JP2005131512A

JP2005131512A - 塗工用ロッド

Info

Publication number: JP2005131512A
Application number: JP2003369515A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Saito; 光生斉藤; Shoichi Machida; 昭一町田
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】表面に硬質層が設けられて優れた耐摩耗性が得られる塗工用ロッドにおいて、塗工剤の目詰まりを抑制し、良好な塗工品質が安定して得られるようにする。
【解決手段】硬質Ｃｒメッキやイオン窒化等の硬質層１８の表面に、更にポリテトラフルオロエチレンから成るフッ素樹脂被膜２０をコーティングしたため、表面の摩擦係数が０．０８〜０．１２程度と小さくなり、比較的粘性の高い塗工剤などに対しても溝部１４に塗工剤が溜まる目詰まりが抑制されて塗りムラが低減され、硬質層１８による耐摩耗性と相まって良好な塗工品質が長期に亘って安定して得られるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は塗工用ロッドに係り、特に、表面に硬質層が設けられて優れた耐摩耗性が得られる塗工用ロッドの改良に関するものである。

円柱形状の外周部に軸方向に対して交差するように多数の凸条が一体に設けられ、被塗工部材の表面近傍に略平行に配設されて軸心まわりに回転させられるとともに、その被塗工部材の表面に沿って相対移動させられることにより、その被塗工部材の表面に所定の塗工剤を塗布する塗工用ロッドが知られている。特許文献１に記載の装置はその一例である。
特開２００２−６６４１４号公報

図６は、上記塗工用ロッドの使用態様の一例を説明する図で、塗工用ロッド１００により合成樹脂製、金属製等のフィルムやシート、或いは紙などの被塗工部材１０２の表面に所定の塗工剤１０４を塗布する場合であり、略水平に配設された送りローラ１０６の上方に略平行に塗工用ロッド１００が配設され、長手形状の被塗工部材１０２が送りローラ１０６によって図の右方向へ走行させられるとともに、その送り速度に応じて定められた一定の回転速度で塗工用ロッド１００が矢印で示すように送り方向へ回転させられることにより、被塗工部材１０２の上面に供給された塗工剤１０４を定量送りして被塗工部材１０２の表面に塗布し、所定厚さの塗膜１０８を形成する。

一方、図７は、塗工用ロッド１００の具体例で、多数の凸条として１条のねじ山１１４が設けられており、そのねじ山１１４の間の溝部（ねじ溝）１１６内に保持される塗工剤１０４の量によって、前記塗膜１０８の厚さが定められる。また、かかる塗工用ロッド１００は、例えばステンレス鋼等の金属製基材１１８の表面に硬質被膜１２０が設けられ、所定の耐摩耗性が得られるようになっている。

しかしながら、このように硬質被膜で被覆した塗工用ロッドにおいても、例えば粘性が高い塗工剤を塗布する場合等に、溝部に塗工剤が溜まる目詰まりが発生して塗膜厚さがばらつき、塗りムラを生じることがあった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、表面に硬質被膜等の硬質層が設けられて優れた耐摩耗性が得られる塗工用ロッドにおいて、塗工剤の目詰まりを抑制し、良好な塗工品質が安定して得られるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、円柱形状の外周部に軸方向に対して交差するように多数の凸条が一体に設けられ、被塗工部材の表面近傍に略平行に配設されて軸心まわりに回転させられるとともに、その被塗工部材の表面に沿って相対移動させられることにより、その被塗工部材の表面に所定の塗工剤を塗布する塗工用ロッドであって、(a) 外周部に前記多数の凸条が設けられた基材と、(b) 硬化処理により前記凸条を含めた前記基材の表面に設けられた硬質層と、(c) その硬質層の表面であって少なくとも前記凸条の間の溝部にコーティングされたフッ素樹脂被膜とを有することを特徴とする。

