JP5231021B2 - コーティング・ブレードまたはドクタリング・ブレードを製造する方法 - Google Patents
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Description
図2は、本発明の方法によって得られるような、加工用先端にエラストマー耐磨耗性材料を有するブレードの輪郭を概略的に示している。
図3aは、コーティング・ブレードとして使用されるブレードを示す図である。
図3bは、ドクタリング・ブレードとして使用されるブレードを示す図である。
図4は、本発明による方法を実施するためのセットアップの一例を概略的に示している。
図5は、本発明によるコイル状に巻いたブレードの側面図を概略的に示している。
図6は、本発明による方法のフローチャートである。
製造プロセスは、たとえば、冷間圧延金属の基材から始まる。基材は、厚さ0.1〜1.5mm、幅50〜200mm、長さ100m以上のバンドまたはストリップの形を有する。ゴム様堆積物を塗布しようとしている基材の表面領域は、サンドブラストまたはグリットブラストによって粗面化すると好ましい。次いで、基材を脱脂してから清掃してもよい。粗面化領域は、通常、基材の長手方向部分であり、ブレードについて意図した用途に応じて約5mm〜約20mmの幅を有する。この工程は、随意ではあるが、好ましい工程である。
基材の適切な領域を粗面化した後、プライマーまたは被着材を塗布してもよい。エラストマー材料組成物と基材との良好な接着を達成するために、時には中間結合層の塗布を行うのが適切である。プライマーまたは被着材は、好ましくは、無溶媒または溶媒ベースまたは水性被着材の溶液である。被着材溶液は、吹き付け、ブラッシング、ローラ・コーティング、ドクタリング、フロー・コーティングなどによって粗面化領域に塗布し、たとえば、5〜30μmの乾燥厚さの均一で滑らかなコーティングを得るとよい。溶媒(存在する場合)または水の蒸発を促進させるために、代表的には、ブレードを熱風トンネルに通し、コーティングを不粘着性とし、ブレード基材をコイル状に巻き取りするための準備を整えるとよい。この工程は、随意ではあるが、好ましい工程である。
5〜30秒ほどの短いポットライフを有する超急速硬化性多成分樹脂系を取り扱うことのできる低圧または高圧の混合・供与・計量分配機を使用して被着材中間層上へゴム様組成物を塗布する。混合した樹脂成分は、混合室から直接にブレード基材上へ注ぎ落とす。このとき、ブレード基材と計量分配機(計量分配ヘッド)との間に相対運動を与える。組成物のポットライフ(5〜30秒)中に、樹脂が広がる。好ましくは、基材の縁に達するまで広がる。次いで、5〜30秒のこの短い時間の後、組成物の粘度が成分の反応(初期硬化)により増大し、さらなる広がり、すなわち、基板の縁からしたたり落ちることを防止する。塗布された樹脂が巻取ロールに達する時間までには、樹脂は、ほぼ不粘着性であるが、なお外部荷重の適用によって変形しやすい状態に硬化する。それ故、コーティング済みのブレードは、典型的には、ポリマー組成物のゲル化時間内にコイル状に巻き取られる。
次の工程は、塗布された組成物についての輪郭制御と表面特性を扱う工程であり、コーティング済み基板のコイルへの巻き取り中に実施する。エラストマー・コーティングの輪郭は、好ましくは、基材をコイル上へスペーサと共に巻き取ることで決まる。スペーサは、基材上に流し込まれた部分硬化のエラストマー堆積物の初期厚さよりも小さい厚さを有する。要するに、流し込まれた材料は、コイル上の(向きに応じて)先行または次の回旋部と接触することになり、したがって、流し込まれた材料が回旋部の間隔(たとえば、スペーサの厚さで決まる間隔)で決まる程度に変形し、同時に、隣り合ったコイル回旋部の背面(凹面)を再生する。これは図4に概略的に示してある。コイル上へのブレード・ストリップの巻取りは、典型的には、一定トルクで行われ、コイルの個々の回旋部への同様の変形荷重を発生する。コイルの隣り合った回旋部は、典型的には、半径方向に等距離のところにあり、塗布された組成物に一定の厚さを与える。荷重は、たとえば、後述するような引き続く後硬化工程においてエラストマー堆積物がさらに硬化するまで維持する。エラストマー堆積物の頂面に対する種々の表面特性の付与も巻取り中に行われる。このために、部分硬化エラストマー材料と化学的に反応できる接着剤で場合に応じて片面を覆った適切なテープ等を別個の装置で繰り出し、コイルの最終回旋部とコイル上に巻き取られたばかりのストリップとで形成されたニップ部に導入する。テープは、流し込まれたエラストマー材料の上に貼付され、テープとエラストマー材料が押し合って(テープの接着剤側がエラストマー材料に対面している)所望の複合構造を形成する。同時に、エラストマーの輪郭は、上記の機構によって制御される。同様にして、エラストマーの構造化表面は、構造化テープを用いても得ることができる。その場合、テープ構造がエラストマー材料上に反対形状で複写される(代表的には、接着剤のないテープを使用した場合)、または、テープ自体を組み込んだ複合構造が形成される(テープの接着剤側がエラストマー材料に対面する)。取り出し後にエラストマー材料のほぼ正味の形状輪郭(図3aに示す前方面取り部24)を達成するように、さらにテープまたはスペーサの輪郭を形成してもよい。
