CN101160212B - 经表面处理的刮刀片 - Google Patents

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Abstract

以下特征的经表面处理的刮刀片具有改进的刀片边缘一致性和刀片边缘耐磨性，从而能够减少刀片的替换频率：该刮刀片具有镍磷基合金镀层，至少在刀片边缘末端，该镀层不包括平面直径大于50μm的不规则体(7)。此外，优选该镀层在纵向的每1米上含有小于等于20个平面直径大于30μm的不规则体(7)，更优选该镀层在纵向的每1米上含有小于等于10个平面直径大于20μm的不规则体(7)，特别优选该镀层在纵向的每1米上含有小于等于5个平面直径大于10μm的不规则体。

Description

经表面处理的刮刀片
技术领域
本发明涉及一种经表面处理的刮刀片。更具体地说，本发明涉及一种经表面处理的刮刀片，这种刮刀片可以减少在替换刮刀片之后为调节刀片边缘与圆筒接触所进行的空转，并且其具有出色的刀片边缘耐磨性。
背景技术
如图1和图2所示(为了易于理解，在图1和图2中，刀片被极端放大描述，其与圆筒不成比例)，在凹版印刷(凹刻印刷)中，使用这样的一种圆筒(1)，在该圆筒表面，具有许多与影像相应的、被称为“小池”的凹口(在图中没有显示)，并且，用预定压力将钢或不锈钢制成的刮刀片(2)压至该圆筒的旋转表面上，从而刮掉附着于印刷面的非影像部分的油墨(3)。该刮刀片不仅完全除去来自非影像部分的油墨，并且还能够在影像部分上留下预定量的油墨。所以，圆筒和刮刀片之间的接触压力必须总是保持不变，并且，刀片边缘需要具有耐磨性。迄今为止，人们使用过各种各样的经表面处理的刮刀片。
例如，人们广泛地使用镍基金属基体中(更具体地说，是镍-磷合金)分散有SiC微粒的复合镀层(5)的刮刀片，作为使用镍基镀层进行表面处理的刮刀片。然而，在替换刀片之后立即进行印刷时，这种刀片边缘末端(6)完全被镀层覆盖的经表面处理的刮刀片(如图2所示)容易造成例如条痕和模糊的印刷缺陷。为了避免印刷缺陷，实际印刷通常在空转30至60分钟之后进行，由此使得圆筒和刀片之间的接触具有更好的一致性。然而，这种方法由于空转而导致了时间的损耗，并且印刷效率是很低的。进一步地，该印刷方法还涉及这样一个问题：在空转期间，圆筒可能被损坏，或者刀片可能会被不平衡地磨损。在下文中，将克服这些问题的性质统称为“刀片边缘的一致性(conformability)”。
在早先的JP2003-225988 A(EP1469996)中，本发明的发明人建议了一种含有表面处理膜层的经表面处理的刮刀片，该表面处理膜由特殊镍基镀层作为第一层，以及形成于该层上的低表面能膜作为第二层所组成，并且在该刀片边缘，至少暴露部分刀片基材。
发明内容
尽管上述建议的刀片具有改善刀片边缘一致性的作用，但是，与不暴露基材的经表面处理的刮刀片相比，由于在刀片边缘末端暴露的刀片基材与圆筒相接触，所以磨损率很高。因此，当仅仅比较刀片边缘耐磨性时，该建议的刀片不是很好。由于刀片边缘的磨损率与连续印刷中的印刷量成反比，所以，在不需要高印刷性能的普通印刷中产生了这样的问题：刀片边缘容易磨损(即磨损率高)的刀片其替换频率很高(即刀片寿命短)，并且其连续印刷性能较差。
因此，本发明的目的在于提供这样一种经表面处理的刮刀片来解决上述问题：该经表面处理的刮刀片在刀片边缘的一致性以及刀片边缘的耐磨性方面都有改善，并且其能减少刀片的替换频率。
除了在JP2003-225988A中所描述的以外，本发明的发明人为了改善凹版印刷中刀片边缘的一致性在技术上进行了深入的研究，结果发现，刀片边缘镀层表面的形状(不规则体)很大程度上决定了刀片边缘的一致性，并且不具有大于某一尺寸的不规则体的经表面处理的刮刀片，其在刀片边缘一致性上可以具有极大的改善，而耐磨性却没有降低。
也就是说，本发明由以下项目组成：
一种含有镍磷基合金膜层的经表面处理的刮刀片，至少在刀片边缘末端，其不具有平面直径超过50μm的不规则体。
如[1]所述的经表面处理的刮刀片，其在镍磷基合金膜上具有一液膜层，该液膜层含有选自硫、氮和磷中的至少一种原子。
如[2]所述的经表面处理的刮刀片，其中液膜层的厚度小于1μm。
如[1]所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于30μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于20。
