定点，用于施加所公开的计量液体层，以实现对于期望的后翘曲行为的适当的总含水量——甚至对其进行调整(如果需要，调整为零)。
[0089]
从湿膨胀性开始。例如，可以通过经验关系计算每张纸的湿膨胀性。以下经验关系式将任意湿膨胀性值β定义为在与潮湿环境平衡后在两个不同的相对湿度值下观察到的固定纸段长度之间的归一化差异。在这种情况下，β被定义为从85％rh(l
85
)平衡到33％rh(l
33
)的长度差相对于该段的标准化长度(l0)乘以100。
[0090][0091]
当然，如上所述，可以预期β的值在连续加湿循环之后减小。这是因为在这样的循环之后，长度值l
85
和l
33
可能会减小，从而导致β值不同且更小。β值也可能至少松散地依赖于温度。因此，在实践中，湿膨胀性的量化值，例如β(从上述关系量化)，可能最适合用于分类和表征通过在已知的受控条件下制造的不同纸的经验测量而确定的已知湿膨胀行为，并将它们联系起来以预测没有经验测量但仍然在类似条件下制造或经历类似环境事件的其他纸的湿膨胀性行为。由上述关系的β的量化值不太可能用于表示特定纸的绝对湿膨胀性，可以从所述绝对湿膨胀性调整水分调节。
[0092]
如果可以测量或以其他方式将湿膨胀性值或系数分配给用于制造不同衬片的不同纸，相对于用于将湿膨胀行为等同于制造、经验和环境条件的基本通用尺度或一组参数进行归一化，人们则将具有了预测给定衬片的湿膨胀行为以及调整预粘附水分施加以实现预测的膨胀行为的基础。最重要的是，通过知道在同一瓦楞复合材料中使用的两个相对衬片的此类值/系数，人们可以有一个起始点来相对于彼此对它们进行调整，以有效且可重复地最小化后翘曲，或维持期望的(调谐)离开瓦楞成形机时的翘曲度(凹度)。即使相对衬片可能不是由相同的材料制成、没有相同的卡尺厚度、不是来自相同的供应商等等，情况也是一样——也就是说，知道两个相对衬片的共同基础的湿膨胀性系数，人们可以将它们独立地调整为最终的瓦楞复合材料，其中它们的膨胀行为将大体匹配。需要明确的是，用于计算湿膨胀性值/系数的精确经验关系并不是关键的。只要可以通过通用方法或一系列纸之间的关系为每个纸计算或导出这样的值，它们便都可以相关联以识别从一个纸层到下一个纸层的相对湿膨胀行为特征，这将使得对于给定的瓦楞复合材料能够实施本文描述的此类衬片与衬片之间的调整。
[0093]
一旦已经为不同的纸、环境因素等等建立了湿膨胀特性的数据库，能够与每个纸类别相关联的另一个因素便是其湿膨胀幅度可以基于限定的环境因素或处理步骤而降低的程度。如上所述，期望的是，尽可能地降低各个独立纸层的湿膨胀性，以降低瓦楞成形后膨胀/收缩的幅度，这将倾向于使任何后翘曲的幅度最小化。然而，还必须意识到，给定瓦楞复合材料的相对衬片可能具有不同的降低湿膨胀性的可能性——就像它们可能具有基于其各自组成和其他因素的不同初始湿膨胀性一样。因此，通常期望确定最低的共同湿膨胀性，给定瓦楞复合材料的两个衬片可以通过处理步骤降低到该最低的共同湿膨胀性，使得它们的湿膨胀性可以在该最低的共同值处匹配。
[0094]
本文构想的示例性方法包括以下步骤：(a)测量或将湿膨胀性属性值分配给待用于制造瓦楞复合材料的衬片幅材；(b)考虑提供给瓦楞成形过程的衬片中存在的水分和预期的瓦楞成形后环境条件，对衬片幅材进行水分调节，以将精确计量的水量引入衬片幅材；(c)任选地，在水分调节之后但在粘附到相邻层(例如瓦楞介质)之前对衬片进行热处理，以微调水分调节并调节其湿膨胀性，以便实现期望程度的瓦楞成形后湿膨胀(可以为零)，从