第２発明は、第１発明の塗工用ロッドにおいて、(a) 前記硬質層は、前記基材の表面に設けられた硬質Ｃｒメッキ、電解Ｎｉ複合メッキ、またはその基材の表層部にイオン窒化処理により設けられたイオン窒化層であり、(b) 前記フッ素樹脂被膜は、３〜１０μｍの膜厚のポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。

このような塗工用ロッドにおいては、硬質層の表面にポリテトラフルオロエチレン（商品名テフロン〔デュポン社の登録商標〕）等のフッ素樹脂被膜がコーティングされているため、表面の摩擦係数が小さくなり、比較的粘性の高い塗工剤などに対しても溝部に塗工剤が溜まる目詰まりが抑制されて塗りムラが低減され、硬質層による耐摩耗性と相まって良好な塗工品質が長期に亘って安定して得られるようになる。

本発明の塗工用ロッドは、被塗工部材としての合成樹脂製、金属製等のフィルムやシート、或いは紙などの表面に所定の塗工剤を薄く塗布する場合に好適に用いられるが、このようなフィルムやシート、紙以外の被塗工部材に塗工剤を塗布する場合に用いることも可能である。塗工剤としては、例えば所定の流動性、粘性を有する液状物質が好適に用いられる。

多数の凸条は、軸方向に多数設けられていることを意味するもので、軸方向に一定の間隔で設けられるが、１周毎に分離していても、或いは所定のねじれ角で捩じれたねじ山であっても良い。その場合のねじ山は、一繋がりの１条ねじでも２以上の複数条のねじ山でも良い。凸条やその凸条間の溝部の断面形状は適宜定められるが、滑らかな円弧の凹凸形状とすることが望ましい。

基材としては、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が好適に用いられるが、工具鋼などの他の金属材料や、その他の工具材料を採用することもできる。

硬質層としては、硬質Ｃｒメッキや電解Ｎｉ複合メッキ、或いはイオン窒化処理により設けられたイオン窒化層が適当であるが、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の硬質被膜など他の種々の硬質層を採用することができる。この硬質層の厚さは、硬質層の種類に応じて適宜定められるが、例えば１０〜３０μｍ程度が適当である。

フッ素樹脂被膜は、例えば摩擦係数が０．０８〜０．１２程度のポリテトラフルオロエチレンが好適に用いられるが、摩擦係数が０．２程度以下の他のフッ素樹脂を採用することもできる。このフッ素樹脂被膜の膜厚は、例えば３〜１０μｍ程度が適当であるが、凸条の頂部分については必ずしも必要ないため、少なくとも溝部に設けられれば良い。凸条の頂部分のフッ素樹脂被膜は使用により早期に摩耗して硬質層が露出しても差し支えないし、予め頂部分のフッ素樹脂被膜を仕上げ研削等で除去しておいても良い。

硬質層およびフッ素樹脂被膜は、何れも単一の層で所定の厚さとする場合でも、複数の層を重ね合わせて所定の厚さとする場合でも良く、種類に応じて適宜定められる。

本発明の塗工用ロッドは、例えば前記図６に示す態様で使用されるが、それ以外の態様で使用することも可能である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である塗工用ロッド１０を示す図で、(a) は軸心と直角な方向から見た正面図、(b) は軸心と平行な断面の外周部分の拡大図である。この塗工用ロッド１０は、円柱形状の外周部に凸条として螺旋状の１条のねじ山１２が設けられたもので、被塗工部材の表面近傍に略平行に配設されて軸心まわりに回転させられるとともに、被塗工部材の表面に沿って相対移動させられることにより、その被塗工部材の表面に所定の塗工剤を略均一に塗布するものである。ねじ山１２、およびそのねじ山１２の間の溝部（ねじ溝）１４は、何れも断面が円弧形状を成しており、滑らかに接続されている。そして、例えば前記図６において前記塗工用ロッド１００の代わりに配設され、軸心まわりに回転させられることにより被塗工部材１０２の表面に所定の塗工剤１０４を所定の厚さで略均一に塗布するように使用される。

