FI120838B

FI120838B - Method and apparatus for controlling the optical properties of a fiber web in a fiber web manufacturing and / or finishing machine

Info

Publication number: FI120838B
Application number: FI20075553A
Authority: FI
Inventors: Mika Viljanmaa; Reijo Pietikaeinen; Tony Lehto; Hannu Heikkinen; Erkki Kiiski; Teemu Saarikoski
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2010-03-31
Also published as: FI20075553A0; AT505643B1; DE102008040176A1; AT505643A3; CN101349029A; FI20075553A; AT505643A2; CN101349029B

Description

Menetelmä ja laite kuiturainan optisten ominaisuuksien hallitsemiseksi kuiturainan valmistuskoneessa ja/tai jälkikäsittelykoneessaMethod and apparatus for controlling the optical properties of a fiber web in a fiber web making and / or finishing machine

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite kuiturainan optisten, erityisesti 5 kiilto-ominaisuuksien, hallitsemiseksi ja kuvioidun pinnan tuottamiseksi kuiturainan valmistuskoneessa tai jälkikäsittelykoneessa.The invention relates to a method and a device for controlling the optical properties, in particular the gloss properties, of a fibrous web and for producing a textured surface in a fibrous web making or finishing machine.

Keksintö soveltuu esimerkiksi pa peri-/kartonki ra ina n kiillon ja muiden pinnan optisten ominaisuuksien suuntaisuuden, eli anisotropian, hallintaan siten, että 10 paperi- ja kartonki koneessa käytettävien puristimien, kuivaimien ja jälkikäsittelyt itteiden tela- ja hihnapinnat karhennetaan keksinnön mukaisella tavalla ja nämä karhennetut prosessipinnat muokkaavat valmistus- tai jälkikäsittely-prosessin aikana kuiturainan pinnat keksinnön mukaisella tavalla.The invention is applicable, for example, to controlling the orientation of gloss and other optical properties of the paper / board web, i.e., anisotropy, such that the roll and belt surfaces of presses, dryers and post-treatment machines used in paper and board machines are roughened in accordance with the invention. the process surfaces, during the manufacturing or finishing process, shape the surfaces of the fibrous web in a manner according to the invention.

15 Paperin ja kartongin kiiltoa karakterisoidaan yleisesti mittaamalla kiilto kahdessa eri pääsuunnassa, useimmiten MD- ja CD-suunnissa, jotka ovat varsin lähellä kiillon maksimin ja minimin suuntia. Kiillon anisotropiaa karakterisoidaan tällöin laskemalla kiiltoarvojen MD/CD -suhde. Paperi- ja kartonkirainan konesuunnan (MD) kiilto on yleensä poikkisuunnan (CD) kiiltokomponenttia 20 suurempi ja tyypillisesti MD/CD-suhde on noin 1-1,2. Kiillon suuntaisuutta voidaan luonnollisesti karakterisoida muillakin menetelmillä, esimerkiksi mittaamalla kiillon intensiteetti useammassa kuin kahdessa suunnassa käyttäen ns. kiiltogoniometriä.15 The gloss of paper and cardboard is generally characterized by measuring gloss in two main directions, usually MD and CD, which are quite close to the gloss maximum and minimum directions. The gloss anisotropy is then characterized by calculating the MD / CD ratio of the gloss values. The machine direction (MD) gloss of the paper and board web is generally higher than the transverse direction (CD) gloss component 20 and typically has a MD / CD ratio of about 1 to 1.2. Of course, the gloss direction can be characterized by other methods, for example, by measuring the gloss intensity in more than two directions using the so-called. kiiltogoniometriä.

25 Esimerkiksi WFC-pohjapaperin MD-kiilto voi olla noin 50 ja CD-kiilto 45, eli MD/CD -suhde on 1,11. Päällystämättömällä kopiopaperilla (WFU) vastaavat luvut voivat olla esim. 5,2 ja 4,5 eli MD/CD-suhde on 1,16.25 For example, WFC base paper can have a MD gloss of about 50 and a CD gloss of 45, which means an MD / CD ratio of 1.11. For uncoated copy paper (WFU), the corresponding numbers may be, for example, 5.2 and 4.5, i.e., the MD / CD ratio is 1.16.

Kiiltomaksimin suuntautuminen konesuuntaan johtuu siitä, että pääosa kui-30 duista on orientoitunut konesuuntaan ja heijastus on suurempi kuidun pi- 2 tuussuunnassa. Lisäksi telakontaktien sekä esimerkiksi päällystysprosessin muokkausvaikutus vaikuttaa paperirataan voimakkaammin konesuunnassa.The orientation of the gloss maximum in the machine direction is due to the fact that the majority of the fibers are oriented in the machine direction and the reflection is higher in the longitudinal direction of the fiber. In addition, the shaping effect of the roll contacts and, for example, the coating process has a greater effect on the paper web in the machine direction.