而最小化后翘曲或维持预定程度的后翘曲。由于已经给出的原因，衬片幅材中的总预热水分含量应在》10wt.％且至多30wt.％的范围内。可以利用上述热处理来有效地降低衬片的湿膨胀性，这可与通过使衬片经受连续加湿循环所观察到的情况相当。实际上，在给定条件下，作为在上述步骤(a)中测量或分配的其湿膨胀性值或特性的一部分，给定纸衬片的湿膨胀性降低程度(包括加热程度——基于纸的热通量和加热的停留时间二者)可以与该纸相关联。对于通过瓦楞机制造的瓦楞复合材料，该过程可以在两个相对衬片上进行，以便每个衬片中的瓦楞成形后湿膨胀程度基于或匹配另一个的瓦楞成形后湿膨胀程度进行调整。以这种方式，不仅可以调整每个衬片的湿膨胀性以实现期望的瓦楞成形后膨胀程度(如果需要，包括基本上不膨胀)，但是如上所述，相对衬片的湿润膨胀性可以降低到它们之间的最小共同程度。
[0095]
如果用于期望瓦楞复合材料的相应衬片的湿膨胀性是已知的，那么由它们中的每一个可获得的最小共同湿膨胀性也可以知道。鉴于此以及鉴于瓦楞成形地点处和最终产品将被储存和/或使用的地点的下游的当前大气条件，可以推荐水分设定点值并将其作为精确计量的水薄膜施加于每个纸衬片幅材。结果是随着纸层在瓦楞成形后增加或失去水分(取决于条件)，每个纸层的湿膨胀性被微调，以便每个层将以基本相同速率增加/失去水分至基本相同的程度，使得各层之间的任何尺寸变化都将匹配，从而最小化(或消除)瓦楞成形后翘曲。
[0096]
如上所述，上述步骤(a)可以通过经验测量或计算湿膨胀性值来进行。知道给定衬片的初始水分和瓦楞成形阶段之前添加的水分以及瓦楞成形过程中提供的热量，可以通过测量其瓦楞成形后的形状变化行为，计算给定施加中给定衬片的湿膨胀性值。但是，即使直接测量这些值，出于上面清楚的原因，它们也将主要适用于待在相同位置和相同测量条件下进行瓦楞成形的纸。它们对于在不同的当前条件下将在不同位置处测量的纸的值或完全针对不同纸测量的值关联起来将不怎么有用。而是，当将一张纸的一个湿膨胀性值与另一张纸的另一个这样的值相关联时，这些值将是确定相比较的纸之间的湿膨胀性调节的起始点或轨迹的最有用的指导。因此，本发明人在此还考虑基于观察到的已知的在可比条件下制造和使用的其他纸的膨胀行为，将湿膨胀性属性值分配给反映其湿膨胀性行为的纸衬片。通过为不同的纸衬片建立湿膨胀属性值的中央数据库，并将这些属性交叉分类为相应衬片的其他已知或测量因素，人们可以根据可比较的纸将预测的基于数据的湿膨胀性属性值分配给各个独立纸，所述可比较的纸的行为已经被观察到并且对应的数据已经保存到数据库中。
[0097]
以这种方式，可以利用反映真实的湿膨胀性的数据驱动的预测性湿膨胀性属性值并将其分配给在不同瓦楞成形地点处使用的衬片，包括来自不同源的衬片和甚至不匹配的用于制造相同瓦楞成形复合材料的衬片。这些值可用于建立或推荐水分调节设置，以引入适量的水分和热量，以便实现可预测的可控程度的后翘曲——对于各个独立衬片或相互协作的相对衬片而言。可以交叉分类或与给定纸的湿膨胀性属性值相关的此类其他已知或测量因素包括但不限于：制造它们时所处的大气条件、制造日期和地点以及所使用机器或供应商、运输到瓦楞成形机的时间和条件、瓦楞成形机的当前条件和所使用的瓦楞成形机械、特定的水分调节处理(包括水分施加和加热)影响或降低湿膨胀性的程度、瓦楞成形后的环境因素、或能够测量和在数据库中制表的任何其他因素。
[0098]
