JP2012218085A - ステンレス鋼製部材の製造方法及び塗布フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステンレス鋼にシャープエッジを形成する際にバリが根元から折れてシャープエッジが欠けてしまうことを防止することができるステンレス鋼製部材の製造方法及び塗布フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】ステンレス鋼を研削することで幅１５０μｍ以下のシャープエッジを有する部材を製造するステンレス鋼製部材の製造方法であって、ステンレス鋼のシャープエッジを形成する面を、シャープエッジの長さ方向に研削するステップと、シャープエッジの長さ方向に接する両側面を、シャープエッジの長さ方向に研削しつつ、シャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削するステップと、前記シャープエッジを形成する面を、研磨手段３０をシャープエッジの長さ方向に動かすことで研磨するステップと、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステンレス鋼製部材の製造方法及び塗布フィルムの製造方法に係り、特に、ステンレス鋼を研削することで幅１５０μｍ以下のシャープエッジを有する部材を製造するステンレス鋼製部材の製造方法及びその方法で製造されたステンレス鋼製部材で塗布液を塗布する塗布フィルムの製造方法に関する。

スロットダイを用いて走行する支持体に各種塗布液を塗布する方法は従来から知られている。

スロットダイのダイブロックの素材としては、古来ステンレス鋼が多く使用されてきたが、シャープエッジ成形困難なことから、超硬材料へシフトしてきた。しかし、超硬材料は耐腐食性に難があり、また、超硬材料が高価なため、スロットダイのリップ先端にしか用いることができず、必然的に従来のステンレス鋼製のブロック先端に組み付けるしかなかった。

ところが、近年要求されている生産スピードアップに応えるべくスロットダイで重層塗布しようとすると、リップ先端の超硬固定部材が邪魔になって、ダイの中間ブロックに保温孔を空けるのが困難になり、保温できないがためにダイブロックが熱変形し、コーティングギャップが幅方向不均一になり、膜厚の幅方向不均一を阻止できない、という難しい課題に直面した。

この課題を解消するために、本願発明者らは、シャープエッジ加工ができる高硬度かつ耐腐食性の高い素材を探索し、例えば、引用文献１にあるような時効硬化型ステンレス鋼のような素材があることを知った。

そこで、本願発明者らは、この時効硬化型ステンレス鋼にシャープエッジの形成を試みた。ところが、ステンレスは超硬より靭性が高くてバリが発生し、それを除去しようとすると、バリが根元から折れてシャープエッジが欠けてしまうという問題が生じた。なお、バリの研磨方法は、例えば、引用文献２のようなものがある。

特開２００９−１３８２６５号公報 特表平１１−５０６３９７号公報

しかしながら、引用文献２の方法や従来の研磨方法では、ステンレス鋼にシャープエッジを形成する際にバリが根元から折れてシャープエッジが欠けてしまうという問題を解決するには至らなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ステンレス鋼にシャープエッジを形成する際にバリが根元から折れてシャープエッジが欠けてしまうことを防止することができるステンレス鋼製部材の製造方法及びその方法で製造されたステンレス鋼製部材で塗布液を塗布する塗布フィルムの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、ステンレス鋼を研削することで幅１５０μｍ以下のシャープエッジを有する部材を製造するステンレス鋼製部材の製造方法であって、
ステンレス鋼のシャープエッジを形成する面を、シャープエッジの長さ方向に研削するステップと、
シャープエッジの長さ方向に接する両側面を、シャープエッジの長さ方向に研削しつつ、シャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削するステップと、
前記シャープエッジを形成する面を、研磨手段をシャープエッジの長さ方向に動かすことで研磨するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、シャープエッジを形成する面、シャープエッジを形成するシャープエッジ長さ方向に接する一方の側面、シャープエッジを形成するシャープエッジ長さ方向に接する他方の側面、の順に、研削し、研削後、シャープエッジを形成する面を、研磨手段をシャープエッジの長さ方向に動かすことで研磨することで、バリをきれいに除去でき、シャープエッジの欠けが発生するのも防ぐことができる。なお、本発明では、側面を、シャープエッジの長さ方向に研削しつつシャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削するので、バリがシャープエッジ先端方向に向かって形成される。したがって、そのシャープエッジ先端方向に向かって形成されたバリをシャープエッジの長さ方向に研磨することで、バリをきれいに除去でき、シャープエッジの欠けが発生するのも防ぐことができる。