Telan tai muun kuiturainan käsittelypinnan karheutta voidaan tunnetusti hal-5 Iita mekaanisella työstöllä, esim. hiomalla tai pinnoittamalla, esim. ruiskupin-noituksella, jolla saadaan keraaminen huokoisen kaltainen telan pintarakenne, ja sen jälkeen mahdollisesti tehtävällä hionnalla. Sopivalla materiaalin, ruiskutusprosessin sekä hiontaparametrien valinnoilla saadaan valmistettua erilaisia karheita pintoja. Nykyisin telat ja hihnat hiotaan siten, että hiontaki-10 ven hiontaliike tapahtuu telan/hihnan kulkusuunnassa. Lopputuloksena on hiontajälki, jossa hiontakuvio on olennaisesti koneen ajosuunnassa, eli hion-tajälki on samansuuntainen paperikuitujen kanssa (kuidut ovat suuntautuneet konesuuntaan).It is known to control the roughness of the surface of the roll or other fibrous web by mechanical machining, e.g., grinding or coating, e.g., injection molding, to obtain a ceramic porous-like roll surface, and subsequent grinding. Appropriate choice of material, spraying process and grinding parameters can be used to produce a variety of rough surfaces. Nowadays, the rollers and belts are sanded so that the grinding movement of the grinding roller 10 takes place in the direction of travel of the roll / belt. The end result is a sanding trace, where the sanding pattern is substantially in the driving direction of the machine, i.e. the sanding trace is parallel to the paper fibers (the fibers are oriented in the machine direction).

15 Kuiturainan kiillon tai muun optisen ominaisuuden sekä mikroskaalan karheuden anisotropian hallinnan sovelluskohteita ovat esimerkiksi hallittu mat-tapintakuvion tuottaminen ja erilaisten optisten efektien aikaansaaminen, jota voidaan hyödyntää esimerkiksi tuotteen tunnistamisessa ja tuotteen aitouden varmistamisessa. Edelleen, pintaominaisuuksien suuntaisuutta voi-20 daan hyödyntää pakkausmateriaalien tai erikoispainopaperien visuaalisen ulkonäön ja miellyttävyyden parantamiseksi. Esimerkiksi pinnan mattavaiku-tus voidaan maksimoida siinä suunnassa, jossa tuotetta tarkastellaan. Erityisesti voidaan valita pinnan kiilto silmälle miellyttäväksi siinä suunnassa, jossa pintaan painettua tekstiä luetaan tai kuvaa tarkastellaan.15 Applications for controlling the gloss or other optical property of a fiber web as well as microscale roughness anisotropy include, for example, producing a controlled matte pattern and providing various optical effects that can be utilized, for example, in product identification and product authentication. Further, the orientation of the surface properties can be utilized to enhance the visual appearance and appeal of the packaging materials or specialty papers. For example, the matt effect of a surface can be maximized in the direction in which the product is viewed. In particular, the gloss of the surface can be selected to be pleasing to the eye in the direction in which text or image is printed on the surface.

2525

Keksinnön päämääränä on aikaansaada ratkaisu, jolla saadaan hallittua kuiturainan kiilto-ominaisuuksia suhteellisen yksinkertaisella tavalla. Tämän päämäärän saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat. 30 Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan tunnusomaista itsenäisen patenttivaatimuksen 11 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.It is an object of the invention to provide a solution for controlling the gloss properties of a fiber web in a relatively simple manner. To achieve this object, the method according to the invention is characterized by the features set forth in the characterizing part of independent claim 1. The device according to the invention, in turn, is characterized by the features set forth in the characterizing part of independent claim 11.

33

Laboratoriokokeissa on havaittu, että kalanteroimalla paperia suunnatuilla urilla kavennetulla pinnalla saadaan paperin kiillon maksimisuuntaa käännettyä. Paperiin replikoituu urakuvio, joka heijastaa enemmän valoa urien pituussuunnassa verrattuna poikkisuuntaan. Valitsemalla urien suunta sopivasti 5 kuitusuuntaan (konesuunta) nähden voidaan pohjapaperissa olevaa kiillon anisotropiaa eli suuntaisuutta hallita.Laboratory experiments have found that calendering the paper with a narrowed surface with oriented grooves can reverse the maximum gloss of the paper. The paper replicates a groove pattern that reflects more light in the longitudinal direction of the grooves than in the transverse direction. By appropriately selecting the groove direction with respect to the 5 fiber directions (machine direction), the gloss anisotropy in the base paper can be controlled.

