(57)【要約】  【課題】  耐摩耗性及び塗工安定性に優れる塗工ブレード及びこれを用いたブレード塗工装置を提供する。  【解決手段】  塗工ブレード６を、厚さが０．４〜０．７ｍｍの炭素工具鋼材またはステンレス鋼材から構成し、その先端部側面６ａに厚さが２０〜２００μｍのタングステンカーバイトを主材とするプラズマ溶射層を形成し、そのプラズマ溶射層の算術平均粗さＲａを０．０１〜０．８μｍとする。【選択図】      図１
2006116498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工液が塗布された原紙に先端部側面を押し当てることによって当該塗工液を均す塗工ブレードにおいて、
厚さが０．４〜０．７ｍｍの炭素工具鋼材またはステンレス鋼材からなり、前記先端部側面に厚さが２０〜２００μｍのタングステンカーバイトを主材とするプラズマ溶射層が形成され、そのプラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．０１〜０．８μｍであることを特徴とする塗工ブレード。
【請求項２】
前記プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．０２〜０．０５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の塗工ブレード。
【請求項３】
前記バッキングロールの外周面が、金属材料から構成され、その外周面のショアＤ硬さが９０以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗工ブレード。
【請求項４】
前記バッキングロールの外周面が、高分子材料から構成され、その外周面のショアＤ硬さが８５以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗工ブレード。
【請求項５】
塗工液が塗布された状態でバッキングロールに沿って連続移送される原紙に、塗工ブレードの先端部側面を押し当てることによって前記塗工液を均すブレード塗工装置において、
前記塗工ブレードが、請求項１〜４のいずれかに記載の塗工ブレードであることを特徴とするブレード塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工ブレード及びブレード塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、原紙に塗工を施す塗工装置として、ブレード塗工装置が用いられている。このブレード塗工装置は、塗工液が塗布された状態でバッキングロールに沿って連続移送される原紙に、塗工ブレードの先端部の一面を押し当てることによって塗工液を均すものである。この塗工装置に設けられる塗工ブレードは、弾性を有する板状のもので、撓むように弾性変形させた状態で原紙に押し当てられる。これによって、塗工ブレードの先端部が好適な押圧力で原紙に押し当てられるようになっている。
上記のように用いられる塗工ブレードは、その先端部の一面が連続移送される原紙や塗工液に含まれる顔料と接触するために早期に摩耗する。このため、塗工装置においては、塗工ブレードを頻繁に交換しなければならず、維持管理に手間を要していた。
そこで、塗工ブレードの耐摩耗性を向上させるべく、原紙に押し当てられる先端部の一面に、焼結体セラミック材料を接着剤によって貼り付けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３３１５９７号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の塗工ブレードは、貼り付けた焼結体セラミック材料によって耐摩耗性は向上するが、スクラッチやストリークなどの塗工欠陥が発生しやすく、塗工安定性において充分なものではなかった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、塗工安定性に優れる塗工ブレード及びこれを用いたブレード塗工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、塗工液が塗布された原紙に先端部側面を押し当てることによって当該塗工液を均す塗工ブレードにおいて、厚さが０．４〜０．７ｍｍの炭素工具鋼材またはステンレス鋼材からなり、前記先端部側面に厚さが２０〜２００μｍのタングステンカーバイトを主材とするプラズマ溶射層が形成され、そのプラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．０１〜０．８μｍであることを特徴とする。
