JP3773119B2 - コーティング・ブレード - Google Patents

Description

本発明は、移動するウェブにコーティング材料を塗布するコーティング・ブレード、特に、移動するペーパーウェブの上へ液体またはペーストをコーティングするコーティング・ブレードに関する。
伝統的なブレード・コーティング技術は、ブレードが撓むことができるという事実、すなわち、ブレードがその一方の長手方向縁部で移動するウェブに係合するときに、ブレードが横断方向に撓みやすいという事実に基づいている。それに反して、スウェーデン国特許第468344号は、ブレードが撓むのではなくて、移動するウェブに対して前後方向へ移動させる可動アタッチメントを有する技術を開示している。その技術を使用することによって、本質的に曲げ能力を持たないコーティング・ブレードを使用することが可能となる。
コーティング・ブレードの主機能が、硬い粒子（たとえば、二酸化チタン、炭酸カルシウムなど）を含有するコーティング液の過剰分をならして除去することにあるので、移動するウェブに係合するブレードの刃先部分が絶えず摩耗することになる。このような摩耗は、また、ペーパーウェブそのものに見出される粒子によっても生じ得る。ブレードは、或る程度の摩耗度に達すると、すぐに交換しなければならない。ブレードのこのような交換には、一方ではブレードのコストそのものによって、他方では、本質的にブレードの交換によって生じる生産の中断によって高いコストを伴う。
したがって、コーティング・ブレードの重要な特性は、耐摩耗性または耐摩滅性ができるだけ高いということである。伝統的なブレード・コーティング技術において使用されるブレードは、或る程度まで耐摩耗性を低下させることになるスプリンギング特性も有するので、ブレード品質はばね特性と耐摩耗性との妥協になる。
ブレードの耐摩耗性がブレードの材料に依存するという事実に加えて、ブレードの係合面を耐摩耗性材料、たとえばセラミック材料またはクロムでコーティングすることも知られている。このような耐摩耗性層を細長くて薄い材料（しばしば、スチール・バンド）に塗布しなければならないという事実に鑑みて、生産に限界が生じ、これが高い製造コストになる。
本発明は、その主目的として、改良された耐摩耗性を持つコーティング・ブレードを提供することにある。本発明の別の目的は、低コストで製造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。
本発明のまた別の目的は、コーティングされた層に関して品質上の利点を与えるブレードを提供することにある。これらの目的および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、移動するウェブ上にコーティング材料を塗布するためのコーティング・ブレードを提供する。本発明を限定するつもりはないが、以下、特に、移動するペーパーウェブ上へコーティング液を塗布することに関連して説明を行う。本発明のコーティング・ブレードは、スチールその他の形状安定材料からなるバンドを包含し、このバンドがウェブに係合させることを意図した刃先部分に沿って耐摩耗性コーティングを備えている。
本発明によれば、コーティングを比較的低い硬度の材料、すなわち、約10〜約100のショアＡ硬度を有する材料で構成した場合、コーティング・ブレードに使用したときに、かなりの利点が得られるという意外なことがわかった。
比較的軟かい材料のコーティングを有するコーティング・ブレードを使用して高い耐摩耗性を得ると共に重要な作業上の利点も得たという事実は、当業者にとっても完璧に意外なことであった。従来の技術で認められているように、高い耐摩耗性を得る目的で硬い材料、たとえば、セラム、金属などでコーティングすることが研究されており、また、この種の硬いコーティングの塗布のために使用しなければならない比較的複雑な技術には高い製造コストが伴い、それ故、最終製品の価格が望ましくないほど高くなるのである。
本発明と関連して、コーティング・ブレードに塗布されるコーティングがショアＡ硬度で、約30〜約80、特に約40〜約70であると好ましい。特に、ショアＡ硬度が約50〜60の範囲内にあるのが好ましい。
本発明が基礎とする意外な観察、すなわち、コーティングとして比較的軟質の材料を使用することの可能性は、コーティング材料を有機重合体によって構成することができるということを意味する。有効な重合体の例としては、ポリウレタン類、スチレンブタジエン重合体類（すなわち、ラバータイプの重合体類）およびポリオレフィン類がある。