Esimerkiksi jos WFC-pohjapaperissa on kiiltoarvot MD 49 ja CD 45.9 (suhde 1.07 konesuunnan eduksi) saadaan kalanteroimalla kevyesti uritetulla (Ra 10 0.1) pinnalla seuraavat kiiltoarvot (viitataan kuvaan 6) - kalanteroimalla urat kuitusuuntaan nähden pitkittäin (MD-suunta): MD-kiilto 62,5, CD-kiilto 59,5 ja MD/CD suhde = 1,05 - kalanteroimalla urat kuitusuuntaan nähden poikittain (CD-suunta): MD-kiilto 60,5, CD-kiilto 62,4 ja MD/CD suhde = 0,97.For example, if the WFC base paper has gloss values MD 49 and CD 45.9 (ratio 1.07 for machine direction advantage), calendering on a lightly grooved (Ra 10 0.1) surface gives the following gloss values (refer to Figure 6) - calendering the grooves lengthwise (MD direction): MD gloss 62.5, CD gloss 59.5 and MD / CD ratio = 1.05 - Calendering grooves transversely to fiber direction (CD direction): MD gloss 60.5, CD gloss 62.4 and MD / CD ratio = 0.97.

1515

Kalanteroimalla samaa paperia vahvemmin uritetulla (Ra 0.4) pinnalla saadaan seuraavat kiiltoarvot (viitataan kuvaan 6) - kalanteroimalla urat kuitusuuntaan nähden pitkittäin (MD-suunta): MD-kiilto 55,5, CD-kiilto 43,7 ja MD/CD suhde = 1,27 20 - kalanteroimalla urat kuitusuuntaan nähden poikittain (CD-suunta) : MD-kiilto 44,1, CD-kiilto 54,9 ja MD/CD suhde = 0,8.Calendering the same paper on a heavily grooved (Ra 0.4) surface gives the following gloss values (refer to Figure 6) - Calendering the grooves longitudinally to the fiber direction (MD direction): MD gloss 55.5, CD gloss 43.7 and MD / CD ratio = 1 , 27 20 - Calendering the grooves transversely to the fiber direction (CD direction): MD gloss 44.1, CD gloss 54.9 and MD / CD ratio = 0.8.

Yllä olevasta havaitaan, että urien vahvuus ja suunnan valinta vaikuttaa merkittävästi paperiin syntyvän kiillon voimakkuuteen ja suuntaisuuteen. Voi-25 makkaan kiillon pääsuuntaa (MD) voidaan vaimentaa ja heikompaa kiillon suuntaa (CD) voidaan vahvistaa, jopa niin että kiillon pääsuunta (voimakkaimman kiillon suunta) kääntyy.From the above, it is observed that the strength of the grooves and the choice of direction significantly influence the intensity and orientation of the gloss produced on the paper. Butter-25 Fresh Gloss Main Direction (MD) can be suppressed and weaker gloss direction (CD) can be amplified, even so that the main gloss direction (strongest gloss direction) is reversed.

Telapinnan kuvion pääsuuntaa muuttamalla voidaan vaikuttaa paperiin kopi-30 oituvaan kiillon suuntaan. Kuvion syvyyttä (karheutta) säätämällä voidaan kopiointivaikutusta joko vahvistaa tai heikentää.By changing the direction of the roll surface pattern, the direction of gloss that can be copied to the paper can be affected. By adjusting the depth (roughness) of the pattern, you can either increase or decrease the copy effect.

44

Erittäin vahvalla urituksella saadaan mattamainen pinta, jopa niin että pohja-paperissa oleva kiilto ei kalanteroinnissa kasva lainkaan, vaan pienenee. Tämä on vaikea saavuttaa nykyisillä keraamisilla mattapinnoitteilla, joilla kokemuksien mukaan kiilto lisääntyy hieman (mutta ei niin paljoa kuin sileillä te-5 loilla).Extremely strong grooving results in a matte finish, even so that the gloss in the base paper does not increase at all during calendering, but decreases. This is difficult to achieve with current ceramic matt coatings, which experience has shown a slight increase in gloss (but not as much as with smooth te-5).

Lisäetuna saavutetaan, että matalakiiltoisessa (mattapinnassa) on kiillon vaihtelu huomattavasti pienempää. Kiiltovaihtelu syntyy flokkien vaikutuksesta, sileillä teloilla flokki kiihottuu, koska siinä vaikuttaa kovempi paine. Kuvio-10 telalla flokki ei kiihotu, vaan kiilto pienenee sillä telakuvio jäljentyy entistä paremmin flokin pintaan.A further advantage is achieved that the low gloss (matt surface) has a much lower gloss variation. The gloss fluctuation is caused by the flocks, with smooth rollers the flock is excited because it is subjected to a higher pressure. The pattern-10 roll does not agitate the flock, but reduces the gloss as the pattern of the roll is better reproduced on the surface of the flock.