上記塗工用ロッド１０は、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼から成る棒状（円柱形状）の金属製基材１６と、所定の硬化処理により金属製基材１６の表面に設けられた硬質層１８と、硬質層１８の表面にコーティングされたフッ素樹脂被膜２０とから構成されており、例えば図２に示す手順に従って製造される。図２のステップＳ１は転造工程で、例えば図３に示す転造加工装置３０を用いてステンレス鋼棒材３６に転造加工が施され、そのステンレス鋼棒材３６の外周部に前記ねじ山１２が転造される。転造加工装置３０は、一対の転造ダイス３２、３４で円柱形状のステンレス鋼棒材３６を両側から挟圧して転造加工を行うもので、ステンレス鋼棒材３６は支持部材３８によって支持されるようになっている。図３の(a) は、ステンレス鋼棒材３６の軸心方向から見た正面図で、(b) は(a) の右側面図である。転造ダイス３２、３４は、何れも前記ねじ山１２の間の溝部１４の形状に対応する断面形状の成形凸部４０が、ねじ山１２と略同じピッチで軸方向に離間して外周面に複数平行、すなわちリードが０の状態で設けられたもので、図３(b) に示すように成形凸部４０がステンレス鋼棒材３６の軸心に対して直角な方向からねじ山１２のリード角と同じ角度θだけ傾斜した姿勢で配設される。一対の転造ダイス３２、３４は、図３(b) の状態において互いに反対方向へ角度θで傾斜させられており、その状態で図３(a) に矢印で示す方向へ回転駆動されることにより、ステンレス鋼棒材３６の外周面には傾斜角度θと同じリード角でねじ山１２が転造加工されるとともに、ステンレス鋼棒材３６は軸心まわりに回転しつつ図３(b) の左方向へ送り出され、所定長さで切断されることによりねじ山１２を有する前記金属製基材１６が得られる。なお、一対の転造ダイス３２、３４の何れか一方は、成形凸部４０が無い円筒面のものを用いるようにしても良い。

図２のステップＳ２は、金属製基材１６の表面に前記硬質層１８を設けるための硬化処理工程で、例えば硬質Ｃｒメッキや電解Ｎｉ複合メッキにより金属製基材１６の表面に硬質層１８としてそれ等のメッキ層を設けたり、イオン窒化処理により金属製基材１６の表層部に硬質層１８としてイオン窒化層を設けたりする。硬質Ｃｒメッキの場合、表面のビッカース硬さ（ＨＶ０．０２５）は例えば８５０程度で、例えば２０μｍ程度の厚さで設けられる。電解Ｎｉ複合メッキの場合、表面のビッカース硬さ（ＨＶ０．０２５）は例えば２２０程度で、例えば１０μｍ程度の厚さで設けられる。また、イオン窒化層の場合、表面のビッカース硬さ（ＨＶ０．０２５）は例えば１１６５程度で、例えば３０μｍ程度の厚さ（深さ）で設けられる。

また、図２のステップＳ３は、上記硬質層１８の表面に更にフッ素樹脂被膜２０をコーティングする工程で、本実施例ではねじ山１２および溝部１４の全域に、例えば複合メッキ法（コンポジット法）等により５μｍ程度の膜厚でポリテトラフルオロエチレンが設けられる。これにより、図１に示す塗工用ロッド１０が得られ、表面の摩擦係数は０．０８〜０．１２程度となる。

このような本実施例の塗工用ロッド１０によれば、硬質層１８の表面にポリテトラフルオロエチレンから成るフッ素樹脂被膜２０がコーティングされているため、表面の摩擦係数が０．０８〜０．１２程度と小さくなり、比較的粘性の高い塗工剤などに対しても溝部１４に塗工剤が溜まる目詰まりが抑制されて塗りムラが低減され、硬質層１８による耐摩耗性と相まって良好な塗工品質が長期に亘って安定して得られるようになる。