特に好ましいタイプの重合体はポリウレタン類である。ポリウレタンの建築用石材は、普通の方法で、ポリオール類およびジイソシアネート類によって構成される。ポリウレタン系用の普通のジイソシアネートは、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびナフタレンジイソシアネートである。また、普及度の低いジイソシアネート類も利用できるが、たとえば、ヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソフォロンジイソシアネートがある。ポリウレタン類としては、たとえばエステルウレタン類、エーテルウレタン類およびヒドロキシル末端付きポリブタジエンに基づいたウレタン類が利用できる。
本発明において使用されるいかなるタイプの純粋なポリウレタンも、硬度が上記範囲内にある限り、実用上の結果に対して必須ではない。
本発明による技術を使用して実施した実験では、材料が高い耐摩耗性または耐摩滅性を与えるが、また、他の利点、たとえば改良された繊維適用範囲および作業性、すなわち低い不良頻度も記録されていることが示されている。軟質のコーティングは、ペーパー表面に関して改良されたコンプライアンスを与え、伝統的な硬いブレードまたはブレード・コーティングと比較してパテ付け効果を低下させることになる。改良された作業性は、おそらく、軟質材料が粒子によって弾力的に変形させられることになるという事実から、ブレードの刃先のところにある軟質コーティングが、ペーパーウェブまたはコーティング・ペースト内に存在する粒子の通過をより容易に許すという事実によるものであろう。粒子の通過直後に、コーティング材料は再び出発位置を獲得する。
移動するウェブと係合しているブレードの刃先のところでのコーティングの弾力性に鑑みて、ブレード刃先も、或る程度まで、ペーパー表面の輪郭に順応し、その結果、コーティング層が、硬いブレードまたはブレード・コーティングを使用する伝統的なコーティングよりも均等な方法でベース・ペーパーの繊維を覆うという望ましい効果を与える。この効果は、不良頻度および繊維適用範囲に関する結果を検討した広範囲のパイロット実験によって示された。断裂頻度に関する比較実験では、ブレードで生じているウェブの断裂数を数えた。ベース・ペーパー品質、操業時間、コーティング機械変数その他に関して同等の条件で操業を行った。
繊維適用範囲に関する比較実験では、いわゆる「燃焼テスト」および吸収タイプのカラー「kroda」での着色によって結果を検討した。燃焼テストは、コーティングしたペーパー表面を約10％塩化アンモニウム溶液で湿らせることによって行った。ヒート・ピストルを使用するかあるいは炉内でペーパーを約300〜400℃まで加熱したときに、この化学薬品によってセルロース繊維が黒くなる。それ故、黒い基体とは対照的に白いコーティング層が現れる。
このテストは、コーティング層がどのようにペーパー表面に分布させられているかを非常に明瞭に示す。この比較実験の結果は、本発明による重合体被覆ブレードが、従来タイプのスチール・ブレードに比較して、より均一な厚みのコーティング層を与えることを明瞭に示している。従来タイプのスチール・ブレードでは、火炎効果を受け、ペーパー表面の「バレイ（valleys）」により多くのコーティングが集まり、ペーパー表面の「トップ(tops)」のコーティングが少なくなるのである。
着色テストも同じ結果を示す。コーティング層が薄くなっている部分でより多くのカラーが吸収されている。ペーパー表面の「バレイ」がスチール・ブレードと比較して重合体被覆ブレードで満たされるという事実に鑑みて、表面のでこぼこが或る程度まで残るのに対して、低下した断裂頻度および改良された繊維適用範囲の確実な効果は、多くのペーパー品質にとってはより重要性がある。
本発明によるコーティング・ブレードで使用されるスチール・バンドは、適切には、約0.2〜約２mmの範囲内にある厚さを有する。塗布したコーティングは、適切には約0.5〜約５mmの範囲内にある厚さを有する。
本発明によるコーティング・ブレードの特別な具体例では、コーティングは刃先部分を覆い、移動するウェブに対するコーティングの係合面を拡大するための面取り部を備えている。
ブレードの平面でその長手方向に対して直角に見たコーティングの幅は、適切には、約５〜25mmであるが、この寸法は特に必須ではない。