Kiillon suuntaisuuden hallitsemiseksi ei ole välttämätöntä tehdä kaikkia naarmuja yhdensuuntaisiksi. Tela, sylinteri, metallihihna, tai muu kuiturainan 15 käsittelypinta voidaan kuvioida siten, että naarmuja/uria on haluttu määrä eri suunnassa. Jos esimerkiksi halutaan lievästi painottaa CD-suuntaista kiihottumista, telan tai hihnan pintaan tehdään naarmuja esimerkiksi CD-suunnassa 60-80 % ja konesuunnassa 20-40 %. Naarmut tai urat voidaan muodostaa sopivalla työstöväIineellä kuten pyörivällä hionta-, harjaus- tai 20 py ä I ly si a i ttee I la tai vastaavalla, joka tuottaa yhteen tai useampaan suuntaan olevia naarmuja tai uria esimerkiksi siten, että harjalaitetta käytettäessä osa harjauslaitteen harjoista harjaa CD-suuntaan ja osa MD-suuntaan. Työstövä-lineen työstösuuntaa ja työstörullien määrää voidaan säätää tai valita se sopivasti pinnan urien suuntaisuuden kontrolloimiseksi.It is not necessary to control all scratches to control the direction of the luster. The roll, cylinder, metal belt, or other treatment surface of the fibrous web 15 can be patterned with the desired number of scratches / grooves in different directions. For example, if a slight emphasis is placed on excitation in the CD direction, the surface of the roll or belt will be scratched, for example, in the CD direction 60-80% and in the machine direction 20-40%. Scratches or grooves can be formed with a suitable tooling tool, such as a rotating grinding brush or brush, or the like, which produces scratches or grooves in one or more directions, for example, by using a brush on a brush of a brush direction and part of MD direction. The machining direction of the machining tool and the number of machining rollers can be adjusted or selected to control the direction of the surface grooves.

2525

Työstövälineen karheus, työstävän rakeen, partikkelin tai harjaksen tyyppi sekä työstön paine valitaan siten, että saadaan riittävän teräväreunaiset ja syvät urat (hiontanaarmut) joita on riittävän tiheässä. Edullisesti kahden hi-ontanaarmun keskimääräinen väli ja hiontanaarmun leveys ovat korkeintaan 30 kuidun paksuusmitan luokkaa tai sitä pienempiä.The roughness of the tooling, the type of grain, particle or bristle to be machined, and the pressure of the tooling are selected to provide sufficiently sharp and deep grooves (abrasive scratches) that are sufficiently dense. Preferably, the average spacing between the two grinding hoops and the width of the grinding hoop is up to or less than 30 fiber thickness dimensions.

55

Seuraavassa on esitetty joitakin sovellusesimerkkejä: Päällystämättömillä lajeilla (WFU) pohjapaperi on kiilloltaan suhteellisen voimakkaasti suuntautunut. Haluttaessa tehdä matalakiiltoinen ja kiillon suunnil-5 ta tasainen pinta, kuiturainan käsittelypinta hiotaan tai harjataan edullisesti siten, että pintaan syntyvät työstöjäljet eli naarmut ovat kuitusuuntaan (MD) nähden oleellisesti poikkeavassa suunnassa. Tällöin voidaan anisotrooppises-ta pohjapaperista tuottaa lähes isotrooppinen mattamainen pinta, jonka MD/CD suhde on lähempänä lukua 1 kuin pohjapaperissa. Kuiturainan käsit-10 telypinnan naarmut työstetään tällöin joko yhdensuuntaisesti jossakin kuitu-suunnasta poikkeavassa suunnassa tai oleellisesti useassa eri kuitusuunnasta poikkeavassa suunnassa.The following are some application examples: For uncoated grades (WFU), the base paper has a relatively high gloss orientation. If desired, to produce a low-gloss and rough surface with a smooth gloss, the fiber web treatment surface is preferably sanded or brushed so that the resulting machining marks, i.e. scratches, are substantially different from the fiber direction (MD). Hereby, anisotropic base paper can be used to produce a nearly isotropic matte surface with an MD / CD ratio closer to 1 than the base paper. The scratches on the processing surface of the fibrous web are then machined either in a parallel direction in a direction deviating from the fiber direction or in substantially different directions in the different fiber directions.

Luonnollisesti, haluttaessa päällystämättömillä lajeilla tarkoituksellisesti 15 suunnattua kiiltovaikutusta, suunnataan naarmut halutun kiiltosuunnan mukaisesti mahdollisimman yhdensuuntaisesti.Of course, if deliberately directed gloss effect is desired on uncoated species, scratches are directed as much as possible in the desired gloss direction.