なお、上記フッ素樹脂被膜２０は、使用態様により図４に示すようにねじ山１２の頂部分が早期に摩耗して硬質層１８が露出する場合があるが、塗工剤の目詰まりは専ら溝部１４の表面性状に依存するため、溝部１４にフッ素樹脂被膜２０が存在する限り目詰まりが抑制されて良好な塗工品質が維持される。したがって、図４に示すように、予めねじ山１２の頂部分のフッ素樹脂被膜２０を仕上げ研削等で除去しておいても差し支えない。

一方、図５に示すように、前記硬質層１８としてビッカース硬さ（ＨＶ０．０２５）が８５０の硬質Ｃｒメッキを２０μｍの厚さで設けるとともに、フッ素樹脂被膜２０として厚さ５μｍのポリテトラフルオロエチレンを設けた場合（No１）、硬質層１８としてビッカース硬さ（ＨＶ０．０２５）が１１６５のイオン窒化層を３０μｍの厚さ（深さ）で設けるとともに、フッ素樹脂被膜２０として厚さ５μｍのポリテトラフルオロエチレンを設けた場合（No２）、および硬質層１８としてビッカース硬さ（ＨＶ０．０２５）が２２０の電解Ｎｉ複合メッキを１０μｍの厚さで設けるとともに、フッ素樹脂被膜２０として厚さ５μｍのポリテトラフルオロエチレンを設けた場合（No３）について、塗工ムラ（塗膜厚さのばらつきに起因する色ムラ）の程度に基づいて寿命に達するまでの加工長さを調べたところ、硬質Ｃｒメッキの場合は約８３００ｍｍ、イオン窒化層の場合は約１００００ｍｍ、電解Ｎｉ複合メッキの場合は約５２００ｍｍであり、何れの場合もポリテトラフルオロエチレンのフッ素樹脂被膜２０を設けない場合に比較して２〜３倍の寿命向上効果が得られた。なお、図５の各塗工用ロッドの寿命原因は、何れもねじ山１２の頂部分の硬質層１８の摩耗であった。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例である塗工用ロッドを示す図で、(a) は軸心と直角な方向から見た正面図、(b) は軸心と平行な断面の拡大図である。図１の塗工用ロッドを製造する手順を説明するフローチャートである。図２の転造加工工程で好適に用いられる転造加工装置を説明する概略図で、(a) は正面図、(b) は(a) の右側面図である。図１の塗工用ロッドのねじ山の頂部分が摩耗した状態を示す図で、図１の(b) に相当する図である。本発明品の耐久性試験の結果の一例を示す図である。塗工用ロッドを用いて塗工剤を塗布する装置の一例を説明する概略図である。従来の塗工用ロッドの一例を示す図で、(a) は軸心と直角な方向から見た正面図、(b) は軸心と平行な断面の拡大図である。

符号の説明

１０：塗工用ロッド１２：ねじ山（凸条）１４：溝部１６：金属製基材（基材）１８：硬質層２０：フッ素樹脂被膜

Claims

円柱形状の外周部に軸方向に対して交差するように多数の凸条が一体に設けられ、被塗工部材の表面近傍に略平行に配設されて軸心まわりに回転させられるとともに、該被塗工部材の表面に沿って相対移動させられることにより、該被塗工部材の表面に所定の塗工剤を塗布する塗工用ロッドであって、
外周部に前記多数の凸条が設けられた基材と、
硬化処理により前記凸条を含めた前記基材の表面に設けられた硬質層と、
該硬質層の表面であって少なくとも前記凸条の間の溝部にコーティングされたフッ素樹脂被膜と
を有することを特徴とする塗工用ロッド。
前記硬質層は、前記基材の表面に設けられた硬質Ｃｒメッキ、電解Ｎｉ複合メッキ、または該基材の表層部にイオン窒化処理により設けられたイオン窒化層であり、
前記フッ素樹脂被膜は、３〜１０μｍの膜厚のポリテトラフルオロエチレンである
ことを特徴とする請求項１に記載の塗工用ロッド。