本発明はまた、移動するウェブをコーティングする装置であって、ウェブを搬送する手段と、ウェブを横切って延在し、ウェブに１つの刃先部分を係合させる２つの対向するコーティング・ブレードとを包含し、反対側の刃先のところでこれらのコーティング・ブレードをそれぞれブレード・ホルダ内に留め具で配置し、この留め具がブレードをほぼ撓ませることなく刃先部分の、ウェブに対して前後方向の移動を許すようになっている装置を提供する。本発明によるこの装置では、刃先部分のところで、各ブレードを対向したコーティング・ブレード間を移動するウェブに係合させ得る圧力手段が配置される。この装置の特徴は、両方のコーティング・ブレードが上記説明によるコーティングを備えていることにある。
本発明による装置は、特に、低い断裂頻度で製造するのが難しい薄いペーパー品質のコーティングに有用である。ウェブを２つの対向するコーティング・ブレード間に送る特別なコーティング技術においては、軟質コーティングを有するブレードの使用は特に有利である。並列のコーティング・ブレードを使用することによって、移動するウェブの両面コーティングを行う本発明による装置では、パイロット実験がかなり減少した断裂頻度を示した。並列のコーティング・ブレードを使用する方法は、伝統的な硬いブレードあるいはブレード・コーティングを使用するときに容易にウェブに欠陥を生じさせる事実に鑑みて、用途に限りがあることが既に知られている。ウェブの損傷は、ペースト内および／またはウェブ内にある塊または粒子がブレード間のニップ部を通過できず、とらえられずにウェブに断裂を生じさせるという事実から生じる。
伝統的なスチール・ブレードと、係合刃先部分に沿ってジフェニルメタンジイソシアネート（MDI）に基づくポリウレタンからなる重合体で被覆し、ショアＡ硬度約60°の硬度を持ち、他の条件は同じであるスチール・ブレードとの比較テストの例では、伝統的なブレードが２時間の操業で11個の断裂部を生じたのに対して、ポリウレタンで被覆したブレードはまったく断裂部を発生しないことが示された。
硬いキャリア材料について軟かいコーティングを使用することに基づく技術は、本発明によれば、先に例示したタイプのポリウレタンのみを使用することに限らず、或る生産に関係した付随する低断裂頻度、品質を伴う作業性についての要件を満たす硬度特性を有する他の材料を使用することも可能である。本発明によるコーティング・ブレードの特徴は、必要な形状、位置公差、たとえば、直線度、幅、長さ、厚さを満たすスチールその他の寸法安定材料のバンドの形をしたキャリヤ材料上に加硫、接着あるいは鋳造によってコーティングを取り付けるという事実にある。軟質コーティング材料を使用することに基づく本発明による技術は、さらに、コーティングを損傷したり、剥離させたりすることなくスチール・バンドを曲げたり、巻いたりすることができるという利点を提供する。
以下、本発明を、添付図面と関連して限定するものではない実施例によって説明する。添付図面において：
図１〜３は、種々の横断面を持った本発明によるコーティング・ブレードを通る概略横断面図を示す。
図４は、２つの並列配置したコーティング装置を有する本発明による装置を概略的に示す。
図５は、２つの並列配置したコーティング・ブレードのまわりの領域を関連したコーティングと共に詳細に示す。
図１は、１で全体的に示すコーティング・ブレードの刃先部分を示しており、このブレードはスチール・バンド３と、スチール・バンド３の刃先部分７を横切るコーティング５とからなる。スチール・バンド３は、その外縁のところに、面取り部９を備えており、コーティング５が対応する面取り部１１を有する。それによって、移動するウェブに対する係合面が拡大されることになる。
図２はコーティング５の別の具体例を示す。この場合、スチール・バンド３の外縁１７を覆う部分１５が設けてある。また、この場合、コーティング５は面取り部１１を有する。
最後に、図３は本発明によるコーティング・ブレードの第３具体例を示している。ここでは、スチール・バンド３の自由縁１７はまっすぐであり、覆われていない。この具体例においては、コーティング１９は四面体形状の横断面を有し、面取り部１１が移動するウェブに係合する拡大表面を構成している。
図１〜３に示す具体例では、或る種の寸法および角度を割り当てている。以下に示す表では、これらの寸法および角度に関する値および間隔が示してある。寸法ａ、ｂ、ｃ、ｄに関する測定値はミリメートル単位である。

図４は本発明による装置を示している。この装置は、２５、２７で全体的に示す２つの並列配置したブレード・コーティング装置を包含する。各ブレード・コーティング装置は、コーティング・ブレード２９、３１と、それぞれのブレードを可動取り付けするブレード・ホルダ３３、３５とを包含し、したがって、これらは移動するウェブに対して前後方向に移動することができる。ブレード２９、３１は、圧力レッジ３７、３９によって移動するウェブ４１に係合させられる。これらの圧力レッジはブレードをそれらの自由縁付近で作動させる。