本発明において、前記研磨手段は、１層目が砥粒、２層目が軟質部材、３層目が２層目よりも剛性が高い支持体、から成ることが好ましい。

本発明によれば、研磨手段として、砥粒と支持体との間に、スポンジ、ゴム等のクッション性のある軟質材質を設けたものを用いることで、バリに負担をかけないようにバリを削ることができるので、シャープエッジの欠けが生じないようになる。

本発明において、前記ステンレス鋼は、スロットダイ用の部材であって、前記シャープエッジは、該スロットダイのリップ面であることが好ましい。

本発明のステンレス鋼製部材の製造方法は、スロットダイのリップをシャープエッジにする場合に好適に用いられる。特に、薄膜でフィルム幅方向に均一膜厚が求められる塗布フィルム（光学フィルム）のスロットダイやその部材として好適に利用することができる。

また、本発明は、上記のステンレス鋼製部材の製造方法で製造されたスロットダイを用いて塗布液を支持体に塗布することを特徴とする塗布フィルムの製造方法を提供する。

以上説明したように、本発明のステンレス鋼製部材の製造方法及び塗布フィルムの製造方法によれば、ステンレス鋼にシャープエッジを形成する際にバリが根元から折れてシャープエッジが欠けてしまうことを防止することができる。

本発明に係るステンレス鋼製部材の製造方法により製造されたスロットダイが適用される光学フィルムの製造ラインの全体構成を説明する構成図 本発明に係るスロットダイを説明する概略図 本発明に係るステンレス鋼製部材の製造方法を説明する説明図 本発明に係るステンレス鋼製部材の製造方法に用いる研磨手段を示す概略図 本発明に係る実施例を示す表図

以下、添付図面に従って本発明に係るステンレス鋼製部材の製造方法及び塗布フィルムの製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明に係るステンレス鋼製部材の製造方法により製造されたスロットダイが適用される光学フィルムの製造ライン１００の全体構成を説明する構成図である。

光学フィルムの製造ライン１００は、図１に示されるように、送り出し機６６から予めポリマー層が形成された透明支持体であるウェブＷが送り出されるようになっている。ウェブＷはガイドローラ６８によってガイドされて除塵機７４に送りこまれるようになっている。除塵機７４は、ウェブＷの表面に付着した塵を取り除くことができるようになっている。

除塵機７４の下流には、塗布手段であるエクストルージョン方式のスロットダイ塗布装置のスロットダイ１２が設けられており、塗布液がバックアップロール１１に巻き掛けられたウェブＷに塗布できるようになっている。

スロットダイ１２の下流には、乾燥ゾーン７６が設けられており、ウェブＷ上の塗布層に含まれる溶媒を乾燥できるようになっている。さらに、この下流には塗布層の硬化装置である紫外線照射装置８０が設けられており、紫外線照射により、塗布層中の樹脂を硬化できるようになっている。そして、この下流に設けられた巻取り機８２により、ポリマーが形成されたウェブＷが巻き取られるようになっている。

なお、光学フィルムの製造ライン１００の略全般に亘って、ウェブＷを巻き掛けて支持し、ウェブＷの搬送を可能ならしめるべくガイドローラ６８、６８…が設けられている。このガイドローラ６８は、回動自在となっているローラ部材であり、ウェブＷの幅と略同一の長さ（本例では、ウェブＷの幅より若干長い）を有する。