Edellä mainituissa tapauksissa päällystämättömillä matalakiiltoisissa lajeilla on edullista valita hiontasuunta edellä selostetulla tavalla kuitusuunnasta poik-20 keavaksi, jolloin kuituseinään replikoituu riittävästi kuituun nähden poikittaisia kuvioita (uria ja harjanteita). Tällöin litistyneen ja muokkautuneen kuitu-seinän ulkopinnan korkeustaso vaihtelee pienessä mittakaavassa enemmän ja valo siroaa tehokkaammin verrattuna tilanteeseen jossa urat ovat kuidun pituusakselin suunnassa.In the above cases, for uncoated low-gloss species, it is preferable to select the abrasion direction as opposed to the fiber direction, as described above, so that there are sufficient transverse patterns (grooves and ridges) in the fiber wall. Thus, the height of the outer surface of the flattened and formed fiber wall varies more on a small scale and the light is scattered more efficiently than in the case of grooves in the longitudinal direction of the fiber.

25 Päällystetyillä lajeilla ja muillakin lajeilla, missä pohjapaperi on kiilloltaan likimain isotrooppinen ja haluttaan matalakiiltoista tasaista lopputulosta on edullista kalanteroida satunnaisissa suunnissa hiotulla pinnalla. (WFC-, LWC-, MWC-mattalajit). Tällöin kiillon tasainen suuntaisuus säilyy ja lopputulokses-30 ta tulee tasainen. Kuiturainan käsittelypinnan työstö voidaan tässä tapauksessa tehdä joko satunnaisiin suuntiin yhdensuuntaisliikkeellä tai tasossa kaa- 6 revalla (pyörivällä) hiontalaikalla, jolloin saadaan satunnaisesti suuntainen hiontajälki.For coated species and other species where the base paper is approximately isotropic in gloss and has a desirable low gloss finish, it is preferable to calender in random directions on a sanded surface. (WFC, LWC, MWC matte species). This maintains the smooth orientation of the gloss and results in a smooth finish. In this case, the working surface of the fibrous web can be machined either in random directions by a parallel movement or in a plane by a curved (rotating) grinding wheel to obtain a randomly oriented grinding trace.

Luonnollisesti, mikäli päällystetyilläkin lajeilla halutaan tarkoituksellisesti 5 suunnattua kiiltovaikutusta, suunnataan naarmut halutun kiiltosuunnan mukaisesti mahdollisimman yhdensuuntaisesti.Of course, if even the coated species are deliberately targeted for 5 gloss effects, the scratches are directed as much as possible in the desired gloss direction.

Haluttaessa korkeakiiltoista tuotetta, ja kun sallitaan suuri kiillon anisotropia, on kuiturainan käsittelypinnan työstö edullista tehdä seuraavasti. Pinta työs-10 tetään siten, että työstönaarmut ovat likimain kuitusuunnan mukaisia. Työstön ja viimeistelyn karheus valitaan siten, että työstettävään pintaan ei muodostu kuidun paksuusmittakaavassa olevia teräviä kuvioita tai uria. Erityisesti viimeistely ja kiillotus tehdään hienolla kankaalla. Tällöin työstetyn pinnan muodot ovat luonteeltaan pyöreitä ja mahdolliset urat/naarmut ovat olennai-15 sesti kuitusuunnassa. Replikoiva pinta on siis kuitumittakaavassa oleellisesti sileä, ja kuidun ulkopinta kopioituu sileäksi ja muodostaa kontaktialueiltaan korkeakiiltoisen "peilimäisen pinnan. Vaihtoehtoisesti voidaan menetellä niin, että pinta viimeistellään hiomalla ja kiillottamalla esimerkiksi pyörittävällä liikkeellä niin sileäksi, ettei selvää hiontasuuntaa ole havaittavissa ja kiilto on 20 korkea (esim. suurempi kuin 150 PicoGloss).If a high gloss product is desired, and when high gloss anisotropy is allowed, the processing of the fiber web treatment surface is preferably done as follows. The surface is worked so that the machining scratches are approximately in the direction of the fiber. The roughness of the machining and finishing is chosen so that no sharp patterns or grooves in the thickness of the fiber are formed on the surface to be machined. Finishing and polishing in particular is done with fine cloth. Hereby, the surface of the machined surface is of a circular nature and any grooves / scratches are substantially in the fiber direction. Thus, the replicating surface is substantially smooth at the fiber scale, and the outer surface of the fiber is copied smooth and forms a high-gloss "mirror-like surface." Alternatively, the surface larger than 150 PicoGloss).

Kuiturainan käsittelypinnan käsittelyyn tarkoitettu laite, kuten hionta-, harjaus- tai pyällyslaite, voidaan sijoittaa tuotantokoneen yhteyteen, jolloin käsittely voidaan tehdä poistamatta kuiturainan käsittelypintaa tuotantokoneesta. 25 Laite voi olla myös erillinen laite, jolloin kuiturainan käsittelypinta, esim. tela tai metallihihna, irrotetaan tuotantokoneesta ja sijoitetaan erilliseen käsittelylaitteeseen kuiturainan käsittelypinnan käsittelemiseksi halutulla tavalla. Kuiturainan käsittelypintaa n muodostettavat naarmut/urat voivat olla suoraviivaisia, kaarevia ja/tai ympyrämäisiä.A device for treating a fibrous web surface, such as a grinding, brushing, or kneading device, may be disposed with the production machine, whereby the treatment may be performed without removing the fibrous web surface from the production machine. The device may also be a separate device, whereby a fiber web treatment surface, such as a roll or metal belt, is detached from the production machine and placed in a separate processing device for the desired treatment of the fiber web treatment surface. The scratches / grooves forming the fibrous web treatment surface n may be rectilinear, curved and / or circular.

