JP3598787B2 - ドクターブレードホルダー - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、ドクターブレードを保持するドクターブレードホルダーに関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、印刷機において、印刷ローラーの表面に所定量のインクを載せるために、ドクターブレードで印刷ローラーの表面に付着した余分なインクをかき取ることが行われている。ドクターブレードを用いた印刷では、ローラー上のインクの量を精密に制御しないと、多色印刷などの場合には色が混ざったりして画質のよい印刷ができない。また、単色印刷の場合は、文字がにじんだり、かすれたりするという問題がある。インクの量を制御するためには、ドクターブレードとローラーとの間隔を常に一定に保つことが重要である。
一方、ドクターブレードは通常2枚のドクターブレードホルダーの間に挟まれたり、1枚のドクターブレードホルダーに特殊な固定具を用いたりして、支持されている。従来、このようなドクターブレードホルダーとしては、加工性などの点から金属製のものが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ドクターブレードは、長さが通常0.3〜10m程度と長尺であり、ドクターブレードホルダーもまた長尺となる。金属製のドクターブレードは長尺であるがゆえに、その自重でたわみ、ドクターブレードとローラーとの間隔を精度よく制御することができない。また、金属では熱による膨張・収縮が大きく、部分的にドクターブレードが熱を持った場合には部分的に変形するので、ドクターブレードとローラーとの間隔の制御が困難である。
また、ドクターブレードを研磨する場合、金属製のドクターブレードホルダーでは、重量が大きいため作業性に劣り、ドクターブレードの取り外し、取り付け作業に多大の時間と労力を要していた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の曲げ弾性率を有する炭素繊維強化プラスチックをドクターブレードホルダーとして用いると、たわみ、熱による変形などが解決できることを見出し本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は、引張弾性率が50t/mm 2 以上、熱伝導率が100W/mK以上、熱膨張率が0×10 -6 /℃以下である長尺の炭素繊維50〜70重量%と樹脂30〜50重量%から実質的になり、該炭素繊維を一方向に引き揃えて形成されたプリプレグの複数を積層し、加熱成形することにより得られたもので、曲げ弾性率が150GPa以上であるドクターブレードホルダーに存する。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
ドクターブレードホルダーを構成する炭素繊維としては、ピッチ系、PAN系いずれも使用できるが、高弾性率で高熱伝導である炭素繊維が比較的低温で得られ易いことなどの点からメソフェーズピッチ系が好ましく用いられる。
本発明で用いる炭素繊維の引張弾性率は、通常50t/mm2 以上、好ましくは60〜95t/mm2 である。引張弾性率が50t/mm2 に満たないと、十分な曲げ剛性が得られず、たわみを低減する効果が小さい。
【0006】
また、炭素繊維の熱伝導率は、通常100W/mK以上、好ましくは140W/mK以上である。熱伝導率が100W/mKに満たないと、たとえば、ドクターブレードホルダーの一部が何らかの理由により加熱された場合、熱分布が均一になるのに時間がかかる。ドクターブレードホルダーに熱分布が生じると加熱された部分で変形が生じ、それに伴いドクターブレードとロールとの間隔を均一に保つことが困難となる。
【0007】
さらに、炭素繊維の熱膨張率は、通常0×10−6〜−2.0×10−6/℃、好ましくは−1.0×10−6〜−2.0×10−6/℃である。熱膨張率が0×10−6/℃を超えると マトリックス樹脂の熱膨張を押さえ込む効果が少ないため、周囲の温度が変化したときや、ドクターブレードホルダーが部分的に加熱または冷却された場合に生じる、膨張または収縮が大きくなりすぎ、ドクターブレードとロールとの間隔を制御することが難しくなる。
【0008】
本発明のドクターブレードホルダーに用いる炭素繊維としては、上記の範囲外の引張弾性率、熱伝導率、熱膨張率を有する炭素繊維を一部併用してもよい。
炭素繊維の繊維径は、通常 3〜30μm、好ましくは5〜15μmである、炭素繊維は、長繊維であることが必要であり、炭素繊維を引き揃えたプリプレグを用いることが好ましい。炭素繊維の少なくともその一部はドクターブレードホルダーの長手方向と概ね並行方向および垂直方向と概ね並行になるように配置させることがドクターブレードホルダーの強度を保つためには必要である。また、炭素繊維は疑似等方板を形成するように配置すると熱による反り等を低減できるので好ましい。疑似等方板とは、炭素繊維を樹脂を用いて積層した炭素繊維強化プラスチック板の面方向に対し擬似的に等方性を示すよう炭素繊維を積層したもので、例えば0゜/60゜/−60゜/−60゜/60゜/0゜または、 0゜/45゜/90゜/−45゜/−45゜/90゜/45゜/0゜のように、またはこれらの繰り返しを面対称に各方向に等分に積層したものである。この場合はドクターブレードホルダーの長手方向と最外層に積層する炭素繊維の方向が平行になるようにすることが曲げ弾性率を高くするため好ましい。
【0009】
ドクターブレードホルダーの表面を形成する炭素繊維としては、切削、孔開け加工などを行うために炭素繊維クロスを用いてもよい。
ドクターブレードホルダーを構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリプロリレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT) 、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレン(PE)、ポリエーテルイミド(PEI) 、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、 ポリエーテルケトン(PEK) 、ポリエーテルニトリル(PEN) 、ポリエーテルサルホン(PES) 、ポリエチレンテレフタレート(PET) 、ポリイミド(PI)、ポリアセタール(POM) 、ポリフェニレンサルファイド(PPS) 、ポリスチレン(PS)などの熱可塑性樹脂があげられる。エポキシ樹脂が成形性及び各種物性の点で好ましく用いられる。