図４に概略的に示すブレード・コーティング装置２５、２７は、特許出願W093／05887に記載されている装置に従って設計することができる。したがって、構造上の詳細に関してはこの特許出願の開示内容を参照されたい。
図４からさらに明白なように、ペーパーウェブ４１は２つのコーティング・ブレード２９、３１間のニップ部内で下方へ送られる。ニップ部の前で、ペーパーウェブ４１の両面に、概略的に示す塗布機４３、４５によってコーティング・ペーストが塗布される。それによって、コーティング・ブレード２９、３１間のニップ部の前に、コーティング・ペーストの溜まり４７を形成する。
図５は、コーティング５が面取りした拡大面１１を有する並列配置のコーティング・ブレード２９、３１の自由縁まわりの領域の詳細を示している。
先に説明したように、本発明は、その変更、修正が当業者にとって明らかであるから、具体例に限定されることはない。したがって、本発明は、請求の範囲から明らかなような方法以外の方法で限定されることはない。

Claims (10)

1. 移動するウェブ(４１)にコーティング材料を塗布する、特に、移動するペーパーウェブにコーティング液を塗布するコーティング・ブレードであって、スチール・バンド（３）を包含し、このスチール・バンドが、ウェブ(４１)に係合することを意図した刃先部分(７)に沿って耐摩耗性コーティング(５)を備えているコーティング・ブレードにおいて、前記係合中に刃先部分がウェブの輪郭に弾力的に順応するようにコーティング(５)がショアＡで約30〜約80の硬度を有する軟質弾力性材料で構成してあることを特徴とするコーティング・ブレード。
2. 材料が約40〜約70の硬度を有す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. 材料が有機重合体によって構成されてい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. 有機重合体が、ポリウレタン類、スチレン−ブタジエン重合体類およびポリオレフィン類から選定したものであることを特徴とする請求項３記載のコーティング・ブレード。
5. 有機重合体がポリウレタンで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. スチール・バンド(３)が約0.2〜約２mmの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のコーティング・ブレード。
7. コーティング(５)が約0.5〜約５mmの範囲内の厚さを有す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. コーティング(５)が前記刃先部分(７)を覆っており、ウェブ（41）との係合面(11)を拡大するためのレベルを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のコーティング・ブレード。
9. ブレード(１)の平面でブレード(１)の長手方向に対して直角に見たコーティング(５)が、約５〜約25mmの幅を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のコーティング・ブレード。
10. 移動するペーパーウェブ(41)にコーティングを施すための装置であって、ウェブを搬送する手段と、ウェブ(41)を横切って延在し、一方の刃先部分をウェブに係合させている２つの対向するコーティング・ブレード(29、31)とを包含し、反対側の刃先のところで、コーティング・ブレードが各ブレード用のブレード・ホルダ（33）内に留め具で配置してあり、この留め具は、ブレード（29、31）の実質的な撓みを生じさせることなく刃先部分(７)が、ウェブ（41）に対して前後方向へ移動できるようにしており、さらに、各ブレード（29、31）が刃先部分(７)によって対向したコーティング・ブレード（29、31）間を進むウェブ（41）と係合させられるように配置した圧力手段（37、39）を包含する装置において、請求項１〜９のいずれか一項に記載したものに従って両方のコーティング・ブレード（29、31）を設計したことを特徴とする装置。

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