如[2]所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于30μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于20。
如[1]所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于20μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于10。
如[2]所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于20μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于10。
如[1]所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于10μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于5。
如[2]所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于10μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于5。
附图说明
图1是使用刮刀片的凹版印刷(凹刻印刷)的示意图。
图2是刮刀片刀片边缘末端的剖视图。
图3是图解刀片边缘末端特殊形状的说明图。
图4是比较例2中制造的刮刀片刀片边缘末端的剖视图。
本发明的最佳实施方案
下文中将更详细地描述本发明。
在本发明中，可以使用任何已知在印刷或镀层中所用的钢或者不锈钢基材作为刮刀片基材。
进一步地，通常对刮刀片的基底材料进行加工，例如在其上形成梯级，以使得形成刀片边缘的侧边能够成为薄的刀片边缘。边缘形状的种类包括平行的、斜角的、圆的以及尖锐的，并且任何一种形状都可以使用。此外，根据用途，既可以使用一侧被加工为刀片边缘的单面型，也可以使用两侧都被加工为刀片边缘的双面型。
在本发明中，可以使用任意大小的刀片基材，对此没有限制。例如，刀片基材的典型例子是由0.15至0.6mm厚以及40至60mm宽的钢板组成。
本发明的经表面处理的刮刀片的最大区别特征在于，至少在刀片边缘末端，该刀片不具有平面直径大于50μm的不规则体。
如图2和图3所示，这里所使用的术语“刀片边缘末端”是指从靠近刀片边缘末端的刀片边缘的一个表面(上表面)经过边缘末端到达刀片边缘的另一表面(下表面)的边缘端面(6)。在本发明中，在所有不规则体(7)中，边缘端面上不允许出现平面直径大于50μm的不规则体。
如图3所示，术语“平面直径大于50μm的不规则体”不是指例如从刀片边缘末端镀层表面开始在厚度方向上的不规则体深度这样的三维大小，而其总是指刀片边缘末端镀层表面的平面方向上的二维大小。在不规则体形状复杂时，是指其较长的直径(L)。
在本发明中，不规则体的存在与否可以通过使用光学显微镜在图3箭头所指的方向上观察刀片边缘末端的镀层表面来测定。进一步地，这里所用的术语“不规则体”是指可以被光学显微镜检测到的不规则体。
更具体地说，术语“不规则体”是指各自最大深度或最大高度大于等于50％平均镀膜厚度的凹陷和凸起。在具有大于等于10％平均镀膜厚度的部分上测定每一不规则体的平面直径。例如，可以通过用激光显微镜形成镀层表面的三维图，或者用光学显微镜或电子显微镜直接观察刀片截面表面来进行测量。
即使是只出现一个大于50μm的不规则体时，也需要长时间的空转来磨合刀片边缘。因此，由于这样的空转，增加了刀片边缘的磨损(即，白白地磨损刀片边缘)，结果，实际印刷中有用的有效刀片边缘变短，从而导致连续印刷的印刷量降低。
而且，除上述对本发明的要求之外，在每1米刀片上，出现在镀层表面的大小为大于30μm但小于等于50μm的不规则体的数量优选为小于等于20，更优选小于等于10。甚至更优选的，在每1米刀片上，出现在镀层表面的大小为大于20μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于10，更进一步优选小于等于5。特别优选的，在每1米刀片上，出现在镀层表面的大小为大于10μm但小于等于50μm的不规则体的数量优选小于等于5。
这里，对于大小处于本发明所指定范围之外的不规则体没有限制。
由此，通过将同圆筒接触的刀片边缘末端的镀层表面形成为特殊形状，可以改善刀片边缘的一致性。进一步地，在本发明中，刀片边缘表面的上面具有一镀层，与JP2003-225988A中一样，刀片边缘的耐磨性没有降低。