30 730 7

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuviot 1-4 esittävät eräitä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen 5 soveltuvia hionta, - harjaus ja pyällysratkaisuja kaaviollisina peri aatekuvina,Figures 1-4 show some abrasive, brushing and knurling solutions suitable for carrying out the method of the invention 5 as schematic conceptual drawings,

Kuvio 5 esittää laboratoriomittakaavassa saatuja päällystämättömän WFU-paperin kalanterointituloksia 10Figure 5 shows calibration results for uncoated WFU paper obtained on a laboratory scale 10

Kuvio 6 esittää laboratoriomittakaavassa saatuja päällystetyn WFC-paperin kalanterointituloksiaFigure 6 shows calibration results of coated WFC paper obtained on a laboratory scale

Kuvio 7 esittää kuiturainan kiillon suuntaisuuden eri tyyppitapauksia 15Figure 7 illustrates different types of cases of direction of gloss of a fibrous web 15

Kuviossa 1 on esitetty eräs periaateratkaisu, jossa telan 1 pintaa muokataan joko hiovalla, harjaavalla tai pyältävällä rullamaisella työvälineellä 2. Väline voi olla esimerkiksi karbidihiomakivi tai teräsharjarulla. Väline voi olla myös pyältöpyörä, jossa muokattavaa pintaa painetaan mekaanisesti kovemmalla 20 rullalla jossa on kohokuvioita. Oleellista on että kaikissa näissä menetelmissä työstettävään pintaan syntyy naarmujen tai urien 4 kaltaista työjälkeä.Fig. 1 shows a basic solution in which the surface of the roller 1 is modified by either a grinding, brushing or kneading roller tool 2. The tool may be, for example, a carbide grinding stone or a steel brush roller. The device may also be a trolling wheel, in which the surface to be shaped is pressed mechanically with a harder roller 20 having embossed patterns. It is essential that in all of these methods, scratches or grooves 4 are created on the surface to be treated.

Kuvio 2 esittää periaatekuvaa, jossa työstölaitteen, esim. harjauslaitteen 3 työsuuntaa voidaan kääntää urien 4 suuntaamiseksi konesuunnasta poik-25 keavaksi. Pintaa voidaan käsitellä useammassa vaiheessa siten, että harjaus-laitetta käännetään välissä eri kulmiin, jolloin saadaan useampaan suuntaan olevia uria 5.Fig. 2 shows a principle view in which the working direction of a machining device, e.g. a brushing device 3, can be rotated to orient the grooves 4 out of the machine direction. The surface can be treated in several steps by rotating the brushing device at different angles to obtain grooves 5 in several directions.

Kuvio 3 esittää erästä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen so-30 veltuvaa hiomalaitetta kaaviollisena periaatekuvana. Esimerkkitoteutuksessa on esitetty metallihihnan 60 nauhahiomalaite 62, joka kulkee ohjainrullien 64, 8 65 ympäri. Metallihihna kulkee ohjaintelojen 61 ympäri. Hiomalaite 62 on kallistettavissa paperin tasossa kulkevaan pystytasoon nähden halutun, ko-nesuuntaan nähden eri suuntaan kulkevan hiomakuvion tuottamiseksi metal-lihihnan pintaan. Kallistus voidaan tehdä esim. sijoittamalla ohjainrullat 64, 5 65 kallistettavaan tukirakenteeseen. Nauhahiomakone on jäljestetty siirrettä väksi sivusuunnassa metallihihnan hiomiseksi segmentti kerrallaan. Hioma-kone voi olla järjestetty tuotantokoneeseen, jolloin metallihihnaa ei tarvitse irrottaa tuotantokoneesta hionnan ajaksi. Kuvio 4 esittää erästä toista keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen soveltuvaa hiomalaitetta 70 10 kaaviollisena periaatekuvana. Hiontalaitteen hiomanauha 72 kulkee ohjainrul-lien 71 ympäri ja ympäröi osittain hiottavan hihnan 60 ohjaustelaa 61. Nauhan 72 kireys aiheuttaa hiontapaineen kiillotuksessa tai viimeistelyhionnassa.Figure 3 is a schematic schematic view of an abrasive apparatus for carrying out the method of the invention. In an exemplary embodiment, a belt sander 62 of a metal belt 60 is shown which passes around guide rollers 64, 865. The metal belt passes around the guide rollers 61. Grinder 62 can be tilted with respect to a vertical plane passing through the paper plane to produce a desired abrasive pattern in a different direction to the machine direction on the surface of the metal belt. The inclination can be made, for example, by placing the guide rollers 64, 5 65 in the tilting support structure. The belt sander is sequentially displaced laterally to sand the metal belt segment by segment. The abrasive machine can be arranged in a production machine so that the metal belt does not have to be removed from the production machine during grinding. Fig. 4 is a schematic schematic view of another abrasive apparatus 70 10 suitable for carrying out the method of the invention. The sanding belt 72 of the grinder passes around the guide rollers 71 and surrounds the guide roller 61 of the belt 60 to be partially sanded. The tension of the belt 72 causes a grinding pressure during polishing or finishing.