图3示出了用于获得、记录和分类不同纸衬片的湿膨胀性属性值的示例性基于网络的系统。该系统可以基于对于所使用的纸已知的交叉分类数据值，将这些属性的预测值分配给在不同瓦楞成形过程中使用的纸。如上所述，湿膨胀性属性值可以是为各个独立纸测量或计算的湿膨胀性值。例如，市售设备，例如来自emtec(德国leipzig)的尺寸稳定性系统(dss)中的设备，可用于测量湿膨胀性属性值，方法是使幅材循环通过一个或多个模块以便润湿和在张力下干燥幅材。dss可以包括第一模块(例如emtec的湿拉伸动力学分析仪(wsd02))，所述第一模块首先用于在可调节张力下用水基液体润湿纸幅材并确定润湿幅材膨胀的动力学。第一模块能够测量纸水分、湿度和环境温度，并且能够在无限的时间内测量高达最大25％的幅材的湿膨胀范围。然后可以用第二模块(例如来自emtec的热收缩分析仪(has))对润湿的幅材进行干燥，该第二模块可以在高达230℃的热负荷下测量幅材的尺寸稳定性。第二模块可以分别测量高达27％的幅材拉伸和和高达5％的收缩。第三模块(来自emtec的渗透动态分析仪(pda))可用于测量幅材吸收水的速率和深度。通过使幅材循环通过这些模块(即润湿和干燥循环)，该系统能够模拟瓦楞成形机上发生的水膨胀性和湿膨胀性二者的变化。然后，用第一和第二模块测量的值可以形成在测量条件下给定纸材料的基准或初始湿膨胀性属性值。此外，由于这些模块以高频率运行(例如在毫秒范围内)，每个模块的测量值可以相互关联和建模，以确定改变系统中不同变量的影响。例如，该系统允许用户查看在干燥之前和干燥过期间调节幅材中的水渗透程度如何影响幅材的湿拉伸。根据测量的湿膨胀性属性值，可以预测上衬片和下衬片离开瓦楞成形机时的起始水分值目标。为了精炼这些目标值以及凭经验推导纸的湿膨胀性，将湿膨胀性属性值与导致扁平纸从瓦楞成形机中出来的上衬片纸和下衬片纸的水分(通过水分计测量)进行比较。这种扁平可以由操作员观察和记录，或者可以通过在线形状测量装置(例如激光)进行量化。
[0099]
可替代地或附加地，并且如下文进一步明显的，可以基于该纸的其他已知或报告的属性以及将在其上使用的机器、其位置和当前条件通过经验确定湿膨胀性属性值以及将其分配给在特定情况下使用的特定纸，所有这些都可以与在相同或不同瓦楞成形设备上在部分或全部相同条件下执行的在先迭代中在先观察和记录的湿膨胀性行为进行交叉引用。例如，通过比较上衬片与下衬片(或任何其他纸组合)之间的水分差异，可以反算每个造纸机生产的每种纸类型的湿膨胀性。通过收集这些水分差异值，可以确定纸供应商何时针对不同等级的纸修改其配比，然后根据这些值调节水分参数。
[0100]
所有这些数据被汇总并且可以进行统计相关性和分析，例如经验相关性，以基于特定于给定实例的输入来确定给定实例中的经验湿膨胀性属性值。对于特定实例，可以作为瓦楞成形机输入数据的一部分提供输入，如下所述。可替代地或附加地，，湿膨胀性属性值可以制表、交叉引用、并与基于已知和先前记录的纸在类似条件下并且具有之前汇总和存储在数据库中的类似属性的纸的行为的此类输入进行比较。湿膨胀性属性值将代表在特定情况下使用的特定纸的真实湿膨胀性。它可以是通过如上所述的经验相关性或表格交叉引用或其组合设计的任意量，只要它代表真实的湿膨胀性并与使用该系统的其他情况下(在其各自条件下)的其他纸的其他湿膨胀性属性值一致地确定。一旦确定了特定纸的湿膨胀性属性值，就可以使用它来确定该特定纸在其当前条件下(包括已知的水分含量起始和期望终点)的适当水分施加设定点，该设定点将作为如下所述的瓦楞成形机输入数据的一部分由用户提供。
[0101]
返回图3，网控中心620包括通过网络610链接到各个独立瓦楞成形机控制终端600的数据存储装置(例如服务器)，所述瓦楞成形机控制终端可操作地连接到相应的瓦楞成形机，这些瓦楞成形机可以位于相同或不同的地理地点处，并且可能由不同的操作员或公司操作。网络610可以是有线或无线网络。可以构想，网络610将通过网控中心620和每个瓦楞成形机控制终端600之间的安全通信链路在因特网上运行。
