JP2007014893A

JP2007014893A - 塗布ヘッド

Info

Publication number: JP2007014893A
Application number: JP2005200005A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Aizawa; 廣明相澤; Katsuo Igari; 克夫猪狩
Original assignee: Toyo Knife Co Ltd
Current assignee: Toyo Knife Co Ltd
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: JP4644059B2

Abstract

【課題】摩耗や熱歪が小さく、耐食性や加工性に優れたリップ部材を提供すること。
【解決手段】被塗布物に対向させて配置されるヘッド部材の長手方向の縁部に延在させて支持され、互いに間隙をあけて塗布液の流路を形成する複数のリップ部材とを備え、このリップ部材は、重量％で、Ｃ：０．６％〜３．０％、Ｃｒ：１１．５％〜３０．０％、Ｖ：１．０％〜１０．０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物の粉末ステンレス鋼で形成されてなることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、被塗布物の表面に塗膜を形成する塗布ヘッドに関する。

例えば、液晶基板、磁気テープ、ビニールシート及び発泡シートなどの製造過程において、液晶材料、磁性材、塗工液、及び溶融樹脂などの塗膜を基板や帯状物などの被塗布物の表面に形成する工程がある。このような塗膜の形成には、塗布液を吐出する塗布ヘッドを備えた塗布装置が用いられる。

塗布装置は、一般に、スリットを有する塗布ヘッドを被塗布物の表面に近接させて相対移動させ、スリットから塗布液を吐出させることで、被塗布物の表面に均一な塗膜を形成する。塗布ヘッドは、スリットに連通して塗布液を蓄える空間部が内部に形成され、この空間部に供給される塗布液がスリットを通じて吐出されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の塗布ヘッドは、塗布液を吐出するリップ部材と、このリップ部材を先端で支持するヘッド部材とからなり、３つのリップ部材を所定の間隔をあけて対向させて配置することにより、被塗布物の表面に塗布液を層状に塗布可能になっている。ここで、ヘッド部材はステンレス鋼などの鋼材で形成されるのに対し、リップ部材は超硬合金で形成され、リップ先端部の耐摩耗性等を高めるとともに、塗布液の液離れを向上させ、均一な膜層を形成するようにしている。

また、磁性塗料を吐出する塗布ヘッドにおいて、磁性塗料の濡れ性を向上させて、吐出する塗料の広がりをもたせるため、対向させて配置される吐出部のリップ部材を析出硬化系ステンレス鋼で形成する技術が提案されている（特許文献２参照。）。

特開２００４−６６０１６号公報（第２頁、第２図）特開２００１−１５５３３５号公報（第４頁）

しかしながら、特許文献１のリップ部材は超硬合金で形成されるため、耐摩耗性や耐食性に優れているが、高価であることに加え、ＨＩＰ処理などを行うと処理できる寸法に限界があるため、長手方向で長尺物を形成するにはリップ部材同士を溶融接合しなければならず、接合部にピンホールなどが生じると、例えば、塗膜にスジなどの欠陥を招くおそれがある。また、リップ部材をヘッド部材に固定する場合、例えば、クランプ駒をリップ部材にロー付けし、そのクランプ駒を介してヘッド部材に固定することが必要となり、加工工数が増大するという問題がある。

これに対し、特許文献２のヘッド部材は析出硬化型ステンレス鋼で形成されるため、廉価であることに加え、耐食性、加工性が優れ、長尺物の加工が容易となる。しかし、超硬合金と比べて硬度が大きく低下するため耐摩耗性に問題がある。また、鍛造などによる組織上の方向性が生じるため、各加工工程中や製品として使用している間に熱歪が生じるおそれがある。

本発明は、摩耗や熱歪が小さく、耐食性や加工性に優れたリップ部材を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、被塗布物に対向させて配置されるヘッド部材と、このヘッド部材の長手方向の縁部に延在させて支持され、互いに間隙をあけて塗布液の流路を形成する複数のリップ部材とを備え、このリップ部材は、重量％で、Ｃ：０．６％〜３．０％、Ｃｒ：１１．５％〜３０．０％、Ｖ：１．０％〜１０．０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物の粉末ステンレス鋼で形成されていることを特徴とする。