Kaikissa edellä mainituissa käsittelytavoissa pintakuvion tiheyttä tai intensi-15 teettiä voidaan säätää muokkaamalla pintaa useampaan kertaan samasta kohtaa.In all of the above treatments, the density or intensity of the texture can be adjusted by repeatedly modifying the surface at the same point.

Kuviossa 5 on esitetty laboratoriomittakaavassa päällystämättömällä WFU-paperilla tehtyjen kokeiden tuloksia. Pylväsesityksen vasemman reunan pyl-20 väspari esittää kalanteroimattoman pohjapaperin kiiltoa kahdessa eri suunnassa (MD ja CD). MD-suunnan kiilto on noin 5.2 ja CD-suunnan kiilto noin 4.6, eli MD/CD -suhde on 1.13. Seuraava pylväspari esittää keraamisella mattapinnalla kalanteroitua tulosta, joka on mattakalanteroinnin nykytekniikan taso. Edelleen seuraava pylväspari esittää vastaavaa kalanterointitulosta 25 kiiltävillä teräspinnoilla. Loput pylväsparit esittävät kalanterointitulosta yhdensuuntaisille naarmuille karheuksiin Ra=0.1, 0.2, 0.3, 0.4 ja 0.5 hiotuilla teräspinnoilla, siten että kalanterointi on tehty joko naarmut konesuunnassa (MD) tai naarmut poikkisuunnassa (CD). Kuten havaitaan, karheammilla naarmutetuilla pinnoilla (Ra = 0.4 ja 0.5) päästään kiillon tasossa mattapinna 30 tasolle. Edelleen, naarmujen suunnassa oleva kiiltokomponentti vahvistuu ja naarmujen suunnasta poikkeava kiiltokomponentti heikkenee. Vaikutus on 9 sitä suurempi, mitä vahvempia naarmut ovat (mitä karheampi naarmutettu pinta on). Naarmujen suunnan valinnalla voidaan siis vaikuttaa MD/CD-suhteeseen hyvin voimakkaasti.Figure 5 shows the laboratory scale results of uncoated WFU paper. The pair of columns p-20 on the left-hand side of the bar graph shows the gloss of non-calendered base paper in two different directions (MD and CD). The MD has a gloss of about 5.2 and the CD has a gloss of about 4.6, so the MD / CD ratio is 1.13. The following pair of columns represents a result calendered on a ceramic mat surface, which is the state of the art in mat calendering. Further, the next pair of columns shows the corresponding calendering result on shiny steel surfaces. The remaining column pairs show the result of calendering for parallel scratches with roughness Ra = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 on polished steel surfaces, with calendering done either in machine direction (MD) or in transverse direction (CD). As can be seen, coarser scratched surfaces (Ra = 0.4 and 0.5) achieve a matt surface of 30 in the gloss plane. Further, the gloss component in the direction of the scratches strengthens and the gloss component in the direction other than the direction of the scratches weakens. The effect is 9 the greater the stronger the scratches (the coarser the scratched surface). Thus, selecting the direction of the scratches can have a very strong effect on the MD / CD ratio.

5 Kuviossa 6 on esitetty vastaavasti tuloksia päällystetyllä WFC-paperilla. Naarmujen aiheuttama ilmiö on samantapainen, mutta nyt kiillon taso on huomattavan korkea, varsinkin vähän naarmutetuilla pinnoilla (Ra=0.1 -0.2). Edelleen, naarmujen suunnan valinnalla voidaan vahvistaa tai heikentää kiillon pääsuuntien komponentteja ja sekä jopa kääntää vahvimman kom-10 ponentin suuntaa. Voimakkailla naarmuilla (Ra 0.3-0.5) saatava anisotropia on hyvin voimakasta.Fig. 6 shows the results on a coated WFC paper, respectively. The phenomenon caused by scratches is similar, but now the gloss level is remarkably high, especially on slightly scratched surfaces (Ra = 0.1 -0.2). Further, selecting the direction of the scratches can reinforce or weaken the components of the main directions of gloss and even reverse the direction of the strongest component. Anisotropy obtained with strong scratches (Ra 0.3-0.5) is very strong.

