JP3597870B2 - コーティング・ブレード - Google Patents

Description

本発明は、共同回転ロールで支えられた移動するペーパーウェブ上に制御しながらコーティング組成物を塗布し、平らにならすコーティング・ブレードに関する。従来の方法では、ブレードはスチール・ストリップを包含し、このストリップの１つの縁が耐摩耗性のコーティングまたは付着層を備え、ブレードの寿命を延ばしている。
移動するペーパーウェブの従来のコーティングでは、通常、ペーパーの両縁に沿った縁部は被覆なしのままである。これは、ペーパーウェブの両側部の境界線に沿ったコーティング材料が、コーティングの境界線に沿った水分吸収度が高いことにより境界線間のコーティング材料よりも速く乾燥することになるからである。コーティング材料のこのようなより速い乾燥による実際的な不利益は、コーティング境界まわりでコーティング・ブレードがより速く摩耗し、それに対してブレードの中間部分の摩耗がかなり遅くなるということである。これら局部的なブレードの早期摩耗でブレードの交換が頻繁となる。コーティング・プロセスでは少ない縁摩耗でもペーパー品質を損なったり、プロセスの妨げになるので許されないからである。このような局部的摩耗が大きくなりすぎると、境界領域でブレードの下に乾燥しすぎたコーティング材料が入り込み、スケーリングによって被覆済みペーパーに損傷を与えたり、ロールの局部的な摩耗によって下流側のロールに損傷を与える可能性がある。スケーリングは、境界線での厚くて乾燥したコーティングがペーパーから剥がれることによって起きる。
ペーパーウェブと係合する縁に沿ったセラミック付着層を備えたコーティング・ブレードの使用により、通常、被覆なしのスチール・ブレードと比較してブレードの寿命が延びるが、摩耗度が縁領域において高くなっているので、このブレードは交換しなければならない（たとえ、その主要部分がまだ有効であっても）。
コーティング・ブレードの局所的摩耗についてのこの問題を回避する試みがなされてきた。したがって、縁潤滑剤の塗布が、PCT出願WO95/17264に記載されている。ここに提起されている解決法は良好に実行できるが、すえ付けを必要とし、監視と保守を必然的に伴う。
本発明の主目的は、移動するペーパーウェブ上にコーティング組成物を塗布する新規なコーティング・ブレードを提供することにある。
本発明の別の目的は、スチール・ストリップと、ブレードの寿命を延ばすように設けた耐摩耗性のコーティングとからなるコーティング・ブレードを提供することにある。
本発明のまた別の目的は、サンドイッチ・デザインであり、ブレードの寿命をかなり延ばし、しかも被覆済みペーパーの高品質を維持することができるコーティング・ブレードを提供することにある。
本発明のさらにまた別の目的は、耐摩耗性材料を備えていてブレードの寿命を延ばすと共にペーパー上へのコーティングの良好な平滑化を維持し、高品質を達成できるコーティング・ブレードを提供することにある。
本発明の別の目的は、高品質コーティングに帰する平滑化操作について要求することなく、中間層として高い耐摩耗性の材料を含むサンドイッチ・デザインを有するコーティング・ブレードを提供することにある。
これらの目的ならびに以下の説明から明らかとなる他の目的のために、本発明は、共同回転ロールで支えられた移動するペーパーウェブ上に制御しながらコーティング組成物を塗布し、平滑化するコーティング・ブレードを提供する。本発明によるコーティング・ブレードは、第１、第２の縁部分の間で第１の方向に長くなっているスチール・ストリップを包含し、第１の縁部分がペーパーウェブと係合し、そして、耐摩耗性付着層を備えていてブレードの寿命を延ばすようになっている。このコーティング・ブレードは、付着層とスチール・ストリップとの間に位置する中間層を有し、この中間層がコーティングまたは付着層よりも高い耐摩耗性を有することを特徴とする。
中間層は、適切には、金属炭化物、ホウ化物、窒化物およびその複合材から選定した材料で構成される。従来の方法では、金属炭化物は金属マトリックスに埋め込むことができる。
中間層は、好ましくは、約50μｍから約150μｍまでの範囲内の厚さを有する。
中間層は、炭化物と金属からなるサーメットで構成してあってもよく、そして、この中間層は、好ましくは、耐摩耗性付着層の耐摩耗性の２〜６倍の耐摩耗性を有する。
中間層が炭化クロムとCr−Niで構成してあると特に好ましい。
本発明によるブレードの耐摩耗性付着層は、好ましくは、金属酸化物のようなセラミックで構成される。好ましい酸化物としては、アルミナがあり、場合により、或る量の別の金属酸化物、たとえば酸化ジルコニウムと一緒に用いることもある。この量は、全組成に基づいて約３重量％から約40重量％まで変化してもよい。
耐摩耗性の付着層は、従来、約1.0〜約1.0mm、たとえば、約0.2〜約0.5mmの厚さを有し、スチール・ストリップの平面で第１方向に対して直角の第２方向における幅が約４〜約12mmとなっている。中間層の第２方向における幅が前記耐摩耗性の付着層の幅を超えないことが好ましい。