[0102]
为了确定给定瓦楞成形机地点处每个衬片(和介质，如果需要)的推荐水分设定点，评估关于每个纸层的信息和来自瓦楞成形机地点的大气条件。例如，关于待使用的每卷纸的特征原始数据通常由纸供应商提供，经常以“卷标签”的形式提供。原始数据包括纸等级、离开制造点时的水分含量、卡尺厚度、生产日期、造纸机中的卷轴位置、卷轴宽度、卷轴重量和纸幅材长度以及其他特征。原始数据提供了纸卷从纸供应商发货时的纸特性，这些特性不一定与到达瓦楞成形地点时的纸卷特性相同。例如，根据运输和储存期间的大气条件，从纸供应商发货时纸卷的特定水分含量可能在运送到瓦楞成形机的途中发生改变。许多条件，例如上面讨论的关于水膨胀和湿膨胀的那些条件，会影响运输和储存期间纸的水分含量。例如，当湿度升高时，基于平衡热力学，纸纤维更有可能增加水分。相反，当湿度降低时，纸纤维更有可能通过相同的机理失去水分。也可以收集和评估有关纸卷运输条件的此类数据，或有关可能影响或已经影响原产日期之后纸的湿膨胀性的其他因素的数据。
[0103]
此外，瓦楞成形机可以知道或收集关于已经从待使用的特定瓦楞成形机上离开的瓦楞产品的翘曲和瓦楞纹特征的数据。
[0104]
所有前述数据(统称为“瓦楞成形机输入数据”)都被收集和输入到相应的瓦楞成形机控制终端600以用于制造给定的瓦楞复合材料。瓦楞成形机控制终端600随后汇总瓦楞成形机输入数据并通过网络610将瓦楞成形机输入数据传送到网控中心620，在网控中心处，处理器评估该数据并将其与已经汇总在网控中心620的数据存储装置中的数据点进行比较，这些数据点已经与纸层的湿膨胀性属性值交叉引用。如下更全面地描述，网控中心620可以进行统计分析，以基于与所有交叉分类的数据点的比较来识别特定存储的湿膨胀性属性值(以下称为“预测的湿膨胀性属性值”)，该值可能最能代表其数据已被存储的纸，所有交叉分类的数据点被接收在瓦楞成形机输入数据中用于待使用的给定纸。基于预测的湿膨胀性属性值并从瓦楞成形机输入数据中知道了其他数据点(例如，相对衬片、下游、瓦楞成形后条件等等的数据)，网控中心620确定每个衬片的与水分含量和赋予衬片预粘附的热能量有关的“水分调节设定点”，以便最有可能地根据瓦楞成形机输入数据实现期望的(理想情况下，与相对衬片相匹配的)瓦楞成形后湿膨胀性行为。
[0105]
网控中心620接着将这些水分调节设定点传送到相应的瓦楞成形机控制终端600，然后瓦楞成形机控制终端使用它们来操作相应的瓦楞成形机的水分调节设备。这种水分调节设备是已知的，例如从'802专利已知，并且可以包括薄膜计量系统以及如上所述的鼓式加热器，并且在下面再次更全面地讨论。
[0106]
由于所公开的基于网络的系统被使用并为不同的纸以及为在不同位置和不同条件下使用的相同纸收集更多数据，因此其在基于瓦楞成形机输入数据的给定集选择适合的水分调节设定点的准确性和精确度两方面都将提高。但是对于给定的瓦楞成形机地点，还可以设想，一些局部微调的措施可能是期望的，例如，以补偿可能影响后翘曲或瓦楞成形机紧急翘曲的条件，这些条件不能被容易地量化并在瓦楞成形机输入数据中传送到网控中心
620。因此，利用所公开的基于网络的系统来选择水分控制设定点的稳健系统也可以利用局部反馈控制的一些措施在瓦楞成形机操作期间微调那些设定点。
[0107]