上述したエクストルージョン方式のスロットダイ塗布装置（スロットダイ１２）は、特に液粘度が３×１０^−３Ｐａ・ｓ以下の塗布液粘度で、且つ塗布膜の塗布量が１０ｃｃ／ｍ^２以下となるような低粘度薄膜塗布を行う光学フィルムの製造ラインに好適に適用できる。

本実施の形態において、スロットダイ１２は、クリーンルーム等の清浄な雰囲気に設置するとよい。その際、清浄度はクラス１０００以下が好ましく、クラス１００以下がより好ましく、クラス１０以下がさらに好ましい。

また、図１に示される光学フィルムの製造ラインにおいて、ウェブＷのテンションとしては、１００〜５００Ｎ／ｍにすることが好ましい。

ウェブ１６として用いられる基材は、その用途により好ましいものが選択され、具体的には透明支持体が用いられる。透明支持体としては、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。

プラスチックフィルムを形成するポリマーとしては、セルロースエステル（例、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル（例、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）、ポリスチレン、ポリオレフィンなどが挙げられる。

図２は本発明を実施したスロットダイを用いることができるコーターの概略図である。コーター１０は、バックアップロール１１に支持されて連続走行するウェブＷに対して、スロットダイ１２から塗布液１４をビード１４ａにして塗布することにより、ウェブＷに塗布膜を形成する。

スロットダイ１３は、その内部にポケット１５、スロット２０が形成されている。ポケット１５は、その形状の断面が曲線や直線で構成される。例えば図１、２に示すような略円形でもよいし、半円形でもよいし、台形でもよい。ポケット１５は、スロットダイ１２の幅方向にその断面形状をもって延長された塗布液の液溜め空間で、その有効延長の長さは、塗布幅と同等か若干長めにするのが一般的である。ポケット１５への塗布液１４の供給は、スロットダイ１２の側面から、あるいはスロットとは反対側の面中央から行い、ポケット１５には塗布液１４が漏れ出ないようにするための栓を設けている。

スロット２０は、ポケット１５からウェブＷへの塗布液１４の流路であり、ポケット１５と同様にスロットダイ１２の幅方向にその断面形状をもち、ウェブ側に位置する開口部は、一般に、図示しない幅規制板のようなものを用いて、概ね塗布幅と同じ長さの幅になるように調整する。このスロット２０の、スロット先端におけるバックアップロール１１のウェブ走行方向の接線とのなす角は、一般に３０°以上９０°以下であり、さらに本発明の効果は上記形状のスロットダイに限定されるものではない。

スロット２０の開口部が位置するスロットダイ１２のリップ先端１７は先細り状に形成されており、その先端はリップ面と呼ばれる平坦部とされている。この平坦部であって、スロット２０に対してウェブＷの進行方向の上流側を以下、上流側リップランドと称し、下流側を下流側リップランドと称する。

ここで、スロットダイ１２は、素材としては、古来ステンレス鋼が多く使用されてきたが、上流側リップランド及び下流側リップランドのウェブ走行方向における長さ（幅ともいう）が１５０μｍ以下であるシャープエッジのスロットダイ１２は、成形困難なことから、超硬材料へシフトしてきている。しかし、超硬材料は耐腐食性に難があり、また、超硬材料が高価なため、スロットダイのリップ先端にしか用いることができず、必然的に従来のステンレス鋼製のブロック先端に組み付けるしかなかった。

ところが、近年要求されている生産スピードアップに応えるべくスロットダイで塗布しようとすると、リップ先端の超硬固定部材が邪魔になり、特に重層塗布のスロットダイではスロットダイの中間ブロックに保温孔を空けるのが困難になり、保温できないがためにダイブロックが熱変形し、コーティングギャップが幅方向不均一になり、膜厚の幅方向不均一を阻止できない、という難しい課題に直面した。