このようにして形成されたリップ部材は、溶製のステンレス鋼と異なり組織上の方向性がないため、熱歪が抑制されるとともに、加工上の変形を抑制することができる。また、本発明では、ステンレス鋼粉末としてマルテンサイト系のＳＵＳ４４０Ｃの化学組成を基本とし、この組成に改良を加えて、Ｃ量を増加させ、新たに耐摩耗性を向上させるＶを添加させた鋼種を用いている。さらに、焼結後の焼鈍処理により硬度を１５〜２０ＨＲＣと低く抑えることができるため機械加工が容易となり、加えて、熱処理後は硬度を５８〜６７ＨＲＣと高くすることができるため、耐摩耗性を向上させることができる。また、ヘッド部材に固定する際にロー付けの工程を必要とせず、ボルトなどで固定することができる。

具体的に、リップ部材はヘッド部材に挿通されるボルトが螺合され、このボルトの引張力によってヘッド部材に固定されるように構成する。このように、リップ部材は、熱処理前の加工性が良好であるため、タップ穴を直接形成することができ、ボルトによる締結が可能となる。

また、本発明は、被塗布物に対向させて配置される前ヘッド部材及び後ヘッド部材と、各ヘッド部材の長手方向の縁部にそれぞれ延在させて形成され、互いに間隔をあけて塗布液の流路を形成する前リップ部材と後リップ部材とを備え、前ヘッド部材及び前リップ部材と後ヘッド部材及び後リップ部材とは、それぞれ一体に形成され、重量％で、Ｃ：０．６％〜３．０％、Ｃｒ：１１．５％〜３０．０％、Ｖ：１．０％〜１０．０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物の粉末ステンレス鋼で形成されるようにしてもよい。

本発明によれば、摩耗や熱歪が小さく、耐食性や加工性に優れたリップ部材を提供することできる。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の塗布ヘッドの主要部の断面図であり、図２は、塗布装置の要部を示す斜視図である。

本発明に係る塗布ヘッドが適用される塗布装置は、図２に示すように、被塗布物の母材１と対向して配置される塗布ヘッド３と、塗布ヘッド３の液溜め室５に塗布液を供給する供給装置と、塗布ヘッド３を母材１と矢印の塗布方向７に相対移動させる移動装置を備えて構成される。

図１に示すように、塗布ヘッド３は、一対の前ヘッド１０と後ヘッド１２とから構成され、母材１の塗布幅に応じた長手方向を有して形成される。ここで、前ヘッド１０と後ヘッド１２の先端部（図の下方）は、間隔をあけて対向して設けられている。

後ヘッド１２は、前ヘッド１０と対向する面に長手方向にわたって延在する断面半円状の溝１５が形成され、この溝１５と前ヘッド１０により囲まれた空間には、液溜め室５が形成されている。液溜め室５は、塗布液の流路の一部となり、図示していない供給装置から塗布液が供給されるようになっている。また、液溜め室５から先端部にかけて、前ヘッド１０と後ヘッド１２の対向面には、後ヘッド１２を前ヘッド１０に対して一段後退させることにより、スリット１３が形成されている。つまり、液溜め室５から供給された塗布液は、このスリット１３を経由して塗布される。

前ヘッド１０と後ヘッド１２は、それぞれ前ヘッド部材９，後ヘッド部材１１の先端にリップ部材１７，１９を取り付けて構成され、リップ部材１７，１９は、スリット１３が先端部にかけて延在して形成されるように、間隔をあけて対向させて支持されている。ここで、前ヘッド部材９とリップ部材１７、後ヘッド部材１１とリップ部材１９は、スリット１３側に向かって面一になるように、それぞれ連続的に形成されている。

リップ部材１７は、長手方向に延在する面２１，２３を前ヘッド部材９の対向面に当接させて取り付けられ、同様に、リップ部材１９は、面２１，２３を後ヘッド部材１１の対向面に当接させて取り付けられている。面２１，２３の交差する稜線部には、長手方向で所定の間隔をもってボルト２５が羅合されるタップ穴が形成されている。

一方、前ヘッド部材９は、外側面からリップ部材１７の取り付けられる空間部にかけて貫通穴が設けられ、同様に、後ヘッド部材１１は、リップ部材１９の取り付けられる空間部にかけて貫通穴が設けられている。この貫通穴には、ボルト２５が挿通されて設けられ、ボルト２５の先端はリップ部材１７，１９のタップ穴に螺合されている。このように、ボルト２５を螺合させてリップ部材１７，１９を引っ張ることにより、リップ部材１７，１９は、前ヘッド部材９，後ヘッド部材１１の面に均等に押し付けられて固定され、ボルト２５の引張力によるたわみを抑制することができる。なお、ボルト２５の引張力が発生する方向、つまりタップ穴の角度は、リップ部材１７，１９の面２１，２３に対して、ボルト２５の引張力がほぼ均等にかかるように、適宜角度を設定することが望ましい。これにより、リップ部材１７，１９のたわみを一層抑制することができ、スリット１３の隙間を均一に保つことができる。また、本実施形態によれば、塗布液の流れが乱れたりすることがなく、塗布性能の安定性を向上させることができる。