包括通过激光在内的各种翘曲检测方法已在反馈控制回路中被瓦楞成形机使用以试图减少翘曲。这些方法包括在瓦楞产品生产后立即测量其翘曲程度。不幸的是，这些方法本身已被证明是不可靠的，充其量是无效的，原因在于瓦楞产品中的大部分翘曲发生在瓦楞成形后的一段时间。因此，瓦楞成形后立即激光形状测量一直是控制后翘曲的不可靠方法。然而，使用上述明显过量水分施加，特别是当与本文公开的基于网络的控制系统结合使用时，对于从瓦楞成形机上离开的瓦楞复合材料而言可获得比以前更高程度的可预测的可靠尺寸稳定性。因此，瓦楞成形后立即进行的测量更有可能近似于瓦楞产品的长期形状和构造。
[0108]
使用所公开的系统，比较瓦楞复合板在它从瓦楞成形机出来时或刚从瓦楞成形机出来之后的构造(即平面度或弯曲度)，在24小时处、优选在48小时处测量的后翘曲可以被减少或调节到不超过5％的相对畸变(即曲率半径的变化定义了翘曲程度)，优选不超过3％或2％的相对畸变，最优选不超过1％的相对畸变。实质上，在这些时间段内以及在延长的时间段内，离开瓦楞成形机时板的弯曲程度(如果有)将基本上保持更平坦(或者如果调谐，则基本上恒定)。因此，随着可观察到的后翘曲程度大大降低，人们现在可以使用基于激光的(或其他)瓦楞成形后形状检测系统来微调来自网控中心620的水分调节参数，以便从瓦楞成形机离开的纸板的形状可以被微调到精确或局部需要的构造。
[0109]
例如，如果供应给转换设备的瓦楞板具有明确定义的翘曲度(凸度/弯曲)，则一些下游转换设备可以更有效地运行。使用本系统，可以设想，激光形状测量系统可用于调整在粘合之前施加到给定瓦楞复合材料的相对衬片的相对水分的精确量，以便实现刚刚好的失配程度，使得最终的瓦楞成形后产品具有调整的凸度；即，瓦楞成形后板具有预定曲率半径。并且，因为基于网络的系统可靠地确保了瓦楞成形后的尺寸稳定性，所以在瓦楞成形后立即测量的凸度/弯曲程度将在瓦楞成形后持续较长时间——使得从瓦楞成形机离开的形状将是以后引入转换设备的形状。
[0110]
除了利用本地反馈控制系统来微调从网控中心620发送的水分调节参数之外，反馈控制数据另外也可以发送到网控中心620，作为可以对照存储在网控中心的数据存储装置中的湿膨胀性属性值及其相关的水分控制参数进行交叉分类的附加数据参数。这样的反馈控制数据则成为另一个交叉分类数据点，下一次同一瓦楞成形机地点提供相同的瓦楞成形机输入数据以使用相同的原始材料制造相同的复合材料，从而可以直接从网控中心620对得到的水分调节参数进行更精细的调整，由此最小化对本地反馈控制干预的需要。它们还可用于统计建模和计算不同瓦楞成形机地点的不同水分控制参数，这些瓦楞成形机地点提供了可比数据作为其自己的初始瓦楞成形机输入数据的一部分。这将改进初始水分控制参数的统计计算，以便操作由不同瓦楞成形机控制终端600控制的不同瓦楞成形机。
[0111]
如上所述，在将各个独立纸衬片层压到介质材料幅材的相对两侧之前，可以将各个独立纸衬片的湿膨胀性调节到它们之间的最低共同湿膨胀性。这可以是一迭代过程；即，为了对每个层进行调整，确定每个相对层可达到的最大湿膨胀性降低程度。这可以通过使用所公开的基于网络的系统实现，该系统汇总湿膨胀性属性数据。实际上，基于特定水分调节参数和其他当前条件的预期或最大湿膨胀性降低程度可以为每个衬片幅材建模并由网
控中心620记录。然后网控中心可以微调随后的用于相对衬片幅材的水分调节参数，以基于当前条件将它们调整到对于湿膨胀性降低而言最不共同的值。一旦给定复合材料中各个独立纸衬片的最终湿膨胀性被调节成相匹配，它们在最终瓦楞产品中将以相同的速率和程度增加或失去水分。这导致瓦楞产品在整个瓦楞成形过程中以及在瓦楞成形过程之后保持其尺寸稳定性。