さらに随意の工程として、流し込まれたエラストマー堆積物を後硬化工程で熱処理してもよい。これは、典型的には、コイル(リール)を高温の空気循環式オーブンに導入することによって、ブレード・ストリップをなおコイルに巻き取りながら実施することになる。たとえば、コイル状のストリップは、16〜24時間、約80〜85℃の温度に保つとよい。この後硬化処理後、エラストマー材料の輪郭および機能層が完全に固定され、次いで、スペーサが取り出され、ブレードをコイルから繰り出すことができる。
最後に、エラストマー・ブレード材料は、典型的には、所望の形状および寸法まで研削し、ブレードを適切な寸法に切断する。たとえば、加工用前方面取り部は、工程4でまだ得られていないならば、たとえば、輪郭付きテープまたはスペーサ等を用いてこの工程中に形成できる。
この実施例は、ブレード先端に塗布したエラストマー材料を有するコーティング・ブレードまたはドクタリング・ブレードを製造することを示している。エラストマー材料ブレード先端は、制御された輪郭を有し、連続方法で得ることができる。
厚さ0.457mm、幅100mmおよび長さ100mの冷間圧延鋼からなるリールを、片面で、1つの縁から13mm幅の長手方向ストリップを形成する領域にわたってサンドブラストする。ブラスト作業は、Edelkorund weiss (WSK) F 180 (Treibacher)を使用して実施する。粗面化表面領域は、Cilbond 49 SF (CIL)のような結合剤で連続的にコーティングする。結合剤は、流し込まれたポリウレタン類の鋼への接着を促進するために使用する。結合剤溶液は、希釈することなく、厚さ0.15mm、幅4cmの湾曲鋼ブレードによって塗布し、ほぼ15μmの乾燥厚さの一定の滑らかなフィルムでサンドブラスト済みの領域全体を覆う。溶媒の蒸発後、コーティング済みの鋼のリールは、空気循環式オーブンにおいて、2時間にわたって100℃で硬化させる。
ブレード上へ流し込むのに使用した液体エラストマー組成物は、低圧混合・供与・計量分配機によって結合剤の上に塗布する。この組成物は、MDI/ポリエーテル・プレポリマーAdiprene RFA 1001 (Crompton)と連鎖延長剤Adiprene RFB 1070 (Crompton)とからなる。ポットライフは25〜30秒である。液体混合物は、10m/分の線形速度で移動している、基材上の幅13mmの結合剤ストリップ内に縁0.5cmを残して0.30kg/分の出力で塗布する。移動している基材は、注入点から4メートル離れたところで巻き取り、組成物がゲル化し、不粘着性となるのに充分な時間を与える。流し込まれたエラストマー組成物の輪郭を制御するのに使用されるスペーサは、1.9mmの厚さ、70mmの幅および120メートルの全長を有する。次いで、巻き取られた基材およびスペーサのリールまたはコイルを空気循環式オーブンにおいて、24時間85℃で熱処理する。冷却した後、リールを繰り出し、今や完全に硬化したエラストマ・ストリップは、70のショアAで表される硬度と、12mmの幅、1.9mmの厚さ(スペーサ厚さに等しい)を有する平らで良く制御された輪郭とを有する。最後に、ブレードは、最終的ブレード形状寸法に連続的に研削し、次いで、所望の長さに切断する。
この実施例は、制御された輪郭および機能表面特性を有するエラストマー材料先端付きブレードの製造を示している。
これらの初期工程は、上記の実施例1に記載したと同じ要領で実施する。
ブレードに流し込むのに使用する液体流し込みエラストマー組成物は、低圧混合・供与・計量分配機によって結合剤の上に塗布する。この組成物は、MDI/ポリエーテル・プレポリマーAdiprene RFA 1001 (Crompton)と連鎖延長剤Adiprene RFB 1070 (Crompton)とからなる。ポットライフは25〜30秒である。液体混合物は、10m/分の線形速度で移動している、基材上の幅13mmの結合剤ストリップ内にブレード縁0.5cmを残して0.30kg/分の出力で塗布する。移動している基材は、注入点から4メートル離れたところで巻き取り、組成物がゲル化し、不粘着性となるのに充分な時間を与える。流し込まれたエラストマー組成物の輪郭を制御するのに使用されるスペーサは、1.9mmの厚さ、70mmの幅および120メートルの全長を有する。同時に、12.7mmの幅および0.09mmの厚さを有するPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)接着テープ(3M 5490)を、コイルの最終回旋部と巻き取られたばかりの基材とで形成されるニップ部に導入し、流し込まれたエラストマー材料の上に載せる。このとき、テープと流し込まれたエラストマー材が圧着され(テープの接着剤側が流し込まれたエラストマー材に向いている)、所望の複合構造を形成すると同時に輪郭を制御する。次いで、巻き取られた基材ストリップ、スペーサおよびテープのコイルを空気循環式オーブンにおいて、24時間85℃で熱処理する。冷却後、コイルを繰り出し、今や完全に硬化したエラストマ・ストリップは、PTFE機能表面と、12.7mmの幅、1.9mmの厚さ(スペーサ厚さに等しい)を有する平らで良く制御された輪郭とを有する。最後に、ブレードは、最終的ブレード形状寸法に連続的に研削し、次いで、所望の長さに切断する。