本発明によれば、塗工ブレードが、厚さ０．４〜０．７ｍｍの炭素工具鋼材またはステンレス鋼材から構成されているので、塗工に好適な柔軟性を確保できる。塗工ブレードの厚さが０．４ｍｍ未満では、塗工ブレードが容易に弾性変形し、充分な押圧力を得ることができない。また、塗工ブレードの厚さが０．７ｍｍを超える場合には、塗工ブレードの柔軟性が著しく低下し、押圧力を調整するのが困難となる。また、この塗工ブレードの先端部側面には、タングステンカーバイトを主材とするプラズマ溶射層が設けられ、その厚さが２０〜２００μｍであるので、耐摩耗性が向上する。このプラズマ溶射層の厚さが２０μｍ未満の場合には、プラズマ溶射層が剥離しやすい。また、プラズマ溶射層の厚さが２００μｍを超える場合には、塗工ブレードにおける先端部の柔軟性が低下する。さらに、プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．０１〜０．８μｍであるので、塗工が安定する。このプラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．８μｍを超える場合には、スクラッチやストリークなどの塗工欠陥が発生しやすくなる。また、プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａを０．０１μｍ未満にするのは製造上困難である。
【０００５】
上記のブレード塗工装置において、プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．０２〜０．０５μｍであるのが好ましい。
プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．０２〜０．０５μｍであれば、塗工安定性がより一層向上する。
【０００６】
上記のブレード塗工装置において、前記バッキングロールの外周面が、金属材料から構成され、その外周面のショアＤ硬さが９０以上であるのが好ましい。
ショアＤ硬さが９０未満では、バッキングロールの外周面が摩耗しやすく、良好な面精度を長期に維持することができなくなる。すなわち、ショアＤ硬さが９０以上であることによって、塗工安定性が向上する。
【０００７】
上記のブレード塗工装置において、前記バッキングロールの外周面が、高分子材料から構成され、その外周面のショアＤ硬さが８５以上であるのが好ましい。
ショアＤ硬さが８５未満では、バッキングロールの外周面が摩耗しやすく、良好な面精度を長期に維持することができなくなる。すなわち、ショアＤ硬さが８５以上であることによって、塗工安定性が向上する。
【０００８】
また、本発明は、塗工液が塗布された状態でバッキングロールに沿って連続移送される原紙に、塗工ブレードの先端部側面を押し当てることによって前記塗工液を均すブレード塗工装置において、前記塗工ブレードは、上記したいずれかの塗工ブレードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、塗工安定性に優れる塗工ブレード及びこれを用いたブレード塗工装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるブレード塗工装置１を模式的に示しており、図２は、図１のＡ部を模式的に示している。
図１に示すように、このブレード塗工装置１は、バッキングロール２に沿って連続移送されるウェブ（原紙）３と、ウェブ３の一面３ａに塗工液４を塗布するアプリケータ部５と、塗布された塗工液４を均す塗工ブレード６を有するコーターヘッド７とを備えている。なお、ブレード塗工装置１には、フレーム（図示せず）が設けられており、このフレームに、バッキングロール２、アプリケータ部５及びコーターヘッド７が支持されている。
【００１１】
バッキングロール２は、フレームに回転自在に支持される円柱状のもので、その外周面２ａが金属材料から構成されている。具体的には、外周面２ａにクロームメッキやセラミックコーティングなどが施されている。そして、その外周面２ａのショアＤ硬さは９０以上に設定されている。これによって、塗工安定性の向上が図られている。ショアＤ硬さが９０未満では、バッキングロール２の外周面２ａが摩耗しやすく、良好な面精度を長期に維持することができなくなるからである。
なお、上記のショアＤ硬さとは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準じた測定方法により求められる硬さをいう。
【００１２】
また、上記のバッキングロール２は、その外周面２ａが高硬度ゴムやフッ素樹脂などの高分子材料から構成される場合もあり、この場合には、その外周面２ａのショアＤ硬さを８５以上にするとよい。これによって、塗工安定性が向上する。ショアＤ硬さが８５未満では、バッキングロール２の外周面２ａが摩耗しやすく、良好な面精度を長期に維持することができなくなるからである。
【００１３】
ウェブ３は、長尺帯状のもので、ＫＰなどの化学パルプやＰＧＷなどの機械パルプ、古紙パルプやケナフなどの非木材パルプを単独または二種以上を混合したものが用いられている。なお、機械パルプとしてＳＧＰ、ＲＧＰ、ＢＣＴＭＰ、ＣＴＭＰなどを用いてもよく、非木材パルプとして脱墨パルプ、竹、麻、藁などを用いてもよい。
【００１４】