【0010】
これらの樹脂には、難燃剤、カップリング剤、導電性付与剤、無機フィラーなどを配合してもよい。
樹脂と炭素繊維との割合は、樹脂は、通常20〜70重量%、好ましくは30〜50重量%、炭素繊維は、通常30〜80重量%、好ましくは50〜70重量%である。樹脂の割合が20重量%より少ないと炭素繊維強化樹脂からなる成形物の内部にボイド等の欠陥を生じ、強度が低下することがある。一方、70重量%より多いと炭素繊維強化樹脂からなる成形物の弾性率及び熱伝導率が低くなり、熱膨張係数も大きくなるおそれがある。
ドクターブレードホルダーの製造方法としては、樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合は、引き揃えた炭素繊維にあらかじめ未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて、樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合は、引き揃えた炭素繊維に溶融状態の樹脂を含浸させて、プリプレグを作成し、複数枚のプリプレグを炭素繊維が所定の配向となるように積層した後、加熱硬化、あるいは加熱成形して硬化物を得る。得られた硬化物は所定の形状に切削され、ビス孔などが穿たれる。
このようにして得られたドクターブレードホルダーは、曲げ弾性率が150GPa 以上、好ましくは200〜400GPa であるので、たわみは片持ちで1m当たり0.5mm以下と非常に小さくドクターブレードとローラーとの間隔を制御するのが容易である。
【0011】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
<実施例1>
<使用したプリプレグ>
・プリプレグ−1
引張弾性率24t/mm2 のPAN系炭素繊維のクロスに未硬化のエポキシ樹脂を含浸させて得られた化成コンポジット社製プリプレグ「HMF3113/948 」
・プリプレグ−2
引張弾性率65t/mm2 、熱伝導率140W/mKのピッチ系炭素繊維(三菱化学社製「K13710」)を一方向に引き揃えて未硬化のエポキシ樹脂を含浸させて得られた化成コンポジット社製プリプレグ「HYEJ34M65D」
・プリプレグ−3
引張弾性率24t/mm2 のPAN系炭素繊維を一方向に引き揃えて未硬化のエポキシ樹脂を含浸させて得られた化成コンポジット社製プリプレグ「HYEJ25」
【0012】
<ドクターブレードホルダーの製造>
表面から順に、プリプレグ−1を2プライ積層した。次に、プリプレグ−2を炭素繊維がドクターブレードホルダーの長手方向と並行、すなわち0度に3プライ、プリプレグ−3を炭素繊維がドクターブレードホルダーの長手方向と直角方向、すなわち90度に1プライの4層構造を3回繰り返した。さらに、プリプレグ−2をドクターブレードホルダーの長手方向に対して0度に1プライ、プリプレグ−3をドクターブレードホルダーの長手方向に対して90度に1プライ積層し、16プライの積層体とした。
さらに、プリプレグ−3をドクターブレードホルダーの長手方向に対して90度に1プライ積層した。この層を中心として、先の16プライの積層体を、プリプレグ−1の2プライの面が表面にくるように積層し、合計33プライの積層体を得た。
得られた33プライの積層体をプレス圧力7kg/cm2で120℃、90分間保持して、厚さ9 mm、樹脂の割合33重量%、炭素繊維の割合67重量%の硬化物を得た。
この硬化物2枚をドクターブレードを保持できるよう、図1のような形状(長さ1180mm、幅100mm、高さ9mm)になるよう、切削、孔開け加工を行い、ドクターブレードホルダーとした。得られたドクターブレードホルダーの曲げ弾性率、重量、たわみ、熱膨張率を測定した。結果を表−1に示す。
曲げ弾性率は、熱膨張率は上記に示す材料をインテスコ社製インストロン型試験機2300型、及び真空理工社製熱膨張計DL1500で、たわみは上記材料を1mが中空に出るように一端のみ固定し、1m先の他端のたわみ量をマイクロゲージで測定した。
【0013】
<比較例1、2>
鉄「SS41」(比較例1)、アルミ合金「Al7075」(比較例2)を用いて、実施例1と同じ形状、大きさのドクターブレードホルダーを作成した。得られたドクターブレードホルダーの曲げ弾性率、重量、たわみ、熱膨張率を測定した。結果を表−1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
表より、本発明のドクターブレードホルダーは、軽量であり、一人で安全にドクターブレードの着脱を行うことができることがわかる。一方、比較例2では、ドクターブレードホルダーが重いので、ドクターブレードの着脱は2人作業または補助具を用いなければならないことがわかる。
さらに、比較例1のドクターブレードホルダーは自重でたわむので、印刷機に装着した場合、ドクターブレードとロールとの間隔が長手方向で不均一となり、きれいに印刷できないことが推察される。
比較例2は、軽量なのでドクターブレードの着脱を一人作業が行えるが、たわみが大きく、印刷機に装着した場合、ドクターブレードとロールとの間隔が長手方向で不均一となり、きれいに印刷できないことが推察される。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、たわみ、ゆがみが小さく、軽量のドクターブレードホルダーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で作成したドクターブレードホルダーの概略図
【符号の説明】
1 ドクターブレードホルダー
2 ドクターブレード
3 締め付けねじ
a ドクターブレードホルダーの長さ
b ドクターブレードホルダーの幅
c ドクターブレードホルダーの高さ
Claims (2)
- 引張弾性率が50t/mm 2 以上、熱伝導率が100W/mK以上、熱膨張率が0×10 -6 /℃以下である長尺の炭素繊維50〜70重量%と樹脂30〜50重量%から実質的になり、該炭素繊維を一方向に引き揃えて形成されたプリプレグの複数を積層し、加熱成形することにより得られたもので、曲げ弾性率が150GPa以上であるドクターブレードホルダー。
- 炭素繊維が疑似等方板を形成している請求項1に記載のドクターブレードホルダー。
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