(57)【要約】【課題】ドクター性能に重要な板剛性、相手ロールへの追従性および抄紙機における生産効率に重要なロール接触部の耐摩耗性が優れると共に、相手ロール表面へのダメージの少ないドクターブレードを提供する。【解決手段】強化繊維２aにマトリックス樹脂２ｂを含浸せしめてなる繊維強化樹脂製ドクターブレード２において、スクレイパ作用線Ｌに対して垂直方向Ｖの曲げ弾性率が平行方向Ｈの曲げ弾性率より３倍以上高く、かつ、少なくともロール１との接触部のマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂で構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維にマトリックス樹脂を含浸せしめてなる繊維強化樹脂製ドクターブレードにおいて、該ブレードと相手ロールとの接線であるスクレイパ作用線に対する垂直方向の曲げ弾性率が、スクレイパ作用線と平行方向の曲げ弾性率よりも３倍以上高く、かつ、少なくとも前記ロールとの接触部におけるマトリックス樹脂が、熱硬化性樹脂で構成されていることを特徴とするドクターブレード。
【請求項２】
前記スクレイパ作用線に対する垂直方向の曲げ弾性率が、５０ＧＰa以上であることを特徴とする請求項１に記載のドクターブレード。
【請求項３】
前記強化繊維が、ガラス繊維からなる平織織物と、炭素繊維からなる一方向ストランドとで構成され、かつ、前記一方向ストランドの繊維方向がスクレイパ作用線に対して垂直方向に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載のドクターブレード。
【請求項４】
前記炭素繊維の破断歪が、１．５％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドクターブレード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば抄紙機、ガイドロール等のロール表面に付着した紙かす等を掻き取るために使用するドクターブレードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば抄紙機の各種ロール表面に付着した紙かす等を掻き取るためのドクターブレードとしては、その材質は金属製や樹脂製のものが多く用いられてきた。  しかし、金属製ブレードを使用した場合は、ブレード先端が接触するメッキまたはゴム被覆したロール（以下、相手ロールまたは単にロールという。）の表面を傷つけやすいという問題があった。また、樹脂製ブレードを使用した場合は、相手ロール表面へのダメージは少ないがブレードの摩耗が大きいため、摩耗ブレードの交換による設備停止損失が発生するなどの生産効率上の問題があった。また、ドクターブレードは、単なる樹脂製のものであるため、それ自体の曲げ剛性が低く、かつ、ロールへの押付け線圧を上げられないためロールへの均一密着性が得られなく、その結果ロールとブレードとの間に隙間が生じ、掻き取り漏れが発生するなどのドクター性能上の問題があった。
【０００３】
これに対して、近年では、繊維強化樹脂複合材料製のものが用いられるようになった。繊維強化樹脂複合材料としては、強化繊維に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を含浸せしめてなるシート材料が提案されている。その例として特許文献１では、板剛性を高めることによりドクター性能の向上という観点から、炭素繊維強化樹脂からなり、曲げ弾性率が１５０ＧＰａ以上であるドクターブレードを提案している。しかし、スクレイパ作用線に対して平行方向の曲げ弾性率も高く硬いために相手ロールへの追従性が悪く、ロールとブレードとの間に隙間が生じ、掻き取り漏れが発生するというドクター性能上の問題がある。
【０００４】
また、特許文献２では、耐摩耗性の向上の観点から、ポリフェニレンスルファイドにより、ガラス、アラミド、炭素繊維等の強化繊維を結合せしめた繊維強化熱可塑性樹脂材料から形成されるドクターブレードを提案している。しかし、繊維強化熱可塑樹脂材料に特有の摩耗時のヒゲの発生があり、そのヒゲが脱離した際に抄紙製品に混入するおそれがあるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２８９１８１号公報（第２頁、段落番号０００５）
【０００６】
【特許文献２】
特開平５−３２１１８９号公報（第２頁、段落番号０００５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の欠点を改良し、ドクター性能に重要な板剛性、相手ロールへの均一密着性および抄紙機における生産効率に重要なロール接触部の耐摩耗性を有すると共に、相手ロール表面へのダメージの少ないドクターブレードを提供することをその課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のドクターブレードは、下記の構成からなる。  すなわち、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸せしめてなる繊維強化樹脂製ドクターブレードにおいて、該ブレードと相手ロールとの接線であるスクレイパ作用線に対する垂直方向の曲げ弾性率が、スクレイパ作用線と平行方向の曲げ弾性率よりも３倍以上高く、かつ、少なくとも前記ロールとの接触部におけるマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂で構成されている。