塗工液４は、ごく微粒な白色鉱物である顔料及び接着剤を主成分とするものである。顔料としては、デラミネートクレイや炭酸カルシウムなどを一種または複数種を適宜選択して使用される。また、上記の顔料の代わりとして、カオリン、焼成クレー、サチンホワイト、酸化チタン、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、シリカ、活性白土、珪藻土、レーキなどから適宜選択して使用してもよい。
【００１５】
アプリケータ部５は、ジェットファウンテン方式のもので、塗工液４が噴射されるファウンテンヘッダ５１と、ファウンテンヘッダ５１に塗工液４を供給する供給部（図示せず）とを有している。ファウンテンヘッダ５１におけるバッキングロール２側の先端部には、塗工液４を噴射する吐出口５２が設けられており、この吐出口５２からウェブ３の一面３ａに向かって塗工液４が噴射される。
【００１６】
コーターヘッド７は、ウェブ３の幅方向に延びるヘッド本体７１と、ヘッド本体７１の側面との間で塗工ブレード６を脱着可能に挟持するクランプ部７２と、塗工ブレード６の先端部側面６ａをウェブ３に押し当てるバックストップ７３とを備えている。
塗工ブレード６は、弾性を有する板状のもので、ＳＫ５などの炭素工具鋼材、または、ＳＵＳ４１０などのステンレス鋼材から構成される。この塗工ブレード６は、クランプ部７２で挟持される挟持部６１と、挟持部６１からウェブ３側に延びる胴体部６２と、胴体部６２のウェブ３側に一体に設けられて当該ウェブ３に側面６ａが押し当てられる先端部６３とを有している。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態の塗工ブレード６は、その厚さｔ１が０．４〜０．７ｍｍに形成されている。これによって、塗工するのに好適な弾性力を得ている。塗工ブレード６の厚さｔ１が０．４ｍｍ未満では、塗工ブレード６が容易に弾性変形し、充分な押圧力を得ることができない。また、塗工ブレード６の厚さｔ１が０．７ｍｍを超える場合には、塗工ブレード６の柔軟性が著しく低下し、押圧力を調整するのが困難となる。
【００１８】
塗工ブレード６の先端部側面６ａには、タングステンカーバイトを主材とするプラズマ溶射層Ｐが設けられ、そのプラズマ溶射層Ｐの厚さｔ２は２０〜２００μｍに設定されている。これによって、塗工ブレード６の耐摩耗性が向上するとともに、塗工に好適な柔軟性を確保することができる。このプラズマ溶射層Ｐの厚さｔ２が２０μｍ未満の場合には、プラズマ溶射層Ｐが剥離しやすい。また、プラズマ溶射層Ｐの厚さｔ２が２００μｍを超える場合には、塗工ブレード６の柔軟性が低下し、押圧力を調整するのが困難となる。
【００１９】
さらに、プラズマ溶射層Ｐの算術平均粗さＲａは０．０１〜０．８μｍに設定されており、これによって、塗工安定性の向上が図られている。また、プラズマ溶射層Ｐの算術平均粗さＲａは０．０２〜０．０５μｍであるのがさらに好ましく、これにより、塗工安定性をさらに向上させることができる。プラズマ溶射層Ｐの算術平均粗さＲａが０．８μｍを超える場合には、スクラッチやストリークなどの塗工欠陥が発生しやすくなる。また、プラズマ溶射層Ｐの算術平均粗さＲａを０．０１μｍ未満にするのは製造上困難である。
【００２０】
なお、上記のプラズマ溶射層Ｐは、粒子径が数十μｍのタングステンカーバイトを主材とする粉末材が、直流アークプラズマジェット中に投入されることによって形成される。投入された粉末材は、プラズマの熱で瞬時に溶融されるとともに、高速のガスジェットにより加速されて先端部側面６ａに吹き付けられる。そして、その先端部側面６ａで粉末材が凝固・堆積されて耐摩耗性に優れた被膜であるプラズマ溶射層Ｐが形成される。また、プラズマ溶射層Ｐが形成される際には、粉末材が溶融状態まで加熱されるために非常に高温となるが、粉末材における個々の粒子の熱容量が小さいので、当該粉末材が先端部側面６ａで急冷される。従って、プラズマ溶射層Ｐを形成する方法は、先端部側面６ａが上記の熱による損傷を受けにくいという特徴を有している。
【００２１】
クランプ部７２は、塗工ブレード６を脱着可能に挟持するべく、ヘッド本体７１の側面に対して近接離反可能に設けられている。このクランプ部７２は、クランプ本体７２ａと、クランプ本体７２ａのウェブ３側に一体に設けられる先端部７２ｂとを有している。先端部７２ｂは、その側面とヘッド本体７１の側面との間で塗工ブレード６の挟持部６１を挟持している。また、クランプ部７２は、ヘッド本体７１の側面に対して近接離反可能に設けられているので、塗工ブレード６の厚さが変更されても容易に対応することができる。
【００２２】
バックストップ７３は、ヘッド本体７１のウェブ３側頂部に設けられている。このバックストップ７３は、塗工ブレード６側の先端部７３ａが、先細り状に形成されており、この先端部７３ａが塗工ブレード６の胴体部側面６２ａを押圧している。バックストップ７３が胴体部側面６２ａを押圧することによって、胴体部６２がバックアップロール２側に膨らむように弾性変形し、先端部側面６ａがウェブ３に所定の押圧力で押し当てられている。