ここに、ブレード先端にあるエラストマー耐磨耗性材料を連続プロセスで提供する、コーティング・ブレードまたはドクタリング・ブレードの製造方法を開示してきた。製造中、塗布されたエラストマー材料の厚さは、塗布された組成物が完全に硬化する前にコイル状にブレード(塗布されたポリマー組成物を含む)を巻き取ることによって決まる。コイルの隣り合った回旋部は、塗布された組成物の初期厚さよりも小さい距離だけ分離しており、部分硬化した組成物が、完全に硬化する前に、コイルの隣り合った回旋部によって所望の厚さおよび/または形状に変形させられる。
Claims (19)
- 摩耗しやすい長手方向縁部分に塗布された耐磨耗性ポリマー先端材料を有するコーティング・ブレードまたはドクタリング・ブレードを製造する方法であって、
ブレード基材に急速硬化性ポリマー組成物を塗布する工程、
塗布した組成物を広がらせ、部分的に硬化させて不粘着性先端材料を形成する工程、
コイルの隣り合った回旋部が隣り合った回旋部の部分硬化組成物を望んだ形およびまたは厚さに変形する開放型として機能するように先端材料で覆ったブレード基材をコイル状に巻き取る工程、および
ブレード基材がまだコイル状に巻き取られている間に塗布された組成物をさらに硬化させる工程、
を含む上記方法。 - 塗布された組成物について一定の厚さが得られるようにコイルの隣り合った回旋部が等距離のところにあり、隣り合ったコイル間の距離が、好ましくは、約0.25mmから約3mmである、請求項1に記載の方法。
- コイルの隣り合った回旋部間の距離が巻取り中に回旋部間に導入されるスペーサで決まる、請求項1または2に記載の方法。
- 組成物をさらに硬化させる工程が、塗布された組成物を高温で後硬化させることを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 後硬化が、16〜24時間、高温、好ましくは約80度〜85度の温度の空気循環式オーブン内へ巻き取ったコイルを導入することで実施される、請求項4に記載の方法。
- さらに、ポリマー組成物を塗布する前にブレード基材にプライマーまたは被着材を塗布する工程を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- プライマーまたは被着材は、5〜30μmの乾燥厚さに塗布する、請求項6に記載の方法。
- さらに、プライマーまたは被着材を塗布する前にブレード基材を粗面化する工程を含む、請求項6または7に記載の方法。
- さらに、ブレードを事後研削して、硬化した耐磨耗性エラストマー材料にとって所望の形状、寸法を得る工程を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 急速硬化性ポリマーを塗布する工程が、5〜30秒のポットライフを有するポリマー組成物を使用して実施される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、巻取り中に、塗布された組成物とコイルの隣り合った回旋部の間にテープを導入する工程を含み、該テープが、塗布されたポリマー組成物の表面に所望の性質または形状を付与する目的を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 塗布されたポリマー組成物と接触しているテープ面が接着性であり、テープおよび塗布された組成物が圧着されて該組成物の表面に複合構造を形成する、請求項11に記載の方法。
- 塗布されたポリマー組成物と接触しているテープ面が巻き取り工程中に該組成物上へ複写される表面構造を備えている、請求項11に記載の方法。
- さらに、ブレードを事後研削して、テープから付与された性質を有する頂面と、ポリマー組成物全体の性質を有する研削面とを得る工程を含む、請求項11に記載の方法。
- 事後研削が、ポリマー組成物全体の性質を有する加工用前方面取り部を得るように実施される、請求項14に記載の方法。
- テープが、(ポリ)テトラフルオロエチレン(PTFE)または超高分子量ポリエチレン(UHMW PE)からなる、請求項11に記載の方法。
- テープがポリマー先端材料の頂面に非粘着性を与える、請求項11に記載の方法。
- 急速硬化性ポリマー組成物が、ポリウレタン類、スチレンブタジエン・ポリマー類、ポリオレフィン、ニトリルゴム、天然ゴム、ポリアクリレート、ポリクロロプレン、熱可塑性エラストマー、ポリシロキサンから選ばれるポリマーである、請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 急速硬化性ポリマー組成物がポリウレタンからなる、請求項18に記載の方法。
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