【０００９】
前記スクレイパ作用線に対する垂直方向の曲げ弾性率は、５０ＧＰａ以上であるのが好ましい。また、前記強化繊維は、ガラス繊維からなる平織織物と、炭素繊維からなる一方向ストランドとで構成され、かつ、前記一方向ストランドの繊維方向がスクレイパ作用線に対して垂直方向に位置しているのが好ましく、前記炭素繊維の破断歪は１．５％以上であるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態について、一実施例の図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明のドクターブレードの斜視図で、１は相手ロール、２は相手ロール１の表面に付着している紙かす等を掻き取る本発明のドクターブレードである。ドクターブレード２は、炭素繊維一方向ストランド２ａにマトリックス樹脂２ｂが含浸されたものである。Ｌは相手ロール１とドクターブレード２の先端部が接触するスクレイパ作用線である。本発明ではスクレイパ作用線と平行な方向をＨ方向とし、垂直な方向をＶ方向としている。
【００１２】
図２は図１のドクターブレードの刃先部Ａの拡大図である。図２において、３は炭素繊維からなる一方向引揃えプリプレグであり、繊維方向がＶ方向に平行に積層している。４はガラス繊維からなる織物プリプレグである。
【００１３】
本発明のドクターブレード２においては、ドクター性能に重要な板剛性および相手ロールへの均一密着性を同時に達成するために、スクレイパ作用線に対して垂直方向の曲げ弾性率が平行方向の曲げ弾性率よりも３倍以上高いことが必要であり、掻き取り性能を向上させるためには５倍以上高いことが好ましい。また、スクレイパ作用線に対して垂直方向の曲げ弾性率は、ドクター性能に重要な板剛性を得るために５０ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００１４】
前記平織織物としては、ガラス繊維、炭素繊維などを用いることができるが、コスト面からガラス繊維を用いることが好ましい。また前記一方向ストランドとしては、ガラス繊維または炭素繊維などを用いることができるが、ドクターブレードの板剛性を高めるためには炭素繊維を用いるのが好ましい。また、炭素繊維の引張弾性率としては、２３０ＧＰａ以上のものが好ましい。
【００１５】
ドクターブレードにおいては、相手ロールに接触する部分に例えば角度が３０°程度の刃先加工を施すが、繊維強化樹脂複合材料の特性として刃先端部分の欠けが生じやすく、その欠けが抄紙製品に混入すると大きな損害を生じる。この欠けは一方向引揃えストランドを用いた際に生じやすく、そのような刃先端部分での欠けを防止するために、炭素繊維の破断歪は大きいことが好ましく、この値は１．５％以上であることが好ましい。
【００１６】
ドクターブレードを構成するマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂およびアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂には特有の摩耗時のヒゲの発生があり、そのヒゲが脱離した際に抄紙製品に混入するおそれがあるため、摩耗特性の観点から熱硬化樹脂を用いることが好ましい。特にエポキシ樹脂が成形性および各種物性の点で好ましく用いられる。これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤および無機フィラー剤などを配合してもよい。
【００１７】
また、ドクターブレードに要求される板剛性を確保するためには、厚みを厚くする必要があるが、厚くするとドクター性能が低下し、また相手ロールとの均一密着性を得るためには高い線圧をかける必要が生じる。一方、薄くすると要求される板剛性を確保できないことから、ドクターブレードには適した厚みというものがある。本発明のドクターブレードにおける厚みは０．５〜２．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００１８】
また、ドクターブレード使用時の摩耗量は、ブレードを構成する強化繊維の総量の体積含有率に影響を受ける。また、ブレードの摩耗が不均一であると、相手ロールとの間に隙間が生じ、その結果、掻き取り漏れが発生する。耐摩耗性および均一な摩耗性の観点から５０〜７０％の範囲内であることが好ましい。
【００１９】
次に、本発明のドクターブレードの製造方法を各工程毎に説明する。
【００２０】
（１）プリプレグ製造工程
まず、繊維基材として炭素繊維からなる一方向ストランドと、ガラス繊維織物に、予め未硬化のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させ、２種類のプリプレグを得る。
【００２１】
（２）プリプレグ裁断・積層工程（曲げ弾性率の調整工程）
各プリプレグをドクターブレードを切り出せるのに充分な幅、長さに裁断する。  積層構成としては、炭素繊維一方向ストランドの繊維方向がドクターブレードにおけるスクレイパ作用線に対して垂直方向であることが重要であり、一方向ストランド層が最外層に近いことが板剛性の発現の観点から好ましい。ただし、最外層には平織織物を配置することが好ましい。これはブレード表面に一方向ストランドを配置した場合に比較して、ブレード加工時（刃先加工、切削および孔開け加工）や使用時におけるブレード表面のささくれのおそれが少ないためである。
【００２２】
（３）ホットプレス成形工程
マトリックス樹脂として、エポキシ樹脂を用いた場合、ホットプレスにて１００〜２００℃の温度、０．５〜１．５ＭＰａの面圧にて加圧を行い成形母板を得る。