以下、本発明を、添付図面を参照しながら非限定実施例によってさらに詳しく説明する。図面において：
図１は、コーティング装置細部の概略平面図である。
図2A、2Bは、図１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ断面を示す。
図３は、部分Ａ（境界線またはコーティング限界）および部分Ｂにおける摩耗率の差を示すダイアグラムである。
図４は、本発明の具体例の横断面を示す。
図５は、別の具体例の同様の横断面を示す。
図６は、本発明に従って設計したコーティング・ブレードについての部分Ａ、Ｂにおける摩耗率差についての図３のダイアグラムに対応するダイアグラムである。
図１は、従来設計のコーティング装置の一部を示す従来のブレード・コーティング技術を示している。ブレード・ホルダ３がコーティング・ブレード５を支持しており、このコーティング・ブレードは移動するペーパーウェブ７と係合している。移動方向は矢印で示してある。ペーパーウェブ７は、それと共に共同回転するバッキング・ロール９で支えられている。
コーティング・ブレード５の上流側で、コーティング材料が図示しない塗布機によってウェブに供給され、ブレード接触領域に入ると、コーティング材料はペーパーウェブ７上に均一に分布させられる。そして、それの過剰分は図示しない方法で除去される。コーティング材料は、二重矢印ｂで示す幅にわたってペーパーウェブに塗布される。したがって、二重矢印ａで示すように、ペーパーがその全幅にわたってコーティングされることはなく、ｃで示す未被覆領域がペーパーウェブ７の縁に沿って残る。コーティング操作後、最終的にペーパーを縁に沿って整えてｅで示すスクラップ部分を除去する。
図１の横断面Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂを示す図2A、2Bにおいて、ブレードの縁部分と中間部分との間の摩耗率の差が示してある。ウェブに塗布したコーティング材料の境界線まわりのブレード領域が図2Aに示すように摩耗率がかなり高くなるという事実により、ブレードは、たとえ図2Bに対応するブレードの主要部分の摩耗が非常に低い、典型的には全厚さの約５〜約20％であっても、交換しなければならない。このことは、図１に示すように部分Ａのみが過剰に摩耗していて、部分Ｂはまだ有効であっても、ブレードを新しいブレードに交換しなければならないことを意味している。
図３は、ブレード先端でのブレード厚さのパーセンテイジを時間に対してプロットした摩耗程度を示すダイアグラムを示している。縦座標はセラミック、スチールの全厚さを100％として示しており、横座標は摩耗時間を示している。曲線Ａは図１の部分Ａの摩耗に対応しており、曲線Ｂはブレードの中間部分Ｂの摩耗を反映している。曲線Ａからわかるように、摩耗がスチール・ストリップまで達する時間（ts）は比較的短く、その後、摩耗が急速に進む。
図４、５は、本発明によるブレードの具体例を通る横断面を示している。図４のブレードは、移動するペーパーウェブに面する縁に沿って開先を有するスチール・ストリップ13を包含する。この開先に沿って、中間層17が、たとえば、プラズマ溶射、HVOF溶射（高速酸素燃料）その他の適当な溶着技術によって塗布してある。この中間層は、タングステン・カーバイド−コバルトまたはクロム・カーバイド−ニッケル・クロムからなると好ましい。この中間層は、約75％〜約96％の範囲内でカーバイド成分を有すると好ましい。
中間層17の上面には、セラミックの付着層15が、たとえば、プラズマ溶射、HVOF溶射などで塗布してあり、この付着層15は、スチール・ストリップ13の表面に沿って中間層17を越えて延びている。セラミック付着層15は、従来、場合により、酸化ジルコニウムと共に金属酸化物あるいは金属酸化物の混合物、たとえばアルミナからなる。
図５は、本発明によるコーティング・ブレードの別の具体例を示している。この具体例においては、中間層17は、セラミック付着層15とスチール・ストリップ13との間の空間内へさらに延びている。第５図による具体例においては、中間層17は、セラミック付着層15とほぼ同一の広がりを有する。
図６において、図３のダイアグラムに対応するダイアグラムが示してある。ここで再び、縦座標は図４、５によるブレード断面の全厚みを100％として示している。この場合、中間層17のより高い耐摩耗性のために、摩滅がスチール・ストリップに達する時間（ts）がかなり長くなり、したがって、ブレードは交換前にそれ相応に長い時間にわたって使用できる。
本発明によれば、高品質コーティングを維持しながらコーティング・ブレードの寿命をかなり延ばすことができる。ここに開示したサンドイッチ・デザインは上記の具体例に限らず、中間層が耐摩耗性付着層よりも高い耐摩耗摩滅性を有するということだけが必要である。したがって、本発明は請求の範囲におけるその定義によってのみ限定される。