この課題を解消するために、本願発明者らは、ステンレス鋼にシャープエッジ加工ができるステンレス鋼製部材の製造方法を見出した。

以下、本発明に係るステンレス鋼製部材の製造方法について説明する。なお、スロットダイを製造する場合について説明するが、スロットダイに限定されるものではない。

本発明のステンレス鋼製部材の製造方法は、ステンレス鋼のシャープエッジを形成する面を、シャープエッジの長さ方向に研削するステップと、シャープエッジの長さ方向に接する両側面を、シャープエッジの長さ方向に研削しつつ、シャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削するステップと、前記シャープエッジを形成する面を、研磨手段をシャープエッジの長さ方向に動かすことで研磨するステップと、を有する。

図３に示すように、スロットダイ１２のリップ先端１７をシャープエッジに形成する場合、先ず、リップ先端１７となるＡ面をステンレス鋼の長さ方向に研削する。そして、次に、側面となるＢ面及びＣ面をステンレス鋼の長さ方向に研削しつつ、シャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削する。Ｂ面とＣ面の研削する順番は、Ｂ面が先、Ｃ面が後であっても良いし、Ｃ面が先、Ｂ面が後であっても良い。そして、最後に、リップ先端１７となるＡ面を研磨手段によってシャープエッジの長さ方向に動かすことで研磨するようにする。

Ａ面の研磨について、図４で説明する。リップ先端１７となるＡ面をステンレス鋼の長さ方向に研削し、次に、側面となるＢ面及びＣ面をステンレス鋼の長さ方向に研削しつつ、シャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削することで、ステンレス鋼のバリ４０は、図４に示すようにリップ先端１７側に形成される。ここで、バリ４０を研磨するのに、シャープエッジの長さ方向（図４では、手前から奥への方向、又は、奥から手間の方向）に研磨手段３０を動かすことで研磨する。

このようにステンレス鋼を研削・研磨することで、バリ４０をきれいに除去でき、シャープエッジの欠けが発生するのも防ぐことができる。

そして、本発明において、研磨手段３０としては、図４に示すように、１層目３２が砥粒、２層目３４が軟質部材、３層目３６が２層目よりも剛性が高い支持体、から成る研磨手段であることが好ましい。ここで、砥粒としては＃４０００以上のものが好ましく、軟質部材としてはスポンジやゴムが好ましく、支持体としては金属プレートであることが好ましい。

本発明によれば、研磨手段として、砥粒と支持体との間に、スポンジ、ゴム等のクッション性のある軟質材質を設けたものを用いることで、バリに負担をかけないようにバリを削ることができるので、シャープエッジの欠けが生じないようになる。

研磨手段３０は、図４に示すように昇降手段５０に取り付けて、所望の圧力がバリ４０に掛かるようにして研磨することが好ましい。

なお、スロットダイの材料が超硬材料の場合は、リップ先端の腐食によるスロットダイの交換が２年に１回の頻度で必要であったが、本発明の製造方法で製造されたステンレス鋼のスロットダイの場合には、腐食問題も解消し、連続かつ安定したフィルム製造が可能となり、製造得率を大幅に向上させることができる。

［実施例］
ブロック幅：１０００ｍｍ、ブロック高さ：１５０ｍｍのスロットダイ（エクストルージョン型塗布装置）を、図５の表１に記載の素材を用いて製作する上において、ブロック最終仕上げに使用する研削盤は、岡本製作所製平面研削盤(ＤＳＧ ２０５)、硬度の計測は、アスカー社製 ゴム硬度計（ＦＰ型）を使用した。また、バリ取り後のリップ先端の観察は、キーエンス社製マイクロスコープＶＨＸ９００を使用した。

図５の表１に記載の通り、実施例１及び比較例２、３、５、６においては、素材としてＳＵＳ６３０、実施例２及び比較例１においては、素材としてＳＵＳ３２９Ｊ１、実施例３及び比較例４においては素材としてＡＳＬ４３８を用いた。