本发明中所使用的镀层是镍磷基合金镀层，优选为这样的镍磷基分散镀层：在该镀层中，至少有一种颗粒分散于镍磷基合金基体中，该颗粒选自由氟基树脂、Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、TiO2、ZrO2、ThO2、SiO2、CeO2、BeO2、MgO、CdO、金刚石、SiC、TiC、WC、VC、ZrC、TaC、Cr3C2、B4C、BN、ZrB2、TiN、Si3N4、WSi2等所组成的有机树脂颗粒。
在这些分散有颗粒的镍磷基镀层中，优选其中分散有陶瓷颗粒的镀层，特别是其中分散有SiC颗粒的镀层。
这里所使用的分散颗粒的颗粒大小优选为0.05至5μm。如果颗粒大小小于0.05μm或者大于5μm，则镀层的耐磨性或者粘附力会降低。更优选的颗粒大小为0.1至2μm。最优选为0.15至1μm。
镀层中所含有的分散颗粒的量优选为0.5至40体积％。如果含量小于0.5体积％，则不能获得增加耐磨性的效果。如果含量大于40体积％，则镀层的粘附性能会降低，这不是优选的。更优选含量为3至30体积％，更进一步优选为5至25体积％。
镍磷基合金镀层中磷的含量优选为5至10质量％，更优选为7至9质量％。
在本发明的刮刀片中，优选地，根据维氏硬度(Hv)法测量，刀片边缘经表面处理部分的表面硬度为400至1,500。如果维氏硬度小于400，则耐磨性会降低。如果其大于1500，会产生这样的问题：刀片边缘的一致性会降低，并且镀层易碎而且容易剥落，圆筒的印刷面会由此而被破坏，从而导致了印刷缺陷的产生。从刀片边缘的一致性和耐磨性的角度，特别优选的维氏硬度(Hv)为700至950。
在本说明书中，维氏硬度(Hv)是根据JIS Z 2251显微硬度测定法测量并且确定的值。(关于测试载荷，可以根据膜层厚度适当地选择和使用小于50gf的载荷。)
在本发明中，镍磷基合金镀层的膜厚度优选为3至20μm，更优选为3至10μm。可以使用已知的测量方法来测量镀层厚度。已知测量方法的例子包括：(1)通过使用荧光X射线测量装置来测量膜厚度的方法，(2)使用剥落试剂溶液剥去表面处理膜，基于剥离前后重量的差异来测量膜层厚度的方法，以及(3)通过光学显微镜或者电子显微镜来观察纵断面，从而测量镀层厚度的方法。
在本发明中，可以在镀层上进一步形成一含有选自硫、氮和磷中至少一种原子的液膜层，从而进一步提高耐磨性和抗腐蚀性。该形成在镀层上的膜层的厚度优选小于1μm，更优选小于0.5μm。
如上所述，可以通过将与圆筒接触的刀片边缘的镀层表面形成为特殊形状，使得本发明的经表面处理的刮刀片在刀片边缘一致性和耐磨性上都具有改进的效果。
可以使用已知方法来制造本发明的经表面处理的刀片，然而，必须严格控制表面处理的过程。
例如，可以通过以下步骤顺序来制造本发明的经表面处理的刀片：脱脂→漂洗→活化→漂洗→镍磷基合金镀敷→漂洗→干燥→退火→刀片边缘校正(如有必要，→调整镀层表面：为了将镀层表面形成为所需要的形状，通过抛光刀片边缘镀层表面来进行)。进一步地，在该过程中，可以加入抛光刀片边缘镀层表面的镀层表面调整步骤，或者可以省略退火的步骤。同样，也可以在退火步骤之前进行刀片边缘校正的步骤(如有必要，包括为了将镀层表面形成为所需形状而使刀片边缘镀层表面抛光的镀层表面调整步骤)。
在一系列的镀敷步骤中，在实施过程中必须要考虑到以下几点。通过完全实施包含这些要点的方法，可以很容易地将刀片边缘末端上出现的不规则体形成为本发明中所规定的特殊形状。
(1)将活化步骤中的酸浓度调节到预定浓度，并且浸渍持续时间不长。这样，防止了由于基底材料变粗糙而在镀层表面产生不规则本。
(2)在活化步骤之后，立即进行漂洗步骤和镀敷步骤，以使得刀片暴露于空气中的时间(步骤间的间歇)是短暂的。这样，防止了由于材料腐蚀和生锈而在镀层上产生不规则体。
(3)当使用氢氧化钠作为镀液pH调节剂时，在强烈搅拌期间加入该pH调节剂，或者在加入以前预先将该pH调节剂稀释到稀薄的浓度，从而防止其通过与镍离子反应而产生氢氧化镍。
(4)将镀液充分过滤，以使得存在于镀液中诸如粉尘、抛光粉尘和镀膜剥落碎片的不溶物不会发生共沉淀。
(5)严格控制镀液的pH以免其超出控制范围，由此防止水合金属盐的产生。
进一步地，在施加镀层之后，在退火步骤之前或者之后进行刀片边缘校正步骤，从而检查该镀层表面。当出现大小超过本发明所指定范围的不规则体时，用抛光轮、砂纸等自动或手动地将刀片边缘抛光，由此来调整刀片边缘表面的形状。
施加本发明中可用镀层的方法的例子包括已知的镀敷技术，例如电镀和化学镀。
在本发明中，为了增加刀片基材与镀层之间的粘附或者促进镀膜的沉积，可以在主镀层之前提供一种镍基镀层或者铜基镀层的基础镀层作为底部处理。特别地，当使用不锈材料作为刀片基材时，镍基触击电镀是有效的。