[0112]
作为瓦楞成形机输入数据的一部分，瓦楞成形机地点处的传感器可以测量该特定位置独有的大气数据，包括温度、相对湿度和压力。基于最终瓦楞产品将在瓦楞成形机位置处存储多长时间，或基于其他已知的下游条件，预报的大气条件也可以输入到瓦楞成形机控制终端600。例如，如果最终瓦楞产品将在瓦楞成形机位置处存储4天，则可以将最终瓦楞产品生产后4天的预报的大气条件添加到在瓦楞成形机控制终端600中编译的数据中并汇编到待传输到网控中心620的瓦楞成形机输入数据中。作为该数据的一部分，瓦楞成形机还提供最终瓦楞产品的期望特性，例如期望物理尺寸以及瓦楞成形后衬片和介质的目标水分含量，这些期望特性可以由瓦楞成形操作员输入。
[0113]
一旦传输到网控中心620，该网络中心的本地处理器就可以分析数据并查找对应的预测湿膨胀性属性值(及其相关的水分调节参数)，或者如果不存在，则本地处理器可以基于瓦楞成形机输入数据计算(例如，通过统计建模)这样的值。在后一种情况下，这些计算得到的值将被存储为交叉分类的预测湿膨胀性值及相关的水分调节参数的新集合，下一次基于之前运行的类似纸特性和当前大气条件查询到类似数据时可以利用该新集合。
[0114]
这样的统计分析可以基于多变量统计过程控制，其允许基于多变量数据集提取数据。多变量统计过程控制方法用于识别过程中的所需变量并精确确定数据中的潜在模式。因此，网控中心620将包括基于数据的模型，该模型基于用于生产瓦楞产品的在先过程，并且已经提供了与使用特定水分调节参数的后翘曲控制的功效有关的反馈。根据网控中心620的基于数据的模型分析瓦楞成形机控制终端600提供的数据。网控中心620随后将确定是否有任何新数据点与现有数据相比是异常的。如果发现异常，网控中心620将识别可能导致异常的任何潜在变量并确定根本原因。在对瓦楞成形机控制终端600提供的特定瓦楞成形机输入数据进行这种分析之后，网控中心620处的处理器或该网控中心的处理器可以基于特定数据可能构成与整个数据集的主要推动力相反的异常值的事实确定在未来预测湿膨胀性属性值的未来确定中是否对特定瓦楞成形机输入数据进行忽视。
[0115]
当从网控中心620将水分控制设定点提供给瓦楞成形机控制终端600时，本地操作员可以查看这些设定点并接受它们或者如果认为有必要则进行实时调节。如果进行这样的调节，它们也可以作为瓦楞成形机输入数据的附加数据点提供给网控中心620，用于对照所确定或所计算的湿膨胀性属性值及其相关的水分控制设定点进行交叉分类。可替代地，作为自动化过程的一部分，所提供的水分控制设定点可以由瓦楞成形机控制终端600自动实施，以在瓦楞成形过程之前对每个衬片(和可选的介质)进行水分调节。
[0116]
如图3所示，多个瓦楞成形机控制终端600可以并联地连接到网络610并因此连接到网控中心620。当每个瓦楞成形机控制终端600将数据上传到网控中心620时，累积的数据被编译成存储在网控中心的数据存储装置中的基于数据的模型。随着每次使用，该模型的底层数据都会增长，并且由网控中心620提供的推荐水分控制设定点会变得更加精细。例如，网控中心620可以比较来自在先瓦楞成形过程的数据，该数据包括每个纸卷的原始数
据、瓦楞成形后衬片和介质的期望物理尺寸和目标水分含量、以及瓦楞成形和存储期间的大气条件。随着网控中心620数据库的不断扩展，由于特定纸的优化水分设置会根据大气条件和最终瓦楞产品的期望物理特性随时间进行调节，网控中心620会改进分析，使得为每个衬片和介质推荐的水分调节参数提供尺寸稳定性的最高可能性。
[0117]