次に、リップ部材１７，１９の構成について詳細に説明する。まず、本実施形態の効果を明らかにするため、従来のリップ部材について検討する。

従来は、リップ部材の摩耗を抑制して塗布性能の低下をできるだけ小さくするため、耐摩耗性の優れた超硬合金が使用されている。しかし、この部材は、材質上、直接タップ加工を施すことができないため、例えば、リップ部材にクランプ駒をロー付けし、そのクランプ駒を介してヘッド部材にボルトにより締め付けて固定することが必要になる。そのため、例えば、超硬合金とロー付け部との間、及び、クランプ駒とヘッド部材との間で、使用中の温度変化による熱膨張率の差に起因したバイメタル現象が生じるおそれがある。特に、長尺の塗布ヘッドの場合にはこの現象を抑制するため冷却機構が必要になる。また、衝撃に弱いことから、欠けや割れが生じ易いという問題がある。

一方、耐食性と耐摩耗性をバランスした各種溶製のステンレス鋼による一体形のヘッドの製造が試みられている。これによれば、一体形のため、バイメタル現象を回避できる。しかし、硬度が５０ＨＲＣ程度と十分ではないため、耐摩耗性が低下することに加えて、衝突による当て疵が発生し易く、さらに、鍛造などによる組織上の方向性が生じるため、熱歪が大きくなるといった問題がある。

これに対し、本実施形態のリップ部材１７，１９は、粉末ステンレス鋼によって形成するようになっている。粉末ステンレス鋼の化学組成は、重量％で、Ｃ：０．６％〜３．０％（好ましくは、０．９％〜２．６％）、Ｃｒ：１１．５％〜３０．０％（好ましくは、１３．０％〜２０．０％）、Ｖ：１．０％〜１０．０％（好ましくは、２．０〜６．０％）、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物から構成される。この粉末ステンレス鋼からなるリップ部材１７，１９は、ステンレス鋼粉末（マルテンサイト系ステンレス鋼）を焼結した後、熱間加工（鍛造や圧延等）及び焼鈍されて、硬さが、例えば１５〜２０ＨＲＣとされる。その後、所定の形状に機械加工された後、焼き入れ、サブゼロ処理、焼き戻しを行い、その後研削加工を施して形成される。

このようにして形成されたリップ部材は、従来の溶製によるステンレス鋼と異なり組織上の方向性がほとんどないため、熱歪が抑制されるとともに、加工上の変形を抑制することができる。また、本実施形態では、ステンレス鋼粉末としてマルテンサイト系のＳＵＳ４４０Ｃの化学組成を基本とし、この組成に改良を加えて、Ｃ量を増加させ、新たにＶを最大３％前後まで添加した鋼種の粉末を用いている。このため、廉価なコスト（例えば、材料費は超硬合金の３分の１）で耐食性を有し、熱処理後の硬度（例えば、５７〜６７ＨＲＣ）を溶製のＳＵＳ材よりも高くして耐摩耗性を向上させることができる。すなわち、溶製材の場合、耐摩耗性に効果があるＶが多いと鍛造などの加工が困難となるため、Ｖの添加量は制限される。このため、耐摩耗性が低いものとなるが、本実施形態のステンレス鋼では、粉末を用いた焼結法を採用しているため、溶製のステンレス鋼の場合よりもＶを多めに添加することができ、耐摩耗性をさらに高くすることができる。特に、液晶基板に液晶材料を塗布する場合は、母材との接触がないことに加え、磁気塗料と異なり塗料の中には硬度の高い物質は添加されていないため、超硬合金までの硬度を必要とせず、本実施形態の硬度及び耐摩耗性があれば塗布ヘッドとして十分に適用することができる。

また、本実施形態によれば、焼き入れ前は硬度が低く（例えば、１５〜２０ＨＲＣ）、タップ穴加工が容易となるため、リップ部材１７，１９をヘッド部材に固定する際、ロー付けなどを施さなくてもボルトなどで取り付けることができる。そのため、バイメタル現象を抑制することができる。また、硬度が高いことにより、さらに鏡面性が向上するため、例えば、スリット面１３及びリップ先端の面品質を良好に保持し、塗布液の流動性を均一に保つことができる。なお、前ヘッド部材９と後ヘッド部材１１は、例えば、溶製材のＳＵＳ４２０を用いることができる。