在本发明的实施方式中，只要将至少刮刀片的边缘末端按照本发明进行处理即可，而对除了刀片边缘部分以外的其它部分是否进行处理并没有限制。
根据本发明得到的经表面处理的刮刀片可以用于例如凹版印刷的印刷中，并且还可以进一步作为涂层、用于除去嵌在成像装置上残余调色剂的部件等来使用。此外，在印刷或者涂敷中所使用的油墨或者漆可以是油性的或者水性的。而且，印刷机中油墨装置分为浸渍式和给浆辊式(fumisher roller)。本发明的刀片可以用于任何一种类型，只要该涂墨方法使用刀片。
具体实施方式
实施例
以下将参照实施例和比较例来说明本发明，但是，本发明并不限于以下描述。在实施例和比较例中，通过以下方法来测量经表面处理的刮刀片的表面硬度级别、膜厚度以及表面形状。
[表面硬度(维氏硬度)]
在表面的5个点上测量硬度，将其平均值作为维氏硬度。测量仪器：Shimadzu公司生产的HMV-2000；
测量条件：试验载荷为25gf，保留时间为10秒。
[膜厚度]
用光学显微镜观察刀片边缘截面，从而测量膜厚度。
[表面形状]
用激光显微镜和光学显微镜观察刀片边缘末端的表面，计算最大深度或最大高度大于等于50％的平均镀膜厚度的不规则体数目，对于这些统计的不规则体，测量每一个不规则体中深度或高度大于等于10％的平均镀膜厚度部分的平面直径。
[表面处理方法]
镀敷步骤：
将用于刮刀片的单边并且平行边的钢基材(总长为50m的钢带)和由金属钢带组成的隔片一起螺旋缠绕在卷轴上，其中：钢基材的板宽为50mm，板厚为0.15mm，刀片边缘宽度为1.4mm并且刀片边缘末端厚度为0.07mm；金属钢带是经由压印处理而表面粗糙化的。并且，在其保持缠绕卷轴的状态下，使其在50℃的碱性脱酯溶液(PakunaRT-T：60g/L，由Yuken Industry有限公司生产)中浸泡15分钟。在用水洗涤之后，将其置于盐酸活化液体中进行15分钟的盐酸活化处理，然后再用水洗涤。然后，在87℃下，将其浸于分散有平均粒度为0.5μm的SiC颗粒的化学镀镍镀液中(镀液由Japan Kanigen有限公司生产；Sumer SC 80-1：20体积％，Sumer SC-80-4：2体积％)，直到获得预定的镀敷厚度，从而产生含有SiC的镍复合镀层。在用水洗涤之后，将该样品干燥。然后，将隔片和刀片展开并且分离，从而得到具有包含SiC颗粒的镍磷基复合镀层(Ni-P-SiC)的刀片1。
表面调整步骤：
在镀敷过的刀片1上用抛光轮进行抛光，从而从表面完全除去镀层残余物等，由此得到的镀敷过的刀片2。
后处理步骤：
将上述镀敷过的刀片2在300℃下退火一小时，然后以矩形的形状在每隔二米处将刀片切断，由此得到矩形刀片。然后，根据实施例1和2以及比较例1和2中所述的方法制造经表面处理的刀片。
实施例1
用光学显微镜观察每个矩形镀敷过的刀片的刀片边缘端面，并且必要时使用抛光轮或砂纸将其抛光，只挑选出具有以下特征的刀片作为实施例1的经表面处理的刀片：在该刀片中，刀片边缘末端表面上每1米大于30μm但小于等于50μm的不规则体数量小于等于10，而且不具有任何大于50μm的不规则体。
测量并且计算表面硬度(Hv)、膜厚度、刀片边缘的一致性以及耐磨性，结果集中显示在表1中。计算刀片边缘一致性和耐磨性的方法如下：
(1)刀片边缘一致性
使用油性油墨空转设置有实施例1所得到的刀片的印刷机。用在启动空转之后即刻起至机器能够完全运转以生产没有印刷缺陷(例如条痕、模糊、褪色以及斑点)的印刷品这段时间来计算刀片边缘的一致性。
◎：小于5分钟
○+：大于等于5分钟并且小于10分钟
○：大于等于10分钟并且小于30分钟
△：大于等于30分钟并且小于60分钟
×：60分钟以上
(2)耐磨性
使用设置有实施例1中所得刀片的印刷机进行3000m的印刷。随后，从印刷机中拆出刀片，测量刀片边缘末端的长度。通过以下计算方法来计算刀片的磨损度：
[磨损掉的长度]＝[原始刀片边缘长度]-[测试后刀片边缘长度]
评价标准如下：
[评价标准]
◎：磨损掉的长度小于1mm
○：磨损掉的长度大于等于1mm但是小于1.5mm
×：磨损掉的长度大于等于1.5mm
实施例2
用光学显微镜观察每个矩形镀敷过的刀片的刀片边缘端面，并且必要时使用抛光轮或砂纸将其抛光，只挑选出具有以下特征的刀片作为实施例2的经表面处理的刀片：在该刀片中，刀片边缘末端表面上每1米大于10μm但小于等于50μm的不规则体数量小于等于3，而且不具有任何大于50μm的不规则体。
用实施例1中相同的方法测量并且计算表面硬度(Hv)、膜厚度、刀片边缘的一致性以及耐磨性，结果集中显示在表1中。