Kuviossa 7 (a) on kaavamaisesti esitetty kiillon suuntajakauma (orientaatio) voimakkaasti anisotrooppisessa tapauksessa kun pääsuunnat ovat yhtenevät 15 konesuuntaan MD ja poikkisuuntaan CD. Kuviossa 7 (b) on esitetty isotrooppinen kiiltojakauma. Kuviossa 7 (c) on esitetty jakauma joka on anisotroop-pinen ja kääntynyt alkuperäisistä pääsuunnistaan. Keksinnön mukaisella järjestelyllä voidaan muuttaa kiillon jakaumaa tilojen (a), (b) ja (c) välillä valitsemalla naarmujen suunta ja voimakkuus sopivasti.Fig. 7 (a) schematically shows the directional distribution (orientation) of the luster in a strongly anisotropic case when the main directions coincide with the machine direction MD and the transverse direction CD. Figure 7 (b) shows an isotropic gloss distribution. Figure 7 (c) shows a distribution which is anisotropic and reversed from its original principal directions. The arrangement of the invention can change the distribution of the gloss between states (a), (b) and (c) by appropriately selecting the direction and intensity of the scratches.

2020

Mattapintaa tuotava kuiturainan käsittelypinta voi kulua kuiturainan kuluttavan hankauksen vuoksi sileämmäksi, jolloin kuiturainan käsittelypinnan käsittely joudutaan uusimaan usein. Tämän estämiseksi kuiturainan käsittelypinta edullisesti pintakarkaistaan ennen sen käsittelyä tai käsittelyn jälkeen, jolloin 25 kuluminen hidastuu olennaisesti.Due to abrasive abrasion of the fibrous web, the surface of the fibrous web that brings the mat to the mat may be smoother, necessitating frequent repetition of the treatment of the fibrous web. To prevent this, the surface of the fibrous web is preferably surface hardened before or after treatment, whereby the wear is substantially retarded.

Claims

A method of producing the treatment surface of a fiber web machine or finishing machine fiber web, in which method at least one processing surface contacting the fiber web of the fiber web machine (1; 60) is treated so as to cause friction / pitting (4-6). ) having a certain orientation in the machine direction, wherein the pattern formed in the fiber web surface (1; 60) is copied substantially on the surface of the fiber web to be treated, wherein a desired optical effect is achieved, characterized in that the treatment of the fiber surface treatment surface (1; 60) is performed where the fiber surface treatment surface is stationary in the fiber web manufacturing machine and / or finishing machine.

2. A method according to claim 1, characterized in that the treatment surface (1; 60) of the fiber web 15 (scraps or rafters (5)) is produced substantially in one direction.

Method according to Claim 1, characterized in that the treatment surface (1; 60) of the fiber web (1; 60) scares or rafters (5) is produced in two or more different directions in desired proportions.

4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the depth of the screen surface (1; 60) of the webs (4; 6) is controlled in order to achieve the desired effect on the amount of gloss formed on the surface of the web.

5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the friction / latches (5, 6) are formed by grinding. 30

6. A method according to claim 5, characterized in that the grinding is performed with a belt grinding machine (62; 70), the direction of grinding movement relative to the treatment surface (60) of the fiber web.

7. A method according to any of claims 1 to 4, characterized in that the frightening bars (5, 6) are formed by brushing.

Method according to any one of claims 1-4, characterized in that the scrapes / latches (4) are formed by, in a non-removing material, mechanically pressing the treatment surface of the fiber web with a tool (2) which produces the desired pattern. .

Method according to any one of claims 1-8, characterized in that the frightening bars (4-6) have a substantially deviating direction from the machine direction.

Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the treatment surface of the fibrous web is cured before its treatment or after the treatment.

11. Apparatus for processing the treatment surface of a fibrous web used in the fibrous or finishing machine to produce in the desired pattern figure, the apparatus having treatment means (2; 3; 62; 70) with which friction / latches (4-6) can be used. is provided on the fiber surface treatment surface (1; 60) such that the scissors / latches (4-6) have the desired direction relative to the fiber direction of the fiber web and / or the finishing machine, characterized in that the device is arranged in conjunction with the fiber web manufacturing machine and / or finishing machine of the fiber web treatment surface (1; 60) without detaching it from the fiber web manufacturing machine and / or finishing machine.

12. Apparatus according to claim 11, characterized in that the treating means is a grinding device (62; 70) which produces frightening / blocking in a certain direction or in certain directions.

Device according to claim 11, characterized in that the treatment means is a brushing device (3) which produces scares / barriers (5, 6) in a certain direction or in certain directions.

Device according to claim 11, characterized in that the treatment means is a groove device (2) which produces scares / latches (4) in a certain direction or in certain directions. 10