次に、他の実施形態について図３を用いて説明する。図３は、本発明に係る他の実施形態の塗布ヘッドの主要部の断面図である。

図１の実施形態では、前ヘッド１０と後ヘッド１２によって１つのスリット１３を形成する構成について説明したが、本実施形態では、前ヘッド３２と後ヘッド３４との間に中央ヘッド３６を挟んで２つのスリットを形成する例について説明する。なお、図１で示した実施形態と同様の構成については説明を省略する。

本実施形態の塗布ヘッドは、図に示すように、前ヘッド３２、中央ヘッド３６、後ヘッド３４を塗布方向７に間隔をあけて順次配列して構成される。各ヘッド部材３１，３５，３３の先端部には、長手方向に沿ってリップ部材３７，３９，４１がそれぞれ取り付けられている。前ヘッド３２と後ヘッド３４が中央ヘッド３６と対向する面には、長手方向にわたって延在する断面半円状の溝４３，４５が形成され、溝４３と中央ヘッド３６により囲まれて形成される液溜め室４７、及び溝４５と中央ヘッド３６により囲まれて形成される液溜め室４９は、塗布液の流路の一部となっている。液溜め室４７，４９から先端部にかけては、前ヘッド３２及び後ヘッド３４を、それぞれ中央ヘッド３６に対して一段後退させることで、スリット５１，５３が形成される。つまり、図１と同様に、液溜め室４７，４９に供給された塗布液は、スリット５１，５３を経由して塗布されるようになっている。

一方、前ヘッド部材３１，中央ヘッド部材３５，後ヘッド部材３３には、外側面から先端部にかけてそれぞれ貫通穴が設けられ、この貫通穴に挿通されたボルト５５，５７，５９の先端をリップ部材３７，３９，４１のタップ穴に螺合することにより、リップ部材３７，３９，４１を前ヘッド部材３１，中央ヘッド部材３５，後ヘッド部材３３にそれぞれ押し付けて固定するようになっている。

本実施形態においても、リップ部材３７，３９，４１は、図１のリップ部材１７，１９と同様の組成を有する粉末ステンレス鋼で形成することができ、これにより上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形を行うことができる。例えば、各ヘッド部材とその先端のリップ部材を粉末ステンレス鋼により一体に形成するようにしてもよい。これによれば、部品点数が減少し、構造が簡単になるという利点がある。

さらに、この粉末ステンレス鋼においては、熱処理前後の硬度、熱処理後の耐摩耗性、耐食性、鏡面性、製造コスト等が本発明のリップ部材と同等レベルであれば、他の組成の粉末を使用してもよいことは言うまでもない。

本発明に係る一実施形態の塗布ヘッドの主要部の断面図である。本発明に係る一実施形態の塗布ヘッドを含む塗布装置の要部を示す斜視図である。本発明に係る他の実施形態の塗布ヘッドの主要部の断面図である。

符号の説明

１母材
３塗布ヘッド
５液溜め室
９前ヘッド部材
１０前ヘッド
１１後ヘッド部材
１２後ヘッド
１３スリット
１７，１９リップ部材
２５ボルト

Claims

被塗布物に対向させて配置されるヘッド部材と、該ヘッド部材の長手方向の縁部に延在させて支持され、互いに間隙をあけて塗布液の流路を形成する複数のリップ部材とを備え、
前記リップ部材は、重量％で、Ｃ：０．６％〜３．０％、Ｃｒ：１１．５％〜３０．０％、Ｖ：１．０％〜１０．０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物の粉末ステンレス鋼で形成されていることを特徴とする塗布ヘッド。
前記リップ部材は、前記ヘッド部材に挿通されるボルトが螺合され、該ボルトの引張力によって前記ヘッド部材に固定されてなることを特徴とする請求項１に記載の塗布ヘッド。
被塗布物に対向させて配置される前ヘッド部材及び後ヘッド部材と、該各ヘッド部材の長手方向の縁部にそれぞれ延在させて形成され、互いに間隔をあけて塗布液の流路を形成する前リップ部材と後リップ部材とを備え、
前記前ヘッド部材及び前記前リップ部材と前記後ヘッド部材及び前記後リップ部材とは、それぞれ一体に形成され、重量％で、Ｃ：０．６％〜３．０％、Ｃｒ：１１．５％〜３０．０％、Ｖ：１．０％〜１０．０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物の粉末ステンレス鋼からなることを特徴とする塗布ヘッド。