【００２３】
（４）機械加工工程
成形母板より所定の寸法に切り出し、スクレイパー作用部に１５〜４５°程度の刃付け加工を施し、必要であればブレードホルダー装置への固定用の孔開け加工などを施しドクターブレードを得る。
【００２４】
（５）曲げ弾性率の評価工程
成形母板より、スクレイパ作用線Lに平行な方向（Ｈ方向）および垂直な方向（Ｖ方向）に試験片を切り出し、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に基づき３点曲げ試験を行い、曲げ弾性率を測定する。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１および図２に示したドクターブレード２は、炭素繊維からなる一方向引揃えプリプレグとガラス繊維からなる織物プリプレグを準備して積層し、ホットプレス成形したものである。
【００２７】
具体的には、引張弾性率が２３０ＧＰａを有し、破断歪が１．８％であるＰＡＮ系炭素繊維の一方向引揃えエポキシ樹脂プリプレグと（繊維目付３００ｇ／ｍ2）、ガラス繊維からなる織物エポキシ樹脂プリプレグ（平織、繊維目付２０１ｇ／ｍ2）とを図２に示すとおり、上からガラス繊維織物プリプレグを１プライ、炭素繊維一方向プリプレグを繊維方向をＶ方向にして１プライ、ガラス繊維織物プリプレグを４プライ、炭素繊維一方向プリプレグを繊維方向をＶ方向にして１プライ、ガラス繊維織物プリプレグを１プライの順で順次積層した。そして、上記プリフォームをホットプレス装置を用いて、面圧０．７ＭＰａ、温度１２０℃の条件にて６０分間保持することにより、厚み１．４ｍｍ、繊維体積含有率５９％のドクターブレードを得た。
【００２８】
（比較例１）
次に比較例１として、実施例１で用いたガラス繊維からなる織物エポキシ樹脂プリプレグを１０プライ積層したプリフォームを実施例１と同様の条件にて成形し、厚みが１．４ｍｍ、繊維体積含有率が５７％のドクターブレードを得た。
【００２９】
（比較例２）
更に比較例２として、ガラス繊維からなる織物エポキシ樹脂プリプレグは実施例１と同様のものを用い、炭素繊維からなる一方向引揃えエポキシ樹脂プリプレグはその繊維目付を１００ｇ／ｍ2に変更して、積層構成は実施例１と同様であるが中層のガラス繊維織物エポキシ樹脂プリプレグを厚み調整のために４プライから６プライへと増やして変更したものを積層した。上記プリフォームを実施例１と同様の条件にて成形することにより、厚みが１．４ｍｍ、繊維体積含有率が５５％のドクターブレードを得た。
【００３０】
以上の実施例１、比較例１および２において、ドクターブレードのスクレイパ作用線に対して平行方向の曲げ弾性率（ＥV）と垂直方向の曲げ弾性率（ＥV）を測定した結果を表１に、また、抄紙機のプレスパートにおけるロール面掻き取りブレードとして実機試験を行った際の相手ロールへの密着性、ドクター性能および摩耗量の測定結果を表２に示した。表１ではスクレイパ作用線と平行方向の曲げ弾性率をＥV、垂直方向の曲げ弾性率をＥVとした。なお、実機試験の際の条件は、抄速１１００ｍ／ｍｉｎ、押し付け線圧２００ｇ／ｃｍであった。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
2004202726.tif 000004
【００３３】
上記表１および表２の結果から明らかなように、本発明の実施例１によるドクターブレードは、スクレイパ作用線に対して垂直方向の曲げ弾性率が比較例１および２と比較して高かった。また、比較例１および２と比較してスクレイパ作用線に対して平行方向の曲げ弾性率が低いため、相手ロールへの密着性に優れ、その結果、掻き取り漏れが生じずドクター性能に関しても実施例１が優れていた。また、摩耗特性についても同様に、比較例１および２より摩耗量が少なく耐久性に優れ、ドクター性能として実施例１の方が優れていた。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のドクターブレードは、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸せしめてなる繊維強化樹脂製で、スクレイパ作用線に対して垂直方向の曲げ弾性率が平行方向の曲げ弾性率より３倍以上高く、かつ、少なくともロールとの接触部のマトリックス樹脂を熱硬化性樹脂で構成することにより、以下に述べる効果が得られる。
【００３５】
（イ）ドクター性能に重要な高い板剛性
（ロ）相手ロールへの均一密着性
（ハ）抄紙機における生産効率に重要な相手ロール接触部の耐摩耗性の向上
（ニ）相手ロール表面へのダメージの低減
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドクターブレードの一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１のドクターブレードの刃先部Ａの拡大図である。
【符号の説明】
１：相手ロール
２：ドクターブレード
２a：一方向ストランド
２b：マトリックス樹脂
３：一方向プリプレグ
４：織物プリプレグ
Ａ：ドクターブレードの刃先部
Ｌ：スクレイパ作用線
Ｈ：スクレイパ作用線に平行な方向
Ｖ：スクレイパ作用線に垂直な方向
【図１】
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【図２】
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