实施例3
用光学显微镜观察每个矩形镀敷过的刀片的刀片边缘端面，并且必要时使用抛光轮或砂纸将其抛光，只挑选出具有以下特征的刀片作为比较例3的经表面处理的刀片：在该刀片中，刀片边缘末端表面上每1米大于30μm但小于等于50μm的不规则体数量大于等于11但小于等于20，而且不具有任何大于50μm的不规则体。
用实施例1中相同的方法测量并且计算表面硬度(Hv)、膜厚度、刀片边缘的一致性以及耐磨性，结果集中显示在表1中。
比较例1：
用光学显微镜观察每个矩形镀敷过的刀片的刀片边缘端面，并且不同于实施例1、2和3中的刀片，仅仅挑选出刀片边缘末端具有大于50μm不规则体数量大于等于1的刀片作为比较例1的经表面处理的刮刀片。
用实施例1中相同的方法测量并且计算表面硬度(Hv)、膜厚度、刀片边缘的一致性以及耐磨性，结果集中显示在表1中。
比较例2：
如图4所示，将每个矩形镀敷过的刀片的刀片边缘末端抛光(专利文献1的图3)，由此从刀片边缘末端仅仅除去合金镀膜，从而制造比较例2的经表面处理的刮刀片。
用实施例1中相同的方法测量并且计算表面硬度(Hv)、膜厚度、刀片边缘的一致性以及耐磨性，结果集中显示在表1中。
表1
序号   表面硬度(Hv)   镀膜厚度(μm)   刀片边缘一致性   耐磨性
实施例1   850   6   ○+     ◎
实施例2   850   6   ◎     ◎
实施例3   850   6   ○     ◎
比较例1   850   6   ×     ○
比较例2   850   6   ○     ×

Claims (9)

1.一种含有镍磷基合金膜的经表面处理的刮刀片，至少在所述刀片边缘末端，其不具有平面直径大于50μm的不规则体，其中
不规则体是指光学显微镜能检测到的不规则体，平面直径是指刀片边缘末端的不规则体的镀层表面在平面方向上的二维尺寸中的较长直径。
2.如权利要求1所述的经表面处理的刮刀片，其在所述镍磷基合金膜上具有一液膜层，该液膜层含有选自硫、氮和磷中的至少一种原子。
3.如权利要求2所述的经表面处理的刮刀片，其中所述液膜层的厚度小于1μm。
4.如权利要求1所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在所述刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于30μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于20。
5.如权利要求2所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在所述刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于30μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于20。
6.如权利要求1所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在所述刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于20μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于10。
7.如权利要求2所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在所述刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于20μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于10。
8.如权利要求1所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在所述刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于10μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于5。
9.如权利要求2所述的经表面处理的刮刀片，其中至少在所述刀片边缘末端，在长刀片纵向的每1米上，平面直径大于10μm但小于等于50μm的不规则体的数量小于等于5。
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