网控中心620还用于检查每个瓦楞成形机控制终端600处的本地输入。例如，当操作员将过程参数输入到他的本地瓦楞成形机控制终端600中时，网控中心620可以将输入参数与已经建议的参数进行比较，所述建议的参数将基于其数据集和模型提出建议，以确定输入参数是否会被预测产生非理想结果，或者结果是否超出预测的理想化结果的容许偏差阈值。如果基于瓦楞成形机操作员输入的参数存在这样的异常，则网控中心620可以警告操作员。这允许操作员基于数据驱动的预测模型调节瓦楞成形过程参数，即使存在他不想简单地接受网控中心620建议的水分调节参数的原因。在一些实施例中，监督员可以锁定操作员输入操作参数，这将导致与所提供的水分调节参数的偏差达到预定阈值，或者预计会产生超过预定阈值的额外后翘曲。
[0118]
来自网控中心620的推荐水分调节参数提供了与调节衬片和介质的水分含量的传统方法相当的益处。首先，网控中心620根据不仅来自纸供应商、而且还来自不一定知道或无法访问彼此的数据的特定瓦楞成形机地点和其他(甚至竞争性)瓦楞成形机地点的可用数据，为每个独立衬片和介质推荐这样的设定点。这导致特定于纸的水分控制，所述特定于纸的水分控制基于之前任何独立瓦楞成形机地点都无法获得的从制造过程中的不同阶段(从纸卷制造，到运输，到瓦楞成形，甚至到转换和存储)的各种各样的来源汇总的大数据集来提供事实上任何瓦楞复合材料的可重复瓦楞成形后尺寸稳定性。随着时间的推移，可以构想，基于各个独立瓦楞成形机输入数据计算或建模的水分调节参数将变得如此精细，以致于即使对于微调目的，本地反馈控制也可能变得多余。这不仅大大减少了各个独立瓦楞成形机地点研究和开发机构来解释和调整瓦楞成形衬片的湿膨胀行为的时间和成本，而且还能够根据否则它们永远无法访问的数据为它们提供设定点，这些无法访问的数据包括来自竞品的数据。因为网控中心620从不向一独立瓦楞成形机控制终端600提供有关任何特定数据的来源或在给定实例中传递的相关水分控制参数的信息，所以瓦楞成形机控制终端600永远不会知道还有谁在做什么或特定数据来自哪里。以这种方式，竞争性的瓦楞成形机能够改善自己的操作，从彼此的数据中互惠互利，但无法访问或知道彼此的操作。
[0119]
应认识到，在某些情况下，特定瓦楞成形机地点可能拒绝允许其数据被汇总和用于提供此类预测建模以向其竞品提供水分控制参数。在这种情况下，可用于其他瓦楞成形机控制终端600的基于大数据的建模可以与该特定瓦楞成形机隔离，既使得它的数据不能用于为其他瓦楞成形机提供设定点，又相互地使得大数据也不能用于为特定瓦楞成形机提供设定点。在这种情况下，网控中心620仍然可以从没有参与的瓦楞成形机接收和汇总瓦楞成形机输入数据，但是这些数据将被隔离并保持在特定于该瓦楞成形机的单独数据文件中，湿膨胀性属性值和对应的水分控制参数的任何预测或统计建模都将仅限于该瓦楞成形机提供的数据或其他公开可用的信息。
[0120]
一旦网控中心620已经为给定的一组瓦楞成形机输入数据提供了水分调节参数，瓦楞成形机就可以实施这些参数并开始(或继续)操作。一般而言，所有这些参数将用于将纸衬片的水分含量增加到大于10wt.％，随后加热，之后将该衬片粘合到相邻层以生产瓦楞
复合材料。此类水分调节参数包括但不必限于：通过下述薄膜计量设备待施加到每个纸层(衬片层)的过量水分(大于10％)的涂层重量；以及在粘合到相邻层之前(例如，通过加热鼓、热板等等)赋予其的热能的量。
[0121]