そして、実施例１〜３及び比較例１、２においては、ブロック幅方向（シャープエッジの長さ方向）であってシャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に、比較例３〜６においては、ブロック幅方向（シャープエッジの長さ方向）に対して垂直方向に研削を行った。

そして、実施例１、２及び比較例２、３、５、６においては、図３に示したＡ面、Ｂ面、Ｃ面の順に、実施例３及び比較例４においては、Ａ面、Ｃ面、Ｂ面の順に、比較例１においては、Ｂ面、Ａ面、Ｃ面の順に研削した。

そして、Ａ面の研磨方向として、比較例２では、ブロック幅方向（シャープエッジの長さ方向）に対して垂直方向、比較例２以外の実施例１〜３及び比較例１、３〜６では、ブロック幅方向（シャープエッジの長さ方向）として研磨を行った。

また、研磨手段としては、図４の構造のものを用い、研磨手段の砥粒として、比較例４では、３Ｍ社の＃２０００サンドペーパー、実施例１、３及び比較例２、５、６では、＃４０００サンドペーパー、実施例２及び比較例１、３では、＃８０００サンドペーパーを用いた。そして、研磨手段の軟質部材としては、図５の表１に記載の硬度のスポンジ材料を用い、研磨手段の支持体としては、金属プレートを用いた。

このようにしてステンレス鋼でシャープエッジを形成した際の、バリの状況とリップの欠けについて評価し、それらの評価から総合評価として◎〜××と表記した（表１）。

図５の表１から分かるように、ステンレス鋼のシャープエッジを形成する面を、シャープエッジの長さ方向に研削するステップと、シャープエッジの長さ方向に接する両側面を、シャープエッジの長さ方向に研削しつつ、シャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削するステップと、前記シャープエッジを形成する面を、研磨手段をシャープエッジの長さ方向に動かすことで研磨するステップと、を有するステンレス鋼製部材の製造方法で製造されたスロットダイであるものは、良好にバリを取り除くことができるとともにシャープエッジに欠けが生じない。さらに詳しく見ていくと、１層目が砥粒、２層目が軟質部材、３層目が２層目よりも剛性が高い支持体から成る研磨手段で研磨する際、砥粒としては＃４０００以上のものが好ましく、軟質部材としては硬度が２１以下であることが好ましいことが分かる。

１０…コーター、１２…スロットダイ、１４…塗布液、１５…ポケット、１７…リップ先端、２０…スロット、３０…研磨手段、３２…１層目、３４…２層目、３６…３層目、４０…バリ、５０…昇降手段、６６…送り出し機、６８…ガイドローラ、７６…乾燥ゾーン、８０…紫外線照射装置、８２…巻取り機、１００…光学フィルムの製造ライン、Ｗ…ウェブ

Claims (4)

1. ステンレス鋼を研削することで幅１５０μｍ以下のシャープエッジを有する部材を製造するステンレス鋼製部材の製造方法であって、
   ステンレス鋼のシャープエッジを形成する面を、シャープエッジの長さ方向に研削するステップと、
   シャープエッジの長さ方向に接する両側面を、シャープエッジの長さ方向に研削しつつ、シャープエッジの非先端面からシャープエッジ先端方向に向けて研削するステップと、
   前記シャープエッジを形成する面を、研磨手段をシャープエッジの長さ方向に動かすことで研磨するステップと、を有することを特徴とするステンレス鋼製部材の製造方法。
2. 前記研磨手段は、１層目が砥粒、２層目が軟質部材、３層目が２層目よりも剛性が高い支持体、から成ることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼製部材の製造方法。
3. 前記ステンレス鋼は、スロットダイ用の部材であって、前記シャープエッジは、該スロットダイのリップ面であることを特徴とする請求項１又は２に記載のステンレス鋼製部材の製造方法。
4. 請求項３に記載のステンレス鋼製部材の製造方法で製造されたスロットダイを用いて塗布液を支持体に塗布することを特徴とする塗布フィルムの製造方法。

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