Claims (14)

1. 共同回転ロール（９）で支えられた移動するペーパーウェブ（７）上にコーティング組成物を制御しながら塗布し、平らにならすコーティング・ブレード（５）であって、このブレード（５）は、スチール・ストリップ（13）を包含し、その１つの長手方向の縁部分がペーパーウェブ（７）に係合し、かつブレードの寿命を延ばす耐摩滅摩耗性コーティングまたは付着層（15）を備えているコーティング・ブレードにおいて、付着層（15）とスチール・ストリップ（13）との間に位置する中間層（17）を包含し、この中間層（17）が付着層（15）よりも高い耐摩滅摩耗性を有することを特徴とするコーティング・ブレード。
2. 中間層（17）が、金属炭化物、ホウ化物、窒化物およびそれの複合物から選んだ材料からなり、金属炭化物は場合により金属マトリックス内に埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載のコーティング・ブレード。
3. 中間層（17）が、ブレードの先端で、50μｍから150μｍの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項１または２記載のコーティング・ブレード。
4. 中間層（17）が、炭化物と金属とからなるサーメットであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のコーティング・ブレード。
5. 中間層（17）が、付着層の耐摩滅摩耗性の２〜６倍も高い耐摩滅摩耗性を有する材料によって構成してあることを特徴とする請求項４記載のコーティング・ブレード。
6. 中間層（17）が、クロム炭化物およびCr−Niによって構成してあることを特徴とする請求項５記載のコーティング・ブレード。
7. 付着層（15）が、金属酸化物によって構成してあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のコーティング・ブレード。
8. 付着層（15）が、実質的にアルミナからなることを特徴とする請求項７記載のコーティング・ブレード。
9. 付着層（15）が、アルミナと或る量の別の金属酸化物によって構成してあることを特徴とする請求項８記載のコーティング・ブレード。
10. 別の金属酸化物が、酸化ジルコニウムであることを特徴とする請求項９記載のコーティング・ブレード。
11. 付着層（15）が、0.1〜1.0mmの厚さを有し、長手方向に対して直角の方向においてスチール・ストリップの平面における幅が４〜12mmであることを特徴とする請求項１〜10のいずれか一項記載のコーティング・ブレード。
12. 中間層（17）が、50〜150μｍの厚さを有することを特徴とする請求項11記載のコーティング・ブレード。
13. スチール・ストリップが、0.3〜0.6mmの厚さを有することを特徴とする請求項11または12記載のコーティング・ブレード。
14. 中間層（17）が、長手方向に対して直角 の方向において付着層の幅を超えない幅を有することを特徴とする請求項１〜13のいずれか一項記載のコーティング・ブレード。

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