本文所述的方法和系统可以采用计算系统来处理信息和控制瓦楞成形机控制终端和瓦楞成形设备1000的各个方面。例如，对于图3所示的瓦楞成形机控制终端、网络和网控中心，每个终端从纸卷和操作员接收与制备最终瓦楞产品的过程有关的数据。通常，计算系统包括一个或多个处理器。
[0122]
计算系统的处理器(或多个处理器)可以实现为硬件元件和软件元件的组合。硬件元件可以包括操作性地联接的硬件部件的组合，所述硬件部件包括微处理器、通信/网络接口、存储器、信号滤波器、电路等等。处理器可以被配置成执行由软件元件指定的操作，例如存储在计算机可读介质上的计算机可执行代码。可以在任何装置、系统或子系统中实现处理器以提供根据本公开的功能和操作。处理器可以在任何数量的物理装置/机器中实现。例如，网控中心的计算机系统可以包括一个或多个共享的或专用的通用计算机系统/服务器，以与网络和每个瓦楞成形机控制终端通信。可选地，为了更好的性能、可靠性、成本等等，示例性实施例的部分处理可以分布在处理器的任何组合上。
[0123]
如电气领域技术人员所理解的那样，物理装置/机器可以通过集成电路的制备或通过互连常规部件电路的适当网络来实现。例如，物理装置/机器可以包括现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)等等。物理装置/机器可以驻留在有线或无线网络上，例如lan、wan、互联网、云、近场通信等等，以彼此通信和/或与其他系统(例如，互联网/网络资源)通信。
[0124]
如软件领域技术人员所理解的那样，适当的软件可以由普通程序员基于示例性实施例的教导容易地制备。因此，示例性实施例不限于硬件电路和/或软件的任何特定组合。存储在一个计算机可读介质或计算机可读介质的组合上，计算系统可以包括用于控制示例性实施例的装置和子系统、用于驱动示例性实施例的装置和子系统、用于启用示例性实施例的装置和子系统的软件，以与人类用户(用户界面、显示器、控件)等等进行交互。这样的软件可以包括但不限于设备驱动程序、操作系统、开发工具、应用软件等等。计算机可读介质进一步可以包括用于执行由示例性实施例执行的全部或部分处理的计算机程序产品(或多个计算机程序产品)。示例性实施例采用的计算机程序产品可以包括任何合适的可解释或可执行代码机制，包括但不限于完整的可执行程序、可解释程序、脚本、动态链接库(dll)、小程序等等。处理器可以包括或以其他方式与计算机可读介质组合。计算机可读介质的示例形式包括硬盘、任何其他合适的磁介质、cd-rom、cdrw、dvd、任何其他合适的光学介质、ram、prom、eprom、flash-eprom、任何其他合适的存储器芯片或盒、载波或计算机可以从中读取的任何其他合适的介质。
[0125]
网控中心和瓦楞成形机控制终端进一步可以包括用于存储数据的数据库。例如，网控中心可以包括不同的数据库，用于存储来自瓦楞成形机输入数据的各个数据参数或用于不同类别的这样的数据，例如大气条件、温度和相对湿度等等。一个或多个附加数据库可以用于存储每种类型的纸的物理特征信息。更进一步的数据库可用于存储交叉分类的或相关的(或计算的)湿膨胀性属性值。所有此类数据库中的数据条目可以使用适当的标记进行交叉分类或交叉引用。这样的数据库可以存储在上述计算机可读介质上并且可以根据任何
适当的方案来组织数据。例如，数据可以存储在关系数据库、导航数据库、平面文件、查找表等等中。此外，可以根据任何类型的数据库管理软件来管理数据库。
[0126]
已经参照上述示例性实施例描述了本发明。其他人在阅读和理解本说明书后会容易地做出修改和变更。结合本发明的一个或多个方面的示例性实施例旨在包括所有这样的修改和变更，只要它们落入所附权利要求及其等同的范围内。