また、バックストップ７３は、ヘッド本体７１に対してスライド可能に設けられており、このバックストップ７３をスライドさせることによって、塗工ブレード６の押圧力を調整できるようになっている。押圧力を増大させるには、バックストップ７３をバックアップロール２に近接するようにスライドさせる。押圧力を減少させるには、バックアップロール２から離反するようにスライドさせて行う。
【００２３】
〔実施例〕
表１は、厚さが異なる５種類の塗工ブレードのそれぞれに、厚さの異なる５種類のプラズマ溶射層を形成した計２５種類の塗工ブレードを用いてウェブに塗工を行い、ウェブに発生する塗工欠陥の発生状況を目視確認した結果を示している。
この試験では、塗工ブレードとして、ＳＫ５（ＪＩＳ  Ｇ  ４４０１）からなるものを用いた。また、ウェブにおける塗工欠陥の発生状況は、塗工速度１５００ｍ／分で４８時間塗工を行い、そのウェブに発生したストリークの発生状況を目視確認して、◎，○，△，×の４段階で評価した。製品として許容できるのは、◎及び○である。
【００２４】
また、試験における他の諸条件として、ウェブのパルプ配合は共通であり、具体的には、ＬＢＫＰ＝８５％，ＮＢＫＰ＝１５％とした。また、顔料としては、湿式重質炭酸カルシウムを全顔料１００重量部に対して３０重量部配合し、接着剤としては、ラテックスを全顔料１００重量部に対して８．５重量部配合した。そして、塗工液の固形分濃度を６７重量％とし、せん断速度１０５ｓｅｃ−１でのキャピラリー粘度を３０ｍＰａ・ｓとした。
【００２５】
【表１】
2006116498.tif 000003
【００２６】
この表１において、プラズマ溶射層の厚さが同一である列方向の結果を比較すると、塗工ブレードの厚さが０．３０ｍｍ及び０．８０ｍｍのものでは、０．４０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．６０ｍｍ及び０．７０ｍｍのものに比べて塗工欠陥が多く発生している。つまり、塗工ブレードの厚さが０．４０〜０．７０ｍｍのものが、塗工安定性に優れることが分かる。
次に、塗工ブレードの厚さが０．４０〜０．７０ｍｍのものにおいて、プラズマ溶射層の厚さが１５μｍ及び２２０μｍのものは、２０μｍ，１００μｍ，１６０μｍ，１８０μｍ及び２００μｍのものに比べて塗工欠陥が多く発生している。つまり、プラズマ溶射層の厚さが２０〜２００μｍの時に、塗工安定性に優れることが分かる。
【００２７】
以上の結果から、塗工ブレードの厚さが０．４０〜０．７０ｍｍ，プラズマ溶射層の厚さが２０〜２００μｍの組合せが、塗工安定性に最も優れることが分かる。
なお、この測定の終了後に、各塗工ブレードの摩耗量を測定して比較したが、塗工ブレードの摩耗量に大きな差は見られなかった。
また、ステンレス鋼からなる塗工ブレードを用いて上記と同様の試験を行った。結果は、ＳＫ５からなる塗工ブレードを用いた場合と同様であった。
【００２８】
表２は、プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが異なる６種類の塗工ブレードを用いてウェブに塗工を行い、ウェブに発生する塗工欠陥の発生状況を目視確認した結果を示している。
この試験では、塗工ブレードとして、前記実施例で用いたブレードの中から、表１の結果に基づいて、塗工安定性に優れる一つの組合せを選択した（塗工ブレードの厚さ：０．６０ｍｍ，プラズマ溶射層の厚さ：１６０μｍ）。
また、ウェブにおける塗工欠陥の発生状況は、塗工速度１５００ｍ／分で４８時間塗工を行い、そのウェブに発生したストリークの発生状況を目視確認して、◎，○，△，×の４段階で評価した。製品として許容できるのは、◎及び○である。
【００２９】
【表２】
2006116498.tif 000004
【００３０】
表２に示すように、プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．８５μｍ及び０．９０μｍのものは、０．０１μｍ〜０．８０μｍの範囲のものに比べて塗工欠陥が多く発生している。つまり、プラズマ溶射層の算術平均粗さＲａが０．０１〜０．８０μｍの場合に、塗工安定性が優れることが分かる。また、算術平均粗さＲａが０．０１〜０．８０μｍの範囲のうち、０．０２〜０．０５μｍの時に最も塗工が安定している。
また、ステンレス鋼からなる塗工ブレードを用いて上記と同様の試験を行った。結果は、ＳＫ５からなる塗工ブレードを用いた場合と同様であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のブレード塗工装置を模式的に示す側面図である。
【図２】図１のＡ部を模式的に示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    ブレード塗工装置
２    バッキングロール
２ａ  （バッキングロールの）外周面
３    ウェブ（原紙）
３ａ  （ウェブの）一面
４    塗工液
６    塗工ブレード
６ａ  先端部側面
Ｐ    プラズマ溶射層
【図１】
2006116498.tif 000005
【図２】
2006116498.tif 000006